Курсовая. Балочная клетка рабочей площадки. Расчет, чертеж
- Добавлен: 14.08.2014
- Размер: 859 KB
- Закачек: 2
Описание
Пролет главной балки А:12 мСталь :балки настилаС235
Пролет балки настила В:6 мглавные балкиС275
Отметка верха настила:7,0 мколонны С245
Нормативная нагрузка:32 кН / м2
Фундамент : бетон марки В12,5
Тип сечения колонны - сплошное
Сравнение вариантов : Два варианта нормальной компоновки и один - усложненной.
Состав проекта
|
|
ВЫБОР СХЕМЫ БАЛОЧНОЙ КЛЕТКИ.doc
|
моё.dwg
|
Дополнительная информация
ВЫБОР СХЕМЫ БАЛОЧНОЙ КЛЕТКИ.doc
Пролет главной балки А:12 мСталь :балки настилаС235Пролет балки настила В:6 мглавные балкиС275
Отметка верха настила:70 мколонны С245
Нормативная нагрузка:32 кН м2
Фундамент : бетон марки В125
Тип сечения колонны - сплошное
Сравнение вариантов : Два варианта нормальной компоновки и один – усложненной.
Предельное отношение пролета настила к его толщине при [ f l ] = 150
ВЫБОР СХЕМЫ БАЛОЧНОЙ КЛЕТКИ
Нормативная нагрузка на балку настила:
Расчетная нагрузка на балку настила:
Расчетный изгибающий момент и поперечная сила балки настила:
Требуемый момент инерции сечения балки:
Принимаем по ГОСТ 8239-89 двутавр I36 Wх = 743 см3 Iх = 13380 см4 линейная плотность 486 кгм
Определение расхода металла на 1 м2 перекрытия: = 942
Требуемый момент инерции:
Принимаем по ГОСТ 8239-89 двутавр I40 Wх = 953 см3 Iх = 19062 см4 линейная плотность 570 кгм
Определение расхода металла на 1 м2 перекрытия: = 1099
Вариант № 3 :Усложненная компоновка
Принимаем 4 шага вспомогательных балок по 30 м что будет являться пролетом балок настила
bmin = 963 bmax = 1063 мм
Количество шагов n 6000 1063 = 56 м. Примемn = 6 шагов b = 6000 6 = 1000 мм
Принимаем по ГОСТ 8239-89 двутавр № 20 W I линейная плотность = 210 кгм
Расчет вспомогательной балки.
Нормативная нагрузка на вспомогательную балку:
Расчетная нагрузка на вспомогательную балку:
Расчетный изгибающий момент и поперечная сила во вспомогательной балке:
Требуемый момент инерции:
Принимаем по ГОСТ 26020-83 двутавр № 60 W I линейная плотность =108 кгм
Определение расхода металла на 1 м2 перекрытия: = 1152
Исходя из минимума расхода стали на перекрытие принимаем вариант 1.
РАСЧЁТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ ГЛАВНОЙ БАЛКИ.
Определение нагрузок изгибающих моментов и поперечных сил.
Нормативная нагрузка на балку:
Расчётная нагрузка на балку:
Расчетный изгибающий момент в середине пролета:
Поперечная сила на опоре:
Требуемый момент сопротивления балки:
Определение высоты балки:
Высота главной балки выбирается из трёх условий:
Максимальная высота – из условия жёсткости:
Оптимальная высота – по распределению стали на пояса и стенку двутавра
Определение оптимальной высоты:
Предварительно задаём высоту балки:
По эмпирической формуле толщина стенки:
Сравнивая результаты принимаем высоту главной балки кратной 100 мм: hгб=140 см
Компоновка сечения главной балки:
Предварительно принимаем: tп=20 см
Расчётное сопротивление на срез:
Определение толщины стенки:
Толщина выбирается из трёх условий:
Из условия прочности стенки на срез:
Из условия местной устойчивости:
Из опыта проектирования:
Сравнивая результаты получаем что tст=12 мм удовлетворяет всем условиям.
Определение размеров поясных листов:
Момент инерции стенки балки:
Требуемый момент инерции сечения балки:
Требуемый момент инерции поясного листа:
Требуемая площадь сечения поясов балки:
Принимаем пояса универсальной стали по ГОСТ 82-70* 460×20:
При толщине листа 11 20 мм сталь С275 имеет Ry=27 кНсм2
Местная устойчивость пояса обеспечена:
Величина свеса полки:
Геометрические характеристики выбранного сечения:
Расстояние от оси балки до центра тяжести полки:
Момент инерции выбранного сечения:
Момент сопротивления всей балки:
Проверка прочности подобранного сечения:
Экономическая проверка:
Изменение сечения главной балки по высоте
Место изменения сечения принимаем на расстоянии около 16 пролета от опоры.
Сечение изменяем уменьшая ширину поясов.
Уменьшенная ширина пояса должна быть ≥ 180 мм и ≥ bп2 = 46 2 = 23 см
Принимаем х = 3 м и определяем расчётное усилие в этом сечении:
Изгибающий момент в сечении х:
Требуемый момент сопротивления:
Момент инерции изменённого сечения:
Требуемый момент инерции сечения поясов:
Требуемая площадь сечения пояса:
Принимаем пояса из универсальной стали по ГОСТ 82-70* 420×20:
Принятое сечение удовлетворяет требованиям:
b1 ≥ 180 мм; b1 ≥ h 10 = 14 см; b1 ≥ 46 2 = 23 см
Геометрические характеристики изменённого сечения
Момент сопротивления:
Статический момент пояса:
Статический момент половины сечения:
Проверка прочности подобранного сечения
(по максимальным нормальным напряжениям растянутого стыкового шва нижнего пояса )
Проверка прочности стенки балки на опоре
Максимальные касательные напряжения в стенке на опоре:
Прочность на опоре обеспечена
Проверка прочности по приведенным напряжениям (сопряжение стенки с полкой)
Нормальные напряжения:
Касательные напряжения:
Таким образом прочность в месте изменения сечения (скачок максимальных нормальных напряжений) и на опоре (максимальные касательные напряжения) обеспечена.
Проверка на местное давление балок настила
Опорная реакция от давления двух балок настила
Длина участка опирания балки настила
Локальные напряжения в стенке под балкой настила
Расчёт поясных швов главной балки
Проверка поясных швов выполняется под ближайшей к опоре балкой настила.
Усилия на 1 см погонный поясных швов от действия поперечной силы и от давления балок настила
Швы - двусторонние автоматической сваркой в лодочку сварочной проволокой Св-08Га.
По таблице определяем временное сопротивление Run = 37 кН см2 основного металла коэффициенты глубины проплавления расчетное сопротивление на срез по металлу шва и расчетное сопротивление на срез угловых швов по границе сплавления:
f = 11Rwf = 20 кН см2 z = 115 Rwz = 045 × 37 = 166 кН см2 - min
Минимальный катет шва при толщине более толстого из листов 20 мм составляет 7 мм.
Проверка прочности швов
Конструкция и расчет опорной части балки
Определение толщины опорного ребра.
Сечение подбирается из условия прочности торца ребра на смятие
Rр = 36 кнсм2 – расчетное сопротивление на торцевое смятие (сталь С275 )
Ширину торца ребра принимаем равной ширине полки главной балки bреб = 420 мм
Принимаем толщину ребра tр = 16 мм
Высоту выступающей части принимаем20 мм 15× tр = 15 · 16 = 24 мм
Проверка устойчивости опорной части
Определение расчетной площади и момента инерции опорной части балки:
Радиус инерции сечения:
По таблице в зависимости от l и Ry = 27 кнсм2 определяем коэффициент продольного изгиба j = 0978
Проверка местной устойчивости ребра
Величина свеса ребра:
Расчет сварных швов прикрепления опорного ребра к стенке балки
Швы выполняются двусторонними полуавтоматом сварочной проволокой Св-08Га.
Катет шва принимаем 8 мм
По таблице определяем временное сопротивление Run = 38 кН см2 основного металла коэффициенты глубины проплавления и расчетное сопротивление на срез по металлу шва
по металлу шва f = 09Rwf = 215 кН см2
по границе сплавления z = 105Rwz = 045×38 = 171 кН см2 - min
Расчетная длина шваlf = 85 · z · kf = 85 × 09 × 08 = 612 см
lz = 85 · z · kf = 85 × 105 × 08 = 714 см
Проверка местной устойчивости сжатого пояса
Проверка производится в месте максимальных нормальных напряжений - в середине пролета балки.
Проверка местной устойчивости стенки
Определяем необходимость постановки ребер жесткости
Шагов опирания балок настила на главную балку сверху – 12 по 1000 мм при пролёте главной балки 12 м
Ширина ребра жёсткости – 136027+50 мм = 100 мм принимаем 100 мм
Толщина ребра жёсткости –
Проверка устойчивости стенки в первом (опорном) отсеке.
Ребро жёсткости ставим на расстоянии 2500 мм от оси колонны a=2hст=2×1360=2720 мм
На расстоянии х = 1500 мм от опоры (под балкой настила).
Определение средних по отсеку нормальных напряжений:
Определение касательных напряжений:
Определение критического напряжения:
Местные напряжения в стенке под балками настила вычислены ранее:
По таблице при = 114; ahcт =184 предельное значение (loc) = 0652
Т.к. loc (loc) критическое напряжение определяется по формуле:
Скр = 333 – определяется по таблице коэффициентов в зависимости от .
Определение местного критического напряжения:
С1 = 2033 – определяем по таблице при ahcт =184
Проверяем местную устойчивость стенки
Устойчивость стенки в отсеке 1 обеспечена.
Проверка устойчивости стенки во втором (промежуточном) отсеке.
Ребро жёсткости ставим на расстоянии 2000 мм от первого ребра жесткости а = 2000 мм
На расстоянии х = 45 м от опоры (под балкой настила)
Определение средних по отсеку касательных напряжений:
По таблице при = 113; ahcт =15 предельное значение (loc) = 0435
Скр = 285 – определяется по таблице коэффициентов в зависимости от .
С1 = 314 – определяем по таблице при ahcт =15
Проверяем местную устойчивость балки
Устойчивость стенки в отсеке 2 обеспечена.
Расчет стыка главной балки на высокопрочных болтах.
Стык делаем в середине пролета балки где Mmax=439326 кНсм и Q=0.
Стык осуществляется высокопрочными болтами d = 20 мм из стали 40Х «Селект» имеющего по таблице Rвun=110кнсм2.
Несущая способность болта:
= 058 и γн = 102 – обработка пескоструйная
γб = 085 – разница в диаметрах отверстия и болта больше 1 мм
Nтрен = 2 – количество плоскостей трения.
Каждый пояс балки перекрываем тремя накладками сечениями 460×25 и 2×206×25 мм
Площадь нетто и брутто листа:
Ант = 25(46-4×24) = 91 см2; Абр = 25×46 = 115 см2
Усилия в поясе определяем по формуле:
Количество болтов для прикрепления накладок:
Проверка несущей способности болтов:
Стенку перекрываем двумя накладками сечением 300×1200×10. Болты ставим в двух вертикальных рядах с каждой стороны стыка на расстоянии в ряду а = 110 мм. В ряду 10 болтов.
Момент действующий на стенку:
Проверяем стык стенки
Проверяем ослабление нижнего растянутого пояса отверстиями под болты диаметром 22 мм
Ант = 2(46-2×26) = 816 см2 >085 Абр = 085×2×46 = 782 см2
Ослабление пояса можно не учитывать.
Проверяем ослабление накладок в середине стыка четырьмя отверстиями
Антнакл = 300-4×2×22×12 = 27888 см2 >085 Абр = 085×3×33 = 8415 см2
Ослабление накладок можно не учитывать.
Расчёт и конструирование колонны
Подбор сечения колонны
Принимаем шарнирное закрепление концов колонны (коэффициент m=1)
Отметка верха колонны за вычетом толщины настила высоты балок составляет: lк = 70 – 012 – 140-0025 = 5455 м
Расчетная длина колонны (m=1):
Задаёмся λ = 70 условная гибкость:
По таблице с помощью интерполяции определяем φ при λ = 70 и Ry = 245 кНсм2: φ = 0752.
Требуемая площадь сечения колонны:
Требуемый радиус инерции:
Значение коэффициента αy = 024 взяты из таблицы в которой приведены коэффициенты связывающие размеры сечения с их радиусами инерции. Чтобы обеспечить возможность автоматической сварки назначаем hст = 460 мм. Толщина стенки принимается минимальной по условию её местной устойчивости:
Принимаем tст = 8 мм при этом:
Требуемая площадь поясов:
Принимаем пояса из листов 450×16 мм. При этом Ап = 72 см2 и обеспечена местная устойчивость пояса.
Геометрические характеристики сечения: А = 72×2+45×08=1808 см2
Так как ix 04h>iy проверку устойчивости выполняем относительно оси y:
Проверка устойчивости:
Таким образом подобранное сечение удовлетворяет требованиям общей и местной устойчивости и может быть выполнено с помощью автоматической сварки. Поперечные ребра не нужны так как:
Конструкция и расчёт оголовка колонны
Принимаем плиту оголовка толщиной tпл = 25 мм и размерами 460×450 мм. Давление главных балок передаётся колонне через ребро приваренное к стенке колонны четырьмя швами. Сварка полуавтоматическая в углекислом газе проволокой СВ082Г2С
Принимаем ширину рёбер 200 мм что обеспечивает необходимую длину участка смятия:
Толщину рёбер находим из условия смятия:
Принимаем tр = 20 мм.
Длину ребра lр находим из расчёта на срез швов его прикрепления. Примем kf = 10 мм.
Принимаем lр = 49 см. при этом условие:
Находим высоту ребра:
Проверяем стенку на срез вдоль ребра:
Необходимо устройство вставки в верхней части стенки. Принимаем её толщину tвст = 25 мм а длину lвст = lp + 140 мм = 490 + 140 = 630 мм.
Торец колонны фрезеруем после сварки. По таблице принимаем конструктивно минимально допустимый катет шва kш = 7 мм. Стенку колонны конца ребра укрепляем поперечными рёбрами сечение которых принимаем 100×80 мм.
Конструкция и расчёт базы колонны.
Требуемая площадь плиты из условия смятия бетона при γ = 12. Для бетона класса В125 Rпр = 075 кНсм2.
Определяем ширину плиты:
Определяем длину плиты:
Плоскость плиты и торец колонны фрезеруется.
Определяем высоту траверсы:
Находим изгибающие моменты на единицу длины d = 1 на разных участках плиты
Участок 1 Балочная плита так как отношение сторон:
Участок 2 Консольный:
Участок 3 Работает так же как консольный так как отношение сторон:
Толщину плиты подбираем по наибольшему моменту из условия:
Момент сопротивления полоски плиты d = 1 равен откуда учитывая что для стали С235 при толщине листа 21 40 мм Ry = 22 кНсм2:
моё.dwg
Отправочные марки Б1
Монтажная схема план М1:200
Стальной настил t = 12 мм
Торец фрезеровать после сварки стержня
Ручная сварка выпол- няется электродами типа Э42А. Стыковые швы полок вывести на планки. Цифры у монтажных швов показывают по- следовательность их выполнения.
Укрупнительный стык на сварке
Высокопрочные болты М 24 из стали марки 40Х ''Селект'' ГОСТ 7798-70** Отверстия ø26 сверлить соединяемые поверхности
очистить газопламенным способом без консервации
Укрупнительный стык на высокопрочных болтах М1:25
Спецификация металла С275 (марка Б1)
С235 (марка Б3) и С245 (марка К1) по ГОСТ 27772-88
на сварные швы 1% 12
на сварные швы 1% 27
Болты нормальной точности М 20
выполнять автоматической сваркой
заводские швы - полуавтоматической сваркой
Вертикальные связи прикреплять к колоннам
и балкам монтажной сваркой
Размеры в выдержать с допуском ± 1 мм
Поясные швы отправочных элементов Б 1
На колонне К 1 фасонки связей условно не
полуавтоматическая сварка
болт нормальной точности
монтажный сварной шов
заводской сварной шов
автоматическая сварка
Условные обозначения
ОБЩАЯ МАССА КОНСТРУКЦИЙ ПО ЧЕРТЕЖУ
Требуется изготовить