Главная Коллекция "Revolution" Строительство и архитектура Компоновка конструктивной схемы и расчет несущих элементов здания в стальном исполнении

Компоновка конструктивной схемы и расчет несущих элементов здания в стальном исполнении

Конструктивные элементы каркасных многоэтажных зданий. Конструкции сборных железобетонных и стальных элементов многоэтажного здания. Компоновка каркаса здания. Расчет балок, их проверка. Расчет прочности сварного соединения пояса и стенки главной балки.

Рубрика Строительство и архитектура
Вид курсовая работа
Язык русский
Дата добавления 11.08.2014
Размер файла 2,0 M
рефераты на заказ со скидкой

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Страница:

По требуемому моменту сопротивления из сортамента подбирают ближайший больший номер двутавра. Предпочтительно нормальные двутавры типа Б по ГОСТ 26020-83.

Подобран двутавр 35Б2:

Wy = 662,2 см3

h = 349 мм

b = 155 мм

t = 10 мм

Sx = 373 см3

Ix = 11550 см4

Проверку касательных напряжений в прокатных балках при отсутствии ослабления сечений, как правило, не производят из-за относительно большой толщины стенок прокатных балок.

Проверка предельного состояния второй группы прокатных балок (проверка жесткости) проводится путем сравнения относительного прогиба от нормативной нагрузки f/l с допустимым по нормам:

f/l [f/l]

Для балки на двух опорах с равномерно распределенной нагрузкой возможно применить следующую формулу:

, 7/208,33<0,00374

При пролете l=3м допустимый прогиб равен l/150, при l=6м - l/200, при l=12м - l/250, для промежуточных значений допустимый прогиб определяется линейной интерполяцией. (l = 7м => l/208,33).

3.4 Расчет главных балок

На главную балку действуют сосредоточенная нагрузка от балок настила. Так как количество сосредоточенных сил в обычных случаях 5 и более, то допускается рассчитывать главную балку от условной равномерно распределенной нагрузки.

Расчетная схема главных балок представлена на рисунке.

На балку действует условная равномерно распределенная нагрузка, собираемая с шага главных балок L. Для определения нагрузки действующей на главные балки выполнен сбор нагрузок.

Таблица 3.3 - Сбор нагрузки на главную балкуВ кПа

Наименование нагрузки

Нормативное значение

f

Расчетное значение

1. Собственный вес пола

qn1=1,35

1,15

q1=1,553

2. Собственный вес настила

qn2=1,5

1,1

q2=1,65

3. Собственный вес балок настила

qn3=0,279

1,05

q3=0,273

4. Собственный вес главных балок

qn4=0,4

1,05

q4=0,42

5. Временная полная

qn5=9,8

1,2

q5=11,76

Итого:

qni=13,33

qi=15,68

Нормативное значение нагрузки от собственного веса настила qn1:

= 0,06*10*2,5=1,5 кПа,

где - толщина железобетонного настила в метрах, =2,5т/м3.

Нормативное значение нагрузки от собственного веса балок настила определяется по формуле:

= 43,3/1,55*100=0,279 кПа,

где p-линейная плотность принятого сечения балок настила (в данном случае 43,3кг/м);

а - шаг балок настила.

Нормативное значение нагрузки от собственного веса главных балок принимается приближенно, первоначально принято 0,4 кПа.

Расчетное значение нагрузки qБ2, указанной на расчетной схеме, определяется:

,

В связи с тем, что минимально допустимая величина высоты сечения колонны равняется 200мм, то с некоторым запасом расчетную длину главных балок l01 можно принять равной величине l01=В-200мм=6,2м - 0,2м = 6 м, где В - расстояние между колоннами в осях.

Максимальное значение расчетного изгибающего момента определяется:

= 62*109,76/8 = 493,92 кНм

По максимальному значению момента действующего в главной балке определяется требуемый момент сопротивления главной балки.

= 493,92*103/1*240*106 = 2060 см3,

где Ry - расчетное сопротивление стали, кН/см2.

Обеспечивающая минимальный расход стали оптимальная высота балки:

hopt = = 1,15*

Гибкость стенки:

лw = hw/tw = 0,1*l01/0,008 = 0,6/0,008 = 75,

где t - толщина стенки, определяется из таблицы ниже, t = 8 мм;

k = 1,2 - 1,15 для сварных балок

Наряду с оптимальной высотой балки необходимо определить hmin - минимальную высоту, которая обеспечивает требуемую жесткость балки (или допустимый прогиб)

hmin = = 5*240*106*5*419,89*103*200/24*2,06*1011*

493,92*103 = 0,2776 м, где

Mn = = 13,33*7*62/8 = 419,89 кНм

Высоту балки принимаем больше, чем hmin и меньше, чем hopt => h = 500 мм. Толщина стенки t должна быть t ? hw/160

t ? 0,5/160 = 3,125 мм

Но, так как наименьшая толщина = 8 мм, оставляем t = 8 мм

3.5 Подбор полок сварного двутавра

Подбор сечения поясов осуществляется в следующем порядке: считаем, что hw = h = 0,5м и момент инерции стенки равен:

Jw= (tw*h^3) /12 = 0,8*503/12 = 8333 см3

Требуемый момент инерции полок (пренебрегая собств. моментами инерции)

Jf = Jтр - Jw = 51500 - 8333 = 43 167 см4, где

Jтр = Wтр*h/2 = 2060 * 50/2 = 51500 см4

Требуемая площадь полок:

Af = Wтр/h - tw*h/6 = 2060/50 - 0,8*50/6 = 34,53 см2

Имея требуемую площадь, считаем толщину поясного листа:

bf = 1/3*h = 1/3*500 = 166,67 мм, но,

минимальная толщина обычно применяется равной 180 мм, поэтому bf = 180 мм.

Для того, чтобы определить толщину полки, необходимо определить требуемую площадь для 1 полки: Af / 2 = 17,27 см2

Принимаем tf = 2*tw = 8*2 = 16 мм

Из условия обеспечения местной устойчивости сжатого пояса отношение ширины свеса bef к толщине пояса tf не должно превышать

где bef = = 86 мм

86/16 ? 0,5 * , 5,375 ? 14,65

Для дальнейших расчетов определим фактические геометрические характеристики сечения

Jy = 1557,33 см4

Wx = 1755,131 см3

Jx = 46686,485 см4

Далее необходимо проверить прочность подобранного сечения:

?x = = 493,92*103/1755,131*10-6 = 281 МПа

? ? Ry*гc = 240*106*1 => сечение не проходит, значит, нужно изменить параметры двутавра.

Конечные размеры двутавра:

Стенка

Полка

hw = 600 мм

bf = 200 мм

tw = 8 мм

tf = 16 мм

В результате, геометрические характеристики двутавра:

Jx = 98997,33 см4

Jy = 3551,893 см4

Wx = 3093,667 см3

Wy = 322,899 см3

Делаем проверку заново:

?x = 493,92*103/3093,667*10-6 = 159,7 МПа

159,7 ? 240 => проверка пройдена успешно.

3.6 Проверка главной балки по первой и второй группе предельных состояний

Проверка касательных напряжений

Проверку касательных напряжений производят по нейтральной оси для опорного сечения (уменьшенного).

Sx = Af *y1 + 1/2 *Aw *y2, где

y1 - Ѕ*hw + Ѕ*tf = 600/2 + 16/2 = 308 мм

y2 = ј*hw = 600/4 = 150 мм

Sx = 985,6 + 360 = 1345,6 см2

Qmax = = 109,76*103*6/2 = 329,28 кН

329,28*103*1345,6*10-6/138,6*106*1*98997*10-8*8*10-3 = 0,403 => 0,403<1

где Rs - расчетное сопротивление стали срезу,

Rs = Ry/гm = 245*106/1,025 = 138,6 МПа

Проверка местных напряжений на стенку

Эту проверку проводят для стенки в точке приложения сосредоточенной нагрузки к верхнему поясу:

,

где lef = b + 2bf = 155 + 32 = 187 мм;

F = Qmax *2 = 164,5 кН

164,5*103/16*10-3*1*240*106*187*10-3 = 0,229

0,229 ? 1 проверка пройдена успешно, Проверка общей устойчивости балки. Производится по формуле из таблицы 3.5

lef = l01 = 6 м, 6/0,2 = 30 м

30 ? [0,35+0,0032*12,5 + (0,76 - 0,02*12,5) * 0,2/6,032] * 11,5

Делаем перерасчет

Используем формулу

,

где гс = 0,95; цb - коэффициент устойчивости, который высчитывается по формуле цb = 0,68 + 0,21ц1 (ц1 определяется величиной б).

ц1 = ш = 2,578 * 0,886,

где ш = 2,25 + 0,07б =2,578, а б=1,54=1,54

= 4,68

0,1б 40

цb = 0,68 + 0,21 * 0,886 = 0,866

184,4*106 228*106 проверка пройдена успешно

Проверка местной устойчивости верхнего пояса

Эта проверка выполняется по условию подбора сечения балки.

Проверка местной устойчивости стенки

Стенка главной балки представляет собой длинную тонкую пластину, испытывающую действие касательных и нормальных напряжений, которые могут вызвать потерю ее устойчивости. Наиболее эффективным способом повышения устойчивости стенки является укрепление ее ребрами жесткости. Ребра жесткости делят стенку на отсеки, которые могут потерять устойчивость независимо друг от друга.

Устойчивость стенок главной балки не требуется проверять, если условная гибкость не превышает 2,5 при наличии местного напряжения в балках с двусторонними поясными швами.

w = =0,6/0,008 * = 2,56 > 2,5 => вводим ребра жесткости

При w ? 3,2 расстояние между основными поперечными ребрами не должно превышать 2,5hef = 2,5 * 0,6 = 1,5 м.

Шаг ребер S = Ѕa, где а = 1,55. S = Ѕ*1,55 = 0,775 м

Размеры сечения ребер жесткости определяются по формулам:

Ширина: bh = + 40 мм = 600/30 + 40 = 60 мм = 0,06 м

Толщина: ts = 2bh* = 2*0,06* = 4,1 мм = 0,0041 м

Ребра жесткости сварных балок прикрепляют швами высотой 4…6 мм. В местах примыкания ребер жесткости к поясам углы ребер должны иметь скосы с размерами по высоте 60 и ширине 40 для пропуска поясных швов.

Проверка балки по второй группе предельных состояний (по деформациям).

Включает в себя определение прогиба, который не должен превышать допустимое значение.

fmax = ? fu, fu = 1*l01/200 = 6/200 = 0,03 м

* ? 0,03,

где (p+q) = Q = 13,33*103*6 = 79,98 кН

0,0066 м ? 0,03 м проверка пройдена

3.7 Расчет прочности сварного соединения пояса и стенки главной балки

Поясные швы выполняются непрерывными, с одинаковым катетом по всей длине балки автоматической или полуавтоматической сваркой.

Сдвигающее пояс усилие на единицу длины:

T1 = ,

T1 = = 986,9 кН/м2

Условия прочности на срез сварных швов:

По металлу шва

, 0,5611 пройдено, где

вf, вz - коэффициенты, зависящие от положения шва. Определяется по таблице №39 СНиПа II-23-81. вf = 1,1, вz = 1,15;

kf - катет сварного шва. Назначается по таблице № 38 СНиПа II-23-81. kf = 4мм.

Rwf, Rwz - расчетное сопротивление. Определяется по таблице №4 СНиПа II-23-81.

Rwf = 200 МПа (Сварка производится автоматической сваркой, сварочная проволока марки Св-08ГА); Rwz = 0,45Run= 166,5 МПа, где Run - расчетное сопротивление стенки, равно 370 МПа.

гwf, гwz - коэффициент надежности сварных соединений, определяется по СНиП II-23-81. гwf = 1, гwz = 1,025

По металлу границы сплавления

, 0,629 1,

пройдено

3.8 Расчет колонны первого этажа

Колонны воспринимают только вертикальные нагрузки. Вертикальная сила N на колонну действует центрально.

Прочность центрально-сжатой колонны обеспечена, если выполняется условие:

, , 0,888 ? 1,

где N - усилие, действующее в колонне; Ry - расчетное сопротивление стали, А - площадь сечения колонны, - коэффициент условий работы конструкции, равен в данном случае 1, - коэффициент, определяемый по таблицам приложения Г методических указаний, в зависимости от расчетного сопротивления применяемой стали и гибкости колонны min. Гибкость колонны max принимается минимальной одной из:

= лmax = 50,13

=

где l0x, l0y - расчетная длина колонны соответственно по оси х, у; исходя из условий работы колонны в курсовом проекте l0x=l0y и определяется по формуле l0i=0,7ЧHк=3,78м.

Высоту колонны Hк можно принять равной высоте этажа Hэ=5,4 м;

, - радиус инерции сечения колонны соответственно по оси х, у.

Определим значения действующих усилий в колонне первого этажа. Полное усилие в колонне первого этажа определим по формуле:

= (46,25+4,7 8) *6,2*7 = 2214,7 кН

Наименование нагрузки

Нормативное значение

f

Расчетное значение

1. Собственный вес пола

qn1=1,35

1,15

q1=1,553

2. Собственный вес настила

qn2=1,5

1,1

q2=1,65

3. Собственный вес балок настила

qn3=0,279

1,05

q3=0,293

4. Собственный вес главных балок

qn4=0,153

1,05

q4=0,161

5. Временная полная (полезная)

qn5=9,8

1,2

q5=11,76

6. Собственный вес кровли

qn6=1,35

1,15

q6=1,553

7. Временная снеговая нагрузка для г. Улан-Удэ

qn7=0,8

1,4

q7=1,12

Нормативное значение нагрузки от собственного веса главных балок:

,

где p - погонная нагрузка

p = Sk*ps = 136*10-4*7850 = 106,76 кг/м (ps - объемный вес стали)

Требуемую площадь сечения колонны можно определить по формуле:

=

Для определения первоначального значения коэффициента необходимо первоначально задаться гибкостью колонны : при нагрузке до 15002500кН (2214,7кН) и высотой 5,4 м можно задаться гибкостью =100…70, по заданному значению гибкости стержня определяем коэффициент продольного изгиба по Приложению Г методических указаний.

=70 => = 0,754

По требуемому значению площади колонны подбирается сечение прокатного колонного двутавра К по ГОСТ 26020-83.

Двутавр 30К2

h = 300 мм

b = 300 мм

S = 10 мм

t = 15,5 мм

tx = 13,06 см

ty = 7,54 см

r = 18 мм

Марка стали для колонны, принимается в соответствии с заданием.

Для принятого сечения колонны определена л и ц в начале расчета.

После проверки недонапряжение в курсовом проекте допускается до 15%.

(1-0,888) *100% = 0,112*100% = 11,2% <15%

Все требования выполнены, расчет считается законченным.

3.9 Расчет соединения главной балки колонны

Сопряжение балок со стальной колонной осуществляется путем их соединения сбоку. Такое соединение является шарнирным, передающим опорную реакцию балки на колонну. Пример опирания балки на колонну приведен ниже.

Конец балки в месте опирания ее на опору укрепляют опорным ребром, считая, что вся опорная реакция передается с балки на опору через это опорное ребро. Ребра жесткости прикрепляют к стенке балки сварными швами, а торец ребер жесткости строгают для непосредственной передачи опорного давления на колонну.

Размер опорных ребер жесткости определяют обычно из расчета на смятие торца ребра при условии, а 1,5Чtr (а = 1,5*16 = 24 мм) по формуле:

=

где Fb - опорная реакция главной балки, определяемая по формуле:

= 109,76*6/2 = 329,3 кН

Rp = Run / гm = 370*106/1,025 = 361 МПа

По конструктивным соображениям tr 16мм, br 180мм. Принимаем минимальные значения.

Рисунок 3.6 - Расчетное сечение условной стойки опорного ребра

Опорную часть балки проверяют как условную центрально сжатую стойку.

, , 0,342 ? 1,

где ,

с = 0,65*8* = 0,152 м

Необходимые условия выполняются.

Кроме того, необходимо проверить прочность на срез сварных швов, соединяющих опорное ребро и стенку главной балки, по формуле:

0,32 ? 1

0,343 ? 1

Опорный лист приваривается к колонне двумя продольными сварными швами. Толщина опорного листа tr принимается на 1520мм больше толщины опорного ребра балки . Ширина опорного листа br принимается не менее чем на 40мм больше ширины опорного ребра балки. Высота опорного листа определяется из условия сварного соединения по формулам:

tr = 16 + 15 = 31 мм, br = 180 + 40 = 220 мм

Высота ребра принимается кратно 10мм. Назначено h1 = 170 мм.

Во избежание смещения опорного ребра главной балки с опорного листа устанавливаются монтажные болты на максимально допустимом расстоянии (8Чd) = 8*20 = 160 мм, диаметр болтов обычно принимают 20мм.

Список литературы

1. СНиП II-23-81*. Строительные нормы и правила. Стальные конструкции. М., 1991.

2. ГОСТ 26020-83. Двутавры стальные горячекатаные с параллельными гранями полок. М., 1983.

3. Методические указания к выполнению курсового проекта "Конструкции многоэтажного промышленного здания", А.А. Новоселов, А.Я. Неустроев, Кафедра "Здания, строительные конструкции и материалы", СГУПС, Новосибирск, 2008.

Размещено на Allbest.ru

...

Страница:


Подобные документы

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.

© 2000 — 2023, ООО «Олбест» Все права защищены