Проектирование конструкций балочной площадки

МК1.dwg

(Verwendungsbereich)
(Modell- oder Gesenk-Nr)
Стальной настил t=10 мм
План балочной площадки
Место изменения сечения
Укрупнительный стык на сварке
Укрупнительный стык на высокопрочных болтах
Высокопрочные болты М 20 из стали марки 40х ''селект'' ГОСТ 7798-70 Отверстия ø 23 сверлить соелиняемые поверхности очистить пескоструйным способом
монтажный сварной шов
заводской сварной шов
болт нормальной точности
Условные обозначения
Монтажная схема план М1:200
Высокопрочные болты М 20 из стали марки 40х ''Селект'' ГОСТ 7798-70 Отверстия ø23 сверлить соединяемые поверхности
очистить пескоструйным способом
Укрупнительный стык на высокопрочных болтах М1:25
Проект переустройства помещений 3-го этажа
Монтажная схема элементов перегородки.
в осях: Е-Н ; 14-27 под зону конференц залов
Торец фрезеровать после сварки стержня
автоматическая сварка
полуавтоматическая сварка
Спецификация металла С275 (марка Б1) ГОСТ 2350-79
фрезеровать 1 торец 2 выреза R=20 мм
фас. лист срезать 2 угла
таблица отправочных данных
Общий вес конструкций по чертежу: 42998
Болты нормальной точности М 20 2. Отвестия D=23 мм 3. Сварку выполнять по ГОСТ 5264-80* электродами типа Э42 ГОСТ 9467-75*
по контуру прилегания деталей. 4. Вертикальные связи прикреплять к колоннам и балкам монтажной сваркой
Курсовая работа на тему:
Московский госуарственный строительный университет
Кафедра металличемких конструкций
Проектирование конструкций балочной

Курсач по МК.doc

Московский Государственный Строительный Университет
Кафедра металлических конструкций
Курсовая работа на тему:
“Проектирование конструкций балочной площадки”
Шаг колонн в продольном направлении А м: 14
Шаг колонн в поперечном направлении В м: 6
Габариты в плане: 3Ах3В
Отметка верха настила м: 7.5
Строительная высота перекрытия м: не ограничена
Временная равномерно распределенная нагрузка- q кНм2: 24
Материал конструкций: – сталь С255
Фундаментов – бетон марки 200
Допустимый относительный прогиб настила: 1150
Cсхема балочной клетки
Для настила используем листы толщиной 10 мм. Шаг балок настила а=1м
Схема сопряжения балок
Примем tн=10 мм. Тогда lн=900 мм а шаг балок настила a=1 м.
Выполняем расчет балок в следующей последовательности:
-определение нормативных нагрузок;
-определение расчетных нагрузок с учетом коэффициента перегрузки для временной нагрузки nр=12; для собственного веса стальных конструкций nq=105;
-расчет балок настила и вспомогательных с учетом развития пластических деформаций на прочность и проверка их прогибов по формулам
Предельный относительный прогиб для балок настила и вспомогательных
Расчет балок настила
Определяем вес настила зная что 1 м2 стального листа толщиной 10 мм весит 785 кН = 7850 кгм3.
Толщина настила – 10 мм
По сортаменту находим такой двутавр чтобы Wx³ Wтреб:
-принимаем двутавр № 33 (по ГОСТ 8239-89) Wx=597см3 Ix=9840 см4 вес
P=42.2 кгм h=330 мм b=140 мм.
Проверяем прогиб по формуле:
Расход материала кгм2
Определим силу растягивающую настил:
Расчетная толщина углового шва прикрепляющего настил к балкам
Определим катет сварного шва:
см принимаем КШ=5мм.
Расчет и конструирование главной балки
1. Расчетная схема. Расчетные нагрузки и усилия
Расчетная схема и усилие в главной балки
Высоту главной балки целесообразно назначить близко к оптимальной и кратной 100 мм при соблюдении условия Минимальная высота определяется из условия обеспечения предельного прогиба - не более при полном использовании расчетного сопротивления материала по формуле:
При расчете с учетом пластических деформаций hmin увеличивается умножением на коэффициент С1 . Оптимальная высота определяется по формуле:
При этом гибкость стенки целесообразно применять равной 120 150
( меньше значение при больших R) принимаем ;
Определяем расчетный изгибающий момент в середине пролета:
Поперечную силу на опоре:
Требуемы момент сопротивления:
Определяем оптимальную высоту балки предварительно задав ее высоту 14 м а толщина стенки 112 мм. Принимаем толщину стенки 12 мм
Минимальную высоту определяем по формуле:
Строительная высота – не ограничена.
Принимаем h=15 м что больше hmin и hопт
2. Подбор сечения главной балки
Полагая что tп=2см; hст=h-2× tп =150-2×2=146см; RS=145Па=14.5см 2 (для стали С25):
Принимаем tст=12 мм. При этом 1217 что незначительно отличается от принятого поэтому пересчет hопт не требуется.
Определение требуемой площади поясов Аптр
Обеспечивающей необходимый момент инерции сечения по формулам:
; где hп - принимаем на 2-3см меньше высоты балки. Принимаем пояса из листа (по ГОСТ 82-70*). При этом
Компоновка сечений с учетом рекомендаций
Желательно учитывать стандартную ширину и толщину листов широкополосной универсальной стали в соответствии с сортаментом а также зависимость расчетного сопротивления R от толщины листа:
где Таким образом все рекомендации выполнены.
Геометрические характеристики сечения
Проверки прогиба балки не требуется т.к. принятая высота h=15м больше hmin=132м.
3.Изменение сечения главной балки
Изменение сечения выполняется без учета пластических деформаций за счет уменьшения ширины поясных листов на расстояние около 16 пролета от опоры. При этом следует учитывать следующие требования.
Принимаем место изме-нения сечения на рас-стоянии 25 м от опор.
Находим расчетное усилие:
Подбираем сечение исходя из прочности стыкового шва нижнего пояса.
Требуемый момент сопротивления:
Для выполнения стыка принята полуавтоматическая сварка без физического контроля качества шва.
Принимаем поясной лист 340х20 мм из толстолистовой стали по ГОСТ 19903-74*. Геометрические характеристики измененного сечения:
– статический момент пояса;
– статический момент половины сечения.
Проверка прочности по максимальным растягивающим напряжениям в точке А (по стыковому шву):
Проверка прочности в месте изменения сечения по приведенным напряжениям на грани стенки (точки Б) (при этом sм=0 и sприв наибольшее):
Проверка прочности опорного сечения на срез (по максимальным касательным напряжениям в точке В):
Проверка прочности стенки на местное давление балок настила: F=2528*5=1264кН здесь 2528 кНсм2– погонная нагрузка на балку настила:
где в – ширина полки балки настила (двутавр №33 b=140мм).
Таким образом прочность принятого уменьшенного сечения главной балки обеспечена.
4. Проверка обеспеченности общей устойчивости балки.
Устойчивость балок проверять не требуется если выполняются следующие условия:
нагрузка передается через сплошной жесткий настил непрерывно опирающийся на сжатый пояс балки и надежно с ним связанный в частности стальной лист;
при отношении расчетной длины балки l0 (расстояние между точками закрепления сжатого пояса от поперечных смещений) к ширине сжатого пояса “B” не более:
При отсутствии пластических деформаций d=1. В курсовом проекте пользуемся упрощенной формулой:
где b= 52см – ширина пояса
Нагрузка на главную балку передается через балки настила закрепляющие главную балку в горизонтальном направлении и установленные с шагом 1м. Проверяем условие в середине пролета:
Следовательно устойчивость балки проверять не требуется.
5. Проверка местной устойчивости сжатого пояса и стенки.
Устойчивость сжатого пояса при отсутствии пластических деформаций обеспечивается выполнением условия:
Устойчивость полки выполнена.
Выбор расстояния между отсеками (ребрами жесткости)
условная гибкость стенки
Следовательно ; тогда а2928 см
Расстановка ребер жесткости
Ребра жесткости принимаем односторонние шириной:
1 мм и толщиной: 8 мм
В отсеке №1 стенка работает в упругой стадии и проверка устойчивости выполняется по формуле:
Расчетные усилия приближенно принимаем по сечению х1=1500 мм
Проверка устойчивости стенки отсека №2:
Устойчивость стенки обеспечена.
Расчетные усилия приближенно принимаем по сечению х2=3500 мм
6.Проверка прочности поясных швов
Поясные швы примем двусторонними т.к. не выполняется несколько условий. Расчет выполняется для наиболее нагружаемого участка шва у опоры под балкой настила. Расчет выполняется для наиболее нагруженного участка шва у опоры под балкой настила.
Расчетные усилия на единицу длинны шва:
Сварка автоматическая выполняется в положении в лодочку сварочной проволокой Св-08Г2С. Для этих условий и стали марки С275 по табл.4 и 5 находим: Rушсв=215 кНсм2 Rуссв=045×37=1665 кНсм2. По табл. 5: bш=11 и bс=115. По табл. 6 принимаем минимальную толщину шва Кш=6 мм (при tп=20мм).
Проверка прочности шва:
Таким образом минимально допустимая толщина шва достаточна по прочности.
7. Конструирование и расчет опорной части балки.
Ребро крепится к стенке полуавтоматической сваркой в углекислом газе сварочной проволокой Св-08Г2С. Размер выступающей части опорного ребра принимаем 20мм. Из условия смятия находим:
; где Fоп= Rсмт=36 кНсм2 – смятие торцевой поверхности (табл.14 методички).
Принимаем ребро из листа 300х12 мм.
Площадь Ар=30×12=36 см 2 > 35.8 см 2;
В расчетное сечение стойки включается сечение ребра и примыкающие к нему участки стенки шириной:
Проверка на смятие: ; ;
Проверка устойчивости опорной части балки из плоскости балки как стойки нагруженной опорной реакцией Fоп:
; где Аоп=Ар+b1×tст=36+23.07×12=637 см2;
Значение j определяем в зависимости от гибкости ; где:
; Тогда j =0954 (по интерполяции) тогда:
Проверяем местную устойчивость опорного ребра:
b0=(30-12)×05=144см; ;
Подбираем размер катета швов по формуле: ;
Rушсв=215 кНсм2 Rуссв=1665 кНсм2 bш=09 и bс=105
Проверку по металлу границы сплавления делать не нужно т.к.
(42 43). Принимаем КШ=7мм.
8. Конструирование и расчет укрупнительного стыка балки.
Принимаем болты D=20 мм из стали 40Х «Селект» отверстия =23 мм. Тогда Rрвр=110 кНсм 2; 245 см 2 . Способ подготовки поверхности - газопламенный без консервации; способ регулирования натяжения - по углу поворота гайки. Для этих условий (таблица 18 прил.2) коэффициент трения m=042; регулятор натяжения gн=102.
Расчетное усилие на один болт: ;
Стык поясов перекрываем накладками из стали С255 сечением 480х12 с наружной и 2х220х12 с внутренней стороны поясов. При этом суммарная площадь сечения накладок Ан=1104 см2 что несколько больше площади сечения поясов.
Требуемое количество болтов в стыке поясов: ;
Принимаем 16 болтов и расставляем их в соответствии с требованиями таб. 20 прил.2.
Стык стенки перекрываем парными накладками из листа толщиной 10 мм. Болты ставим в двух вертикальных рядах с каждой стороны стыка на расстояние в ряду: а=100 мм.
В ряду 14 болтов. h мах=13х10=130 см.
Момент приходящийся на стенку:
Проверка прочности соединения на сдвиг:
Расчет и конструирование колонны
Сечение колонны принимаем сплошным в виде сварного двутавра. Концы колонны принимаем шарнирно - закрепленными.
Отметка верха колонны за вычетом толщины настила высоты балок (настила и главной с учетом выступающей части опорного ребра) составляет: 7.5-001-033-15=5.66м.
Расчетная длинна колонны (m=1): l0=m×l=1×(5.66+06)=6.26м.
Усилие в колонне: N=2×101×1288=2601.8 кН;
Материал: сталь С255 лист t= 4-20мм
(aу=024 табл.2 прил.1)
hст- назначаем конструктивно hст=380мм.
tст- назначаем из условия её местной устойчивости:
принимаем tст=8 мм при этом: ;
Требуемая площадь поясов: ;
Принимаем пояса 360х14 при этом Ап= 36×14= 504см 2 и обеспечена местная устойчивость пояса по формуле:
Геометрические характеристики сечения:
А=2×504+38×08=1312 см 2;
то проверку устойчивости ведем относительно оси у-у:
отсюда по табл.16: jу=0754
Проверка устойчивости:
Конструкция и расчет оголовка колонны
Принимаем плиту оголовка колонны толщиной tпл=25 мм и размерами 450х360 мм. Давление главных балок передается колонне через ребро приваренное к стенке колонны четырьмя угловыми швами. Сварка полуавтоматическая в углекислом газе проволокой Св-08Г2С: Rушсв=215 кНсм 2 bш= 07 и bс=10. Принимаем ширину ребер 170 мм что обеспечивает необходимую длину участка смятия ;
Толщину ребер находим из условия смятия:;
Длину ребра lр находим из расчета на срез швов Д его прикрепления.
Примем Кш=9 мм. Тогда: ;
Принимаем lр= 48см при этом условие выполнено. Шов Е принимаем таким же как и шов Д. Проверяем стенку на срез вдоль ребра:
Необходимо устройство вставки в верхней части стенки. Принимаем её толщину 25мм а длину .
Принимаем конструктивно минимально – допустимый катет шва Кш=7мм.
Стенку колонны у конца ребра укрепляем поперечными ребрами сечение которых принимаем 100х8 мм.
Конструкция и расчет базы колонны
Определяем требуемую площадь плиты из условия смятия бетона: где . Значение коэффициента g зависит от отношения площадей фундамента и плиты (принимаем g=12). Для бетона класса В125: Rпр= 075 кНсм2 – расчетное сопротивление бетона на смятие.
Принимаем плиту размером 560х500 мм. Тогда Апл = 56×50=2800 см 2;
Находим изгибающие моменты на единицу длинны d=1см на разных участках плиты.
Участок 1: (балочная плита так как отношение сторон 380176=216>2;
Участок 2: (консольный): ;
Участок 3: (так же консольный так как отношение сторон 36076= 474>2; На этом участке размещаются анкерные болты. ;
Толщины плиты подбираем по наибольшему моменту из условия: ; R – для стали С255 и при t=2140 мм Rу= 23 кНсм 2;
Прикрепление траверсы к колонне выполняем полуавтоматической сваркой в углекислом газе сварочной проволокой Св-08Г2С. Соответствующие характеристики: Rушсв=215 кНсм2 Rуссв=1665 кНсм2 bш=07 и bс=10. Расчет достаточно выполнить по металлу шва так как : (32408). Учитывая условие находим требуемую величину катета шва Кш из условия:
Принимаем Кш=6мм. При этом требуемая длина шва lш= 85×07×6=357мм поэтому высоту траверс принимаем равной 360 мм.
Крепление траверсы Кш=8 мм принимаем конструктивно.