 |
 |
 |
|
|||||||||
|
 | |||||||||||
|
 |
||||||||
|
МЕНЮ
|
БОЛЬШАЯ ЛЕНИНГРАДСКАЯ БИБЛИОТЕКА - РЕФЕРАТЫ - Металлические конструкции: балочная клеткаМеталлические конструкции: балочная клетка1 Содержание Исходные данные Расчёт стального настила Расчёт балок настила Подбор сечения главной балки Изменение сечения балки по длине Проверка прочности, общей устойчивости и прогиба сварной балки Расчёт соединения поясов балки со стенкой Расчёт стыка балок Расчёт опорного ребра Расчёт колонн Расчёт базы колонны Расчёт траверсы Расчёт оголовка колонны Список литературы Исходные данныеШаг колонн в продольном направлении L = 12 мШаг колонн в поперечном направлении l =5,25 мГабариты площадки в плане 3L?3lОтметка верха настила 8,5 мСтроительная высота перекрытия 1,8 мВременная равномерно распределённая нагрузка P = 20 кН/м2Материал конструкции:настила - сталь С-235;балок настила - сталь С-245;главных балок - сталь С-255;колонн - сталь С-235;фундаментов - бетон класса В-15;Допустимый относительный прогиб настила ;Тип сечения колонны: сплошная Расчет стального настилаСталь настила С-235Принимаем шаг балок настила = 1,2 м.Принимаем толщину стального настила по ГОСТ 19903-74* =1,2 см.Собственный вес стального настила: кН/м2Вычисляем нормативную нагрузку на 1 см полосы настила шириной b = 1 м: кН/мОпределяем толщину настила:Принимаем толщину стального настила (по ГОСТ 19903-74) = 1,6 см. Проверяем настил на прогиб:Определяем предельный пролет настила:Расчёт балок настила
- для временной нагрузки, - для постоянной нагрузки Материал балок настила сталь марки С-235. Характеристики Здесь - коэффициент учета пластичности, . По сортаменту подбираем двутавр № 33 с характеристиками:
b = 140 мм s = 7 мм t = 11,2 мм Вновь рассчитываем балку с учётом её веса: кН/м кН*м Условие прочности выполняется. Недонапряжение Проверим полученную балку на жёсткость по нормативной нагрузке: Условие выполняется. Подбор сечения главной балкиРис. 1.а) расчетная схема, б) сечение балки.Определяем нормативную и расчётную нагрузки на балку: кН/м кН/мОпределяем расчетный изгибающий момент в середине пролета кН*мПоперечную силу на опоре кН Главную балку рассчитываем с учетом развития пластических деформаций. Определяем требуемый момент сопротивления балки, первоначально принимая С1 = 1,12: см3Определяем оптимальную высоту балки, предварительно задав ее высоту и рассчитав толщину стенки ммПринимаем толщину стенки = 12 мм. см,где = 1,15 - для сварных балок.Полученные высота и толщина стенки находятся в рекомендованных пределах.Минимальную высоту определяют по формуле: Строительную высоту балки не определяем, так как максимально возможная высота перекрытия не ограничена по заданию.Сравнивая полученные высоты, принимаем высоту балки, близкую к минимальной .Проверяем принятую толщину стенки из условия работы стенки на касательные напряжения на опоре: ,где Чтобы не применять продольных ребер жесткости, определяем толщину стенки из условия местной устойчивости пластин: Сравнивая полученные значения толщины стенки, принимаем = 6 мм.Уточняем оптимальную высоту балки: смОкончательно принимаем высоту балки 110 см.Размеры горизонтальных поясных листов находим исходя из необходимой несущей способности балки. Для этого вычисляем требуемый момент инерции сечения балки: см4Находим момент инерции стенки балки, принимая толщину поясов мм: см4,где . Момент инерции, приходящийся на поясные листы: см4Момент инерции поясных листов балки относительно её нейтральной оси, где -- площадь сечения пояса.Моментом инерции поясов относительно их собственной оси ввиду его малости пренебрегаем. Отсюда получаем требуемую площадь сечения поясов балки см2где см.Принимаем пояса из универсальной стали 360х10 мм (по ГОСТ 82-70 с изм.), для которой находится в пределах рекомендуемого отношения. Уточняем принятый ранее коэффициент учета пластической работы с1 исходя из отношения : см2; см2; По приложению №8 принимаем с = 1,06.Проверяем принятую ширину (свес) поясов, исходя из их местной устойчивости: Проверяем несущую способность балки, исходя из устойчивости стенки в области пластических деформаций балки в месте действия максимального момента, где Q и у=0: где Подобранное сечение балки проверяем на прочность. Для этого определяем момент инерции и момент сопротивления балки: см4 см3 Наибольшее нормальное напряжение в балке: Недонапряжение составляет: Подобранное сечение балки удовлетворяет проверке прочности и имеет недонаприяжение 5%.Расчет изменения сечения сварной балки по длинеРис. 2.а) место изменения сечения; б) проверка приведенных напряжений.Место изменения сечения принимаем на расстоянии 1/5 пролета от опоры. Сечение изменяем уменьшением ширины поясов. Разные сечения поясов соединяем сварным швом встык электродами Э42 без применения физических методов контроля, т.е. для растянутого пояса . Определяем расчетный момент и перерезывающую силу в сечении: м; Подбор измененного сечения ведем по упругой стадии работы материала. Определяем требуемый момент сопротивления и момент инерции измененного сечения исходя из прочности сварного стыкового шва, работающего на растяжение: см3 см4 Определяем требуемый момент инерции поясов: см4Требуемая площадь сечения поясов: см2Принимаем пояс 360х8 мм, см2. Принятый пояс удовлетворяет рекомендациям , , и . Определяем момент инерции и момент сопротивления уменьшенного сечения: см4 см3Максимальное напряжение в уменьшенном сечении: Проверка прочности, общей устойчивости и прогиба сварной балкиПроверка прочности балкиПроверяем максимальные нормальные напряжения в поясах в середине балки: Проверяем максимальное касательное напряжение в стенке на опоре балки: где статический момент полусечения балки см3 Ввиду наличия местных напряжений, действующих на стенку балки, надо проверять совместное действие нормальных, касательных и местных напряжений на уровне поясного шва (см. рис.2) под балкой настила, по уменьшенному сечению вблизи места изменения сечения пояса. Так как под ближайшей балкой настила будет стоять ребро жесткости (см. рис.4), которое воспримет давление балок настила, и передачи давления на стенку в этом месте не будет, поэтому проверяем приведенные напряжения в сечении 1-1 -- месте изменения сечения балки (где они будут максимальны): см3 Проверки показали, что прочность балки обеспечена. Проверка общей устойчивости балкиПроверяем общую устойчивость балки в месте действия максимальных нормальных напряжений, принимая за расчетный пролет l0 -- расстояние между балками настила.В середине пролета балки, где учтены пластические деформации, и ; где , так как и . В месте уменьшенного сечения балки (балка работает упруго и ) Обе проверки показали, что общая устойчивость балки обеспечена.Проверка прогиба (второе предельное состояние) балки может не производиться, так как принятая высота балки больше минимальной h = 11 0 см >hmin=98,9 см.Соединение поясов балки со стенкойРассчитаем поясные швы сварной балки. Так как балка работает с учетом пластических деформаций, то швы выполняем двусторонние, автоматической сваркой в лодочку, сварочной проволокой Св--0,8 А. Определим толщину шва в сечении под первой от опоры балкой настила, где сдвигающая сила максимальна. По прил. 2 определяем и по прил. 1 - , по табл. 34* СНиП II-23-81* определяем . Далее определяем более опасное сечение шва. см3Принимаем по табл. 38* СНиП II-23-81* минимально допустимый при толщине пояса мм шов мм, что больше получившегося по расчету.Стыки балокМонтажный стык делаем на высокопрочных болтах в середине пролета балки. Рис. 5. Монтажный стык сварной балки.Стык осуществляем высокопрочными болтами d = 20 мм из стали 30X3МФ, имеющей ; обработка поверхности газопламенная (). В данном соединении учитывается передача усилий через трение, возникающее по соприкасающимся плоскостям элементов.Расчётные усилия, которые воспринимаются болтом с учётом трения:,где - предел прочности материала болта на разрыв; - коэффициент условия работы болтового соединения; - коэффициент трения; - коэффициент надёжности соединения (зависит от способа обработки поверхности, способа регулирования натяжения болта и т.д.); - число плоскостей среза; - площадь сечения болта.Стык поясовКаждый пояс балки перекрываем тремя накладками общей площадью сечения: Усилие в поясе из условия равнопрочности соединения: Количество болтов для прикрепления накладок рассчитывается по формуле: Принимаем 12 болтов и размещаем их согласно рис. 5.Проверяем ослабление нижнего растянутого пояса отверстиями под болты d0 = 22 мм (на 2 мм больше диаметра болта). Пояс ослаблен двумя отверстиями по краю стыка Ослабление пояса можно не учитывать.Проверяем ослабление накладок в середине стыка шестью отверстиями Принимаем толщину накладки 18 мм, тогда площадь накладки: см2Окончательно каждый пояс балки перекрываем тремя накладками сечениями 420х18 мм и 2х180х18 мм, стенку - двумя вертикальными накладками сечением 300х1470х8 ммМомент, действующий на стенку, определяем по формуле: Принимаем расстояние между крайними по высоте рядами болтов = 500 ммНаходим коэффициент стыка : - число вертикальных рядов на полукладке; - усилие на один болт.Из табл. 7.9 СНиП 2.01.07-85* находим клочество рядов болтов по вертикали Принимаем 6 болтов в вертикальном ряду с шагом 180 мм.Стык стенки,где Расчёт опорного ребраШирина выступающей части ребра из условий его местной устойчивости не должна первышать Выступающая вниз часть опорного ребра не должна превышать а, . Обычно .Опорные рёбра рассчитывают на смятие торца опорной реакции балки см2 - коэффициент условий работы; ; - опорная реакция балки.Принимаем ширину опорного ребра равной ширине полки главной балки, т.е. .Принимаем ребро 360х10 мм, Проверяем опорную стойку балки на устойчивость. Определяем ширину участка стенки, которая включена в работу стенки:; см2 см4 см .Прикрепляем опорное ребро к стенке балки двухсторонними швами. Для этого определяем параметры сварных швов: Определяем катет сварных швов по фрмуле: смПринимаем шов мм. Проверяем длину рабочей части шва .Ребро привариваем к стенке по всей высоте сплошными швами. Расчёт колонныРасчёт колонн производится только по расчётным нагрузкам и только на центральное сжатие. Продольную силу N, сжимаюшую колонну, можно взять равной 2R рекции главной балки. .При нагрузке на колонну до 500 кН стержни рекомендуют компановать только сквозными. При нагрузке больше 5000 кН - только сплошными. При нагрузке от 500 и до 5000 кН - любыми (т.е. и теми, и этими).Расчётная длина стержня колонны м.Задаёмся гибкостью .Определяем требуемую площадь сечения колонны см2 - коэффициент продольного изгиба.Определяем требуемый минимальный радиус инерции см.Приближённо, в зависимости от формы сечения Принимаем сечение полок 300х16 с А=30*1,6=96 см2; стенки - 300х14 с А=30*1,4=42 см2. Общая площадь А=138 см2.Проверяем напряжение для принятого сечения: см4; см; Подобранное сечение удовлетворяет требованиям общей устойчивости.Проверяем местную устойчивость стенки: где .Стенка устойчива.Проверяем местную устойчивость полки: Расчёты показали, что стенка и полка удовлетворяют требованиям устойчивости. Расчет базы колонныМатериал базы -- сталь 235, толщина листов 4…20 мм при , при толщине листов 21…40 мм.Бетон фундамента класса В-15 = 11 МПа = 1,1 кН/см2 (по табл.12 СНиП 2.03.01-84*).Нагрузка на базу N = кН.Требуемая площадь плиты базы см2 Зная площадь плиты, задаёмся одним размером и находим другой.Принимаем плиту размером 500х500 мм.Наприяжение под плитой кН/см2Конструируем базу колонны с траверсами толщиной 10 мм, привариваем их к полкам колонны и к плите угловыми швами (рис.9). Вычисляем изгибающие моменты на разных участках для определения толщины плиты.Участок 1, опертый на 4 стороны.Отношение сторон: , где мм.По табл. 3.7 кН*см.Участок 2, консольный, : кН*см.Участок 3, консольный, : кН*см.Определяем толщину плиты по максимальному моменту смПринимаем плиту толщиной мм.Таким образом, с запасом прочности усилие в колонне полностью передается на траверсы, не учитывая прикрепления торца колонны к плите.Расчёт траверсыПрикрепление траверсы к колонне выполняется полуавтоматической сваркой в углекислом газе сварочной проволокой Св08Г2С, материал С235. - расчётное сопротивление металла шва. - границы сплавления. - катет шва; . .Расчётным сечением является сечение по металлу границы сплавления.Расчётная длина шва: см.Высота траверсы см.Принимаем высоту траверсы 200 мм.Расчет оголовка колонныРис. 10. Толщину опорной плиты принимаем без расчёта .Из условия смятия, толщина ребра мм. - расчётное сопротивление торцевой поверхности на смятие. - ширина ребраПринимаем толщину ребра мм. Список литературыСНиП 2.01.07-85 «Нагрузки и воздействия» СНиП II-23-81 «Стальные конструкции» Металлические конструкции. Общий курс: Учебник для ВУЗов/ Е.И. Беленя и др.; Стройиздат, 1986 Проектирование металлических конструкций производственного здания/ А.Н. Актуганов, О.А. Актуганов; Й-Ола, 2005. |
РЕКЛАМА
|
|||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||
| БОЛЬШАЯ ЛЕНИНГРАДСКАЯ БИБЛИОТЕКА | ||
 |
© 2010 | |