Расчетно-графическая работа. Балочная клетка

MK_Kseniya_1.dwg

автоматическая сварка
Примечания. 1. Поясные швы отправочных элементов Б1
К1 выполнять автоматической сваркой
прочие заводские швы - полуавтоматической сваркой. 2. Вертикальные связи прикреплять к колоннам и балкам монтажной сваркой. 3. На колонне К1 фасонки связей условно не показаны.
заводской сварной шов
Условные обозначения
полуавтоматическая сварка
монтажный сварной шов
Высокопрочные болты диам. 20мм из стали марки 38ХС ''Селект''. ГОСТ 7798-70**. Отверстия диам. 22мм. Соединяемые поверхности очистить пескоструйным способом.
Таблица отправочных данных
Общий вес конструкций по чертежу
Спецификация металла ГОСТ 2350-79
Схема балки Б3 М 1:25
Укрупнительный стык на болтах М 1:25
Укрупнительный стык на сварке М 1:25
Схема колонны К1 М 1:25
Схема главной балки Б1 М 1:25
План балочного перекрытия М 1:200
МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Расчетно-графическая работа "Балочная клетка
Кафедра металлических конструкций

Расчет МК Ксения.doc

Расчетно-графическая работа
Шаг колонн в продольном направлении А 140 м.
Шаг колонн в поперечном направлении В 65 м.
Габариты площадки в плане 3А*3В.
Отметка верха настила 10 м.
Строительная высота перекрытия не ограничена.
Временная равномерно распределенная нагрузка 32 кНм2.
Материал конструкций:
Настила – сталь 255;
Балок настила и вспомогательных – сталь С255;
Главных балок – сталь С255;
Колонн – сталь С255;
Фундаментов – бетон класса В15.
Допустимый относительный прогиб настила – 1150.
Тип сечения колонны: сплошная.
Рн = 32 кНм2 ; tнI = 12 мм ; tнII = 10 мм
Вес квадратного метра настила
gн = γ tн = 7850кгм3 0012м = 942 кгм2
gн = γ tн = 7850кгм3 0010м =
Свободная длина настила
amin = lH + 0мм = 9636 мм
amax = lH + 120мм = 10836 мм
amin = lH + 0мм = 803 мм
amax = lH + 120мм = 923 мм
Нормативная нагрузка на балку настила
qH = 102 ( PH + gH) aIср = 330 кНм
gIH = 942 кгсм2 = 0942 кНм2
qH = 102 ( PH + gH) aIIср = 293 кНм
gIIH = 785 кгсм2 = 0785 кНм2
Расчетная нагрузка на балку настила
qрасч = 102 ( PH np + gIH ng ) aIср = 402 кНм
Mmax = qP B2 8 = 2123 кНм
qрасч = 102 ( PH np + gIIH ng ) aIIср = 350 кНм
Mmax = qP B2 8 = 1848 кНм
Определение требуемого момента сопротивления
Ry = 240 Мпа = 24 кНсм2
Вес погонного метра g = 570 кгм
Вес погонного метра g = 486кгм
Вес настила + вес двутавра =
gH + g aср = 942+57010=
gH + g aср =785+4860875=
III. Усложненный тип балочной клетки.
lбалки настила = 28м
qH = 102 ( PH + gH) aIIIср = 2717 кНм
gн = γ tн = 7850кгм3 0010м = 785 кгм2 = 078 кНм2
qрасч = 102 ( PH np + gIIIH ng ) aIIIср = 324 кНм
Mmax = qP l2 8 = 3175 кНм = 31750 кНсм
Проверка прогиба балки настила:
Вспомогательная балка:
qнорм = 102(PH + gIIIнаст + gб.п.aIIIср) l = 9425 кНм
gб.п = 018 кНм ; асред=081 м.
qрасч = 102(PH np+ (gIIIнаст + gб.п.aIIIср) ng) l = 11268 кНм
Mmax = qP B2 8 = 59507 кНм
Проверка на прогиб вспомогательной балки:
Расход материала по III варианту.
gIIIнаст + gIIIб.п.aIIIср + gIIIв.б.l = 785+18081+108028= 1393 кгм2
Принимаем настил =10мм (bнаст=875мм)
Расчет главной балки.
Определение высоты главной балки.
qнорм = 102(PH + gн) B = 2210 кНм
qрасч = 102(PH np+ gн ng) B = 2639 кНм
Высота главной балки определяется из условий:
) минимальная высота определяется из условий допустимого прогиба балки.
) Строительная высота перекрытия не ограничена.
) Оптимальная высота определяется по минимальному расходу металла.
Ry = 23 кНсм2 (для толщ. 21÷40 мм)
Mmax = qP A2 8 = 64656кНм
Принимаем hг.б. =1700см
Определение толщины стенки.
) Из условия среза стенки
Qmax= qPA2 = 18473 кН
hст=hг.б. – 2tn(f)= 170 – 222 = 1656см
tn(f)=22мм = 22 см – толщина пояса
Rср=135 кНсм2 (для толщины 21÷40 мм)
Принимаем tст = 14мм
Определение размеров горизонтальных поясных листов.
Определяем требуемый момент инерции сечения балки:
Ixтреб = Wтреб hг.б.2 = 23894350см4
Момент инерции стенки балки:
Iст(w) =tст h3ст 12 = 5298193 см4
Момент инерции приходящийся на поясной лист:
Iптреб (Ixтреб - Iст)2 = (23894350- 5298193)2= 9298079 см4
Момент инерции поясного листа балки относительно ее нейтральной оси:
Ixтреб A h20 = bп tп
Принимаем толщину пояса 22 мм и ширину 600мм.
Проверка местной устойчивости полки:
Проверка сечения балки на прочность:
Ix = Iст + Iп = Iст + 2 bп tп ( (hст+tп) 2 )2 = 5298193 +18583514=238817075 cм4
max = Mmax Wx = 224 кНсм2 Ryγc = 23 кНсм2
Δ = (Ry – max)Ry 100% = 26% 5%
Изменение сечения главной балки по длине.
x = 16 A = 1406 = 233 м
Mx = [qр x ( A – x )]2 = [2639 233 ( 140 – 233 )]2 = 35879 кНм
Qx = qp ( A2 – x ) = 2639 ( 1402 – 233) = 12324 кН
Rсв = 085Ry = 08523 = 1955 кНсм2
W1 треб ≥ Mx ( Rсв γc) = 35879 1955 = 183524 см3
I1 треб = W1 треб hг.б. 2 = 183524 17002 = 15599540 см4
I1 полки = (I1 треб – Iст)2 = (15599540 – 5298193)2 = 5150674 см4
Учитывая требования:
b1 ≥ 180 мм b1 ≥ bп 2 = 6002 = 300 мм
Принимаем ширину полки b1 = 340 мм.
I1x = Iст + I1п = Iст + 2 b1tп( (hст+tп)2 )2 = 5298193+234022(16562)2=15828851 см4
max = Mx Wx = 1877 кНсм2 Rсрγc = 1955 кНсм2
Δ = (Ry – max)Ry 100% = 399% 5%
Проверка по касательному напряжению в стенке на опоре балки:
max = Qmax Sполусеч ( I1x tст) ≤ Rср γc.
Sполусеч = b1 tп h02 + tст hст2 8 = 3402216782 + 14 165628 = 1107481 см3
max = 18473 1107481 (15828851 14 ) = 92 кНсм2 ≤ 140 кНсм2
Проверка прочности по приведенным напряжениям:
Sполки = b1 tп h02 = 3402216782 =62757 см3
Местная устойчивость элемента сечения главной балки.
bребра = hp24 + 50 мм = 165624+50 =119 мм
aотс ≤ 2 hст =3312 см
принимаем aотс=300см
– среднее нормальное напряжение в пределах отсека
Mx = [qр x ( A – x )]2 = [2639 525 ( 140 – 525 )]2 = 60615 кНм
– среднее касательное напряжение в пределах отсека
Qx = qp ( A2 – x ) = 2639 ( 1402 – 525) = 4618 кН
м – местное напряжение
кр – критическое касательное напряжение
кр = 103 ( 1 + 076 2 ) Rср = 103 (1+0761 812)135402=107 кНсм2
= a hст = 3001656 = 181 ; Rср = 135 кНсм2 ; ==40
кр – критическое нормальное напряжение
кр = cкр R = 3023402 = 431 кНсм2 ;
м. кр – местное критическое напряжение
м.кр = c1 R = 389233542 = 714 кНсм2
Mx = [qр x ( A – x )]2 = [2639 175 ( 140 –175 )]2 = 28287 кНм
Qx = qp ( A2 – x ) = 2639 ( 1402 –175) = 13855 кН
кр = 103( 1 + 076 2 ) Rср = 103(1+0761512)135402=1158 кНсм2
= a hст = 2501656 = 151 ; Rср = 135 кНсм2 ; ==40
кр = cкр R = 3023402= 431 кНсм2 ; cкр = 300
м.кр = c1 R = 2985 23295 2 = 789 кНсм2
Расчет поясных швов.
Двусторонний шов выполняемый автоматической сваркой в лодочку сварочной проволокой Св-08А. Определяем толщину шва в сечении x=0875м.
Rwf = 18 кНсм2 ; Rwz = 165 кНсм2 ; f = 11 ; z = 115 ; n=2
f Rwf = 1118 = 198 кНсм2 ; z Rwz = 115165 = 1897 кНсм2
Принимаем минимально допустимый при толщине пояса tп =22 мм шов kf=7мм что больше получившегося по расчету kf=46мм.
Расчет опорной части балки.
Проверка на смятие опорного ребра:
Qmax (bp tp) = 18473 (34014) = 388 ≥ Rсм γс = 36 кНсм2
Принимаем лист 340×16 мм:
Qmax (bp tp) = 18473 (34016) = 339 ≤ Rсм γс = 36 кНсм2
Рассчитываем крепление опорного ребра к стенке балки двусторонними швами полуавтоматической сваркой проволокой Св-08Г2С. Рекомендуемый минимальный катет шва kf = 6мм.
Rwf = 215 кНсм2 ; Rwz = 165 кНсм2 ; f = 09 ; z = 105 ; n=2
f Rwf = 09215 = 1935 кНсм2 ; z Rwz = 105165 = 1733 кНсм2
Проверка общей устойчивости опорной части:
Аоп.части = Ар + tст b1 = 34016 + 14275 = 929см2;
Ix(оп) = tp bp3 12 = 16 3403 12 = 52405 см4
x = Qmax (φAоп) = 184730956929 = 208 ≤ Ry γc = 23 кНсм2
Проверка местной устойчивости ребра:
bсвеса=(34-16)×05=162см; tр=16мм;
Расчет укрупнительного стыка.
ХС “Селект” d = 20 мм. Пескоструйная обработка двух поверхностей.
Rb = 1350 Мпа = 135 кНсм2 ; Aнт = 245 см2 ; =058 ; γн = 102
Несущая способность высокопрочных болтов:
Qв.б. = 07 Rb Aнт nтр γб γн = 071352450582085102 = 2238 кНсм2;
Nпояса = Bп tп Ry = 602223 = 30360 кН;
n = Nпояса Qв.б. = 30360 2238 = 136
Принимаем 14 болтов.
Сечение накладок 600×14 и 2×280×14.
Анакл = 60×14+2×28×14=1624см2 > Апояса = 1320 см2
Проверка ослабленного сечения нижнего пояса отверстиями под болты d=22мм в 4 ряда:
Ап.нт = (60 – 4 22) 22 = 11264 см2 > 085Ап = 1122 см2
Момент действующий на стенку:
Mст = Mmax Iст Ix = 64656 5298193 238817075= 14344 кНм
Проверка стыка стенки:
Вертикальные накладки: 320×1500×10.
Определяем количество рядов
Коэффициент стыка α = Мстm×hmax×Qоб=1434402×130×2238=25
N=14 рядов с шагом 100 мм α =269>25.
На монтаже сжатый пояс и стенку соединяют прямым швом встык а растянутый пояс – косым швом под углом 60°. Такие стыки равнопрочны основному сечению балки. Стыки не рассчитываются.
Подбор сечения центрально-сжатой стальной колонны.
hкол = Hнаст – hпер + 06 м = 10 – 207 + 06 = 853 м
hпер=1700+360+10=2070;
Nкол = 101 2 Qmax = 101 2 1 8473 =37315 кН
Требуемая площадь полки:
Ап.треб. = (Атреб – hст tст) 2 = (260 – 8010)2 = 900 см2
tп = 14 мм ; bп = 420мм
bсвеса=(420-10)2=205мм
Iy = 2 tп bп3 12 = 2 14 423 12 = 172872 см4
λy = lрасч.y φ = 0795
y = Nкол (φAтреб) = 37315(0625260) = 2297 ≤ Ry γc = 23 кНсм2
Δ = (Ry – y)Ry 100% = 01% 5%
Полка колонны 420×14мм
Расчет оголовка колонны.
bсм = bоп.р. + 2tпл = 34+225 = 39 см
bребра = bсм = 39 см
tр ≥ 2Qmax (bр Rсм) = 218473 (39 36) = 26см
Принимаем tр = 3 см.
Рассчитываем крепление ребра к стенке колонны двусторонними швами полуавтоматической сваркой проволокой Св-08Г2С kf = 7мм
f Rwf = 09215 = 1935 кНсм2 ; z Rwz = 105165 = 1733 кНсм2
Проверка на срез утолщенной стенки толщиной 3 см:
Расчет базы колонны.
Bпл = bкол + 2tтр + с12 = 420 + 24 + 2×38 = 520 мм
Rсмбет = Rпр γф = 1112 = 132 кНсм2 (Rпр = 11 Мпа для бетона класа В15)
Lпл = Nкол (Bпл Rсмбет) = 37315(52132) = 544см=545мм
Принимаем Lпл = 1000 мм тогда с2 = 80 мм
ф = Nкол (Bпл Lпл) = 37315(52100) = 072 Rсмбет = 132 кНсм2
bкол с2 = 42080 ~ 5 > 2
M1 = ф c12 2 = 0723822 = 52 кНсм
M2 = ф c22 2 = 0728022 = 230 кНсм
hст bсв = 800205 = 39
M3 = ф bсв2 8 = 072205 28 = 378 кНсм
Плита выполняется из стали С255 Ry = 230 кНсм2
Принимаем толщину плиты 32 мм.
Рассчитываем крепление траверсы к колонне двусторонними швами полуавтоматической сваркой проволокой Св-08Г2С kf = 7мм
Rwf = 215 кНсм2 ; Rwz = 165 кНсм2 ; f = 09 ; z = 105 ; n=4
hтрав = 779 см >85zkf = 8510507=625см
hтрав = 779 см 85zkf = 8510509=803см