Контрольная работа - Конструирование элементов балочной клетки - файл n1.doc

Контрольная работа - Конструирование элементов балочной клетки
скачать (189.4 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.doc417kb.17.09.2009 15:39скачать

n1.doc



Кафедра «Промышленное и гражданское строительство»

Специальность: ПГС

Домашняя работа.


Конструирование элементов балочной клетки.


по дисциплине «Металлические конструкции»


Содержание.


Введение………………………………………………………………………3

1. Исходные данные………………………………………………………….4

2. Конструктивная схема балочной клетки…………………………………4

3. Расчёт балочной клетки…………………………………………………...5

3.1 Общие сведения………………………………………………………………………..5

3.2 Расчёт балки настила…………………………………………………………………..5

3.3 Расчёт вспомогательной балки………………………………………………………..6

3.3 Расчёт центрально-сжатой колонны

Подбор колонны сплошного сечения…………………………………………………….8

Список литературы…………………………………………………………..9

Введение.
В работе представлены принципы и правила проектирования металлических конструкций балочной площадки промышленного здания, отражена основная технологическая последовательность конструирования и расчета её элементов.

В состав площадки включены следующие конструкции: стальной настил, балки настила и вспомогательные балки из прокатных двутавров, главные балки составного двутаврового сечения (сварные), стальные колонны сплошного сечения.

Расчет элементов металлических конструкций производится по методу предельных состояний с использованием международной системы единиц СИ. Расчет конструкций произведено с необходимой точностью и в соответствие с положением по расчёту и конструктивными требованиями СНиП -23-81* «Стальные конструкции».

Выполнение расчётно-графической работы производится по заданным исходным данным.

1. Исходные данные.
Рабочие площадки служат для размещения производственного оборудования на определенной высоте в помещении цеха промышленного здания. В конструкцию площадки входят колонны, балки, настил. Система несущих балок стального покрытия называется балочной клеткой.

Исходные данные:


2. Конструктивная схема балочной клетки.



Рис. 1

1 – грузовая площадь вспомогательной балки;

2 – грузовая площадь балки настила.

Балочная клетка состоит из следующих элементов: стального настила (Н), укладываемого по балкам настила (БН), вспомогательных балок (ВБ), и главных балок (ГБ), располагаемых обычно параллельно большей стороне перекрытия. Таким образом, балки настила воспринимают полезную нагрузку от массы настила и пола. Вспомогательные балки передают всю нагрузку от балок настила на главные балки, а главные балки – на колонны (К) или стены.

3. Расчёт балочной клетки.

3.1 Общие сведения.



Балочной клеткой называется система несущих балок с уложенным по ним настилом.

Различаются три типа балочной клетки: упрощённый, нормальный и усложнённый.

Выбор типа балочной клетки связан с вопросом о сопряжении балок между собой по высоте. В связи с этим различают следующие опирания балок – этажное, в одном уровне, пониженное.

Основные размеры рабочей площадки в плане и по высоте здания обычно оговариваются в технологическом задании на проектирование, исходя из требований размещения оборудования и функционального процесса.

В балочной клетке усложнённого типа балки настила устанавливаются на вспомогательные (второстепенные) балки, опирающиеся на главные балки.

На балки настила укладывается настил, обычно стальной. Главные балки опираются на колонны и располагаются вдоль больших расстояний между колоннами.

3.2 Расчёт балки настила.



Вычисляем максимальный изгибающий момент для балки настила от расчётной нагрузки, действующей на грузовую площадь:





где ксв = 1,02 коэффициент, приближённо учитывающий увеличение момента от веса балки.

Из условия прочности вычисляем требуемый момент сопротивления балки настила:



где 1,1 – коэффициент, приближённо учитывающий увеличение момента сопротивления двутавра с учётом пластической стадии работы сечения.

По сортаменту прокатных профилей (ГОСТ 8239-89) принимаем

двутавр №36 (по заданию) Wx = 734 см3, вес 1 погонного метра p = 0,486 кН,

Ix = 13380 см4.

Учитывая, что собственный вес принимался приближённо, проверяем принятое сечение на прочность:



где с1 = 1,1.

Проверяем жесткость принятой балки в соответствии с условием:





Следовательно, принятое сечение отвечает условиям прочности и жёсткости. Общая устойчивость балки настила не проверяется, так как верхний сжатый пояс по всей длине прикреплён к настилу сваркой.

Для принятой конструкции определяем расход материала на 1 м2 перекрытия:



где m = 0,942 кН – вес 1 м настила.

.


3.3 Расчёт вспомогательной балки.


Вспомогательные балки встречаются в балочной клетке усложнённого типа. Они служат для поддержания балок настила и позволяют уменьшить их пролёт, что приводит к экономии металла. При большом числе балок настила (n>5) нагрузку от них на вспомогательную балку можно представить в виде эквивалентной, равномерно распределённой. При (n<5) нагрузку от балок настила следует представлять в виде сосредоточенных сил. Компоновку балочной клетки усложнённого типа следует делать так, чтобы пролёт балки настила был заметно меньше пролёта вспомогательной балки (иначе не будет достигнута ожидаемая экономия металла) и чтобы вспомогательная балка получилась обязательно прокатной. Соотношение пролётов вспомогательных балок и балок настила определяется исходя из конструктивных требований. В курсовой работе это соотношение может находиться в пределах

Нагрузку на вспомогательную балку от балок настила считаем как от сосредоточенных сил, так как число балок настила меньше 5. В связи с этим следует различать два возможных вида загружения. Обозначим через N число полных шагов басок настила опирающихся на второстепенные балки. В зависимости от схемы загружения формулы вычисления максимального изгибающего момента будут различными.

При N<5, если N – нечётное:


Рис. 2

Определяем расчётный изгибающий момент и требуемый момент сопротивления:





где z – вес 1 м2 перекрытия без учёта веса второстепенных балок.

m1 = 1,67 [таблица 3.1. (1)]



Принимаем двутавр №60Б1 где I = 78760 см4; W = 2656 см3 , ширину и толщину полки

bf = 23 см; tf = 1,55 см; вес g = 106,2 кг/м.

Условие прочности удовлетворено:



Проверяем прогиб балки:

.

Таким образом, жёсткость балки обеспечена. Проверяем общую устойчивость вспомогательных балок в сечении с наибольшими нормальными напряжениями – в середине пролёта. Их сжатый пояс закреплён от поперечных смещений балками настила, которые вместе с приваренным к ним настилом образуют жёсткий диск, и за расчётный пролёт следует принимать расстояние между балками настила а =120 см.

l < h/bf = 60/23 = 2,6 < 6 и bf /tf = 23/1,55 = 14,8 < 35; в сечении l/2

следовательно,



Определяем отношение (а/bf), при котором можно не проверять устойчивость:

Для принятой схемы перекрытия требуемое значение а/bf равно:



Принятое сечение удовлетворяет требованиям прочности, устойчивости и жёсткости. Расход металла составляет 94,2 + 48,6/1,2+106,2/4 = 161 кг/м2 . По расходу металла вариант балочной клетки нормального типа выгоднее.




3.3 Расчёт центрально-сжатой колонны.


Подбор колонны сплошного сечения.
Определяем осевую силу, сжимающую колонну:

N = nRa =1*570 = 570 кН.

Принимаем шарнирное закрепление верха колонны и жёсткую заделку в фундаменте. Вычисляем конструктивную и расчётную длину колонны.
Рис. 3

hк = 6 м;

Определяем ориентировочную площадь, принимая :



Находим радиус инерции:



Определяем минимальные размеры сечения в виде сварного двутавра из соотношения:





Принимаем высоту сечения колонны приблизительно равной ширине колонны.

Выполняем компоновку сечения, получая следующие размеры элементов:

2 пояса 31 х 1 = 62 см2

стенки 30 х 0,6 = 18 см2

А = 80 см2.

Вычисляем геометрические характеристики принятого сечения:




Рис. 4 Поперечное сечение колонны.










.

Вычисляем напряжение для принятого сечения колонны:


Проверяем местную устойчивость колонны. Для обеспечения местной устойчивости пояса отношение не должно превышать величины, определяемой по формуле:











т. е. Устойчивость полки обеспечена.

Размеры стенки должны удовлетворять условию:







т. е. устойчивость стенки обеспечена.

Список используемой литературы.





  1. Бирюкова Г.Е. Металлические конструкции расчёт балочной клетки и колонн рабочей площадки. – М.: Электросталь, 2003.

  2. Беленя Е.И. Металлические конструкции. – М.: Стройиздат, 1985.

  3. СНиП 2-23-81*. Стальные конструкции. Нормы проектирования. – М.: Стройиздат, 1988.

  4. Мандриков А.О. Примеры расчёта металлических конструкций. – М.: Стройиздат, 1991.




Учебный материал
© bib.convdocs.org
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации