Контрольная работа - Конструирование элементов балочной клетки - файл n1.doc
Контрольная работа - Конструирование элементов балочной клеткискачать (189.4 kb.)
Доступные файлы (1):
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:
Нормативная временная нагрузка -
= 28кН/м2;
пролет - L=12 м;
шаг колонн – В = 6 м;
высота колонны - H = 6 м;
колонны – сплошные;
шаг балок настила a = 1,2 м;
толщина настила tH = 12 мм;
марка стали Вст3ГПС5 – 2;
номер двутавра балки настила 36;
Ry = 23,5 = 2350 кг/см2;
относительный прогиб балок настила f/l = 1/250;
коэффициент надёжности по нагрузке (временной) принять равным 1,2.
класс бетона фундамента В12,5.
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 к
св = 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) W
x = 734 см
3, вес 1 погонного метра p = 0,486 кН,
I
x = 13380 см
4.
Учитывая, что собственный вес принимался приближённо, проверяем принятое сечение на прочность:

где с
1 = 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 м
2 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 м
2 перекрытия без учёта веса второстепенных балок.
m
1 = 1,67 [таблица 3.1. (1)]
Принимаем двутавр №60Б1 где I = 78760 см
4; W = 2656 см
3 , ширину и толщину полки
b
f = 23 см; t
f = 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/b
f), при котором можно не проверять устойчивость:
Для принятой схемы перекрытия

требуемое значение а/b
f равно:
Принятое сечение удовлетворяет требованиям прочности, устойчивости и жёсткости. Расход металла составляет 94,2 + 48,6/1,2+106,2/4 = 161 кг/м
2 . 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 = nR
a =1*570 = 570 кН.
П

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

h
к = 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 см
2 стенки 30 х 0,6 = 18 см
2 А = 80 см
2.
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.
Бирюкова Г.Е. Металлические конструкции расчёт балочной клетки и колонн рабочей площадки. – М.: Электросталь, 2003.
Беленя Е.И. Металлические конструкции. – М.: Стройиздат, 1985.
СНиП 2-23-81*. Стальные конструкции. Нормы проектирования. – М.: Стройиздат, 1988.
Мандриков А.О. Примеры расчёта металлических конструкций. – М.: Стройиздат, 1991.