Разработка вариантов стальной балочной клетки. Проектирование составной сварной главной балки. Определение типа сопряжения вспомогательной и главной балок. Ознакомление с методами проверки устойчивости полки и стенки колонны. Расчет базы колонны.
Аннотация к работе
Кафедра "Строительные конструкции" Проектирование конструкции стальной балочной клетки рабочей площадки промышленного зданияРабочие площадки служат для размещения производственного оборудования на определенной высоте в помещении цеха промышленного здания. В конструкцию площадки входят колонны, балки, настил и связи (рис.Сварные швы крепления настила к балкам не дают возможности его опорам сближаться при изгибе. Поэтому в настиле возникают растягивающие цепные усилия Н. В расчете определим наибольший пролет полосы настила единичной ширины при заданной толщине листа ТН = 0,012 м и предельном прогибе : После подстановки величин qn и ТН в формулу, получаем: Принимаем L = 1,944 м, т.е. пролет LH укладывается 9 раз по длине главной балки. По расчету принимаем LH = 1,944 м. Вычислим балочный прогиб, т.е. прогиб от поперечной нагрузки в середине полосы шириной b = 1 м, имеющий цилиндрическую жесткость Е1J, без учета растягивающей силы Н: Прогиб настила с учетом растягивающей силы Н: , коэффициент a найдем по формулам.проверка проходит. Пролет балки настила принимаем 2,5 м. Коэффициенты: , Прогиб настила: , - проверка жесткости настила удовлетворяется Уточним нагрузку а) нормативную QHБ = qn LH мбн g = 12,462 ? 0,875 9,5 ? 10-3?9,81 = 11 КН/м б) расчетную qб = q LH мбн ggf = 14,885 ? 0,875 0,093 ? 1,05 = 13,12 КН/м Уточним нагрузку на балку.Разрезная балка загружена сосредоточенными нагрузками. Нагрузки на балку передаются в местах опирания на нее вспомогательных балок. Сосредоточенные силы подсчитываются по грузовой площади: Агр = Lв Lбн = 7? 2,5 = 17,5 м2Сечение составной сварной балки состоит из трех листов: вертикального - стенки и двух горизонтальных - полок. Требуемый момент сопротивления: Высоту сечения балки h предварительно определим по соотношению между HОПТW, hопт,f и hmin, где HОПТW - оптимальная высота сечения из условия прочности; hопт,f - оптимальная высота сечения из условия жесткости; hmin - оптимальная высота сечения из условия минимальной жесткости, при обеспечении прочности. Высота главной балки должна соответствовать наибольшей строительной высоте перекрытия согласно заданию: h ? hc max - тн, где тн - толщина настила. Наибольшая строительная высота перекрытия определяется разностью отметок верха настила и габарита помещения под перекрытием: hc max = 8,4 - 6,6 = 1,8 м Момент инерции стенки: Требуемый момент инерции полок: Jtp = Jtp max - JW, где Jtp max определим по двум значениям из условий а) прочности Jtp = 0,5Wtp h = 0,5?8848,2?127,6 = 564512,2 см4 б) жесткости Jtp = 530132 см4Найдем отношение площадей полки и стенки2) Касательные напряжения (проверяются в месте крепления опорного ребра без учета работы на срез полок- условие жесткости балки удовлетворяется.Суммарная высота элементов перекрытия: настила, балки настила, вспомогательной и главной балокС целью экономии материала уменьшаем сечение приопорного участка балки за счет уменьшения ширины поясов на участке балки от опоры до сечения, расположенного на расстоянии равном 1/6 пролета балки: 17,5/6 = 2,92 м. Ширина пояса балки b`f должна соответствовать ширине листа универсальной стали по сортаменту и быть не менее b`f ? 180мм, b`f ? 0,1h; b`f ? 0,5 bf , т.е., 0,1h=127,6 мм; 0,5 bf = 0,5?360 = 180 мм. По сортаменту принимаем b`f = 200 мм. Геометрические характеристики сечения балки на приопорных участках: - площадь сечения Расчетные усилия в месте изменения сечения.Полки составных сварных балок соединяют со стенкой на заводе автоматической сваркой. Сдвигающая сила на единицу длины 55* СНИП II-23-81 принимаем сварочную проволоку Св-10НМА для выполнения сварки под флюсом АН-348-А. Определим требуемую высоту катета Kf поясного шва "в лодочку". Коэффициент глубины провара шва bf =1,1 (СНИП II-23-81, табл.34)Устойчивость полки будет обеспечена, если отношение свеса полки bef к ее толщине tf не превышает предельного значения: , где расчетная ширина свеса полки bef равна: Т.к.Для обеспечения устойчивости стенки вдоль пролета балки к стенке привариваются поперечные двусторонние ребра жесткости. Расстояние между поперечными ребрами при условной гибкости стенки , не должно превышать 2hw . Условная гибкость стенки определяется по формуле При lw > 3,5 необходима проверка устойчивости стенки с установкой ребер жесткости с шагом не более 2hw = 2?124 = 248 см. Т.к. сопряжение балок выполняется в пониженном уровне, установку поперечных ребер предусматриваем с шагом 2,0 м.Принимаем сопряжение балки с колонной шарнирным, с опиранием на колонну сверху. Опорное ребро жесткости крепится сварными швами к стенке балки. Нижний торец опорного ребра балки остроган для непосредственной передачи давления на колонну. Толщина опорного ребра определяется из расчета на смятие его торцаСопряжение вспомогательной балки с главной выполняется поэтажно. Принимаем болты нормальной точности (класс В), класс по прочности - 4,6, диаметром 20 мм. Расчетные усилия, которые может выдержать один болт: а) на срез Принимаем 3 болта диаметром 20 мм, диаметр о
План
Содержание
1. Исходные данные на проектирование стальной балочной клетки
2. Расчет стальной балочной клетки
2.1. Разработка вариантов стальной балочной клетки
2.1.1. Вариант 1. Балочная клетка нормального типа
2.1.2. Вариант 2. Балочная клетка усложненного типа
2.2. Проектирование составной сварной главной балки
2.2.1. Подбор сечения главной балки
2.2.2. Проверка прочности главной балки
2.2.3. Проверка прогиба главной балки
2.2.4. Определение типа сопряжения вспомогательной и главной балок
2.2.5. Изменение сечения главной балки
2.2.6. Расчет поясных сварных швов
2.2.7. Проверка на устойчивость сжатой полки
2.2.8. Проверка устойчивости стенки балки
2.2.9. Расчет опорного ребра жесткости главной балки
2.2.10. Расчет болтового соединения
2.3. Проектирование колонны сплошного сечения
2.3.1. Расчетная длина колонны и сбор нагрузки
2.3.2. Подбор сечения колонны
2.3.3. Проверка устойчивости полки и стенки колонны
2.3.4. Расчет базы колонны
2.3.5. Расчет оголовка колонны
Литература
1. Исходные данные на проектирование стальной балочной клетки