Выбор типа балочной клетки, ее компоновка. Расчёт листового несущего настила, прокатных балок. Определение нагрузки на балку настила и внутренних усилий в ней. Расчёт и конструирование сварных составных балок и колонны. Подбор сечения сплошной колонны.
Аннотация к работе
Балочной клеткой называется система несущих балок с уложенным по ним настилом. Выбор типа балочной клетки связан с вопросом о сопряжении балок между собой по высоте.Принимаем шаг вспомогательных балок при А=16000 мм, а=4000 мм.Принимаем длину настила lн=120 см (в пределах 12 см)По статической схеме балки в системе балочной клетки принимаются разрезными, шарнирно опертыми.qнбн = (P qн) •b= (20 0,785) 1.2 = 24,942 КН/м = 0,25 КН/см qрбн = (P•?f1 qн•?f2) •b= (20•1,2 0,785•1,05) 1.2 = 19,782 КН/м = 0,20 КН/см= = 4080 КН•см
= = 40,8 КН=154,54 см3 с=1,1 - коэффициент, учитывающий возможность развития пластических деформацийПроверяем прочность принятого сечения балки на действие нормальных напряжений ?= =20,16 КН/см2 <Ry•?c=24 - условие выполненоНормативное значение сосредоточенной силы, передаваемой балками настила на вспомогательную балкуПодбираем двутавр № 35 Ш2 с расчетными характеристиками: Wx=1295 см3, Jx=22070 см4, h=34.1 см, b=25 см, d=1 см, t=1.4 см, gвб=82.2 кг/мПроверка прочности ?= =21.588 КН/см2 <Ry•?c=24 - условие выполнено 7.09 > 4.8 - общая устойчивость вспомогательной балки обеспечена Проверим прочность стенки: lef=b 2tf=10 2•1,4=12.8 см - длина площадки смятия стенкиГлавные балки балочных клеток проектируют составными из листовой стали по ГОСТ 19903-74*.Нормативное значение сосредоточенной силы на главную балку нормативное значение сосредоточенной силы;192780 КН•см
642.6 КН
Рис.3.2 Распределение нагрузки на главную балкуСечение главной балки назначается в зависимости от величины требуемого момента сопротивления сечения: =7171.875 см3 Определяем высоту сечения главной балки. Окончательно высоту главной балки h принимаем близкой к hопт, не менее hmin и кратной 10 см. В нашем случае целесообразно принять h=120 см, так как балка с более низкой величиной стойки не будет обеспечивать требуемого момента сопротивления. Определяем требуемый момент инерции поясов: = =266010.8 см4Место изменения сечения главной балки находится на расстоянии х= (1/6) •LГБ = (1/6) ·12=2 м=200см. Определяем внутренние расчетные усилия в месте изменения сечения: , где х= (1/6) • . Определяем требуемые геометрические характеристики уменьшенного сечения: , где Rwy - расчетное сопротивление сварного стыкового шва растяжению, Rwy=0,85Ry. Проверяем прочность сварного стыкового шва в месте изменения сечения. Проверяем прочность балки в месте изменения сечения по приведенным напряжениям от совместного действия М1 и Q1, предварительно определив , и Sf1: = =17,68 КН/см2;Вычисляем статический момент полусечения балки на опоре: S1 = (bf1tf) () = (18 ) =2920.3 см3.Принимаем электроды Э46,Rwf=20КН/см2 - расчетное сопротивление срезу по металлу шва, , Rwz=0,45·37=16,65 КН/см2 - расчетное сопротивление срезу по металлу границы сплавления, , ?wf=?wz=?c=1Для рабочих площадок промышленных зданий чаще всего используются пониженное сопряжение балок или сопряжение в одном уровне, при которых передача нагрузки на главные балки происходит не только через другие балки, но и непосредственно через настил, непрерывно опирающийся на верхний сжатый поиск балки и удерживающий балку от потери устойчивости.Толщина стенки назначалась из условия укрепления ее только поперечными ребрами жесткости. С целью выяснения необходимости проверки местной устойчивости стенки, определяем ее условную гибкость и проверяем выполнения условия: , где hef = hw, t = tw. Если поперечные ребра ставить только в местах крепления к главной балке второстепенных балок, шаг которых 300 см, это условие не выполняется, поэтому принимаем шаг ребер жесткости 150 см.Ширину опорного ребра принимаем равной ширине уменьшенного сечения пояса: bh = bf1 = 18 см. Толщину опорного ребра вычисляем из расчета на смятие, предварительно определив расчетное сопротивление смятию Rp = Ru = 36 КН/см2. = =0,99 см, принимаем 1см. Устойчивая часть стенки, включающаяся в работу ребра на продольный изгиб Проверяем крепление опорного ребра к стенке балки по: , где lw - расчетная длина шва, принимаемая с учетом неравномерной работы сварного шва по длине.Из соображений удобства доставки с завода изготовителя на монтажную площадку тем или иным видом транспорта главная балка может быть изготовлена в виде двух отправочных элементов, а на монтажной площадке собрана с помощью укрупнительного стыка.Сварной укрупнительный стык конструируют таким образом, чтобы сжатый пояс и стенка стыковались прямым швом, и растянутый пояс - косым под углом 600.Исходные данные: запроектировать стык главной балки на высокопрочных болтах d=16 мм из стали 38ХС "селект", Rbun=135 КН/см2. Стык расположен в середине пролета главной балки. Определяем несущую способность одного высокопрочного болта по: где Rbh - расчетное сопротивление высокопрочного болта на растяжение, определяемое по п.3.7 [4] по формуле Rbh=0,7Rbun, где Rbun - наименьшее временное сопротивление болта разрыву, принимаемое по табл.61* [4]; - коэффициент трения, табл.36 [4]; ?h - коэффициент надежности, табл.36 [4]; Abh - площадь сечения болта
План
Содержание
1. Компоновка балочной клетки
1.1 Общие сведения
1.2 Определение шага вспомогательных балок и балок настила
1.3 Расчет листового несущего настила
2. Расчет прокатных балок
2.1 Расчет балки настила
2.1.1 Определение нагрузки на балку настила
2.1.2 Определение внутренних усилий в балке настила
2.1.3 Подбор сечения балки настила
2.1.4 Проверки прочности и жесткости принятого сечения балки настила
2.2 Расчет вспомогательных балок
2.2.1 Определение нагрузки на вспомогательную балку
2.2.2 Определение внутренних усилий вспомогательной балки. Подбор сечения
2.2.3 Проверка прочности и жесткости принятого сечения
3. Расчет и конструирование сварных составных балок
3.1 Сбор нагрузки на главную балку
3.2 Определение внутренних усилий в главной балке
3.3 Подбор сечения главной балки
3.4 Изменение сечения главной балки по длине
3.4.1 Проверка прочности по касательным напряжениям на опоре
3.5 Расчет поясных швов
3.6 Проверка общей устойчивости главной балки
3.7 Проверка местной устойчивости стенки и конструирование ребер жесткости
3.8 Расчет опорного ребра главной балки
3.9 Укрупнительные стыки балок
3.9.1 Конструирование стыка на монтажной сварке
3.9.2 Расчет укрупнительного стыка на высокопрочных болтах
3.9.3 Расчет крепления вспомогательной балки к главной балке
4. Расчет и конструирование колонны
4.1 Расчетная схема. Расчетная длина
4.2 Подбор сечения сплошной колонны
4.3 Конструирование и расчет оголовка и базы центрально - сжатой колонны
4.3.1 Расчет оголовка сплошной колонны
4.3.2 Расчет базы сквозной колонны
5. Список используемой литературы
1. Компоновка балочной клетки
Исходные данные: Тип балочной клетки и тип сопряжения балок: усложненный.
Шаг колонн в продольном направлении А =16 м.
Шаг колонн в поперечном направлении Б =6 м.
Габариты площадки в плане 2Ах3Б
Отметка верха настила 7.5 м.
Полезная равномерно распределенная нагрузка Р = 20 КН/м2
Материал несущих конструкций: настил - сталь марки ВСТ3Кп (18Гсп) главные балки - сталь 09Г2 балки настила - сталь 18пс второстепенные балки - сталь 18пс колонны - сталь 18пс фундамент - бетон марки В20 заводские соединения - сварные монтажные соединения - сварные. на высокопрочных болтах.
1.1 Общие сведения
Список литературы
1. Беленя Е.И. Металлические конструкции. - М.: Стройиздат, 1985.
2. СНИП 2.01.07-85. Нагрузки и воздействия. Нормы проектирования. - М.: Стройиздат, 1986.
3. СНИП 2.01.07-85. Нагрузки и воздействия. нормы проектирования. Дополнения. Разд.10. Прогибы и перемещения. - М.: 1988.