Проектирование металлической балочной конструкции - Курсовая работа

Длинна пролета L 10.2 м Длинна второстепенной балки l 6.2 мПроектирование сооружения начинаем с назначения компоновочной схемы, в которой за основу, принимаем балочную клетку нормального типа, опирающуюся на центрально-сжатые колонны.Нагрузка на вспомогательные и все нижележащие конструкции состоит из постоянной составляющей и временной (полезной) нагрузки. Сбор нагрузок на рабочую площадку: № п/п Наименование нагрузки Нормативная нагрузка, КН/м2 Расчетная нагрузка, КН/м2Погонная нагрузка на вспомогательные балки равна: g = (p q)·a = 18.95·1.7 = 32.215 КН/м.Сечение принимаем в виде стального горячекатаного двутавра с параллельными гранями полок по ГОСТ 26020-83. Расчетное сопротивление марки стали Ry (по пределу текучести) принимаем по СНИПУ II-23-81*: Ry = 240Мпа. Сечение балок назначаем из условия прочности: ? = Mmax· ?n / C1·Wn,min ? Ry· ?c, (3.1.1) где Ммах - максимальный расчетный изгибающий момент в балке; Проверку деформативности балок производим от действия нормативных нагрузок и при равномерно распределенной нагрузке используем формулу: ?/l = 5·gн·l3/384·E·Iy ? [?/l], (3.1.5) где l - пролет балки, равный l = 6.2 м; [?/l] - нормируемый относительный прогиб балки, принимаем по СНИПУ II-23-81*: [?/l] = 1/200.556. ?/l = 5·27.064·103·6.23/384·2.06•106·11095·10-6 = 6.375·10-3. ?/l = 6.375·10-3 <[?/l]= 4.986·10-3, проверка деформативности выполняется.F=2·Rв.б.·? = 2·99.867·1.05 = 209.721 КН;

VA = VB = 30.6·F / L = 30.6·209.721 / 10.2 = 629.763 КН;

Mmax = 5.1· VA - 7.65·F= 5.1·629.163 - 7.65·209.721 = 1604.366 КНМ;

Qmax = VA = 629.763 КН.Главные балки проектируются сварными составного сечения. Компоновка сечения начинается с назначения высоты балки "h". В нашем случае высота балки назначается исходя из двух критериев: 1. Исходя, из условия минимального расхода стали, высота балки определяется при h ? 1.3 по формуле: hопт = k·OWT р/ tw, (3.2.1) где h - высота балки, определяется в первом приближении как h ? 0.1•L, h ?1.02<1.3 м; Минимально допустимая толщина стенки из условия прочности на срез определяется по формуле: tw(min) ? 1.5·Qрасч·?n / hef·Rs·?c, (3.2.5) где Rs - расчетное сопротивление стали сдвигу в зависимости от значения Ry: Rs = 0.58·Ry;В однопролетных шарнирно опертых балках целесообразно изменять ее сечение в соответствии с эпюрой изгибающих моментов. Следуя рекомендациям, изменение сечения производим путем уменьшения bf, оставляя без изменения h, tf, tw. Для этого ширину пояса bf1 в концевой части балки назначаем равной (0.5 - 0.75)•bf, принятой для сечения с расчетным моментом Мрасч. Изгибающий момент, который может быть воспринят измененным сечением, определяется по формуле: M1 = Wx1·Ry·?c, (3.2.21) где ?с = 1. Стык поясов в балках относим от сечения с ординатой М1 в сторону опор на 300 мм. x - 300 = 2.4 - 0.3 = 2.1 м.f/l = Mmaxn·L / 9.6·EIY ? [f/L] = 1/211.667 (по СНИПУ II-23-81*) (3.2.24)

Mmaxn =Mmax / k, (3.2.25) где k = (p q) р/(р q) н, (3.2.26) k = 18.95/15.92 = 1.19 > 1;

Mmaxn = 1604.366/1.19 = 1348.21 КНМ;

f/l = 1348.21·103·10.2 / 9.6·2.06·105·106·363200·10-8 = 2.278·10-3 < 4.724·10-3Стенки балок для обеспечения их местной устойчивости следует укреплять поперечными ребрами, поставленными на всю высоту стенки. При этом расстояние между поперечными ребрами вдоль балки принимаем, а=1,7м, которое не должно превышать, а ? 2·hef. Поперечные ребра также устанавливаться в местах приложения неподвижных сосредоточенных нагрузок, от вспомогательных балок и на опорах. Ширина выступающей части ребра: bh ? hef/30 40мм, (3.2.28) bh ? 1068/30 40 = 75.6 мм, после округления до размера кратного 10 мм, получим bh = 100 мм.Расчет поясных швов сводится к определению требуемого катета углового сварного шва kf. В балках, проектируемых, из одной марки стали, при статической нагрузке требуемый катет шва равен: kf ? (Qрасч·Sf)/(2·Iy·?f·Rwf·?wf·?c), (3.2.36) где Sf - статический момент полки балки; Rwf = 180 МПА - расчетное сопротивление сварного углового шва условному срезу, ?с = 1. kf ? (419.442·103·0.95·3092·10-6)/(2·292700·10-8·1.1·180·106·1·1) = 1.06 мм, Принимаем kf = 6 мм. Участок стенки составной балки над опорой должен укрепляться опорным ребром жесткости и рассчитываться на продольный изгиб из плоскости как стойка высотой ls = h, нагруженная опорной реакцией Vr. В расчетное сечение включается, кроме опорных ребер и часть стенки.Определение расчетной сжимающей силы на колонну производим суммированием опорных реакций главных балок: N = 2·k·V, (4.1.1) где k = 1.03 - 1.05 - коэффициент, учитывающий собственный вес колонны; Условия опирания колонн на фундаменты и схема связей по колоннам определяется следующими требованиями.Требуемую площадь сечения колонны, определяем по формуле: Атр = N·?n /2 ·?·Ry·?c, (4.2.1) где ? - коэффициент, на этапе компоновки определяем по предварительно заданной гибкости ?з, значение которой принимаем по графику [1], рис.7. Используя сравнительно постоянную зависимость между радиусом инерции и габаритами сечения, оцениваем ори

Содержание

1. Исходные данные

2. Компоновочное решение

3. Расчет и конструирование балок

3.1 Вспомогательные балки

3.1.1. Сбор нагрузок

3.1.2. Силовой расчет

3.1.3. Назначение типа сечения вспомогательных балок и марки стали

3.2 Главные балки

3.2.1 Силовой расчет

3.2.2 Компоновка сечения и проверка прочности и общей устойчивости

3.2.3 Изменение сечения главной балки

3.2.4 Проверка общей устойчивости и деформативности балок

3.2.5 Проверка местной устойчивости балок

3.2.6 Расчет поясных швов, опорных частей балок, узлов сопряжений балок

4. Расчет и конструирование колонн

4.1 Выбор расчетной схемы

4.2 Компоновка сечения колонны

4.3 Проверка сечения колонны

4.4 Конструирование и расчет оголовка колонны

4.5 Конструирование и расчет базы колонны

4.6 Подбор сечения связей по колоннам

Литература

1.

1. Методические указания к РГУ по курсу ‘Металлические конструкции’. Новосибирск: НГАСУ, 1998.

2. СНИП II-23-81*. Стальные конструкции / Госстрой России. - М.: ГУП ЦПП, 2003. - 90 С.

3. СНИП 2.01.07-85*. Нагрузки и воздействия. - М.: ФГУП ЦПП, 2007. - 44 с.

4. Металлические конструкции: Общий курс: Учеб. для вузов / Г.С.Веденников, Е.И.Беленя, В.С. Игнатьева и др.; Под ред. Г.С.Веденникова. - 7-е изд., перераб. и доп. - М.: Стройиздат, 1998. - 760с.: ил.

5. Металические конструкции. В 3 т. Т 1. Элементы конструкций / В.В.Горев, Б.Ю.Уваров, В.В.Филипов и др.; Под ред. В.В.Горева. - 3-е изд., стер. - М.: Высш.шк., 2004. -551 с.: ил.