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

3704. Анализ текущего финансового состояния предприятия (на примере МП Товары для детей) 306.5 KB
  Финансовый анализ является существенным элементом финансового менеджмента и аудита. Практически все пользователи финансовых отчетов предприятий используют результаты финансового анализа для принятия решений по оптимизации своих интересов. С...
3705. Аналогии в курсе физики средней школы 1.16 MB
  Аналогия - один из методов научного познания, который широко применяется при изучении физики. В основе аналогии лежит сравнение. Если обнаруживается, что два или более объектов имеют сходные признаки, то делается вывод и о сходстве некоторы...
3706. Акционерное общество и виды ценных бумаг 237.5 KB
  Преимущество акционерной формы собственности на данном этапе развития экономики Акционерная собственность - это закономерный результат процесса развития и трансформации частной собственности, когда на определенном этапе развития масштабы пр...
3707. Акционерная собственность и проблемы её формирования в Российской Федерации 265 KB
  Экономическое и юридическое содержание акционерной формы собственности. Право собственности закрепляет материальную основу любого общества - экономические отношения собственности. Поэтому отношения собственности и право собственности является юр...
3708. Астрология. Наука о звездах 194 KB
  Земля – одно из бесчисленных небесных тел. Чтобы лучше изучить Землю, надо знать и то, что происходит на небе. Поэтому уже в древние времена появилась практическая необходимость в науке о небесных явлениях. Ведь жизнь людей на Земле во...
3709. Антропонимы как средство сатиры и юмора в рассказах А.П. Чехова 149.5 KB
  В своей работе я анализирую антропонимическую систему в рассказах раннего творчества А.П. Чехова ( 1880 – 1883 гг. ) и антропонимическую систему в рассказах более позднего периода (1886 – 1900 гг.). Ранние рассказы: «Письмо к ученому соседу»...
3710. Кредитные отношения между коммерческим банком и Нимировским спиртзаводом 1.66 MB
  Банковская система - одна из важнейших и неотъемлемых структур рыночной экономики. Поэтому сегодня, в условиях перехода Украины к рыночным отношениям, резко возрастает к ней внимание и интерес. Это обусловлено тем, что в Украине совершается...
3711. Особенности банковского аудита 163 KB
  Сущность, необходимость и виды аудита. Профессия аудитора известна с глубокой древности. Еще примерно в 200 г. до н.э. квесторы (должностные лица, ведавшие финансовыми и судебными делами Римской империи) осуществляли контроль за государственными ...
3712. Бактериологическое (биологическое) оружие 135.5 KB
  Бактериологическое оружие (биологическое) является средством массового поражения людей, животных и уничтожения сельскохозяйственных культур. Основу его поражающего действия составляют бактериальные средства, к которым относятся болезнетворн...