Расчет составных балок.(сварка)

Курсовой проект

По курсу «Металлические конструкции»

Расчет и конструирование основных несущих конструкций стальной балочной площадки

 

                                                                   

                                           Студент: Михеенков В.М.

                                                            Группа: С – 47022

                                                            Преподаватель: Кудрявцев С.В.

          

 

 

Екатеринбург

2010

                              Содержание.

 

1.	Компоновка балочной клетки			3
2.	Расчет прокатных балок			4
3.	Расчет составных балок			7
4.	Узлы главной балки:
			Узел1: Опорный узел главной балки	16
			Узел 2: Монтажный узел главной балки	17
			Узел 3: Узел сопряжения главной балки и балки настила	18
5.	Расчет колонн сплошного сечения			19
6.	Расчет колонн сквозного сечения			23
7.	Узлы колонны:
		База колонны		26
		Оголовок колонны		28

 

 

                                   Компоновка балочной клетки.

 

       Рассмотрим 2 варианта компоновки балочной клетки и на основании экономического сравнения по расходу материала на балки настила и настил выберем вариант для дальней шей разработки. Учтем, что при железобетонном настиле шаг балок настила 1,5-3,5 м (а - шаг балок настила).

 

1 вариант:

                   а=3.0 м четное число шагов

 

 

2 вариант:

                   а=2 м нечетное число шагов

 

																															2				2
			2				2				2				2				2				2				2

 

               

              

 

 

                                      Расчет прокатных балок.

 

 

Расчетная схема балки

q – расчетная погонная нагрузка

1. Определение постоянной нормативной нагрузки от пола.

 

 

g^н – нормативная постоянная нагрузка от пола

g^н = g_кер*t_кер + g_стяж*t_сяж = 1600*0,02 + 2200*0,03 = 98 кг/м²

по табл. 2 при а₁ = 3 м и Р_н = 25 кН/м² t_наст. = 14 см.

g^н_наст = 2200*0,14 = 308 кг/м² = 3,08 кН/м²

S g^н = 3,08 + 0,98 = 4,06 кН/м²

по табл. 2 при а₂ = 2 м и Р_н = 25 кН/м² t_наст. = 12 см.

g^н_наст = 2200*0,12 = 264 кг/м² = 2,64 кН/м²

S g^н = 2,64 + 0,98 = 3,62 кН/м²

 

2. Определение нормативной погонной нагрузки на балку настила.

q^н = (Sg^H + P^H)*a*g_n

g_n = 1,0 – коэффициент надежности по назначению.

q1н = (4,02 + 25)*3,0*1,0 = 87,06 кН/м

q2н = (3,62 + 25)*2,0*1,0 = 57,24 кН/м

3. Определение расчетной погонной нагрузки на балку настила.

q = (Sg^H*g_f1 + P^H*g_f2)*a*g_n

g_f1 = 1,1; g_f2 = 1,2 – коэффициенты надежности по нагрузке

q1 = (4,02*1,1 + 25*1,2)*3*1,0 =103,3 кН/м

q2 = (3,62*1,1 + 25*1,2)*2*1,0 =68,0 кН/м

4. Определение максимального расчетного изгибающего момента.

 

5. Предварительный подбор сечения балки

По сортаменту принимаем:
I № 50 с Wx = 1598 cм3	I № 40 с Wx = 953 cм3
Общая масса балок настила:
78,5*5,0*7 = 2747,5 кг	57*5,0*9 = 2565 кг

     

Для дальнейшей разработки принимаем 2 вариант компоновки балочной клетки с

а = 2 м.

I_x = 19062 cm⁴

S_x = 545 cm³

t_w = 13,0 mm = 1,3 cm

 

6. Проверка подобранного сечения.

- по первой группе предельных состояний

Проверка максимальных нормальных напряжений:

Недонапряжение7,1% < 10%

6.2. Проверка максимальных касательных напряжений

Проверка общей устойчивости не требуется, т.к. верхний сжатый пояс балки развязан настилом.

Проверка местной устойчивости элементов балки не требуется, т.к. она обеспечивается сортаментом.

 

- по второй группе предельных состояний

 

 

Расчет составных балок.(сварка)

 

                                                                        

 

l = 18,0 м – пролет главных балок

В = 5,0 м – шаг главных балок

g^н = 3,62 кН/м² – постоянная нормативная нагрузка

Р^н = 25 кН/м² – временная нормативная нагрузка

g_f1 = 1,1; g_f2 = 1,2 – коэффициенты надежности по нагрузке

- предельный относительный прогиб

материал балки – сталь 245

 

1. Составление расчетной схемы.

 

    Т.к. на балку действует 7 сосредоточенных сил (7 балок настила), то нагрузку на главную балку считаем равномерно распределенной.

2. Определение погонной нагрузки

нормативной – q^н

g_n = 1,0 – коэффициент надежности по назначению

q^н = (3,62+25)*5*1,0 = 143,1 кн/м

расчетной – q

q = (3,62*1,1+25*1,2)*5*1,0 = 169,91 кН/м

3. Определение максимальных усилий в балке

максимальный расчетный изгибающий момент

a = 1,04 – коэффициент учитывающий собственный вес балки

максимальный нормативный изгибающий момент

максимальная поперечная сила

4. Подбор и компоновка сечения главной балки

                                     

R_y = 24 кН/см² – расчетное сопротивление по пределу текучести

g_с = 1,0 – коэффициент условий работы

 

 

 

 

 

       4.1. Определение высоты балки

Оптимальная высота балки – это такая высота балки, при которой масса балки минимальна.

k = 1,15 – для сварных балок

h = (1/8 – 1/10)l = 1/10 * 18,0 = 1,8м

t_w = 7+3h = 7+3*1,8 = 13,0 мм

Минимальная высота балки – это такая высота, при которой прогиб балки максимально-возможный, т.е. равный допустимому

 

Принимаем высоту балки h = 170 см.

Проверим толщину стенки из условия прочности ее на срез.

- в балке оптимального сечения

R_s = 0,58R_y – расчетное сопротивление срезу

Принятая t_w = 13 мм удовлетворяет условию прочности на срез.