Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология
Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии


Определение расчетных усилий в сечениях балки.



Курсовому проекту №1

по металлическим конструкциям

 

Выполнил: ___________________________________________ Бородин  

студент гр. С-09-2

 

Принял: _____________________________________________ В.В. Зверев

 

 

Липецк , 2012

 

 

Содержание

1.Сравнение вариантов балочной клетки............................................................ 3

1.1 Расчет балочной клетки в 3-х вариантах.................................................... 3

1 вариант......................................................................................................... 3

2 вариант......................................................................................................... 6

3 вариант......................................................................................................... 8

1.2 Выбор варианта балочной клетки ........................................................... 11

2. Расчет главной балки...................................................................................... 12

2.1 Сбор нагрузок........................................................................................... 12

2.2 Определение расчетных усилий в сечениях балки................................... 12

2.3 Назначение высоты сечения балки............................................................ 13

2.4. Назначение размеров сечения стенки...................................................... 14

2.5. Определение размеров сечения поясов................................................... 15

2.6 Изменение сечения полки.......................................................................... 17

2.7 Расчет поясных швов................................................................................. 19

2.8 Проверка общей устойчивости балки....................................................... 20

2.9 Проверка местной устойчивости элементов балки.................................. 20

2.10 Расчет опорного ребра............................................................................ 24

2.11 Расчет монтажного стыка........................................................................ 25

3.Расчет центрально-сжатых сквозных колонн................................................. 26

3.1 Подбор типа сечения и сечения стержня сквозной колонны................... 26

3.1.1. Расчет относительно материальной оси............................................ 26

3.1.2. Расчет относительно свободной оси Y.............................................. 28

3.2. Расчет планок............................................................................................ 30

3.3. Расчет базы колонны................................................................................ 32

3.3.1 Расчет плиты........................................................................................ 32

3.3.2 Расчет траверсы................................................................................... 34

3.4 Расчет оголовка......................................................................................... 36

Библиографический список:............................................................................... 37


1.Сравнение вариантов балочной клетки.

В курсовом проекте рассмотрены два варианта нормального и один вариант усложненного типа балочной клетки.

 

1.1 Расчет балочной клетки в 3-х вариантах.

Временная нагрузка на настил: pн = 14 кН/м2;

Коэффициент надежности по нагрузке: gf,р =1,2;

Коэффициент надежности по нагрузке для собственного веса конструкций: gf,g=1,05;

Коэффициент, учитывающий развитие пластических деформаций: Сх = 1,12;

Коэффициент условий работы: gс = 1,1;

Отношение пролета настила к предельному прогибу: n0 = = 150;

Собственный шаг балок настила и второстепенных балок:

А = 11 м, В= 4,6 м;

Е1= Е/(1- μ2) = 2,26*104 кН/см2;

Материал конструкций – сталь С245.

Расчетное сопротивление стали по пределу текучести: Ry=24 кН/см2;

1 вариант

Схема нормального типа балочной клетки.    

 

Расчет настила.

Находим отношение толщины настила к пролету:

т.к. ln =110 см, тогда tn = 110/131,83 = 0,83 см

Назначаем tn = 9 мм.

Масса настила составляет:

 

Расчет балки настила.

Погонная нагрузка на балку составляет:

Расчетный изгибающий момент:

Требуемый момент сопротивления:

Принимаем Ι20,Wх = 184 см3, Jх= 1840 см4;

Проверяем прогиб подобранной балки:

Принимаем Ι22,Wх =232 см3, Jх= 2550 см4;

Проверяем прогиб подобранной балки:

Окончательно принимаем Ι22.

Масса балки настила на 1 м2 площадки составляет:

где 0,24 кН/м – масса 1 м балки, 1,1 м – шаг балок настила.


2 вариант.

Схема нормального типа балочной клетки.

                                               

 

Расчет настила.

Находим отношение толщины настила к пролету:

т.к. ln = 55 см, тогда tn = 55/131,83= 0,42 см

Назначаем tn = 6 мм.

Масса настила составляет:

 

Расчет балки настила.

Погонная нагрузка на балку составляет:

Расчетный изгибающий момент:

Требуемый момент сопротивления:

Принимаем Ι16, Wх = 109 см3, Jх = 873 см4;

Проверяем прогиб подобранной балки:

т.е. прогиб недопустим.

Принимаем Ι 18, Wх = 143 см3, Jх= 1290 см4;

Проверяем прогиб подобранной балки:

Окончательно принимаем Ι 18.

Масса балки настила на 1 м2 площадки составляет:

где 0,184 кН/м – масса 1 м балки; 0,55 м – шаг балок настила.

 

3 вариант

Схема усложненного типа балочной клетки.                                                

 

 

Расчет настила.

Находим отношение толщины настила к пролету:

т.к. ln =115 см, тогда tn = 115/131,83 = 0,87 см

Назначаем tn = 9 мм.

Масса настила составляет:

 

Расчет балки настила.

Погонная нагрузка на балку составляет:

Расчетный изгибающий момент:

Требуемый момент сопротивления:

Принимаем Ι 14,Wх = 81,7 см3, Jх= 572 см4;

Проверяем прогиб подобранной балки:

Окончательно принимаем Ι 14.

Масса балки настила на 1 м2 площадки составляет:

где 0,137 кН/м – масса 1 м балки; 1,15 м – шаг балок настила.

Расчет второстепенной балки.

где gnн, g1н – нормативные значения собственной массы соответственно настила и балок настила, кН/м2;

Расчетный изгибающий момент:

Требуемый момент сопротивления:

Принимаем Ι 30,Wх = 472 см3, Jх = 7080 см4;

Проверяем прогиб подобранной балки:

Окончательно принимаем Ι 30.

Масса второстепенной балки на 1 м2 площадки составляет:

где 0,365 кН/м – масса 1 м балки; 2,75 м – шаг второстепенных балок.


 

1.2 Выбор варианта балочной клетки.

В курсовом проекте условно за наиболее экономичный принимаем вариант балочной клетки, в котором суммарная масса второстепенных балок и настила будет наименьшая.

Показатели рассмотренных вариантов занесены в табл.1.

 

Таблица 1.

Расход стали по вариантам (на 1 м2 площадки )

Вариант

Настил

Балки настила

Второстепенные

балки

Суммарный

расход стали

на вариант,

кН/м2

Толщина, мм Масса, кН/м2 № двутавра Масса, кН/м2 № двутавра Масса, кН/м2
1 9 0,71 22 0,218 - - 0,928
2 6 0,47 18 0,335 - - 0,805
3 9 0,71 14 0,119 30 0,133 0,962

 

2 вариант оказался наиболее экономичным.






Расчет главной балки.

Отметка верха настила: 10,0 м;

Отметка габарита под площадкой: 7,0 м;

Коэффициент, учитывающий собственную массу балки: a = 1,03;

Временная нагрузка на настил: pн = 14 кН/м2;

Коэффициент надежности по нагрузке: gf,р=1,2;

Коэффициент надежности по нагрузке для собственного веса конструкций: gf,g=1,05;

Коэффициент условия работы: gс = 1,1;

Материал настила – Сталь С245.

Расчетное сопротивление стали по пределу текучести: Ry = 24 кН/см2;

Пролет главной балки: l = 11 м,

Шаг главных балок В = 4,6 м;

Сбор нагрузок.

Распределенная нагрузка на балку:

Изменение сечения полки.

 Как было показано выше, сечение балки назначается по максимальному изгибающему моменту, действующему в середине пролета. Ближе к опорам этот момент значительно уменьшается, и поэтому для балок пролетом более 10 м с целью экономии стали целесообразно изменять сечение. Наиболее удобно изменять сечение поясов, уменьшив только их ширину.

А =11 м >10 м.

Ширина пояса в измененном сечении должна быть не менее:

(1/ 10) h = (1/ 10)*94 = 9,4cм;

0,5bf = 0,5*24 = 12 см;

и не менее 180 мм;

Изменение сечения балки по длине производится на расстоянии

(1/5…1/6)l = (1/5…1/6) 11 = (1,83…2,2)м.

Установив место изменения сечения, определяем:

Изгибающий момент в этом сечении:

Опорную реакцию в этом сечении:

Требуемый момент в этом сечении:

Далее производим назначение ширины пояса аналогично подбору его ширины в неизмененном сечении.

Момент инерции измененного сечения балки:

Момент инерции стенки:

Требуемые момент инерции и площадь сечения поясов:

назначаем сечение пояса 180 х 20мм с Аf = 36 см2;

Проверяем прочность назначенного сечения.

Момент инерции сечения:

Наибольшее нормальное напряжение:

Касательные напряжения:

Кроме этого необходима проверка прочности по максимальным касательным напряжениям на опоре:

где:

 

 

Расчет поясных швов

    Поясные швы воспринимают сдвигающие усилия между полкой и стенкой. В курсовом проекте допускается производить расчет только по металлу шва.

    Требуемый катет поясных швов будет

,

где S’f  – статический момент полки (в измененном сечении)

bf – коэффициент, зависящий от способа сварки, при автоматической сварке bf=1,1;

Rwf – расчетное сопротивление металла шва, Rwf = 18 кН/см2;

gwf – коэффициент условий работы шва, равный 1.

Тогда:

По конструктивным требованиям принимаем kf = 6 мм.

Расчет опорного ребра

    Площадь сечения опорного ребра определяется из условия проверки его на смятие от опорной реакции балки (Qmax)

Принимаем Аh =12 см2;

Определяем толщину ребра:

Принимаем th = 7 мм.

Кроме того, необходим расчет опорного ребра на продольный изгиб из плоскости стенки.

    Расчет на устойчивость производится по формуле:

где

Следовательно, φh = 0,957

Тогда:

Следовательно, опорное ребро устойчиво.

Катет угловых швов, прикрепляющих ребро к стенке:

    По конструктивным требованиям принимаем =4мм.

 

3.Расчет центрально-сжатых сквозных колонн.

Материал колонны – сталь С245 ( Ry=24 кН/см2)

Материал фундамента – бетон В10 (Rф= 0,60 кН/см2 ).

 

 

Определяем геометрическую высоту колонны :

l = 1000 – 0,6 –18– 94+50 = 937,4 см;

Продольная сила (N) равна сумме опорных реакций от двух главных балок, опирающихся на колонну.

N = 2 · Qmax = 2 · 459,83 = 919,66 кН.

 

Расчет базы колонны.

 

Рис.3.3. Конструкция базы колонны

 

Собственная масса колонны :

G =2·qветви·l· 1,2 = 2 · 0,273·9,374· 1,2 = 6,14 кН,

где qветви–масса 1 п.м. двутавра №24;

1,2 – коэффициент, учитывающий массу планок, оголовка и базы;

Полная продольная сила в колонне на уровне обреза фундамента:

N’= N + G = 919,66 + 6,14= 925,8 кН;

Расчет плиты.

Требуемая площадь опирания плиты на фундамент:

Задаемся с = 10 см; tt = 1 см, тогда размер плиты  В = 46 см, а размер

Принимаем Lp = 38cм, тогда b2 = 8,25 см

Напряжение в бетоне фундамента будет:

 

 


                                           Рис. 3.4. Конструкция базы колонны

Определим изгибающие моменты на участках плиты:

Участок1.

Плита работает как консольная балка:

Участок 2.

Плита работает как пластинка, опирающаяся на 3 стороны. Максимальный момент на этом участке:

где β2 – коэффициент для расчета пластинки, опертой на 3 стороны

Участок 3.

Плита работает как пластинка, опирающаяся на 4 стороны. Максимальный момент на этом участке:

где β3 – коэффициент для расчета пластинки, опертой на 4 стороны

d – меньшая из сторон участка.

По максимальному моменту определяем толщину плиты:

Принимаем tp = 25 мм.



Расчет траверсы

Высоту траверсы определяем исходя из длины сварных швов, прикрепляющих траверсу к ветвям колонны, задавшись катетом сварных швов kf = 8 мм:

Принимаем ht = 220 мм

Определяем расчетный катет швов, прикрепляющих траверсы и ветви к плите:

Принимаем kf = 8 мм.

Проверяем траверсу на изгиб от реактивного давления фундамента.

Погонная нагрузка на траверсу:

                                           Рис. 3.5. Расчетная схема траверсы
qt=20,13кН/см

 


Момент сопротивления сечения траверсы:

Напряжение:

т.е. прочность траверсы обеспечена.

 


Расчет оголовка.

 

 

 


                              Рис.3.6. Конструкция оголовка колонны

 

Толщина оголовка принимается без расчета в пределах t = 20…25 мм.

Принимаем t = 20 мм.

Определяем высоту диафрагмы, задавшись катетом сварных швов 8 мм:

Принимаем hh = 220 мм.

Толщина диафрагмы:

где bh = b1 – tw= 21,5 – 0,56 = 20,94 см;

Принимаем th = 12 мм.

Проверяем прочность диафрагмы на срез:

прочность диафрагмы не обеспечена.

Принимаем hh = 250 мм, th = 18 мм.

прочность обеспечена.

 


Библиографический список:

 

1. Металлические конструкции. В 3 т. Т1. Элементы стальных конструкций / Под ред. В.В. Горева. –М.: Высшая школа, 1997.-527 с.

2. Строительные нормы и правила. Часть II. Нормы проектирования. Гл.23. Стальные конструкции (СниПII-23-81*). –М.: Стройиздат, 1988.-

3. Расчет конструкций балочной клетки: методические указания к курсовой работе по металлическим конструкциям /Липецкий государственный технический университет; Сост. В.М. Путилин, Н.В. Капырин. Липецк, 1999. 27с.

4. Расчет центрально-сжатых сквозных колонн: методические указания к курсовой работе по металлическим конструкциям /Липецкий государственный технический университет; Сост. В.М. Путилин, Н.В. Капырин. Липецк, 1999. 19с.

Курсовому проекту №1

по металлическим конструкциям

 

Выполнил: ___________________________________________ Бородин  

студент гр. С-09-2

 

Принял: _____________________________________________ В.В. Зверев

 

 

Липецк , 2012

 

 

Содержание

1.Сравнение вариантов балочной клетки............................................................ 3

1.1 Расчет балочной клетки в 3-х вариантах.................................................... 3

1 вариант......................................................................................................... 3

2 вариант......................................................................................................... 6

3 вариант......................................................................................................... 8

1.2 Выбор варианта балочной клетки ........................................................... 11

2. Расчет главной балки...................................................................................... 12

2.1 Сбор нагрузок........................................................................................... 12

2.2 Определение расчетных усилий в сечениях балки................................... 12

2.3 Назначение высоты сечения балки............................................................ 13

2.4. Назначение размеров сечения стенки...................................................... 14

2.5. Определение размеров сечения поясов................................................... 15

2.6 Изменение сечения полки.......................................................................... 17

2.7 Расчет поясных швов................................................................................. 19

2.8 Проверка общей устойчивости балки....................................................... 20

2.9 Проверка местной устойчивости элементов балки.................................. 20

2.10 Расчет опорного ребра............................................................................ 24

2.11 Расчет монтажного стыка........................................................................ 25

3.Расчет центрально-сжатых сквозных колонн................................................. 26

3.1 Подбор типа сечения и сечения стержня сквозной колонны................... 26

3.1.1. Расчет относительно материальной оси............................................ 26

3.1.2. Расчет относительно свободной оси Y.............................................. 28

3.2. Расчет планок............................................................................................ 30

3.3. Расчет базы колонны................................................................................ 32

3.3.1 Расчет плиты........................................................................................ 32

3.3.2 Расчет траверсы................................................................................... 34

3.4 Расчет оголовка......................................................................................... 36

Библиографический список:............................................................................... 37


1.Сравнение вариантов балочной клетки.

В курсовом проекте рассмотрены два варианта нормального и один вариант усложненного типа балочной клетки.

 

1.1 Расчет балочной клетки в 3-х вариантах.

Временная нагрузка на настил: pн = 14 кН/м2;

Коэффициент надежности по нагрузке: gf,р =1,2;

Коэффициент надежности по нагрузке для собственного веса конструкций: gf,g=1,05;

Коэффициент, учитывающий развитие пластических деформаций: Сх = 1,12;

Коэффициент условий работы: gс = 1,1;

Отношение пролета настила к предельному прогибу: n0 = = 150;

Собственный шаг балок настила и второстепенных балок:

А = 11 м, В= 4,6 м;

Е1= Е/(1- μ2) = 2,26*104 кН/см2;

Материал конструкций – сталь С245.

Расчетное сопротивление стали по пределу текучести: Ry=24 кН/см2;

1 вариант

Схема нормального типа балочной клетки.    

 

Расчет настила.

Находим отношение толщины настила к пролету:

т.к. ln =110 см, тогда tn = 110/131,83 = 0,83 см

Назначаем tn = 9 мм.

Масса настила составляет:

 

Расчет балки настила.

Погонная нагрузка на балку составляет:

Расчетный изгибающий момент:

Требуемый момент сопротивления:

Принимаем Ι20,Wх = 184 см3, Jх= 1840 см4;

Проверяем прогиб подобранной балки:

Принимаем Ι22,Wх =232 см3, Jх= 2550 см4;

Проверяем прогиб подобранной балки:

Окончательно принимаем Ι22.

Масса балки настила на 1 м2 площадки составляет:

где 0,24 кН/м – масса 1 м балки, 1,1 м – шаг балок настила.


2 вариант.

Схема нормального типа балочной клетки.

                                               

 

Расчет настила.

Находим отношение толщины настила к пролету:

т.к. ln = 55 см, тогда tn = 55/131,83= 0,42 см

Назначаем tn = 6 мм.

Масса настила составляет:

 

Расчет балки настила.

Погонная нагрузка на балку составляет:

Расчетный изгибающий момент:

Требуемый момент сопротивления:

Принимаем Ι16, Wх = 109 см3, Jх = 873 см4;

Проверяем прогиб подобранной балки:

т.е. прогиб недопустим.

Принимаем Ι 18, Wх = 143 см3, Jх= 1290 см4;

Проверяем прогиб подобранной балки:

Окончательно принимаем Ι 18.

Масса балки настила на 1 м2 площадки составляет:

где 0,184 кН/м – масса 1 м балки; 0,55 м – шаг балок настила.

 

3 вариант

Схема усложненного типа балочной клетки.                                                

 

 

Расчет настила.

Находим отношение толщины настила к пролету:

т.к. ln =115 см, тогда tn = 115/131,83 = 0,87 см

Назначаем tn = 9 мм.

Масса настила составляет:

 

Расчет балки настила.

Погонная нагрузка на балку составляет:

Расчетный изгибающий момент:

Требуемый момент сопротивления:

Принимаем Ι 14,Wх = 81,7 см3, Jх= 572 см4;

Проверяем прогиб подобранной балки:

Окончательно принимаем Ι 14.

Масса балки настила на 1 м2 площадки составляет:

где 0,137 кН/м – масса 1 м балки; 1,15 м – шаг балок настила.

Расчет второстепенной балки.

где gnн, g1н – нормативные значения собственной массы соответственно настила и балок настила, кН/м2;

Расчетный изгибающий момент:

Требуемый момент сопротивления:

Принимаем Ι 30,Wх = 472 см3, Jх = 7080 см4;

Проверяем прогиб подобранной балки:

Окончательно принимаем Ι 30.

Масса второстепенной балки на 1 м2 площадки составляет:

где 0,365 кН/м – масса 1 м балки; 2,75 м – шаг второстепенных балок.


 

1.2 Выбор варианта балочной клетки.

В курсовом проекте условно за наиболее экономичный принимаем вариант балочной клетки, в котором суммарная масса второстепенных балок и настила будет наименьшая.

Показатели рассмотренных вариантов занесены в табл.1.

 

Таблица 1.

Расход стали по вариантам (на 1 м2 площадки )

Вариант

Настил

Балки настила

Второстепенные

балки

Суммарный

расход стали

на вариант,

кН/м2

Толщина, мм Масса, кН/м2 № двутавра Масса, кН/м2 № двутавра Масса, кН/м2
1 9 0,71 22 0,218 - - 0,928
2 6 0,47 18 0,335 - - 0,805
3 9 0,71 14 0,119 30 0,133 0,962

 

2 вариант оказался наиболее экономичным.






Расчет главной балки.

Отметка верха настила: 10,0 м;

Отметка габарита под площадкой: 7,0 м;

Коэффициент, учитывающий собственную массу балки: a = 1,03;

Временная нагрузка на настил: pн = 14 кН/м2;

Коэффициент надежности по нагрузке: gf,р=1,2;

Коэффициент надежности по нагрузке для собственного веса конструкций: gf,g=1,05;

Коэффициент условия работы: gс = 1,1;

Материал настила – Сталь С245.

Расчетное сопротивление стали по пределу текучести: Ry = 24 кН/см2;

Пролет главной балки: l = 11 м,

Шаг главных балок В = 4,6 м;

Сбор нагрузок.

Распределенная нагрузка на балку:

Определение расчетных усилий в сечениях балки.

 Изгибающий момент:

Опорная реакция:


Поделиться:



Последнее изменение этой страницы: 2019-05-08; Просмотров: 459; Нарушение авторского права страницы


lektsia.com 2007 - 2024 год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! (0.299 с.)
Главная | Случайная страница | Обратная связь