Балочная клетка рабочей площадки №1

ПЗ МК[1].Занегин..doc

Министерство образования Российской Федерации
ГОУ ВПО Уральский государственный технический университет – УПИ
Кафедра строительных конструкций
Балочная клетка рабочей площадки.
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
Д.С.290300.483.07.КП.04-ПЗ.
Руководитель Чебыкин А.А.
Студент Занегин А.А.
Компоновка балочной клетки 3
Расчет и конструирование балки настила .4
Расчет и конструирование главной балки 7
Опорный узел главной балки 14
Узел сопряжения главной балки и балки настила 17
Расчет и конструирование колонны сплошного сечения 18
Расчет и конструирование колонны сквозного сечения .. 23
Расчет базы колонны .. 26
Расчет узла примыкания главной балки к колонне . 29
Расчет сварных поясных швов главной балки .31
Компоновка балочной клетки.
Балочная клетка нормального типа.
Шаг балок настила принимаем 065 м. (а = 065 м)
Расчет и конструирование балки настила.
γн=78.5 кНм3 tпаст.=0.014 м
qн=(qн+Р)=(4+24)*065=182 кНм
q=(qн*γf1+Р*γf2)*а=(4*11+24*12)*065=2158 кНм
qн – нагрузка приходящаяся на 1 м2
qн – нормативная погонная нагрузка
q - расчетная погонная нагрузка
Р – полезная нагрузка
γf1 – коэффициент надежности по нагрузке для постоянной нагрузки
γf2 – коэффициент надежности по нагрузке для временной нагрузки.
Определение расчетных усилий.
Ммах – максимальный изгибающий момент
Qмах – максимальная поперечная сила
– коэффициент учитывающий собственный вес конструкции.
Конструктивный расчет.
Ry определяем по СНиП для стали С-245
Принимаем двутавр № 30Б1 с Wx=424 см3 А=415см2 Jx=6320см4 tw=5.8см Sx=268см2.
Проверяем подобранное сечение.
а) По максимальным нормальным напряжениям
05*103424=1982 МПа 240*11=264 МПа
Недонапряжение: (264-198)*100%264=25%
б) По максимальным касательным напряжениям
Rs=0.58 Ry=0.58*240=139.2 МПа
13*103*268*10-66320*10-8*58*10-2=447МПаRs*γс =1392*11=15312 МПа.
мах - Максимальное нормальное напряжение
Wх – Момент сопротивления
Ry – Расчетное сопротивление по пределу текучести
γс – Коэффициент условий работы
мах - Максимальное касательное напряжение
Sx – Статический момент полусечения
Rs – Расчетное сопротивление стали на срез
Расчет и конструирование главной балки.
Составление расчетной схемы.
Т.к. на балку действует более 5 сосредоточенных сил то нагрузку на главную балку считаем равномерно распределенной.
Определение нагрузок действующих на балку.
Определение погонной нагрузки
qн = (4+24)*55+5=159 кНм
q=(qн*γf1+Р*γf2)*В+ mгб* γf3 кНм
q = (4*11+24*12)*55+5*105 = 18785 кНм
Определение максимальных усилий в балке
Максимальный расчетный изгибающий момент
Максимальный нормативный изгибающий момент
Максимальная поперечная сила
Определение высоты балки
Высота главной балки определяется исходя из двух условий:
а) По условию экономичности.
Оптимальная высота балки (hopt) – это такая высота балки при которой масса балки минимальна.
k = 113 – конструктивный коэффициент для сварных балок
Принимаем h = (18 – 110)L = 110 * 13 = 13 м
tw = 7+3h = 7+3*13 11 мм
б) По условию жесткости.
Минимальная высота балки (hmin) – это такая высота при которой прогиб балки максимально-возможный т.е. равный допустимому
Принимаем высоту балки h = 1050 мм.
Уточняем толщину стенки:
tw=7+3h=7+3*105=1015 мм.
Проверим толщину стенки из условия прочности ее на срез.
Rs = 058Ry – расчетное сопротивление срезу
Принятая tw = 14 мм удовлетворяет условию прочности на срез.
Компоновка поясов балки
По конструктивным требованиям принимаем:
hw=h-2*tf=1050-2*25=1000 мм.
hf=h- tf=1050-25=1025 мм.
Iх – момент инерции сечения балки
I2f - момент инерции поясов
Iw - момент инерции стенки
I2f = 8679983-1166667 = 7513316 cм4
Согласуем с сортаментом и принимаем bf=600 мм.
Конструктивные требования
) - технологическое требование
) bf ³ 180 мм – монтажное требование
bf = 600 мм > 180 мм
Определение фактических геометрических характеристик.
Изменение сечения балки по длине
x = 16 L= 16*13 = 217 м
Определение Мх и Qх в местах изменения сечения
Определение W’хтр – требуемого момента сопротивления уменьшенного сечения
Согласуя с сортаментом принимаем b’f = 340 мм
Конструктивные требования
b’f = 340 мм > 180 мм
Фактические геометрические характеристики
S’xполки – статический момент уменьшенной полки
S’xполусеч – статический момент уменьшенного полусечения.
Проверка подобранных сечений главной балки
) Проверка прочности сечения по нормальным напряжениям.
Недонапряжение: (240-23026)*100%240=406% 10%
) Проверка прочности сечения по касательным напряжениям
) Проверка приведенных напряжений
sloc = 0 следовательно sef определяется в месте изменения сечения балки
s1- нормальное напряжение в стенке на уровне поясного шва.
t1 – касательное напряжение в стенке на уровне поясного шва.
) Проверка общей устойчивости балки
Общая устойчивость балки обеспечена так как верхний пояс развязан настилом.
) Проверка местной устойчивости элементов главной балки
а) Проверка местной устойчивости полки
bef – ширина свеса полки
72 148 – местная устойчивость полки обеспечена
б) Проверка местной устойчивости стенки
Устойчивость стенки от действия только касательных напряжений
устойчивость обеспечена.
Устойчивость стенки от действия только нормальных напряжений
Устойчивость стенки от совместного действия только нормальных и касательных напряжений
Местная устойчивость стенки обеспечена
Проверка по прогибу не выполняется так как hmin определяли по предельно возможному прогибу.
Узел 1: опорный узел главной балки
Расчет опорного ребра на смятие
bоп.р.= bf’=34 см – ширина опорного ребра
Условие прочности на смятие опорного ребра:
Rp = Ru = 336 МПа = 336 кНсм2
По сортаменту принимаю tоп.р. = 16 мм
Расчет прочности сварных швов
Rwf – расчетное сопротивление угловых швов срезу (условному) по металлу шва
gwf – коэффициент условий работы шва
gс – коэффициент условий работы конструкции
Slw – расчетная длина шва
bf – коэффициент принимаемый при сварке элементов из стали с пределом текучести до 580 МПа по табл. 34 СНиПа II-23-81*
Принимаю полуавтоматическую сварку сварочный материал Э-42 Rwf = 180 МПа.
Определяю менее прочное сечение шва
Rwf*bf = 180*07 = 126 МПа
Расчет угловых швов веду по металлу шва.
Принимаю lw = 85kfbf
Узел 2: Монтажный узел
Монтажный узел главной балки должен быть решен на высокопрочных болтах одинаковых для полок и стенки.
dб = 24 мм – диаметр ВП болтов.
Марка стали: 40Х «селект»
Способ обработки поверхности – дробеструйный 2-х поверхностей без консервации
Определяем несущую способность соединения стянутого одним ВП болтом:
gb = 10 (при n ³ 10)
Определим количество болтов в полустыке:
Проверка ослабленного сечения:
А=bf*tf=34*2.5=85 см2 –площадь поперечного сечения полки без учета ослабления
Аn=( bf-к*dотв) tf=(34-6*27)25=445 см2085А тогда
hmax = 100 – 2*10 = 80 см
Принимаю k=6 – количество болтов в 1-ом вертикальном ряду при 2-х рядном расположении болтов в полустыке.
Узел 3: узел сопряжения главной балки и балки настила
Назначаю диаметр болтов 20 мм класс прочности 4.8
Определяю несущую способность одного болта:
Определяю количество болтов в полустыке:
Проверка прочности стенки балки от действия поперечной силы:
=а(а- dотв )=60(60-24)=1.67
Расчет колонн сплошного сечения
Составление расчетной схемы
Нк – геометрическая длина колонны
hзад. – глубина заделки колонны
Нк = Н + hзад.. = 12+025 = 1225см
Определение расчетных длин:
l m = 07 lx = ly =m *( Нк- hгб.)=07(1225-105)=784м
Определение нагрузки действующей на колонну
Вдоль оси колонны действует продольное усилие N:
N=F=2*Rгб.+mk* Нк*gf*gn
N=2*1221.03+1*12.25*1*1.05=2454.92 кН
Предварительный подбор и компоновка сечения
Условие устойчивости:
j = (0709) – коэффициент продольного изгиба принимаем j= 0754 при l=70
В оптимальном сечении:
А2f » 08Атр = 08*12333=9866 см2
Аw » 02Атр = 02*12333=2467 см2
гибкость колонны относительно оси Х-Х
гибкость колонны относительно оси Y-Y
ax ay – коэффициент пропорциональности между радиусами инерции и соответствующими геометрическими размерами.
Для сварного двутавра:
Для равноустойчивой колонны: lх = lу = 70 ( j = 0754 и Ry = 240 МПа)
Принимаю hк = bк = 47 см.
Конструктивные требования:
)tf = 10 40 мм: 10 мм 16 мм 40 мм
)tw = 6 16 мм: 6 мм 10 мм 16 мм
Определение фактических геометрических характеристик:
Проверка подобранного сечения
1.Проверка устойчивости относительно оси Y-Y
Ry = 240 МПа для стали С 245
2.Проверка местной устойчивости полки
38 1722 местная устойчивость полки обеспечена.
3.Проверка местной устойчивости стенки
8 8638 местная устойчивость стенки обеспечена.
Расчет колонн сквозного сечения:
Подбор и компоновка сечения:
Принимаю 2 № 26К1 А=755 см2 ix=111 см
SА = 2*755 = 151 см2 Six = 222 см
«b» - определяем из условия равноустойчивости
см принимаю b = 32 см
tпл = (6 16) мм принимаю tпл = 12 мм
dпл = 06*b=06*32=192 принимаю dпл = 20см
l 40 i1-1 = 40*653 = 2615 cм
lb = l – dпл = 250 – 20 = 230 см
Проверка устойчивости относительно оси Х:
Проверка устойчивости относительно оси Y:
lef – приведенная гибкость относительно оси Y.
Погонная жесткость планки:
Погонная жесткость ветви:
Отношение погонных жестокостей планки и ветви:
Проверка устойчивости отдельной ветви:
Расчет опорной плиты.
1.Определение размеров опорной плиты в плане:
Площадь опорной плиты определяется из условия прочности материала фундамента.
Принимаю для фундамента бетон класса В75 с Rпр = 45 МПа
В = b + 2tтр + 2C = 47 + 2*1 + 2*5 = 59 см
L = A B = 4547 59 = 7706 см
Фактическая площадь опорной плиты:
А оп.пл = 59*78 = 4602 см
2.Определение толщины опорной плиты.
qб = sб*1см = 054 * 1см = 054 кНсм
Система траверс и стержня колонны делит плиту на 3 типа участков.
Участок 1 – консольный:
Участок 2 – опертый по 4 сторонам:
М2 = 054*232*0098 = 28 кН*см
Участок 3 – опертый по 3 сторонам:
М3 = 054*472*0060 = 7157 кН*см
Сравнивая моменты М1 М2М3 выбираем Mmax = М3 = 7157 кН*см
gс = 12 для опорной плиты
Принимаю толщины опорной плиты 39 мм.
1.Определение высоты траверсы:
Принимаю hтр = 50 см
2.Проверка прочности траверсы:
Проверку прочности траверсы производим в месте крепления траверсы к ветви колонны.
qтр – погонная нагрузка на траверсу
Приведенное напряжение в траверсе:
5Rygc = 115*24*1 = 276 кНсм2
Расчет узла примыкания главной балки к колонне.
Анкерные болты принимаем конструктивно d = 24 мм
Опирание главных балок на колонну сбоку
tоп.ст. = tоп.л. + (15 20 мм) = 16+19 = 35 мм
Чтобы уменьшить высоту опорного столика принимаю 3 сварных шва:
Принимаю hоп.ст = 48 см
Расчет сварных поясных швов главной балки.
Условие прочности сварного шва по металлу шва:

КП[1].Металл.Занегин..dwg

Прогон из швеллера толщиной 160мм
Минерало ватная плита R=60кПа -110
Профнастил толщиной 40мм
Один слой унифлекса - 2
х слойный наплавляемый
Крупнозернистая посыпка - 5
ковер из Унифлекса - 4
Схема балочной клетки
Неоговоренные швы Kf=10мм.
Неоговоренные отверстия диаметром 28 мм.
Неоговоренные болты диаметром 24 мм.
Обработка поверхности под ВП болты дробе-
усилия по углу поворота.
Сила натяжения ВП болтов 280.7 кН
Высокопрочные болты диаметром 24 мм
Поясные швы главной балки варить полуавто-
Материал конструкций: главной балки С245
Балочная клетка рабочей площадки
Спецификация металла

мой а1.dwg

Прогон из швеллера толщиной 160мм
Минерало ватная плита R=60кПа -110
Профнастил толщиной 40мм
Один слой унифлекса - 2
х слойный наплавляемый
Крупнозернистая посыпка - 5
ковер из Унифлекса - 4
Схема балочной клетки (М 1:100)
Разрез 2-2 (М 1:200)
Разрез 1-1 (М 1:200)
Неоговоренные швы Kf=10мм.
Неоговоренные отверстия диаметром 28 мм.
Неоговоренные болты диаметром 24 мм.
Обработка поверхности под ВП болты дробе-
усилия по углу поворота.
Сила натяжения ВП болтов 142
Высокопрочные болты диаметром 24 мм
Поясные швы главной балки варить полуавто-
Материал конструкций: главной балки и
Д.С.290300.483.19.КП.04
Балочная клетка рабочей площадки
Схема балочной клетки; разрез 1-1; разрез 2-2;
Спецификация металла
узел 1; узел 2; балка Б1; балка Б2;
спецификация металла.