Металлическая балочная площадка с расчетом и схемами

Схемы.cdw

ПЗ металлы.doc

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ
САРАТОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Пояснительная записка
к курсовой работе по дисциплине «Металлические конструкции»
Конструктивная схема балочной клетки 2
Основные положения по расчету конструкций 3
Составление вариантов балочной клетки 4
1.1.Расчет настила 6
1.2.Расчет балок настила 8
1.3.Расчет вспомогательных балок 11
2.1.Расчет настила 14
2.2.Расчет балок настила 16
2.3.Расчет вспомогательных балок 19
3.1.Расчет настила 22
3.2.Расчет балок настила 24
3.3.Расчет вспомогательных балок 26
Сравнение вариантов 29
Проектирование составной балки 30
1.Компоновка и подбор сечения балки 30
2.Проверка прочности балки 33
3.Проверка и обеспечение местной устойчивости элементов
сечения главной балки 35
4.Расчет соединения поясов балки со стенкой 40
5.Конструирование и расчет опорной части балки 41
6.Конструкция и расчет сопряжения вспомогательной балки с главной
7.Конструирование монтажного стыка главной балки 43
Конструкция и расчет колонны 45
2.Конструирование и расчет стержня колонны 46
3. Конструирование и расчет планки колонны 49
4.Конструирование и расчет базы колонны 49
5.Конструирование и расчет оголовка колонны 51
Список литературы 53
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 сквозного
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
РАБОЧИЕ ПЛОЩАДКИ СЛУЖАТ ДЛЯ РАЗМЕЩЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ОБОРУДОВАНИЯ
НА ОПРЕДЕЛЕННОЙ ВЫСОТЕ В ПОМЕЩЕНИИ ЦЕХА ПРОМЫШЛЕННОГО ЗДАНИЯ. В КОНСТРУКЦИЮ
ПЛОЩАДКИ ВХОДЯТ КОЛОННЫ БАЛКИ НАСТИЛ И СВЯЗИ. СИСТЕМА НЕСУЩИХ БАЛОК
СТАЛЬНОГО ПОКРЫТИЯ НАЗЫВАЕТСЯ БАЛОЧНОЙ КЛЕТКОЙ.
- полезная нагрузка - [p
- шаг колонн – l = 5 м
- высота колонны - H = 6 м
- колонны – сквозные с планками.
- класс бетона фундамента В125.
Конструктивная схема балочной клетки.
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 или стены.
ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ПО РАСЧЁТУ КОНСТРУКЦИЙ
Цель расчёта – обеспечить заданные условия эксплуатации и необходимую
прочность и устойчивость при минимальном расходе материала и минимальных
затратах труда на изготовление и монтаж. Расчёт проводится с использованием
методов сопротивления материалов и строительной механики. Основной задачей
этих методов является определение внутренних усилий которые возникают в
конструкциях под воздействием приложенных нагрузок.
Расчёт начинают с составления расчётных схем сооружения в целом и его
отдельных элементов. Составлению расчётных схем должна предшествовать
работа по компоновке отдельных конструкций с предварительной эскизной
проработкой чертежей элементов и их сопряжений.
Определив по принятой расчётной схеме усилия в конструкции или её
элементах (статический расчет) производят подбор их сечений
(конструктивный расчёт) проверяют несущую способность и жесткость
конструкций. Если хотя бы одна из проверок не удовлетворяется уточняют
Составление вариантов балочной клетки.
При проектировании балочной клетки задача сводится к тому чтобы путём
технико-экономического сравнения различных вариантов найти наиболее
экономичную конструкцию балочной клетки по расходу материала на 1 м²
С этой целью следует составим 3 варианта расположения вспомогательных
балок и балок настила. После статического и конструктивного расчётов
настила и балок для всех вариантов произведем их сравнение по расходу стали
на 1м² площади перекрытия балочной клетки и количеству монтажных единиц.
После этого выберем наиболее выгодный вариант балочной клетки по
расходу стали и количеству монтажных единиц. В случае одинакового расхода
стали предпочтение следует отдавать варианту с наименьшим количеством
Принимаем сталь С245(т.к II гр.)
Вид нагрузки [pic] [pic] [pic]
раствор t=30мм 075 13 0975
слоя рубероида на 01 13 013
шлако-бетон t=40мм048 13 0624
Листы настила крепятся к верхним полкам балок настила при помощи сварки
угловыми швами катетом не менее 4 мм. Для удобства сварки ширина листа
должна быть на 15-20 мм меньше шага балок настила (см. раб. чертёж). При
нагрузках не превышающих 50 кНм² и относительном прогибе меньше
предельного принимаемого для всех настилов равным [fl]=1150 прочность
шарнирно закреплённого по краям стального настила всегда будет обеспечена
и его надо рассчитывать только на жесткость (прогиб).
Определим наименьшую толщину настила при заданном пролёте балок настила
qн –нормативная нагрузка на настил;
tн=116 см. По сортаменту принимаем tн=12 мм.
Настил крепится к балкам настила сплошными сварными швами.
Определим растягивающее усилие Н действующее на 1 погонный [pic] длины
где γf- коэффициент надежности по нагрузке (γf=105).
Расчет по металлу шва
- коэффициент глубины провара шва (f = 09 (табл. 34* СНиП II-23-81*)
- коэффициент условия работы шва (wf = 1 (по п.11.2 СНиП II-23-81*)
В соответствии с табл. 55 СНиП II-23-81* принимаем электроды типа Э42
Расчетное сопротивление металла шва R wf = 180 МПа (по т.56 СНиП II-23-
Расчет по металлу границы сплавления.
- коэффициент глубины провара шва (z = 105 (табл.34 СНиП II-23-81*)
- коэффициент условия работы шва = 045Run. По т.51* СНиП II-23-81*
для стали С245 Run =370 МПа.Rwz=0.45·370=166.5 МПа=1665кНсм2.
(wz=1(по п.11.2 СНиП II-23-81*);
Принимаем требуемый катет шва kf=5 мм(в соответствии с табл.38 СНиП II-
1.2.Расчет балок настила
Наименование нагрузки Нормативная γf Расчетная
Металло-цементный раствор 075 13 0975
Гидроизоляция:2 слоя
рубероида на мастике 01 13 013
Теплоизоляция: шлако-бетон 048 13 0624
Стальной настил t=12мм 0942 105 09891
Полезная нагрузка 28 105 294
Итого: 30272 321181
Определение удельного веса настила.
Погонная нагрузка на балку настила:
Максимальный изгибающий момент от расчетной нагрузки:
Требуемый момент сопротивления при с1 = 11:
По сортаменту принимаем двутавр №12 ГОСТ 8239-89 (Iх=350см4
Wх=584см4 Sх=337 см3 b=64 мм t=73 мм d =48 мм h = 120 мм mбн
Проверка нормальных напряжений
R( (с = 11 ( 24 = 26.4 кНсм2
( 264 - условие прочности выполняется
Уточним коэффициент с1=с по табл. 66 СНиП II-23-81*
Аf=bt=64·073=4672 см2;
Аw = (h-2t)d = (12-2·073)048 = 50592 см2
[pic]( с = 1078=>[pic]
51 ( 264 - условие прочности выполняется
Перерезывающая сила на опоре:
Проверка касательных напряжений.
3714.94=> условие выполняется.
qн=00030272·100=030272 кНсм;
0437>0004=>жесткость балки не обеспечена.
По сортаменту принимаем двутавр №14 ГОСТ 8239-89 (Iх=572см4
Wх=817см4 Sх=468 см3 b=73 мм t=75 мм d =49 мм h = 140 мм mбн
87 ( 264 - условие прочности выполняется
Аf=bt=73·075=5475 см2;
Аw = (h-2t)d = (14-2·0.75)0.49 = 6125 см2
[pic]( с = 1081=>[pic]
19 ( 264 - условие прочности выполняется
14.94=> условие выполняется.
0260004=>жесткость балки обеспечена.
1.3.Расчет вспомогательных балок
Балки настила № 14 0137 105 014385
Итого: 30409 3226195
Определим удельный вес балок настила.
Нагрузка с балок настила передаётся на вспомогательные балки в виде
сосредоточенных сил. При частом расположении балок настила (4 и более)
можно заменить сосредоточенные силы эквивалентной равномерно распределённой
Максимальный изгибающий момент от расчетной нагрузки вычисляем по
По сортаменту принимаем двутавр №36 ГОСТ 8239-89 (Iх=13380 см4 Wх=743
см4 Sх=423 см3 b=145 мм t=123 мм d =75 мм h = 360 мм mбн =486
67 ( 264 - условие прочности выполняется
Аf=bt=145·123=17835 см2;
Аw = (h-2t)d = (36-2·123)0.75= 25155 см2;
[pic]( с = 10991=>[pic]
69 ( 264 - условие прочности выполняется
qн=00030409·200=060818 кНсм;
03590004=>жесткость балки обеспечена
При приложении сосредоточенной нагрузи через полку вспомогательной
балки в месте не укрепленном поперечным ребром стенка балки должна быть
проверена на прочность от местного давления по формуле
где Fбн=645239кНм - расчетная сосредоточенная нагрузка;
t=123 – толщина стенки вспомогательной балки;
lef=b+2tef =145+2·263=1976(см)– условная длина
распределения нагрузи где b=145-ширина полки балки настила;
tef =t+r =123+14=263(см)– расстояние от нагруженной грани
полки до начала внутреннего закругления стенки где t=123 см; r=14см.
5(264- условие выполнено=> стенка балки обладает прочностью от местного
Проверка общей устойчивости балки
[pic]- расчет на общую устойчивость не требуется.
tн=073 см. По сортаменту принимаем tн=8 мм.
2.2.Расчет балок настила
Стальной настил t=8мм 0628 105 06594
Итого: 29958 317884
По сортаменту принимаем двутавр №16 ГОСТ 8239-89 (Iх=873см4 Wх=109см4
Sх=62.3 см3 b=81 мм t=78 мм d =5.0 мм h = 160 мм mбн =15.9 кгм).
37 ( 264 - условие прочности выполняется
Аf=bt=8.1·078=6.318м2;
Аw = (h-2t)d = (16-2·078)05 =7.22 см2
[pic]( с = 10825=>[pic]
78 ( 264 - условие прочности выполняется
1814.94=> условие выполняется.
qн=00029958·62.5=01872375 кНсм;
058>0004=>жесткость балки не обеспечена.
По сортаменту принимаем двутавр №18 ГОСТ 8239-89 (Iх=1290см4
Wх=143см4 Sх=81.4 см3 b=90 мм t=81 мм d =51 мм h = 180 мм mбн
34 ( 264 - условие прочности выполняется
Аf=bt=9·081=729 см2;
Аw = (h-2t)d = (18-2·0.81)0.51 =83538 см2
[pic]( с = 1083=>[pic]
64 ( 264 - условие прочности выполняется
114.94=> условие выполняется.
qн=00029958·625=01872375 кНсм;
03930004=>жесткость балки обеспечена.
2.3.Расчет вспомогательных балок
Балки настила № 18 02944 105 030912
Итого: 302524 3209752
Максимальный изгибающий момент от расчетной нагрузки вычисляем по формуле:
По сортаменту принимаем двутавр №45 ГОСТ 8239-89 (Iх=27696 см4
Wх=1231см4 Sх=708 см3 b=160 мм t=142 мм d =9 мм h = 450 мм mбн
92 ( 264 - условие прочности выполняется
Аf=bt=16·142=2272 см2;
Аw = (h-2t)d = (45-2·142)0.9= 37944 см2;
[pic]( с = 111=>[pic]
5614.94=> условие выполняется.
qн=000302524·350=1058834 кНсм;
030004=>жесткость балки обеспечена
где Fбн=11234*0625=702125 кНм - расчетная сосредоточенная нагрузка;
lef=b+2tef =16+2·302=2204(см)– условная длина
распределения нагрузи где b=16-ширина полки балки настила;
tef =t+r =142+16=302(см)– расстояние от нагруженной грани
полки до начала внутреннего закругления стенки.
43(264- условие выполнено=> стенка балки обладает прочностью от
tн=145 см. По сортаменту принимаем tн=16 мм.
3.2.Расчет балок настила
Стальной настил t=16мм 1256 105 13188
Итого: 30586 324478
По сортаменту принимаем двутавр №14ГОСТ 8239-89 (Iх=572см4 Wх=817см4
Sх=468 см3 b=73 мм t=75 мм d =49 мм h = 140 мм mбн =137 кгм).
57 ( 264 - условие прочности выполняется
Аf=bt=73·075=5475м2;
Аw = (h-2t)d = (14-2·075)049=6125 см2
[pic]( с = 10806=>[pic]
97 ( 264 - условие прочности выполняется
24714.94=> условие выполняется.
qн=00030586·125=0382325 кНсм;
034>0004=>жесткость балки обеспечена.
3.3.Расчет вспомогательных балок
Балки настила № 14 01096 105 011508
Итого: 306956 3255788
По сортаменту принимаем двутавр №36 ГОСТ 8239-89 (Iх=13380см4
Wх=732см4 Sх=423 см3 b=145 мм t=123 мм d =75 мм h = 360 мм mбн
898 ( 264 - условие прочности выполняется
Аf=bt=145·123=1784 см2;
Аw = (h-2t)d = (36-2·123)0.75= 25115 см2;
514.94=> условие выполняется.
qн=000306956·200=0613912 кНсм;
0360004=>жесткость балки обеспечена
где Fбн =8139кН- расчетная сосредоточенная нагрузка;
lef=b+2tef =14+2·263=1976(см)– условная длина
СРАВНЕНИЕ ВАРИАНТОВ БАЛОЧНОЙ КЛЕТКИ.
Наименование 1- вариант 2- вариант 3- вариант
Расход Количество Расход Количество Расход Количество
стали балок стали балок стали балок
кг[picшт кг[picшт кг[picшт
Стальной настил 942 35 628 40 1256 28
Балки настила 137 28 2944 35 1096 21
Вспомогательные 243 8 19 4 243 8
ИТОГО: 1322 71 11124 79 16086 57
Вывод: по расходу стали и количеству монтажных элементов наиболее
экономичен вариант №2.
ПРОЕКТИРОВАНИЕ СОСТАВНОЙ БАЛКИ
Сбор нагрузки на главную балку Таблица 11
нагрузка кНм2 нагрузка
Вспомогательная балка №45 019 105 01995
Итого: 304424 3229702
1.Компоновка и подбор сечения балки
Сечение составной сварной балки состоит из трех листов: вертикального -
стенки и двух горизонтальных - полок .
Максимальный расчетный изгибающий момент и максимальная перерезывающая сила
определяем с учётом собственного веса главной балки умножением расчетным
значений на коэффициент (=102 .
Qрасч=2*5652=11304 кН;
Найдём требуемый момент сопротивления по формуле:
Определим минимально допустимую высоту балки
Определим оптимальную высоту балки соответствующую наименьшему расходу
[pic]- вычисляется по эмпирической формуле: [pic]
Принимаем высоту главной балки [pic].
Из условия среза определяем минимальную толщину стенки (без учёта
Принимаем толщину стенки 10 мм.
Чтобы обеспечить местную устойчивость стенки без укрепления продольными
рёбрами жёсткости необходимо чтобы [pic] т.е. должно выполняться условие:
>078=>не требуется укрепление стенки дополнительными ребрами.
Подбор сечения поясов
Требуемый момент инерции сечения
Момент инерции стенки:
Требуемый момент инерции полок:
Jf тр =1003236-166698=836538 см4;
Требуемая площадь сечения полки:
tf=Af bf=102125320 мм.
Уточним площадь сечения полки:
Af= bf tf=53·2=106 см2.
Для обеспечения устойчивости сжатого пояса балки необходимо выполнение
bef=(bf-tw)2=(530-10)2=260;
1465 => устойчивость сжатого пояса обеспечена.
2.Проверка прочности
Момент сопротивления:
29 ( 264 - условие прочности выполняется.
Выбираем листовой прокат для поясов 530х20х14000 для стенки
Т.к. пролет 14 м то экономически целесообразно уменьшить сечение
балки. Уменьшение сечения будем делать на расстоянии 16 пролета балки от
С учетом собственного веса главной балки М=102·2306=235212 кНм.
Определим требуемый момент сопротивления и момент инерции измененного
сечения исходя из прочности сварного стыкового шва работающего на
Принимаем пояс шириной 400 мм.
Af1= bf1 tf=40·2=80 см2.
Геометрические характеристики сечения балки
Момент сопротивления
62244 кНсм2 -условие прочности выполняется.
Максимальное касательное напряжения в балке
RS (с = 058(24·11=153 кНсм2
06153- проверка выполняется.
3. Проверка и обеспечение местной устойчивости элементов главной
Проверим устойчивость стенки и определим необходимость постановки ребер
жесткости. Условная гибкость стенки определяется по формуле
>32 => необходимо укрепление стенки ребрами жесткости.
Выполняем постановку рёбер жёсткости в местах передачи нагрузки от
вспомогательной балки на главную.
Принимаем bh = 90 мм.
Принимаем tS = 7 мм.
Балка разбита на пять отсеков.
Проверка устойчивости стенки в первом отсеке.
Проверка выполняется в сечении расположенном на расстоянии 096 от
первого ребра жесткости т.е. на расстоянии х1=175-126=049 м от опоры.
Площадь сечения балки в этом отсеке:
А=1·126+2·40·2=286 см2;
Нагрузка от веса балки:
М1'=11304*175=19782 кН*м
МI=2406+19782=200226 кНм;
М2'=11304*049=553896
МII=743+553896=561326 кНм;
Мср=(200226+561326)2=128179 кНм;
Нормальные и касательные напряжения
Критические нормальные напряжения
’[pic] тогда по табл.21 СНиП II-23-81*
Критические касательные напряжения
Проверка устойчивости стенки
проверка в первом отсеке выполняется.
Проверка устойчивости стенки балки во втором отсеке
второго ребра жесткости т.е. на расстоянии х2=525-126=399 м от опоры.
А=1*126+2·53*2=33 см2;
М1'=11304*525-5652*35=39564
МI=6087+39564=401727 кНм;
М2'=4510296-1266=32443
МII=5292+32443=32972 кНм;
Мср=(401727+32972)2=36572 кНм;
проверка во втором отсеке выполняется.
Проверка устойчивости стенки балки в третьем отсеке
третьего ребра жесткости т.е. на расстоянии х2=875-126=749 м от
МII=646+39564=4021 кНм;
Мср=(401727+4021)2=4019 кНм;
проверка в третьем отсеке выполняется.
4. Расчет поясных сварных швов.
Полки составных сварных балок соединяют со стенкой на заводе
автоматической сваркой. Сдвигающая сила на единицу длины
Для стали С245 по табл. 55* СНиП II-23-81* принимаем электроды Э-42.
Определим требуемую высоту катета Кf поясного шва "в лодочку".
Расчет по металлу шва.
Коэффициент глубины провара шва (f =09 (СНиП II-23-81* табл.34)
Коэффициент условия работы ( wf = 1 (СНиП II-23-81* пп. 11.2)
Расчетное сопротивление металла R wf =180 МПа(СНиП II-23-81* табл.56)
(f ( wf R wf = 09( 1(18= 162 кНсм2
Коэффициент глубины провара шва (z =105 (СНиП II-23-81* табл.34)
Коэффициент условия работы ( wz = 1 (СНиП II-23-81* пп. 11.2)
Расчетное сопротивление металла R wz =045 R un = 045 (370 = 1665 МПа
(z ( wz R wz = 105 1(1665 = 1748 кНсм2
Сравнивания полученные величины находим
(( ( w R w)min = 162 кНсм2
Высота катета поясного шва должна быть не менее
По толщине наиболее толстого из свариваемых элементов (tf = 20мм) по
табл. 38 СНиП II-23-81* принимаем kf = 6 мм.
5.Конструирование и расчет опорной части балки
Принимаем сопряжение балки с колонной примыканием сбоку. Конец балки
укрепляем опорными ребрами. Опорное ребро жесткости крепится сварными швами
к стенке балки. Нижний торец опорного ребра балки остроган для
непосредственной передачи давления на колонну.
Определим площадь сечения ребра на смятие торцевой поверхности:
Rр=327 МПа=327 кНсм2;
Принимаем ширину ребра bр=36 см => tр=345736=096 см.
Уточним площадь сечения ребра:
Выступающую часть ребра принимаем a=15 мм.
Проверка ребра на устойчивость.
Ширина участка стенки включенной в работу опорной стойки:
Aw=Aр+twbw=36+1·19=55 см2;
Радиус инерции сечения ребра [p
Гибкость ребра [pic]=>
=09745(СНиП II-23-81*табл.72)
Проверка опорного ребра на устойчивость:[pic]
Рассчитаем прикрепление опорного ребра к стенке балки сваркой
электродами Э-42 (табл. 55* СНиП II-23-81*). По табл. 56* СНиП II-23-81*
принимаем Rwf=180 МПа=18 кНсм2 Rwz=045Run=045·360=162МПа=162 кНсм2
f Rwf=09·18=162 кНсм2;
z Rwz=105·162=1701 кНсм2;
Т.к. толщина более толстого элемента 20мм то кmin=6мм (табл. 38 СНиП II-23-
Проверяем длину рабочей части шва:
Ребро привариваем к стенке по всей высоте сплошными швами.
6. Конструирование и расчет сопряжения вспомогательной балки с
Сопряжение вспомогательной балки с главной производится через рёбра
Опорная реакция вспомогательной балки равна:
Принимаем болты нормальной точности класс по прочности – 66
диаметром 20 мм. Расчетное сопротивление срезу болтов для принятого класса
прочности Rbs = 230 Мпа.
Расчетные усилия которые может выдержать один болт работающий на срез:
(b = 1 – коэффициент условия работы
ns = 1 – число срезов болта.
А = (d24 = 314(2024 = 314см2 – расчетная площадь сечения болта
Nb = 23 ( 1 ( 314 ( = 72.22 кН.
Требуемое количество болтов в соединении
Размещаем болты в соответствии с табл. 39 СНиП II-23-81*.
7.Конструирование монтажного стыка главной балки
Для избежания сварки при монтаже монтажные стыки сварных балок иногда
выполняют на высокопрочных болтах. В таких стыках каждый пояс балки
желательно перекрывать тремя накладками с двух сторон а стенку - двумя
вертикальными накладками площадь сечения которых должна быть не меньше
площади сечения перекрываемого ими элемента.
Болты в стыке ставят на минимальных расстояниях друг от друга: (25-3)d
болта (при d=24мм удобно иметь шаг 80мм) чтобы уменьшить размеры и массу
Расчет каждого элемента балки ведут раздельно а изгибающий момент
распределяют между поясами и стенкой пропорционально их жесткости.
Стык делаем в середине пролета балки где [pic]
Стык осуществляется высокопрочными болтами [pic] из стали 40х «селект»
имеющей [p обработка поверхности газопламенная.
[pic]- площадь сечения болта нетто (по нарезке).
Несущая способность болта имеющего две плоскости трения рассчитывается
[pic] (принимая способ регулирования болта по углу закручивания – две
Каждый пояс балки перекрываем тремя накладками сечениями [pic] и [pic]
общей площадью сечения:
Определим усилие в поясе:
Количество болтов для прикрепления накладок рассчитывается по формуле:
Стенку перекрывают двумя вертикальными накладками сечением [pic].
Момент действующий на стенку:
Принимаем расстояние между крайними по высоте рядами болтов:
Отсюда коэффициент стыка:
[pic] количество рядов болтов к=12. Принимаем 12 рядов с шагом 100мм.
Проверяем стык стенки:
Проверяем ослабление нижнего растянутого пояса отверстиями под болты
[pic](на 2мм >диаметра болта).
Пояс ослаблен двумя отверстиями по краю стыка:
Ослабление пояса можно не учитывать.
Проверяем ослабление накладок в середине стыка четырьмя отверстиями: [pic]
Конструирование и расчет колонны
Расчет колонны начинается с определения нагрузки. Продольная сила
определяется по формуле
где g – полная расчетная нагрузка на 1м2 перекрытия;
L и B – шаги по сетке колонн.
Выбирается расчетная схема колонны которая устанавливается исходя из
предполагаемой конструкции базы и оголовка.
В соответствии с принятой расчётной схемой определяется расчётная длина
Центрально-сжатые колонны и стойки рассчитываются на прочность и
Прочность проверяют по формуле
а устойчивость по формуле
2.Конструирование и расчет стержня сквозной колонны
Подбор сечения сквозной колонны начинается с расчета на устойчивость
относительно материальной оси Х. Задаем гибкость равной 50.
Определяем требуемые площадь сечения ветви и радиус инерции сечения
По найденным значениям подбираем соответствующий им профиль швеллера по
Проверяется устойчивость колонны относительно свободной оси Y по
приведенной гибкости учитывающий деформативность решетки.
где [pic] - гибкость стержня колонны относительно свободной оси (для
[pic] - гибкость ветви на участке между планками.
Для совместной работы швеллеры необходимо соединить поперечными планками.
Расстояние между планками определяется по формуле:
где [pic] - гибкость ветви
[pic] - радиус инерции относительно свободной оси 1
lв – расстояние между планками в свету.
Элементы соединительной решетки (планки) и их прикрепление к ветвям
рассчитывают на усилие возникающие в них от условной поперечной силы:
Условная поперечная сила распределяется поровну между элементами решетки
лежащими в двух плоскостях.
Соединительные планки рассчитывают на силу срезывающую планку:
и на момент изгибающий планку в ее плоскости:
Сварные угловые швы прикрепляющие планки к ветвям колонны рассчитывают
на совместное действие усилий в планке:
где [pic] - напряжение в шве от изгибающего момента
[pic] - напряжение в шве от поперечной силы.
[pic] - расчетная длина шва.
Выбираю сталь С235 Ry=230МПа.
Металло-цементный 075 13 0975
Теплоизоляция: 048 13 0624
Стальной настил 0628 105 06594
Балки настила № 1802944 105 030912
Вспомогательная 019 105 01995
Главная балка 053 105 05565
Итого 309724 3285352
N=qLB=32.85352*14*5=2299.75
N=2299.75+5КН(вес колонны)=2304.75КН
Принимаю гибкость [p[pic]
Проверяем общую устойчивость:
Принимаем подобранное сечение.
Так как [pic][pic] из конструктивных соображений принимаю
[pic](расстояние между швеллерами).
Проверка устойчивости относительно свободной оси Y
[pic]-колонна устойчива в 2х плоскостях.
Условие выполняется. Принимаем подобранное сечение.
3.Расчет и расстановка поперечных планок
Условная поперечная сила равна
Сила срезывающая планку:
Момент изгибающий планку в ее плоскости:
Сварные угловые швы рассчитывают на совместное действие усилий в планке.
Сварка полуавтоматическая в среде углекислого газа.(СВ-08Г2С Э 42)
Принимаю катет шва [pic]
4.Конструирование и расчет базы колонны.
Конструкция базы должна обеспечивать: равномерную передачу нагрузки от
колонны на фундамент; принятое в расчетной схеме соединение колонн с
фундаментами; простоту монтажа.
Была принята база – с траверсами.
Диаметры анкерных болтов при жестком сопряжении принимают равным 24-36мм.
После того как выбран тип базы определяют размеры опорной плиты в плане.
Для простоты расчета принимаем расчетное усилие в колонне N распределяется
равномерно базой колонны по всей площади контакта с фундаментом.
Определяем вес колонны:
Требуемая площадь плиты
Ширина базы с траверсами:
Принимаем длину 650мм
Принимаем размеры плиты 500×650 мм.
В зависимости от конструкции базы опорная плита может иметь участки с
опиранием на четыре или три канта на два канта и консольные.
Изгибающие моменты для участков с опиранием на четыре канта определяем по
q=NAпл – давление на 1см2 плиты;[pic]
а – короткая сторона участка плиты;[pic]
– коэффициент зависящий от отношения более длинной стороны к более
Для участка опирающегося на три канта
[pic] Изгибающий момент на консольном участке плиты определяется по
По наибольшему из найденных для различных участков плиты изгибающих
моментов определяют требуемую толщину плиты по формуле
Принимаем толщину 34 мм
Усилие стержня колонны передается на траверсу через сварные швы длина
которых и определяет высоту траверсы.
Траверсы приваривают к полкам колонны наружными швами
Швы между опорной плитой сварной колонны и траверсой рассчитывается на
полное усилие действующее в колонне.
Крепление базы к фундаменту.
При жестком сопряжении колонны с фундаментом необходимы анкерные болты
для фиксации проектного положения колонны и закрепления ее в процессе
монтажа. Принимаем четыре анкерных болта диаметром d = 24 мм.
5. Расчет оголовка колонны.
Определим размеры столика привариваемого к колонне для крепления
главной балки сбоку.
Определим требуемую высоту катета Кf.
Катет шва принимаем k=8 мм (СНиП II-23-81* табл.38)
Расчетное сопротивление металла R wf =220 МПа
(f ( wf R wf = 09( 1(18=162см2.
Расчетное сопротивление металла R wz =045 R un = 045 (360 = 162 МПа
(z ( wz R wz = 105( 1(162 = 1701кНсм2
(( ( w R w)min = 162см2
Примем ширину столика 360 м из конструктивных соображений. Найдем длину
Принимаем высоту столика 370 мм.
Список используемой литературы:
СНиП (-23-81*. Стальные конструкции Госстрой СССР.- М.: ЦИТП Госстроя
Примеры расчета металлических конструкций: Учеб. Пособие для
техникумов.-2-еизд. перераб. и доп.- М.: Стройиздат 1991.-431с.: ил.
Металлические конструкции. Общий курс.: Учебник для вузов Е.И.Беленя
В.А. Балдин и др. ; Под общей ред. Е. И. Беленя. – 6-е изд. перераб.
и доп. – М.: Стройиздат 1986. – 560с. ил.
Учебное пособие. Конструирование и расчёт балочной площадки
промышленного здания. – Шагивалеев К. Ф. Айгумов М.М. – Саратов:

КР металлы балочная площадка.cdw

Спецификация металла
Масса наплавленного металла 1 % 866
Масса наплавленного металла 1% 1763
Вспомогательные балки
Таблица монтажных элементов (На одну ячейку балочной клетки)
мм кроме оговоренных.
Все болты М20 кроме оговоренных.
Все катеты сварных швов k
=6 мм кроме оговоренных.
Все сварные швы выполнять полуавтоматической сваркой
в среде углекислого газа в случае перехода на ручную
производить электродами типа Э42 по ГОСТ 9457-75
Защита от коррозии: грунтовка-ХВ 050 краска.
Металлические конструкции
Средняя ячейка балочной
площадки промышленного
разрезы узлы. Колонна
План средней ячейки балочной площадки
Крепление настила и балок настила