Металлические конструкции рабочей площадки производственного здания

MK Tanya D1.dwg

Alena MK 2009.dwg

Схема балочной клетки разрез 1-1 разрез 2-2
Фрагмент рабочей площадки М 1:20
Условные обозначения:
Заводской сварной шов
Монтажный сварной шов
Механическая обработка
Фрагмент рабочей площадки узлы 23 разрезы 3-34-45-59-910-10.
Наименование nили марка элемента
Усилие для прикрепления
Схема балочной клетки узел 3nразрезы 1-1 2-29-9 10-10.
Асфальтобетонный пол 40мм
Монолитная ж.б. плита 120мм
Второстепенные балки
Cхема балочной клетки
подготовка из бетона В125 на мелком заполнителе =50мм

записка по конструкции.docx

Министерство общего и профессионального
образования Российской Федерации
Новосибирский государственный
архитектурно – строительный университет (Сибстрин)
Кафедра металлических
МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ КОНСТРУКЦИИ
TOC o "1-3" h z u Исходные данные
Сбор нагрузок на покрытие производственного здания
Сбор нагрузок на балочную клетку рабочей площадки
Расчет второстепенной балки
Расчет главной балки.
Расчет колонны рабочей площадки
Расчет фермы покрытия
Список используемой литературы
Расчетный снег: район-нагрузка 56кНм2
Сечение поясов ферм –уголок парный
Наименование нагрузки
Нормативная нагрузка кНм2
Расчетная нагрузка кНм2
Ограждающие элементы
Защитный слой из гравия
втопленного в битумную
Гидроизоляционный ковер
из 3 слоев рубероида
Утеплитель - жесткие
минераловатные плиты
Пароизоляция из одного
Стальной профилированный
Временная (снеговая) нагрузка
Пол асфальтобетонный
Монолитная жб плита γ=25кНм3
Вес второстепенных балок
Временная (технологическая) р
За основу принимаем балочную клетку нормального типа опирающуюся на центрально-сжатые колонны. Неизменяемость клетки в плоскости главных балок обеспечивается за счет жесткого примыкания колонны к фундаменту в этой плоскости. В плоскости перпендикулярной главным балкам неизменяемость клетки обеспечивается постановкой связей по колоннам. Шаг вспомогательных балок принимаем 25 м. Схема вспомогательных балок принимается в виде однопролетных шарнирно-опертых балок.
qр.н.=(q+p) р . а=3394*133=4514 кНм
qн.н.=(q+p) н . а=2825*133= 3757кНм
Максимальные внутренние усилия:
Mmax=ql28=4514*.6528=238396 кН.м
Qmax= ql2=4514*652=14671
Q=RA= RB= ql2=72.18.62=216.54 кН
Максимальная поперечная сила:
Qmax= ql2=6301.62=18903 кН
Выбираем стальС255 :
Зная Wтр подбираем по сортаменту прокатных двутавров балок ближайший номер профиля с избытком Wx > Wтр и выписываем из сортамента для него геометрические характеристики:
Проверка на прочность
Проверка выполняется.
Проверка на устойчивость
Общая устойчивость балок двутаврого сечения определяется по формуле:
Для балок двутаврового сечения с двумя осями симметрии коэффициент φb вычисляется по формуле (по пункту 5.15 и приложению 7 СНиП II-23-81*):
где принимается по таблице 77 и 78* СНиП II-23-81*): в зависимости от характера нагрузки и параметра α который вычисляется по формуле:
где lef – расчетная длина балки
Jt –момент инерции сечения при кручении
Jy –момент инерции сечения относительно оси y.
h – расстояние между осями поясов;
Так как φ1>085 принимаем φв=068+021φ1=068+021*384=149; принимаем φв =1
Общая устойчивость балки не выполняется.
Проверка на деформативность
где -нормируемый относительный вертикальный прогиб балки( п. 10.7 табл. 19 п.2 СНиП 2.01.07-85*)
Расчет главной балки
Выбираем сталь С255: Ry=23кНсм2
qр.н.= 105339465= 23164 кНм
qн.н.=1052825.65 =19281кНм
Максимальный изгибающий момент:
Mmaxp= ql28= 23164*828 = 185312 кН.м
Mmaxн= ql28=19281*828 =154248 кН.м
Qmax= ql2=23164*82=92656 кН
Компоновка сечения главной балки
Из условия обеспечения требуемой жесткости:
Минимально допустимая толщина стенки из условия прочности на срез:
Т.к. мм то согласно сортаменту принимаем толщину стенки мм.
Толщина пояса из условия прочности
а момент инерции стенки сечения определяемый по формуле:
tf=2(4431372-10123065)1102*28=6838131338800=202
Для вычисленных значений и должно выполняться условие устойчивости сжатого пояса:
86≤2993 условие выполняется
Вычисляем окончательные значения:
hw(ef)=h-2tf=110-2*2.02=105.96см;
Проверка на прочность главной балки.
Проверка прочности по нормальным напряжениям:
Проверка стенки на совместное воздействие и :
Проверка на жесткость
Проверка стенки на местную устойчивость
Поперечные ребра устанавливаются в местах приложения неподвижных сосредоточенных нагрузок от вспомогательных балок и на опорах. При этом расстояние между основными поперечными ребрами вдоль балки принимаем а=133 м которое не должно превышать:
Ширина выступающей части ребра:
принимаем bS=100 мм;
Расчет на устойчивость стенки:
сcr =335(по табл. 21 по СНиПу II-23-81*)
– отношение большей стороны отсека балки к меньшей т.е.:
Устойчивость стенки обеспечена.
коэффициент для автоматической сварки стали
коэффициент условия работы шва
расчетное сопротивление сварного углового шва угловому срезу для сварочной проволоки Св-08А под флюсом АН-348-А ( По табл. 55*56)
Проверка сварного шва на прочность
Lw=hef1-10мм где hef1=085hвб=085*396=3366
расчетное сопротивление сварного углового шва по границе сплавления шва
Rwz=0.45Run=045*37=166кНсм2
Проверка выполняется
Определение расчетной сжимающей силы на колонну производим суммированием опорных реакций главных балок:
где k = 105-102 – коэффициент учитывающий собственный вес колонны
V=92656 кН – опорная реакция главной балки;
Геометрическую длину колонны lk определяем по формуле:
где – отметка верха железобетонного настила;
h – высота главной балки;
hф – (04-06м) – величина заглубления верха фундамента относительно уровня чистого пола;
Расчетные длины колонны:
где – коэффициенты расчетной длины колонны:
Компоновка сечения колонны.
Требуемую площадь сечения колонны определяем по формуле:
где φ – коэффициент на этапе компоновки определяем по предварительно заданной гибкости . Принимаем тогда φ = 0754.
Принимаем сталь С245.
– принимаем для толщин стали t = 20 –30мм
Принимаем двутавр 30К2 со следующими характеристиками:
Проверка общей устойчивости:
где –коэффициент продольного изгиба определяется по максимальной величине из λ
Проверка на гибкость:
- предельное значение гибкости для колонн
Проверка выполняется.
Конструирование и расчет оголовка колонны
Расчетными параметрами оголовка являются:
габариты консольных ребер: ширина высота и толщина ;
катеты швов крепления ребер к опорной плите;
толщина стенки стержня колонны в пределах высоты ребер.
Высоту ребер назначаем из условия прочности сварных швов крепящих ребра к стенке колонны не менее 0.6h где h – высота сечения колонны:
где N – продольная сила в колонне;
– принимаем по наименьшей толщине свариваемых элементов но не менее 6мм;
f=0.9см; Rwf=18кНсм2; γwf=1; γс=1
Принятая высота ребра ограничивается величиной
46≤61.2-условие выполняется
hs>06*h; 3646>06*298;
Толщину ребра назначаем из условия среза:
Ширину ребра =bp=29.9
Rp – расчетное сопротивление стали смятию.
Конструирование и расчет базы колонны
Колонна –жесткая база.
где ширина полки колонны bf=299см;
tтр = 10-14мм – толщина траверсы;
c = 60 – 100мм ширина свеса;
Требуемая площадь плиты:
Rф- расчетное сопротивление бетона фундамента;
призменная прочность бетона принимаем в зависимости от класса бетона для бетона В125
Требуемая длина плиты:
Выполняется условие:
Толщину плиты определяем из условия прочности при работе плиты на изгиб как пластины нагруженной равномерно распределенной нагрузкой по площади контакта отпором фундамента.
Толщину плиты определяют по большему из моментов на отдельных участках:
Опорную плиту представляем как систему элементарных пластинок отличающихся размерами и характером опирания на элементы базы: консольные (тип 1) опертые по двум сторонам (тип 2) опертые по трем сторонам (тип 3) опертые по четырем сторонам (тип 4).
В каждой элементарной пластинке определяем максимальный изгибающий момент действующий на полоске шириной 1см.
где d – характерный размер элементарной пластинки
α – коэффициент зависящий от условия опирания
Рассматриваем четыре типа пластин.
Тип 1. Для консольной пластинки:
Тип 2. Для пластинки опертой на два канта рассчитывается как пластинка опертая на три канта при этом b1 – диагонали прямоугольника а а1- длина перпендикуляра опущенного из угла пересечения опертых сторон на диагональ.
Тип 3. Для пластинки опертой на три конца.
Тип 4. Для пластинки опертой на четыре канта:
принимаем tпл =4 см.
Высоту траверсы определяем из условия прикрепления ее к стержню колонны сварными угловыми швами полагая при этом что действующее в колонне усилие равномерно распределяется между всеми швами.
Требуемая длина швов:
Траверсу проверяем на изгиб и на срез рассматривая ее как однопролетную двухконсольную балку с опорами в местах расположения сварных швов и загруженную линейной нагрузкой.
Нагрузка на ферму приложенная в узлах верхнего пояса:
где В – шаг ферм ln – длина панели верхнего пояса ln=3м.
V = (q+p)таблBlф2=6998*65*182=40938
Пролёт фермы L = 18 м высота по наружным граням hrо = 2250 мм.. При составлении расчётной схемы принимаем расстояние между осями поясов на 50 мм меньше тогда hr = 2200 мм. Расчётная схема плоская составляется из стержней с шарнирными сопряжениями в узлах. Стержни работают только на осевую силу.
Sin α=0.59 Cos α=0805
λy= lefy iy.=600705=8511
Проверка гибкостей стержня в плоскости и из плоскости фермы:
Проверка устойчивости стержня:
где φmin – коэффициент соответствующий максимальной гибкости (большей из λx и λу).
5≤228 кНсм2 устойчивость стержня обеспечена
Тип сечения – 2 С255 N=83784
lefx =6м и из плоскости фермы lefy=6м.
Сечение стержня по сортаменту 2160х160x12
Геометрические характеристики подобранного стержня:
Определение гибкостей:
λx= lefx ix=600494=12146
λy= lefy iy.=600702=8547
Проверка прочности стержня:
где Аn – площадь сечения стержня с учётом ослаблений (у сварных ферм ослаблений нет).
20≤228 кНсм2 прочность стержня обеспечена.
Растянутый раскос(8):
Тип сечения – 2 С255 N=34693кН
lefx =298см и из плоскости фермы lefy=372см.
Сечение стержня по сортаменту 290х90x9
λx= lefx ix=298275=10836
λy= lefy iy.= 372418=88995
Проверка прочности стержня:
12≤228 кНсм2 прочность стержня обеспечена.
Опорный раскос (15):
Тип сечения – 2 С255 N=57822кН
lefx =186см и из плоскости фермы lefy=372см.
φ = 0612кНсм2 Ry = 240МПа γс =08
Сечение стержня по сортаменту 2160x160х18
λx= lefx ix=186487=3819
λy= lefy iy.=372714=5210
6≤192 кНсм2 устойчивость стержня обеспечена.
Тип сечения – 2 С255 N=11564кН
Сечение стержня по сортаменту 275x75х8
λx= lefx ix=298228=1307
λy= lefy iy.=372357=1042
Проверка устойчивости стержня:
89≤228 кНсм2 устойчивость стержня обеспечена.
Тип сечения – 2 С255 N=136461 кН
lefx =176см и из плоскости фермы lefy=220см.
φ = 0612кНсм2 Ry = 240МПа γс =095
Сечение стержня по сортаменту 270х70x8
λx= lefx ix=176212=8302
λy= lefy iy.=220337=6528
3≤228кНсм2 устойчивость стержня обеспечена.
Расчет опорного узла
Проверка на прочность:
61 327- проверка выполняется
Прочность сварных швов по «обушку»
где коэффициент для автоматической сварки стали
9818 проверка выполняется.
Прочность сварных швов по «перу»
1418 проверка выполняется.
Подбор сечения связей по колоннам.
Связи по колоннам служат для обеспечения геометрической неизменяемости сооружения и для уменьшения расчетной длины колонн. Связи по колоннам включают диагональную связь образующую совместно с колоннами и распоркой жесткий диск и систему распорок прикрепляющую соединение колонны к этому жесткому диску. Угол наклона диагоналей к горизонтальной плоскости
Подбор сечения связей производим по предельной гибкости. Расчетная длина распорок и диагональных связей в обеих плоскостях принимается равной их геометрической длине.
При этом распорки связи считаются сжатыми а элементы диагональных связей растянутыми.
Требуемый радиус инерции сечения стержня:
λ - предельная гибкость элементов
λ = 400 – для растянутых элементов
λ = 200 – для сжатых элементов;
Подбор сечения раскосов:
По сортаменту принимаем
размер уголков: 63*63*5
Подбор сечения распорок:
принимаем размер уголков:
Методические указания по выполнению курсовой работы по курсу Металлические конструкции’. Новосибирск: НГАСУ 2005.
СНиП II-23-81*. Стальные конструкции Госстрой СССР. – М.: ЦИТП Госстроя СССР 1990.
СНиП 2.01.07-85. Нагрузки и воздействия Госстрой СССР. – М.: ЦИТП Госстроя СССР 1988.
Т.1. Элементы стальных конструкций В.В.Горев Б.Ю.Уваров В.В.Филипов и др.; Под ред. В.В.Горева. – М.: Высш.шк. 1997.

Alena MK 1.doc

Методические указания к РГУ по курсу Металлические конструкции’.
Новосибирск: НГАСУ 1998.
СНиП II-23-81*. Стальные конструкции Госстрой СССР. – М.: ЦИТП
СНиП 2.01.07-85. Нагрузки и воздействия Госстрой СССР. – М.: ЦИТП
Металлические конструкции Е.И.Беленя В.А.Балдин Г.С.Веденников и
др. – М.: Стройиздат 1980.
Т.1. Элементы стальных конструкций В.В.Горев Б.Ю.Уваров
В.В.Филипов и др.; Под ред. В.В.Горева. – М.: Высш.шк. 1997.
Расчет нагрузок на рабочую площадку.
Подбор сечения второстепенной прокатной балки.
1 Компоновочная решение.
2 Статический расчет.
3 Назначение типа сечения вспомогательных балок и марки стали.
4 Проверочная часть.
Подбор сечения сварной составной главной балки.
1 Компоновка сечения и проверка прочности и общей устойчивости.
2 Изменение сечения главной балки.
3 Проверочная часть.
4 Расчет поясных швов балок .
5 Расчет опорного ребра балки.
6 Соединение главной и второстепенных балок.
Расчет и конструирование колонн.
1. Выбор расчетной схемы.
2. Компоновка сечения колонны.
. Проверка сечения колоны.
Расчет оголовка колоны.
Расчет базы колонны.
6. Подбор связей по колоннам.
Пролет главных балок L=36м
Пролет второстепенных балок l=6 м
Высота от пола до верха площадки H=126 м
Полезная нагрузка 10 q=24 кНм2
Толщина настила (жб плиты) tпл=12 см.
Шаг второстепенных балок a=19 м
Пол – асфальтобетонный пола=40 мм ρ=1800 кгм3
Площадка строительства характеризуется следующими условиями:
Уровень ответственности сооружения – II(нормальный) по ГОСТ 27-751-88.
Сейсмичность площадки строительства- 6 баллов по СНиП II-7-81*
Расчетная температура наружного воздуха- 39 0С.
Степень агрессивного воздействия среды – неагрессивная.
Климатический район строительства – II4.
Условия эксплуатации – неотапливаемое здание.
№ Наименование Нормируемые γf Расчетные
Пол асфальтобетонный 072 13 094
p1=18.0.04=0.72 кНм2
Плита монолитная жб
t=120 мм γ=25 кН м3 3 11 33
Собственный вес 02 105 021
вспомогательных балок
Итого gн=392 gр=445
Временная(полезная)
Всего (p+g) (p+g)н=2792 (p+g)р=3325
1. Компоновочное решение.
Проектирование здания или сооружения начинается с разработки
компоновочной схемы в которой за основу как правило принимают балочную
клетку нормального типа опирающуюся на центрально-сжатые колонны.
Неизменяемость клетки в плоскости главных балок обеспечивается либо
прикреплением этих балок к зданию или сооружению (для рабочих площадок –
это каркас здания цеха для мостовых переходов – береговые сооружения)
либо устройством жесткого примыкания колонны к фундаменту в этой плоскости.
В плоскости перпендикулярной главным балкам неизменяемость клетки
обеспечивается постановкой связей по колоннам т.е. созданием диска.
После разработки компоновочной схемы должны быть определены пролеты
главных и второстепенных балок. Эти размеры как правило задаются в
исходных данных на проектирование.
Шаг вспомогательных (второстепенных) балок «а» зависит от типа
настила балочной клетки и нагрузок.
При железобетонном настиле толщиной 10-20 см можно принимать а=1.5-
5 м. При стальном настиле толщиной 6-12мм – а=0.8-1.5м.
Пролет вспомогательных балок «В» зависит от назначения проектируемого
сооружения и определяется технико-экономическими соображениями. В задании
он задается и равен шагу главных балок при этом статическая схема
вспомогательных балок принимается в виде однопролетных шарнирно-опертых
балок. Сопряжение вспомогательных балок с главными может быть в одном
Статические схемы главных балок могут быть однопролетными шарнирно-
опертыми или двухконсольными с шарнирным опиранием что оговаривается в
задании на проектирование.
2. Статический расчет.
3. Назначение типа сечения вспомогательных балок и марки стали.
Сечение принимаем в виде прокатного равнополочного двутавра
параллельными гранями полок.
Сталь выбираем из таблицы 50* СНиП II-23-81*-С255 ГОСТ 27772-88.
Ry выбираем согласно пункту 3 таблицам 1* 51* 52* СНиП II-23-81*:
нормативное сопротивление для фасонного прокатного двутавра с толщиной
полки от 10 до 20 мм - Rуп=245МПа Run=370 МПа
расчетное – Rу=240МПа Ru=360 МПа
расчетное сопротивление срезу Rs =1392 МПа.
Сечение балок назначаем из условия прочности (пункт 5.18* СНиП II-23-
γс – коэффициент условия работы балки принимаем равный γс = 1
по СНиП II-23-81* табл.6 приложению 7* СНиП 2.01.07-85* и ГОСТ 27-751-
(коэффициент по ответственности γn =0.95).
С1 – коэффициент принимаем равный С1 = С = 1.12 по СНиП-у II-23-
Из условия прочности (3.1.1) находим требуемый момент сопротивления:
Зная Wтр = 56516 см³ подбираем по сортаменту прокатных двутавров
балок ближайший номер профиля с избытком Wx > Wтр и выписываем из
сортамента для него геометрические характеристики:
4. Проверочная часть.
Проверка прочности по нормальным напряжениям:
С1=109- по табл. 66 СНиП II-23-81*; С1=С;
Проверка прочности по касательным напряжениям:
где [pic] в соответствии с таблицей 2* СНиП II-23-81*.
Проверка общей устойчивости:
Общая устойчивость балок двутаврого сечения изгибаемых в плоскости
стенки следует определять по формуле:
Для балок двутаврового сечения с двумя осями симметрии коэффициент φb
вычисляется по формуле(по пункту 5.15 и приложению 7 СНиП II-23-81*):
где принимается по таблице 77 и 78* СНиП II-23-81*): в зависимости от
характера нагрузки и параметра α который вычисляется по формуле:
It –момент инерции сечении при кручении.
Iz –момент инерции сечении относительно оси z.
h – расстояние между осями поясов;
Так как φ1≤085 принимаем φв= φ1;
Общая устойчивость балки не выполняется.
Проверка на деформативность:
[pic] где [pic]-нормируемый относительный вертикальный прогиб балки(
п. 10.7 табл. 19 п.2 СНиП 2.01.07-85*)
qн.=(g+p) н .а=2792. 19=53048 кНм.
Подбор сечения составной сварной главной балки.
1. Компоновка сечения и проверка прочности и общей устойчивости.
Тип сечения – сварной двутавр.
Ry выбираем согласно пункту 3 таблицам 1* 51* 52* СНиП II-23-81*-:
нормативное сопротивление для листового двутавра с толщиной полки от 10 до
мм - Rуп=245МПа Run=370 МПа
Определение высоты балки.
В нашем случае высота балки назначается исходя из двух критериев:
Из условия экономичности.
Из условия жесткости балки.
По сортаменту округляем tw до 12 мм согласно ГОСТ 19.903.-74*;
Из условия минимального расхода стали:
где k=115 для балок постоянного сечения.
Из условия обеспечения требуемой жесткости:
Минимально допустимая толщина стенки из условия прочности на срез:
Т.к. [pic] мм то согласно сортаменту принимаем толщину стенки [pic]мм.
Для определения значений [pic] необходимо найти требуемую площадь пояса
[pic] где [pic]требуемый момент инерции определяемый по формуле:
а [pic]момент инерции стенки сечения определяемый по формуле:
Ширину пояса выбираем из условия:
Принимаем [pic] см [pic] см.
[pic] и [pic] назначаем с учетом сортамента на листовую сталь при этом
должно выполняться условие:
[pic] [pic] [pic]. Условие выполняется.
[pic] Вычисляем окончательные значения:
[pic]см [pic] см [pic] см
A=Aw + 2.Af =1028.1+2. 36. 22=2651см2;
Уточняем Ry согласно СНиП II-23-81* табл. 51*:
Rуп=235МПа Run=370 МПа
расчетное – Rу=230МПа Ru=360 МПа
расчетное сопротивление срезу Rs =1334 МПа.
Прочность сечения проверяем исходя из предположения упругой работы
[pic]Кнсм2 Проверка выполняется.
Проверка стенки на совместное воздействие и :
[pic] Проверка выполняется.
2. Изменение сечения главной балки.
В однопролетных шарнирно–опертых балках целесообразно изменять ее сечение
в соответствии с эпюрой изгибающих моментов. Изменение сечения балки
производят путем уменьшения ширины пояса bf оставляя без изменения высоту
сечения балки h tf и tw. Это проводится с целью экономии материала.
bf подбирается таким образом чтобы удовлетворяло условию:
Новые геометрические характеристики:
Изгибающий момент который может быть воспринят измененным сечением:
А – точка теоретического
Принимаем расположение стыка поясов
на расстоянии 3-х метров от опор
Проверка измененного сечения балки
Условие выполняется.
3.Проверочная часть.
Устойчивость обеспечена так как верхний пояс балок раскреплен
непрерывным сплошным настилом( железобетонным)
Проверка деформативности главной балки:
Проверка выполняется.
Проверка местной устойчивости балок.
Стенку на устойчивость проверяем в 2-х отсеках:
) в первом (т.к. Qmax)
Ребра жесткости нужны в том случае если значение условной гибкости стенки:
Поперечные ребра устанавливаются в местах приложения неподвижных
сосредоточенных нагрузок от вспомогательных балок и на опорах. При этом
расстояние между основными поперечными ребрами вдоль балки принимаем а=19
м которое не должно превышать:
[pic]- толщина ребра
Расчет на устойчивость стенки(для третьего отсека):
– отношение большей стороны отсека балки к меньшей т.е.:
d – меньшая из сторон отсека балки (hef ) т.е.;
M и Q – средние значения момента и поперечной силы в пределах отсека балки.
Устойчивость стенки обеспечена.
M1=Ra.a2=887.192=84265 кН.м;
Устойчивость обеспечена.
В дополнительных ребрах жесткости нет необходимости.
4.Расчет поясных швов.
Катеты сварных швов.
[pic]для одной полки [pic] - статический момент одной полки.
Qрасч=Q в месте изменения сечения балки. Q=29566 кН;
[pic]коэффициент для автоматической сварки стали
[pic] коэффициент условия работы шва
[pic]расчетное сопротивление сварного углового шва угловому срезу для
сварочной проволоки Св-08А под флюсом АН-348-А ( По табл. 55*56)
Принимаем [pic] т.к. это мини-
мум для автоматической сварки.
5. Расчет опорного ребра балки.
Участок стенки составной балки над опорой должен укрепляться опорным
ребром жесткости и рассчитываться на продольный изгиб как стойка высотой
[pic] нагруженная опорной реакцией [pic]. В расчетное сечение включается
кроме опорных ребер и часть стенки.
Площадь опорного ребра определяется из условия смятия торца по
[pic]расчетное сопротивление стали смятию
Проверка устойчивости опорной стойки производиться по формуле:
[pic]-расчетная площадь стойки равна:
[pic] коэффициент продольного изгиба определяемый в зависимости от
6.Соединение главной и второстепенной балок.
Сопряжение вспомогательных балок с главными по условию задания
рассчитываю для случая примыкания вспомогательной балки к поперечному ребру
жесткости главной балки. Сопряжения производиться на сварке.
V=142144кН- реакция второстепенной балки;
Определение расчетной сжимающей силы на колонну производим
суммированием опорных реакций главных балок:
где k = 104 – коэффициент учитывающий собственный вес колонны
V=887кН – опорная реакция главной балки;
Геометрическую длину колонны lk определяем по формуле:
Расчетные длины колонны:
где [pic]– коэффициенты приведения длины колонны:
2.Компоновка сечения колонны.
Сечение колонны – сплошное двутавровое составное. Требуемую площадь
сечения колонны определяем по формуле:
где φ – коэффициент на этапе компоновки определяем по предварительно
заданной гибкости [pic] значение которой принимаем по графику. Принимаем
[pic] тогда φ = 0686.
Принимаем сталь С245.
[pic] – принимаем для толщин стали t = 20 –30мм [pic][pic]
Используя сравнительно постоянную зависимость между радиусом инерции и
габаритами сечения оцениваем ориентировочные размеры двутавра.
Используя толстолистовую сталь назначаем размеры кратными 10мм т.е.
Толщину стенки [pic]колонны назначаем из условия обеспечения местной
где [pic]– предельная гибкость устойчивой стенки колонны - величина
зависящая от гибкости колонны следуя рекомендациям для назначения [pic]
a [pic]принимаем равной 63 по графику тогда:
Требуемую площадь пояса колонны определяем по формуле:
Толщину пояса колонны [pic] с учетом местной устойчивости
определяем по формуле:
где [pic] – предельная гибкость пояса колонны следуя рекомендациям
назначаем используя график 9. При [pic] принимаем [pic] тогда
Должно выполняться условие : [pic]
3.Проверка сечения колонны.
Для принятого сечения определяем фактические геометрические
характеристики [pic] и проводим проверки.
Проверка общей устойчивости выполняется по формуле:
где [pic] – определяется по максимальной величине из λ
Далее проверяем местную устойчивость стенки колонны она устойчива
где [pic] - предельная приведённая гибкость устойчивой стенки определяемая
[pic] – условная гибкость колонны определяем по формуле:
[pic] [pic] Принимаем [pic]
Устойчивость стенок колонн обеспечена.
Проверку местной устойчивости пояса производим по формуле:
Устойчивость полок обеспечена.
Проверку гибкости колонн производим по формулам:
где λ - предельная гибкость колонн определяем как:
тогда [pic] гибкость колонн обеспечена.
4. Расчет оголовка колоны.
Расчетными параметрами оголовка являются:
габариты консольных ребер: ширина [p
катеты швов крепления ребер к стенке балки [p
толщина стенки стержня колонны в пределах высоты ребер.
Высоту ребер [pic] назначаем из условия прочности сварных швов
крепящих ребра к стенке колонны не менее 0.6h где h – высота сечения
где N – продольная сила в колонне;
Rwf =180МПа- нормативное сопротивление швов сварных соединений с угловыми
[pic]=8мм– принимаем по наименьшей толщине свариваемых элементов но
Принятая высота ребра ограничивается величиной:
Толщину ребра [pic] назначаем из условия среза:
Ширину ребра [pic] назначаем не менее половины ширины опирающегося торца
ребра балки и может выходить за поперечный габарит колонны для приема
Принятая толщина и ширина ребра должны удовлетворять условию сопротивления
смятию торца под давлением опорного ребра балки и условию обеспечения
местной устойчивости. Из условия смятия:
[pic]=3601 МПа– расчетное сопротивление на смятие торцевой
поверхности. Определяем по СНиП II-23-81* табл 2;
Из условия местной устойчивости:
Проверка на прочность стенки колонны по срезу в сечениях где
примыкают консольные ребра:
Низ опорных ребер обрамляется горизонтальными поперечными ребрами толщиной
мм чтобы придать жесткость ребрам поддерживающим опорную плиту и
укрепить от потери устойчивости стенку стержня колонны.
5. Расчет базы колонны.
Колонна – центрально сжата.
Требуемая площадь плиты:
Rф- расчетное сопротивление бетона фундамента;
[pic]– отношение площади фундамента к площади плиты предварительно
принимаем равным 11;
[pic]призменная прочность бетона принимаем в зависимости от класса
бетона для бетона В125 [pic]
Для определения размеров сторон плиты задаемся ее шириной:
tS – толщина траверсы принимаем 10мм;
c – ширина свеса принимаемая 60 – 80мм принимаем с=60 мм;
Требуемая длина плиты:
[pic] принимаем [pic]
Т.к. должно выполняться условие: [pic]
Толщину плиты определяем из условия прочности при работе плиты на
изгиб как пластины нагруженной равномерно распределенной нагрузкой по
площади контакта отпором фундамента.
Толщину плиты определяют по большему из моментов на отдельных участках:
Опорную плиту представляем как систему элементарных пластинок
отличающихся размерами и характером опирания на элементы базы: консольные
(тип 1) опертые по двум сторонам (тип 2) опертые по трем сторонам (тип
) опертые по четырем сторонам (тип 4).
В каждой элементарной пластинке определяем максимальный изгибающий
момент действующий на полоске шириной 1см.
где d – характерный размер элементарной пластинки;
α – коэффициент зависящий от условия опирания и определяется по
Рассматриваем четыре типа пластин.
Тип 1. Для консольной пластинки:
Тип 2. Для пластинки опертой на два канта рассчитывается как
пластинка опертая на три карта; при этом b1 – диагонали прямоугольника а
а1- длина перпендикуляра опущенного из угла пересечения опертых сторон на
Тип 3. Для пластинки опертой на три конца b1- длина свободной
Тип 4. Для пластинки опертой на четыре канта :
Толщину плиты определяем
по большему из моментов на отдельных участках:
принимаем tпл =32 см =32мм.
Высоту траверсы определяем из условия прикрепления ее к стержню
колонны сварными угловыми швами полагая при этом что действующее в
колонне усилие равномерно распределяется между всеми швами. Требуемая
[pic] где [pic] [pic]
Принимаем [pic]36 см.
Траверсу проверяем на изгиб и на срез рассматривая ее как
однопролетную двухконсольную балку с опорами в местах расположения сварных
швов и загруженную линейной нагрузкой.
При этом в расчетное сечение включаем только вертикальный лист
траверсы толщиной ts и высотой hm.
где Mmax и Qmax – максимальное значение изгибающего момента и поперечной
6. Подбор сечения связей по колоннам.
Связи по колоннам служат для обеспечения геометрической неизменяемости
сооружения и для уменьшения расчетной длины колонн. Связи по колоннам
включают диагональную связь образующую совместно с колоннами и распоркой
жесткий диск и систему распорок прикрепляющую соединение колонны к этому
Подбор сечения связей производим по предельной гибкости. Расчетная
длина распорок и диагональных связей в обеих плоскостях принимается равной
их геометрической длине.
При этом распорки связи считаются сжатыми а элементы диагональных
[pic]- предельная гибкость элементов принимаем по табл. 1920
[pic]- расчетная длина.
Подбор сечения раскосов:
По сортаменту принимаем
размер уголков: [pic].
Радиус инерции данного составного сечения при расстоянии 10мм: [pic]
Подбор сечения распорок:
Подбираем сечение составленное из уголков:
[pic] Принимаем по сортаменту уголки 63х5.
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра Металлических конструкций
Тема:Рабочая площадка в составе каркаса ГВ.
qр.н.=(g+p) р . а=3325.19=63175 кНм
Максимальный изгибающий момент:
Mmax=ql28=63175.4528=159912 кН.м
RA= RB= ql2=63175.452=142144 кН
Максимальная поперечная сила:
Qmax= ql2=63175.452=142144 кН
где k1=103-105 - коэффициент учитывающий собственный вес балки.
F=2.142144.104=29566 кН;
Mmax=25aRa-3aF=25.19.887-3.19.29566=2528 кН.м
RA= RB=aF(5.5+4.5+3.5+2.5+1.5+0.5) 6а=19.29566.18114=887 кН;

MK Tanya D.doc

Министерство общего и профессионального
образования Российской Федерации
Новосибирский государственный
архитектурно – строительный университет (Сибcтрин)
Кафедра металлических
МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ КОНСТРУКЦИИ
студентка 311 группы
Сбор нагрузок на покрытие производственного здания 2
Сбор нагрузок на балочную клетку рабочей площадки 2
Расчет второстепенной балки 2
Расчет главной балки. 2
Расчет колонны рабочей площадки 2
Расчет фермы покрытия 2
Список используемой литературы 2
Сбор нагрузок на балочную клетку рабочей площадки
№ Наименование нагрузки Нормативная γf Расчетная
пп нагрузка кНм2 нагрузка кНм2
Пол бетонный t=40 мм 072 13 094
Монолитная жб плита 465 12 558
Временная 24 12 288
(технологическая) р
Всего: p+q 2957 3553
Расчет второстепенной балки
За основу принимаем балочную клетку нормального типа опирающуюся на
центрально-сжатые колонны. Неизменяемость клетки в плоскости главных балок
обеспечивается за счет жесткого примыкания колонны к фундаменту в этой
плоскости. В плоскости перпендикулярной главным балкам неизменяемость
клетки обеспечивается постановкой связей по колоннам. Шаг вспомогательных
балок принимаем 25 м. Схема вспомогательных балок принимается в виде
однопролетных шарнирно-опертых балок.
Выбираем стальС255 :
Wmp=MmaxRy*(с* с1=747602576=290217 см3
Зная Wтр подбираем по сортаменту прокатных двутавров балок ближайший
номер профиля с избытком Wx > Wтр и выписываем из сортамента для него
геометрические характеристики:
Проверка на прочность
[pic] [pic] [pic] кНсм2
Проверка выполняется.
Проверка на устойчивость
Общая устойчивость балок двутаврого сечения определяется по формуле:
Для балок двутаврового сечения с двумя осями симметрии коэффициент φb
вычисляется по формуле (по пункту 5.15 и приложению 7 СНиП II-23-81*):
где принимается по таблице 77 и 78* СНиП II-23-81*): в зависимости от
характера нагрузки и параметра α который вычисляется по формуле:
где lef – расчетная длина балки
Jt –момент инерции сечения при кручении
Jy –момент инерции сечения относительно оси y.
h – расстояние между осями поясов;
Общая устойчивость балки выполняется.
Проверка на деформативность
[pic] где [pic]-нормируемый относительный вертикальный прогиб балки(
п. 10.7 табл. 19 п.2 СНиП 2.01.07-85*)
Расчет главной балки
Выбираем сталь С255:
F=2*216.54*1.05=454.734кН
qр.н.= 1053553.85= 3171 кНм
qн.н.= 1052957.85 =2639 кНм
Максимальный изгибающий момент:
Mmaxp= ql28=776895 кН.м
Mmaxн= ql28 =646555 кН.м
Максимальная поперечная сила:
Компоновка сечения главной балки
tw- толщина стенки определяется по формуле:
Из условия обеспечения требуемой жесткости:
Минимально допустимая толщина стенки из условия прочности на срез:
Для определения значений [pic] необходимо найти требуемую площадь пояса
[pic] где [pic]требуемый момент инерции определяемый по формуле:
а [pic]момент инерции стенки сечения определяемый по формуле:
Ширину пояса выбираем из условия:
Принимаем [pic]40 см.
[pic] см принимаем [pic]=44 см
[pic] и [pic] назначаем с учетом сортамента на листовую сталь при этом
должно выполняться условие:
[pic]. Условие выполняется.
Вычисляем окончательные значения:
[pic] см [pic] см [pic] см [pic] см [pic] см Af=1745 см2
A=Aw + 2Af =5909 см2
Проверка на прочность.
Проверка прочности по нормальным напряжениям:
Проверка стенки на совместное воздействие и :
Проверка на жесткость
Проверка стенки на местную устойчивость
Поперечные ребра устанавливаются в местах приложения неподвижных
сосредоточенных нагрузок от вспомогательных балок и на опорах. При этом
расстояние между основными поперечными ребрами вдоль балки принимаем
а=233 м которое не должно превышать:
[pic]- толщина ребра
Расчет на устойчивость стенки:
– отношение большей стороны отсека балки к меньшей т.е.:
d – меньшая из сторон отсека балки (hef ) т.е.;
Устойчивость стенки обеспечена.
[pic]для одной полки
[pic] - статический момент одной полки.
[pic]коэффициент для автоматической сварки стали
[pic] коэффициент условия работы шва
[pic]расчетное сопротивление сварного углового шва угловому срезу для
сварочной проволоки Св-08А под флюсом АН-348-А ( По табл. 55*56)
Проверка сварного шва на прочность
[pic]расчетное сопротивление сварного углового шва по границе сплавления
Проверка выполняется
Расчет колонны рабочей площадки
Определение расчетной сжимающей силы на колонну производим
суммированием опорных реакций главных балок:
где k = 102 – коэффициент учитывающий собственный вес колонны
V=221917 кН – опорная реакция главной балки;
Геометрическую длину колонны lk определяем по формуле:
где [pic]– отметка верха железобетонного настила 94м
h – высота главной балки;
hф – 05м – величина заглубления верха фундамента относительно уровня
Расчетные длины колонны:
где [pic]– коэффициенты расчетной длины колонны:
Компоновка сечения колонны.
Сечение колонны – сплошное двутавровое составное. Требуемую площадь
сечения колонны определяем по формуле:
где φ – коэффициент на этапе компоновки определяем по предварительно
заданной гибкости [pic]. Принимаем [pic] тогда φ = 0754.
Принимаем сталь С245.
[pic] – принимаем для толщин стали t = 20 –30мм [pic][pic]
Принимаем двутавр 40К3 со следующими характеристиками:
Проверка общей устойчивости:
где [pic] –коэффициент продольного изгиба определяется по максимальной
Проверка на гибкость:
[pic]- предельное значение гибкости для колонн
Конструирование и расчет оголовка колонны
Расчетными параметрами оголовка являются:
габариты консольных ребер: ширина [p
катеты швов крепления ребер к опорной плите[p
толщина стенки стержня колонны в пределах высоты ребер.
Высоту ребер [pic] назначаем из условия прочности сварных швов крепящих
ребра к стенке колонны не менее 0.6h где h – высота сечения колонны:
где N – продольная сила в колонне;
[pic]– принимаем по наименьшей толщине свариваемых элементов но не
Принятая высота ребра ограничивается величиной [pic]
Толщину ребра [pic] назначаем из условия среза: [pic]
Ширину ребра [pic] назначаем не менее половины ширины опирающегося торца
ребра балки и может выходить за поперечный габарит колонны для приема
[p t- толщина опорной плиты колонны;
Rp – расчетное сопротивление стали смятию.
Конструирование и расчет базы колонны
Колонна – центрально сжата.
tmp – толщина траверсы принимаем 12 cм;
c – ширина свеса принимаемая 60 – 100мм принимаем с=8 cм;
Требуемая площадь плиты:
Rф- расчетное сопротивление бетона фундамента;
[pic]призменная прочность бетона принимаем в зависимости от класса бетона
для бетона В15 [pic]
Требуемая длина плиты:
Выполняется условие: [pic]
Толщину плиты определяем из условия прочности при работе плиты на
изгиб как пластины нагруженной равномерно распределенной нагрузкой по
площади контакта отпором фундамента.
Толщину плиты определяют по большему из моментов на отдельных участках:
Опорную плиту представляем как систему элементарных пластинок
отличающихся размерами и характером опирания на элементы базы: консольные
(тип 1) опертые по двум сторонам (тип 2) опертые по трем сторонам (тип
) опертые по четырем сторонам (тип 4).
В каждой элементарной пластинке определяем максимальный изгибающий
момент действующий на полоске шириной 1см.
где d – характерный размер элементарной пластинки
α – коэффициент зависящий от условия опирания и определяется по таблицам
Рассматриваем четыре типа пластин.
Тип 1. Для консольной пластинки:
Тип 2. Для пластинки опертой на два канта рассчитывается как
пластинка опертая на три канта при этом b1 – диагонали прямоугольника а
а1- длина перпендикуляра опущенного из угла пересечения опертых сторон на
Тип 3. Для пластинки опертой на три конца.
Тип 4. Для пластинки опертой на четыре канта :
принимаем tпл =5 см.
Высоту траверсы определяем из условия прикрепления ее к стержню колонны
сварными угловыми швами полагая при этом что действующее в колонне усилие
равномерно распределяется между всеми швами. Требуемая длина швов:
[pic] где [pic] [pic]
Принимаем [pic]79 см.
Траверсу проверяем на изгиб и на срез рассматривая ее как
однопролетную двухконсольную балку с опорами в местах расположения сварных
швов и загруженную линейной нагрузкой.
Расчет фермы покрытия
Сбор нагрузок на покрытие производственного здания
№ наименование нормативная f Расчетная
пп нагрузки нагрузка нагрузка
Ограждающие элементы
Гидроизоляционный 20 13 26
Утеплитель- жесткие 24 12 288
Пароизоляция из 5 13 7
прогоны решетчатые 15 105 16
фермы пролетом 40 105 42
связи по покрытию 10 105 11
итого постоянная q Σ150 Σ1741
временная(снеговая)н3428 07 240
Всего: q+p Σ4928 Σ4141
Нагрузка на ферму приложенная в узлах верхнего пояса:
где В – шаг ферм ln – длина панели верхнего пояса ln=3м.
Fрасч=414853=10559 кН
Пролёт фермы L = 30 м высота по наружным граням hrо = 3150 мм.. При
составлении расчётной схемы принимаем расстояние между осями поясов на 50
мм меньше тогда hr = 3100 мм. Расчётная схема плоская составляется из
стержней с шарнирными сопряжениями в узлах. Стержни работают только на
Сталь для элементов фермы назначается по СНиПу. Принимаем сталь для фермы
С345 для связей С255.тип поперечного сечения поясов и решетки
–равнополочные прокатные уголки по ГОСТ 8509-93 уголки парные.
Тип сечения – ГУ С255 N=100717 кН
lefx =3м и из плоскости фермы lefy=6м.
Сечение стержня по сортаменту ГУ 125х125x12
Геометрические характеристики подобранного стержня:
ix=382 см iy =555 см
Определение гибкостей:
Проверка гибкостей стержня в плоскости и из плоскости фермы:
Проверка устойчивости стержня:
где φmin – коэффициент соответствующий максимальной гибкости
(большей из λx и λу).
[pic]кНсм2 устойчивость стержня обеспечена.
Тип сечения – ГУ С255 N=50351 кН
Сечение стержня по сортаменту ГУ70х70x8
Тип сечения – ГУ С255 N=62949 кН
lefx =6м и из плоскости фермы lefy=6м.
Сечение стержня по сортаменту ГУ 90х90x8
λx= lefx ix=λy= lefy iy=10889
Тип сечения – ГУ С255 N=37769 кН
Сечение стержня по сортаменту ГУ 70х70x6
λx= lefx ix=λy= lefy iy=15306
Тип сечения – ГУ С255 N=66261 кН
lefx =388м и из плоскости фермы lefy=431м.
Тип сечения – ГУ С255 N=119268 кН
Сечение стержня по сортаменту ГУ 125х125x10
Тип сечения – ГУ С255 N=66262 кН
lefx =215м и из плоскости фермы lefy=4314м.
Сечение стержня по сортаменту ГУ 90x90х9
где φmin – коэффициент соответствующий максимальной гибкости (большей из
[pic] кНсм2 устойчивость стержня обеспечена.
Тип сечения – ГУ С255 N=39757 кН
lefx =388м и из плоскости фермы lefy=4314м.
Сечение стержня по сортаменту ГУ 125x125х8
λx= lefx ix=3451214=16126
λy= lefy iy.=4314336=12839
68≤ 14122; 6852≤14122
Тип сечения – ГУ С285 N=92765 кН
26≤ 14287; 6027≤14287
Тип сечения – ГУ С235 N=819 кН
lefx =279м и из плоскости фермы lefy=31м.
Сечение стержня по сортаменту ГУ 45x45х5
8≤ 14511; 9872≤14511
Расчет опорного узла
Проверка на прочность:
32 327 проверка выполняется
Прочость сварных швов по «обушку»
где [pic]коэффициент для автоматической сварки стали
[pic]катет углового шва
[pic]длина сварного шва
3718 проверка выполняется.
Подбор сечения связей по колоннам.
Связи по колоннам служат для обеспечения геометрической неизменяемости
сооружения и для уменьшения расчетной длины колонн. Связи по колоннам
включают диагональную связь образующую совместно с колоннами и распоркой
жесткий диск и систему распорок прикрепляющую соединение колонны к этому
жесткому диску. Угол наклона диагоналей к горизонтальной плоскости [pic]
Подбор сечения связей производим по предельной гибкости. Расчетная
длина распорок и диагональных связей в обеих плоскостях принимается равной
их геометрической длине.
При этом распорки связи считаются сжатыми а элементы диагональных связей
Требуемый радиус инерции сечения стержня:
λ - предельная гибкость элементов
λ = 400 – для растянутых элементов
λ = 200 – для сжатых элементов;
[pic]- расчетная длина.
Подбор сечения раскосов:
По сортаменту принимаем
размер уголков: 63*63*5
Подбор сечения распорок:
принимаем размер уголков:
Список используемой литературы
Методические указания по выполнению курсовой работы по курсу
Металлические конструкции’. Новосибирск: НГАСУ 2005.
СНиП II-23-81*. Стальные конструкции Госстрой СССР. – М.: ЦИТП
СНиП 2.01.07-85. Нагрузки и воздействия Госстрой СССР. – М.: ЦИТП
Т.1. Элементы стальных конструкций В.В.Горев Б.Ю.Уваров
В.В.Филипов и др.; Под ред. В.В.Горева. – М.: Высш.шк. 1997.
qр.н.=(q+p) р*а=3553*233=8278 кНм
qн.н.=(q+p) н * а=2957*233= 689кНм
Mmax=ql28=82.78*8528=7476 кН.м
Q=RA= RB= ql2=8278*852=3518 кН
Qmax= ql2=6301.62=18903 кН