Курсовая металлоконстукции расчет балочной клетки

Конструкции решенные.doc

Район строительства г.Ханты-Мансийск
Температура наиболее холодной пятидневки .
Климатический район строительства .
Выбор стали производим по прил.1 таб.50 СНиП II-23-81*.
Колонна – III группа
Рисунок -Расчетная схема главной балки
Силовой расчет балки с построением эпюр «М» и «Q»
Нормативная нагрузка
Определим нагрузки. Для наглядности весь процесс сбора нагрузок произведем в таблице.
Постоянные нагрузки:
-Собственный вес балки
- железобетонная плита перекрытия (многопустотная) толщиной 220 мм
- цементно-песчаная стяжка (ρ=1800 кгм3) толщиной 60 мм
- утепленный линолеум
- жилые помещения детские учреждения
Cтатический расчет балки
коэффициент учитывающий влияние развития пластических деформаций. Предварительно принимаем
расчетное сопротивление стали по пластическим напряжениям
расчетное сопротивление стали сдвигу Rs = 058·Ry = 13340 МПа
коэффициент условия работы=08
По W в сортаменте выбираем подходящую балку двутаврового сечения:
Уточним зависимость
По таблице 66 СНиП выбираем
Проверка условий прочности и жесткости
Нормальное напряжение:
Касательное напряжение
Условие прочности выполнено.
Проверка жесткости балки:
Условие жесткости выполняется
Проверка устойчивости балки:
обеспечение общей устойчивости
местная устойчивость - обеспечивается конструктивно-прокатными толщинами фасонного проката.
Расчет и конструирование колонны
1 Определение геометрических размеров колонны
Подбор сечения сплошной сварной колонны Н=75 м; R=24 кНсм;
Усилие действующее на колонну:
Рисунок9-Расчетная схема и сечение колонны
Задаемся гибкостью: принимаем . По таблице 72[1] определяем
Требуемая площадь сечения колонны:
По выбираем тип сечения
Из условий местной устойчивости полки определяем ее толщину t по ф. из т.29[1]:
Принимаем Площадь сечения стенки балки:
Проверка местной устойчивости стенки.
Согласно п. 714[1] отношение расчетной высоты стенки к толщине в центрально-сжатых элементах не должно превышать значений
Условие выполняется местная устойчивость стенки обеспечена.
Проверка общей устойчивости колонны:
Общая устойчивость обеспечена.
2 Конструирование и расчет базы колонны
Рисунок10- База колонны
Определим площадь плиты из условия смятия бетона.
Из условия постановки анкерных болтов назначаем длину плиты:
- свес плиты до 10 см
Найдем изгибающие моменты на различных участках плиты рассмотрим 3 участка.
Участок 1 (плита опертая на 4 канта):
Участок 2 (консольный свес):
Участок 3 (плита опертая на 3 канта):
Толщину плиты подбираем по наибольшему изгибающему моменту:
Определим высоту траверсы.
Траверсу к ветвям колонны крепим на сварку. Сварка- полуавтоматическая в среде СО сварочная проволка СВ08Г2С.
Расчет ведем по границе сплавления:
Рабочая длинна сварочного шва l=85*0.5=425см
Принимаем высоту траверсы
Проверяем прочность траверсы как балки с двумя консолями:
Условие выполняется сечение траверсы принято.
3 Расчет опорного столика под главную балку
Усилие на стержень колонны передается опорными ребрами балок через опорный столик.
Рисунок11-Опирание главной балки на колонну
Сварка- полуавтоматическая в среде углекислого газа проволокой Св-08Г2С. Учитывая конструктивные требования принимаем катет шва
Расчетное сопротивление углового шва срезу по металлу шва:
Расчетное сопротивление углового шва срезу по металлу на границе сплавления:
Расчетным сечением является сечение по металлу границы сплавления.
Принимаем опорный столик 550х260х30 мм.
Рисунок12- Расчетные схемы связей
Расчет связей ведется по предельной гибкости.
Связи-крестовые между колоннами в продольном и поперечном направлении .
Определим размеры С :
Радиус инерции относительно оси Х:
Радиус инерции относительно оси Y:
По сортаменту выбираем два спаренных неравнополочных уголка
Проверка выполняется.
Определим размеры С:
Радиус инерции относительно оси X:
По сортаменту выбираем два спаренных равнополочных уголка:
СНиП II-23-81*. Стальные конструкции. - М.: ЦИТП Госстроя СССР 1988.- 96 с.
Беленя Е.И. Металлические конструкции. - М.:Стройиздат 1985.- 560 с.
СНиП 2.01.07-85 Нагрузки и воздействия (Дополнения. Разд.10. Прогибы и перемещения).- М.: ЦИТП Госстроя СССР 1988.- 8 с.
Пособие по проектированию стальных конструкций (к СНиП II-23-81*.Стальные конструкции.) М.: ЦИТП Госстроя СССР 1989.- 148с.
Воробьев А.И. Методические указания по выполнению расчетно-графической работы по металлическим конструкциям на тему «Балочная клетка».-Курган 1991.-43с.

Расчет конструктивных элементов.doc

Район строительства г.Тюмень.
Температура наиболее холодной пятидневки .
Климатический район строительства .
Выбор стали производим по прил.1 таб.50 СНиП II-23-81*.
Главная балка – I группа
Колонна – III группа
Выбор схемы балочной клетки
Рассчитываем два варианта балочной клетки:
Нормальный тип балочной клетки;
Усложненный тип балочной клетки.
1 Нормальный тип балочной клетки
Рисунок1-Схема балочной клетки нормального типа
Определяем шаг балок настила по формуле 7.2 стр.131 (2) при t=12мм
согласно СНиП «Прогибы и перемещения».
модуль упругости плоской стали
- коэффициент Пуассона
- вертикальный предельный прогиб по табл. 19 стр.2 (3)
Предельно допустимая длина настила: мм
Исходя из предельно допустимой длины настила определим число
пролетов: L=11200 1644 68 шт.
Шаг балок настила: а=
Разместим балки настила так чтобы они отстояли от осей на расстоянии равном а2=14002= 700 мм
Определим расчетную и нормативную нагрузки:
Нормативная нагрузка:
м настила t=12мм весит g=0012*785=0942 кНм
Cтатический расчет балки настила
коэффициент учитывающий влияние развития пластических деформаций. Предварительно принимаем
расчетное сопротивление стали по пластическим напряжениям
коэффициент условия работы
По W в сортаменте выбираем подходящую балку двутаврового сечения:
Уточним зависимость
По таблице 66 СНиП выбираем методом интерполяции
Условие прочности выполнено.
Проверка жесткости балки:
Условие жесткости выполняется
Проверка устойчивости балки:
обеспечение общей устойчивости
местная устойчивость - обеспечивается конструктивно-прокатными толщинами фасонного проката.
2 Усложненный тип балочной клетки
Рисунок2-Схема усложненной балочной клетки
Шаг второстепенных балок
Расчет балки настила:
Выбираем балку двутаврового сечения №18
Условие прочности выполнено
Расчет вспомогательной балки:
Выбираем балку двутаврового сечения №45
Условие выполняется.
Условие жесткости выполняется.
Результаты расчета сводим в таблицу 1.
Расчетные величины и формулы
сечение профиля W см; Iсм; кгм
Таблица 1- Расчет балок и сравнение вариантов
Вывод: дальнейший расчет выполняем по первому варианту т.к расход материала при нормальном типе балочной клетки – минимален.
Расчет и конструирование главной балки
1 Расчет и конструирование главной балки
Расчетная схема балки изображена на рисунке 3.
Рисунок 3-Расчетная схема главной балки
Силовой расчет балки с построением эпюр «М» и «Q»
Нормативная нагрузка
Компоновка сечения и проверка прочности главной балки сечение балки изображено на рисунке 4. Назначение высоты балки:
а) из учета габарита строительной высоты
б) из условия жесткости
в) оптимальная высота
предварительно примем 150
Назначение толщины стенки главной балки
а) из условия прочности на срез:
б) из условия местной устойчивости (без продольных ребер жесткости)
в) из опыта проектирования (для балок высотой 1-2м)
Пересчет высоты балки не требуется.
Назначение геометрических размеров поясных листов.
Требуемый момент инерции сечения балки:
Момент инерции поясов:
Требуемая площадь сечения пояса
Проверяем полосу шириной 36см и толщиной 14см
условие выполняется.
Геометрические характеристики скомпонованного сечения.
Момент инерции балки:
-По таб. №66[1] методом интерполяции
Недонапряжение: Прочность обеспечена.
Рисунок 4-Схема составного сечения главной балки
2 Изменение сечения балки
Сечение балки подбирается по максимальному изгибающему моменту в то же время вблизи опор момент стремится к нулю. Следовательно сечение балки по длине может быть изменено. Из технологических соображений изменяем ширину поясных листов на 16 длины.
Рисунок 5-Схема главной балки
Схема балки для расчета представлена на рисунке 5.
Требуемый момент сопротивления из условия прочности сварного шва:
Найдем требуемую площадь сечения
Принимаем лист сечением 240х14мм
Статический момент пояса
Статический момент половины сечения балки:
У измененного сечения должны выполняться условия:
Условия выполняются.
Проверка прочности измененного сечения балки.
Максимальные фибровые напряжения:
Приведенные напряжения на верхних и нижних гранях стенки:
Прочность измененного сечения обеспечена.
3 Проверка устойчивости главной балки
а) общая устойчивость
согласно п.516 табл.8*(1) общую устойчивость балки не проверяем.
б) местная устойчивость балки согласно п. 7.24 табл.30(1)
Согласно расчету общая устойчивость балок не проверяется.
Проверка местной устойчивости стенки главной балки (согласно п.7.3(1))
С учетом развития пластических деформаций:
Устойчивость пояса обеспечена.
Проверка местной устойчивости стенки балки. Согласно п.7.3[1] устойчивость стенок балок не надо проверять если условная гибкость
Условие не выполняется требуется установка поперечных ребер жесткости для крепления балок настила шаг 1400 мм.
Назначаем размеры ребер жесткости согласно п.7.10(1)
Максимальное расстояние между ребрами:
Зона пластических деформаций (рассчитывается при упругой работе)
В зоне пластических деформаций следовательно ребра жесткости ставим под каждой балкой настила с шагом 1400мм.
Схема расстановки ребер жесткости представлена на рисунке 6.
Рисунок 6-Схема расстановки ребер жесткости
Проверка устойчивости отсеков.
Проверим устойчивость стенки в отсеке 1:
Устойчивость обеспечена.
Проверка устойчивости стенки отсека 2. Стенка в данном отсеке работает в упругой стадии. Расчетное сечение принимаем под балкой настила. Величину нормальных напряжений принимаем несколько в запас равную напряжениям в месте изменения сечения.
-принимаем по таблице 6*24(1)
Определим по какому варианту производить расчет.
При и значений указанных в таблице 24(1)
принимаем по таблице 23(1)
принимаем по таблице 25(1)
принимаем по таблице22(1)
Устойчивость отсека обеспечена.
4 Расчет поясных швов
Принимаем для крепления стенки с поясом сварку автоматическую проволокой СВ-08Г2С «в лодочку» в среде углекислого газа.
Расчетное сопротивление углового шва срезу по металлу шва:
Расчетное сопротивление углового шва срезу по металлу границы сплавления:
Расчет поясных швов выполняется с учетом действия местных сосредоточенных усилий (опорные реакции балок настила). Требуемый катет шва сварного определяют исходя из прочности последнего.
Для дальнейшего расчета принимаем минимальное из найденных произведений.
Окончательно принимаем =5мм по таб.38 СНиП II-23-83
Ребро привариваем к стенке по всей высоте сплошными швамит.к.
5 Конструкция и расчет опорной части
Балка опирается на колонну сбоку и для решения опорной части принимаем опорное ребро с выступом. Опорная часть балки изображена на рисунке 7.
Рисунок7-Опорная часть главной балки
Требуемая площадь сечения из условия смятия:
Проверка общей устойчивости опорного ребра
Найдем радиус инерции
Определяем гибкость опорного ребра.
Методом интерполяции при
Общая устойчивость обеспечена.
Проверка местной устойчивости:
Условие выполняется местная устойчивость опорного ребра обеспечена.
6 Монтажный укрупнительный стык
Стык устраивается на высокопрочных болтах из стали 40Х «селект» метрическая резьба М20 класса точности В R=1100мПа=110кНсм. Способ подготовки поверхности - газопламенный без консервации способ регулирования усилия - по углу поворота гайки.
Рисунок8-Укрупнительный стык
Расчетное усилие воспринимаемое поверхностью трения (усилие которое может выдержать один болт)
Принимая способ регулирования болта по углу закручивания k=2 две плоскости трения.
Стык поясов перекрываем накладками из стали 18ГПС 360*12 с наружной и 2*150*12 с внутренней стороны поясов (п.12.19 таб. 39(1))
Суммарная площадь накладок:
Из условия прочности:
Определим требуемое количество болтов
Принимаем 10 болтов на 1 полунакладку.
Проверка прочности накладок:
Стык стенки перекрываем парными накладками t=10мм с двумя вертикальными рядами болтов.
Момент действующий на стенку
Находим коэффициент стыка:
определим усилия в самых нагруженных болтах
-расстояние между симметрично расположенными болтами
Прочность обеспечена.
Проверка пояса ослабленного отверстиями под болты.
По краю (два отверстия):
Ослабление пояса можно не учитывать.
Прочность накладок обеспечена.
Расчет и конструирование колонны
1 Определение геометрических размеров колонны
Подбор сечения сплошной сварной колонны Н=75 м; R=24 кНсм;
Усилие действующее на колонну:
Рисунок9-Расчетная схема и сечение колонны
Задаемся гибкостью: принимаем . По таблице 72[1] определяем
Требуемая площадь сечения колонны:
По выбираем тип сечения
Из условий местной устойчивости полки определяем ее толщину t по ф. из т.29[1]:
Принимаем Площадь сечения стенки балки:
Проверка местной устойчивости стенки.
Согласно п. 714[1] отношение расчетной высоты стенки к толщине в центрально-сжатых элементах не должно превышать значений
Условие выполняется местная устойчивость стенки обеспечена.
Проверка общей устойчивости колонны:
2 Конструирование и расчет базы колонны
Рисунок10- База колонны
Определим площадь плиты из условия смятия бетона.
Из условия постановки анкерных болтов назначаем длину плиты:
- свес плиты до 10 см
Найдем изгибающие моменты на различных участках плиты рассмотрим 3 участка.
Участок 1 (плита опертая на 4 канта):
Участок 2 (консольный свес):
Участок 3 (плита опертая на 3 канта):
Толщину плиты подбираем по наибольшему изгибающему моменту:
Определим высоту траверсы.
Траверсу к ветвям колонны крепим на сварку. Сварка- полуавтоматическая в среде СО сварочная проволка СВ08Г2С.
Расчет ведем по границе сплавления:
Рабочая длинна сварочного шва l=85*0.5=425см
Принимаем высоту траверсы
Проверяем прочность траверсы как балки с двумя консолями:
Условие выполняется сечение траверсы принято.
3 Расчет опорного столика под главную балку
Усилие на стержень колонны передается опорными ребрами балок через опорный столик.
Рисунок11-Опирание главной балки на колонну
Сварка- полуавтоматическая в среде углекислого газа проволокой Св-08Г2С. Учитывая конструктивные требования принимаем катет шва
Расчетное сопротивление углового шва срезу по металлу на границе сплавления:
Расчетным сечением является сечение по металлу границы сплавления.
Принимаем опорный столик 550х260х30 мм.
Рисунок12- Расчетные схемы связей
Расчет связей ведется по предельной гибкости.
Связи-крестовые между колоннами в продольном и поперечном направлении .
Определим размеры С :
Радиус инерции относительно оси Х:
Радиус инерции относительно оси Y:
По сортаменту выбираем два спаренных неравнополочных уголка
Проверка выполняется.
Определим размеры С:
Радиус инерции относительно оси X:
По сортаменту выбираем два спаренных равнополочных уголка:
СНиП II-23-81*. Стальные конструкции. - М.: ЦИТП Госстроя СССР 1988.- 96 с.
Беленя Е.И. Металлические конструкции. - М.:Стройиздат 1985.- 560 с.
СНиП 2.01.07-85 Нагрузки и воздействия (Дополнения. Разд.10. Прогибы и перемещения).- М.: ЦИТП Госстроя СССР 1988.- 8 с.
Пособие по проектированию стальных конструкций (к СНиП II-23-81*.Стальные конструкции.) М.: ЦИТП Госстроя СССР 1989.- 148с.
Воробьев А.И. Методические указания по выполнению расчетно-графической работы по металлическим конструкциям на тему «Балочная клетка».-Курган 1991.-43с.

Курсовой.cdw

Заводской сварной шов с
Материал конструкции - сталь С245 и С255.
Поясные швы главной балки выполняются автоматической сваркой проволокой СВ-08ГА
Опорное ребро крепится к стенки полуавтоматической сваркой в среде углекислого газа
проволокой СВ-08Г2 катет шва 6мм.
Для колонны применять полуавтоматическую сварку в среде углекислого газа
Вертикальные связи крепить монтажной сваркой
Укрупнительный стык на высокопрочных болтах из стали 40Х "СЕЛЕКТ" М20. Способ подготовки
поверхности - газопламенный
Торец колонны фрезировать.
Защита от коррозии - два слоя маслянной краски.
Отверстия под болты диаметром 23мм.
КГСХА ПГС СМиК 05201 КП1
Балочная клетка рабочей площадки
Таблица монтажных элементов
Таблица отправочных марок
Общая масса конструкции по чертежу
Условные обозначения
Болт класса точности В