Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
Определение расчетных усилий в сечениях балки.Стр 1 из 4Следующая ⇒
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
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 )
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:
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
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 )
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:
|
Последнее изменение этой страницы: 2019-05-08; Просмотров: 459; Нарушение авторского права страницы