86212

Расчет и проектирование балочной клетки

Курсовая

Архитектура, проектирование и строительство

Мы рассмотрим один тип балочной клетки – простой, так как шаг колон в продольном и поперечном направлении имеет не большое различие, и следовательно применение вспомогательных балок будет не целесообразным.

Русский

2015-04-03

717 KB

5 чел.

Федеральное агентство по образованию

БГТУ им. В.Г. Шухова

Кафедра промышленного и гражданского стороительства

Курсовая работа

Расчет и проектирование балочной клетки.

                                                                                                              Выполнил:_______

                                                                                                      ст-т гр. Сз-42

                                                                                                      Пустовитенко В.

                                                                                                      Принял:_________

                                                                                                      к.т.н. Соколов А.А.

                                                                                                            

г.Белгород 2006г.

Оглавление:

1. Данные по курсовому проекту.........................................................................  3      

2. Компоновка балочной клетки..........................................................................  3

3. Расчёт несущего настила................................................................................... 4

4.Расчёт балок настила для балочной клетки простого типа............................. 5

5. Расчет главной балки………………………………………………………....  6

   5.1 Определение нагрузок и расчетных усилий………………………….…  6

   5.2 Подбор сечения составной балки………………………………………..  7

   5.3 Изменение сечения главной балки………………………………………  9

   5.4 Проверка прочности прогибов и общей устойчивости балок………....  10

   5.5 Проверка местной устойчивости элементов балки………………….…  11

   5.6 Расчёт поясных сварных швов……………………………………….….  12

   5.7 Расчёт опорных ребер………………………………………………........  12

   5.8 Расчет узла сопряжения балки настила с главной балкой………………13

6.Расчет колонны………………………………………………………….…….  14

   6.1 Расчет стержня сквозной колонны с планками………………….……..  14

   6.2 Расчет базы колонны……………………………………………….…….  16

   6.3 Расчет оголовков колонн………………………………………….……..  19

1.Данные по курсовому проекту:

Шифр: 172172 (502172)

Продольный шаг колонн     ---    6м (L)

Поперечный шаг колонн     ---     7,5м (l)

Нормативная постоянная нагрузка   --- 1,2 кН/м

Нормативная временная нагрузка   ---  13 кН/м

Отметка верха площадки        +7.200 м

Отметка обреза фундамента    -0.600 м

Способ сопряжения балок --- в одном уровне.

2. Компоновка балочной клетки:

Мы рассмотрим один тип балочной клетки – простой, так как шаг колон в продольном и поперечном направлении имеет не большое различие, и следовательно применение вспомогательных балок будет не целесообразным.

                                                 

3.Расчет несущего настила.

Нормативная равномерно распределенная временная нагрузка q=13кН/ м,

коэффициент перегрузки n=1,2, коэффициент условия работы , нормативная постоянная нагрузка p=1,2 кН/м, коэффициент перегрузки n=1,05.

Предельный относительный прогиб

    

                 

  


По сортаменту на листовой прокат по ГОСТ 19903-74* примем

tн=10мм

Определим растягивающее  усилие: (;;)

Н=2,97 кН/см

Рассчитаем толщину углового сварного шва БН с настилом:

    Следующие значения принимаются в соответствии со СНиП ІІ-23-81*:

=0,7 ;    =1;     

=1800кг/см;  =0,45 ( по табл. 3 и 56)

   ( по п.4*    и  п.11.2*)

В соответствии со  СНиП ІІ-23-81*   п.12.8  катет углового шва принимаем :

Kf=5мм

4.Расчёт балок настила для балочной клетки простого типа.

     Определим погонную нормативную нагрузку на БН:

       Вес настила:

Расчетная погонная нагрузка на БН: (

Расчетный изгибающий момент (L=6м)

 

Поперечная сила:

Определим требуемый момент сопротивления:

    По СНиП ІІ-23-81*:

=24,5 кН/см( по табл. 51*)

=1,1 ( по табл. 6*)


По сортаменту металлопроката по ГОСТ 8239-72 с изм. подбираем двутавр №27

=371см            имеющий вес g=31,5 кг/м, ширина полки b=125 мм,

Проверим прочность подобранного двутавра:

( С1 – определяеться по СНиП ІІ-23-81*   табл.66)        С1 =1,06  ()

               25,29кН /см2< 26,95 кН /см2

Проверим жесткость балки:

                                         

             2,65 < 3

5. Расчет главной балки.

5.1 Определение нагрузок и расчетных усилий

 Нормативная погонная нагрузка на балку:

 Расчетная погонная нагрузка на балку:

Расчетный изгибающий момент в середине балки:

 

Расчетная поперечная сила на опоре:

5.2 Подбор сечения составной балки.

пределим требуемый момент сопротивления:

Предварительно зададимся толщиной стенки составной балки:

   , где   h=L/10=750мм

Примем толщину стенки с учетом сортамента 

Определим оптимальную высоту балки:

Определим минимальную высоту балки:

Назначим высоту балки   h=70см (кратно 100 мм)

Окончательно установим толщину стенки из следующих условий:

1) Из условичя определения рациональной толщины стенки: 

   

2) Из условия работы стенки на срез: ( - определяеться по СНиП ІІ-23-81*   табл.1*)

=0,58=1563кг/см

  1.  Из условия местной устойчивости без постановки продольных рёбер жесткости:

Принимаем толщину стенки  в соответствии с ГОСТ 82-70*:   tw=10мм

Определим горизонтальные размеры поясных листов:

Определим требуемый момент инерции балки:

                                                          

Принимаем толщину поясов  tf=14мм=1,4см

hz=68,6см

hw=67,2см

Момент инерции стенки :                                                                  

                                                               

Момент инерции, приходящийся на поясные листы:

Требуемая площадь поперечного сечения:

Принимаем пояса из стали 230х14 мм, для которой b/h=230/700=1/2,92 находится в пределах рекомендуемого отношения.

                             7,85 < 15,2

b<30tп            23<42

Принимаем    b=230мм=23см

Подобранное сечение проверим на прочность:

Найдем фактический момент инерции:

Момент сопротивления:

Проверим прочность в среднем сечении балки:

            

26,75 < 26,95

5.3 Изменение сечения главной балки

Место изменения сечения принимаем на расстоянии 1/6 пролета от опоры.

х=L/6     х=7,5/6=1,25  м

Определим изгибающий момент и поперечную силу, которые возникают в данном сечении:

Момент сопротивления:


Определяем момент инерции измененного сечения:

Определяем требуемый момент инерции поясов

                                        

Требуемая площадь сечения поясов

Примем  ширину пояса равной 180мм

Найдем фактический момент инерции уменьшенного сечения:

Момент сопротивления:

Проверим прочность в среднем сечении балки:

            

17.75 кН/см2 < 20,85кН/см2

5.4 Проверка прочности прогибов и общей устойчивости балок

   Проверка прочности балки

Проверяем максимальные нормальные напряжения в поясах в середине балки по формуле

            

26,75 < 26,95

Проверяем максимальное касательное напряжение в стенке на опоре балке по формуле

           

Вычислим статический момент полусечения балки:

Проверку прочности главной балки выполняем в месте изменения сечения :

Вычислим нормальное напряжение в крайнем волокне стенки

                = 2,81 < 1719,3

Вычислим статический момент поясов балки:

           17,72 < 3100

     Проверяем общую устойчивость балки

    -в середине пролета

-в месте уменьшенного сечения балки

Обе проверки показали, что общая устойчивость балки обеспечена. Принятая высота балки больше минимальной, и следовательно проверку прогиба балки выполнять не нужно.

5.5 Проверка местной устойчивости элементов балки:

      Проверка устойчивости сжатого пояса производится в месте максимальных нормальных напряжений в нем – в середине пролета балки.

      

       

Местная устойчивость пояса обеспечена.

   

     Проверка устойчивости стенки. Определяем необходимость постановки ребер

жесткости. Значения условной гибкости стенки балки:

=2,21<2,2 т.е. вертикальные ребра жесткости необходимы.

       и расстояния между ребрами жесткости не должно превышать   2,5hz=171,5см

Ширина ребра     =62,8мм        bp=7см

Толщина ребра              tp=0,6см=6мм

Произведем расстановку ребер жесткости:

     Так как сопряжение балок настила с главной балкой производится в одном уровне, следовательно, ребра жесткости нужно устанавливать с шагом равным, шагу балок настила 1,25м.

5.6 Расчёт поясных сварных швов.

         Определим сдвигающую силу приходящую на 1 погонный см длины балки.

Q=411,94кH    S=864,36см  =84583,88 см

Вычислим высоту сварного шва:

В соответствии со СНиП ІІ-23-81*   таблице 38*  принимаем    

5.7 Расчёт опорных ребер.

       Опорная реакция главной балки F=Q=411,94кH

Из условия что толщина ребра  trtw, примем  tr=12мм=1.2см

Требуемая ширина определяется из условия работы его на смятие:

определяем в соответствии со СНиП ІІ-23-81*   таблице 52*  =33,6кН/см

        

          Из условия минимально допустимой ширины опорного ребра, и узла сопряжения ребра с поясом балки, примем  br=18см

Проверим местную устойчивость ребра:

                                              

 Проверим напряжение смятия :

       19,07 < 33,60

Проверим опорный участок балки на устойчивость:

                 

                  

Определяем коэффициент  продольного изгиба по СНиП ІІ-23-81*   таблице 72

Проверим устойчивость стержня :

          кН/см                      10,30 кН/см < 26,95 кН/см

Вычислим толщину сварных швов , прикрепляющих опорное ребро к стенке балки:

В соответствии со СНиП ІІ-23-81*   таблице 38*  принимаем    

Проверяем длину рабочей части шва

5.8 Расчет узла сопряжения балки настила с главной балкой.

      Балки настила крепим к главной балке на болтах к ребрам, совмещенными с ребрами жесткости главной балки. Примем диаметр болтов 16 мм класса прочности 4.8

      Предварительно определим требуемое количество болтов

Принимаем 3 болта

Отверстия под болты проектируем диаметром 18 мм, для болтов нормальной точности диаметр отверстия принимается на 2 мм больше диаметра болта.

      Сварные швы прикрепляющие ребро к стенке балки следует рассчитывать на совместное действие F и М=Fe? Где е –расстояние от оси болтов до угловых швов. Для определения е, разместим болты, придерживаясь конструктивных  требований.

       Поперечные ребра привариваются к стенке двумя боковыми швами электродами типа Э42 катетом шва

Расчет проводим по металлу шва

 ,где см

Прочность сварных швов обеспеченна.

    

     Проверим на срез сечение балки ослабленное отверстиями под болты и вырезами части стенок

кН/см

Прочность соединения обеспеченна.

6.Расчет колонны.

Нижний и верхний концы колонны закреплены шарнирно и следовательно расчетная длинна колонны:

Нагрузка на колонну:

N=2*Q=2*411,94кг=823,88кг

6.1 Расчет стержня сквозной колонны с планками :

Предварительно зададим гибкость стержня:

                      

Определяем коэффициент  продольного изгиба по СНиП ІІ-23-81*   таблице 72

Требуемая площадь сечения :

В соответствии с сортаментом  на металлопрокат по ГОСТ 8240-72 принимаем следующий номер швеллера    №=30  

h=300мм         Ав=40,5см             

           

Ак=81см

Определим действительную гибкость стержня колонны:

             

Проверим принятое сечение на устойчивость:

          кН/см       12,63 кН/см < 26,95 кН/см

Зададим гибкость одной ветви относительно оси 1-1:

Находим гибкость относительно оси у-у:

Требуемый радиус инерции относительно оси у-у:

  

Требуемое расстояние между ветвями

Полученное расстояние должно быть не меньше  из условия доступа к внутренней поверхности конструкции, примем  для дальнейших расчетов. Момент инерции полученного сечения:

Расчетная длинна ветви

Принимаем расстояние между планками равное  85см и сечение планок 6х200мм, тогда

Гибкость стержня относительно свободной оси

Для вычисления приведенной гибкости проверим соотношение

Приведенная гибкость

 

Так как , напряжения можно не проверять, колонна устойчива в обоих плоскостях.

Расчет планок.

Условная поперечная сила , приходящая на систему планок:

кН

Поперечная сила приходящаяся на планку одной грани

кН       

Изгибающий момент в планке:

кН*см

Перерезывающая сила:

кН

В соответствии со СНиП ІІ-23-81*   таблице 38*  принимаем    

Проверим прочность сварного шва:

     

По металлу границы сплавления:                          

  кН/см                14,59 кН/см < 16,65 кН/см

                                    

6.2 Расчет базы колонны

   при классе бетона В 10

Сопротивление материала фундамента осевому сжатию:   

Определим требуемую площадь плиты базы:

Принимаем базу с траверсами =10мм. Определяем ширину и длину плиты

Ширина опорной плиты :

               

Принимаем        С=4см

                      B=40см

Длинна опорной плиты:

см    примем по конструктивным соображениям, для размещения анкерных болтов L=45cм

Окончательно назначаем размеры плиты 400х450мм

Определяем реактивное давление фундамента:

           q=              0,46 кН/см< 0,78 кН/см

Определим толщину плиты:

Участок 1- консольный, отношение b/a>2

Максимальный изгибающий момент:

кН.см

Участок 2-опертый на 4 канта

d=30,7см, а=30см   b/a=1.023      =0.049

кН.см

Участок 3 – опертый на 3 канта, отношение b/a<0,5 рассчитываем как консоль

кН.см

Толщина опорной плиты:

--Определяем в соответствии сортамента на листовой прокат по ГОСТ 82-70*

Расчет траверсы:

Траверсы условно рассчитывают как двухконсольные балки, загруженные погонной нагрузкой собираемой с половины ширины опорной плиты. Траверсы приваривают к колонне электродами типа Э42 с расчетным сопротивлением металла шва Rwf=18 кН/см2

Назначим катет сварного шва

Определим высоту траверсы :

    

                             Принимаем  

 

Распределенная нагрузка на траверсу:

Изгибающий момент в траверсе в месте прикрепления ее к колонне:

Изгибающий момент в середине траверсы:

Поперечная сила в траверсе:

 

Проверим прочность траверсы на изгиб и срез:

    кН/см       9,43 кН/см < 24,50 кН/см

           кН/см            8,31 кН/см < 15,63 кН/см

Толщина сварных швов, прикрепляющих  траверсу к плите:

В соответствии со СНиП ІІ-23-81*      принимаем    

6.3 Расчет оголовков колонн.

Исходя из конструктивных соображений назначим размеры опорной плиты:

                    

Расчетная длинна сминаемой поверхности

Толщину опорного ребра оголовка определим по формуле

Так как верхний конец колонны отфрезерован то, толщина сварных швов, прикрепляющих плиту к стержню принимается конструктивно в соответствии со  

п.12.8 таблицы 38* СНиП ІІ-23-81*

Так как величина    должна приниматься по сортаменту в пределах 14-20мм и должна быть не менее 1/15 его ширины.(1/15*b=1,6см).

С учетом этого принимаем  

Длина ребра:

           

           

Принимаем

В соответствии со СНиП ІІ-23-81*    табл38*  принимаем    

(св. шёв присоед. Верт ребер к ветви)

Принятое сечение проверим на срез :

               8,6 кН/см < 15,63 кН/см

Проверим на срез стенку швеллера стержня колонны

              10,62 кН/см < 15,63 кН/см

 Заданный оголовок удовлетворяет условиям прочности.

EMBED Equation.3  


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

79011. Гипотеза и теория 29.5 KB
  К числу основных из них относятся проблема гипотеза теория и закон выступающие вместе с тем как формы узловые моменты построения и развития знания на теоретическом его уровне. Гипотеза научное допущение или предположение истинное значение которого не определено. Гипотеза это предположение о существовании какойто вещи явления свойства связи отношения и т. Научная гипотеза должна отвечать ряду требований главные из которых: соответствие фактам которые эта гипотеза собирается объяснить; внутренняя непротиворечивость; проверяемость;...
79012. Идеалы и нормы науки. Мотивация научной деятельности 37 KB
  Историческая изменчивость идеалов и норм рождает потребность их разумного объяснения и применения. Внутренний мотив – это познавательная потребность – информация заключенная в объекте на который направлено внимание человека. Познавательная потребность характеризуется следующими основными критериями: интенсивное стремление субъекта к знанию и к познавательной деятельности на основании чего избирается его направленность; активный поиск ожидание информации; формулирование вопросов задач и проблемных ситуаций; ...
79014. Проблема классификации наук 54.5 KB
  Проблема классификации наук. Науки: гуманитарные естественные точные математические экономические макроэкономика логика психология. В конечном счете все проблемы по классификации наук проявляются как невозможность совершить упомянутую классификацию без нарушения логических правил: требования одного основания и правило запрещающее членам деления иметь общий элемент. проблемы в качестве своего источника имеют трудность отыскания такого единого основания деления которое было бы существенным признаком для любой науки Наука как целостное...
79015. Основные закономерности развития науки 37.5 KB
  Основные закономерности развития науки. Необходимо выделять внешнее и внутреннее развитие любой системы и рассматривать специфику того и другого видов развития в том числе и науки. Сам процесс развития науки также понимается далеко неоднозначно. cumultio увеличение накопление по сути дела сводит на нет и даже игнорирует качественные изменения которые происходят в структуре научного знания и вызываются изменением основных понятий и принципов науки особенно в ходе научных революций.
79016. Исторические типы рациональности: классическая, неклассическая, постклассическая науки 31.5 KB
  Исторические типы рациональности: классическая неклассическая постклассическая науки. Исторические типы научной рациональности. Три крупных стадии исторического развития науки каждую из которых открывает глобальная научная революция можно охарактеризовать как три исторических типа научной рациональности сменявшие друг друга в истории техногенной цивилизации. Причем появление каждого нового типа рациональности не отбрасывало предшествующего а только ограничивало сферу его действия определяя его применимость только к определенным типам...
79017. Саморазвивающиеся синергетические системы и стратегия научного поиска 57 KB
  Саморазвивающиеся синергетические системы и стратегия научного поиска. Между тем подлинная самоорганизация по самому смыслу этого термина означает именно изменение прежней организации порядка или структуры и появление нового порядка и структуры в результате изменения взаимодействия между элементами системы. Точнее говоря причины такого изменения поведения элементов системы их самоорганизации следует искать в процессе взаимодействия элементов системы с внешней средой. Как признается он сам в то время он решал частную проблему и не...
79018. Глобальный эволюционизм и современная научная картина мира 36 KB
  Глобальный эволюционизм и современная научная картина мира. Научная картина мира основа рационалистического мировоззрения опирающаяся на совокупный потенциал науки той или иной эпохи. В научной картине мира систематизируются научные знания полученные в различных дисциплинарных областях. Есть частная картина мира и общая картина мира.