Проектирование балочной площадки

Размещено на http://www.allbest.ru/

Оглавление

1. Расчет балок настила

2. Расчет главной балки

3. Проверка прочности балки

4. Расчет опорной части балки

5. Расчет колонны

6. Расчет оголовка

7. Расчет базы колонны

Список литературы

1. Расчет балок настила

№	Наименование	Нормативная, кН/м2	г	Расчетная, кН/м2
1	Полезная	12	1,2	14,4
2	Настил	3,5	1,14	4
3	Сумма балок настила	15,5		18,4

Настил непрерывно опирается на полки балок настила, следовательно балки настила находятся под действием равномерно распределенной нагрузки

р=18,4 a=2,5 м.

Для схемы балочной клетки

балочный площадка настил колонна

Максимальный расчетный изгибающий момент определяется по формуле

Определяем требуемый момент сопротивления балки настила

где

=24 - расчетное сопротивление стали по пределу текучести;

=1 - коэффициент условий работы.

Принимаем двутаврI30Б1 Wx=427 см3, Ix=6328см4,

Sx=240см2

m=32,9кг

Используя геометрическую характеристику Wx, определяем фактическое напряжение в балке:

Проверка жесткости балки сводится к определению относительного прогиба ее и сравнению его с предельно допустимым значением [f/l]=1/250.



где

- пролет балки, см;

- нормативная погонная нагрузка, кН/см;

=2,06*104 кН/см2 - модуль упругости стали;

x - момент инерции сечения балки, см4.

2.Расчет главной балки

Наименование	Нормативная, кН/м2	г	Расчетная, кН/м2
Полезная	12	1,2	14,4
Настил	3,5	1,14	4
Балки I30Б1 m=32,9 кг	0,13	1,05	0,14
Сумма	15,63		18,54

Главная балка рассчитывается как однопролетная разрезная балка, нагруженная распределенной нагрузкой:

Расчетная схема ГБ:

Максимальный изгибающий момент определяется по формуле:

Максимальная поперечная сила определяется по формуле:

=опорная реакция

Расчетный изгибающий момент Мрасч и поперечная сила Qрасч определяются с учетом собственного веса главной балки, который учитывается умножением расчетных значений момента и поперечной силы на коэффициент б.

Требуемый момент сопротивления определяется по формуле:



Проектируем главную балку составного сечения.

Наименьшая допустимая высота балки определяется из условия ее жесткости по формуле

где

и - временная и постоянная нормативные нагрузки;

- соответствующий коэффициент надежности по нагрузке;

- пролет главной балки;

=400.

Оптимальная высота балки, соответствующая наименьшему расходу стали вычисляется по формуле:

где

=1,15 - коэффициент, зависящий от конструктивного оформления сечения балки;

- толщина стенки, предварительно вычисленная по эмпирической формуле



Принимаем =9 мм.

Назначаем высоту балки hб=700мм.

Определяем минимальную толщину стенки .

Принимаем ,тогда ,но мы возьмем 1,6 см,чтобы прошла проверка.

Из условия среза (без учета работы поясов) определяется по формуле:

где

- высота стенки;

- расчетное сопротивление стали срезу



Приступаем к подбору сечения поясов балки. Размеры поясов находятся исходя из необходимой несущей способности балки. Для этого вычисляют требуемый момент инерции сечения балки

Момент инерции стенки равен

Определяем требуемый момент инерции поясных листов

Момент инерции поясов балки симметричного сечения относительно центральной оси вычисляется по формуле

где

- площадь сечения одного пояса;

- толщина пояса.

Следовательно, находим требуемую площадь сечения одного пояса

По найденной площади пояса определяем его размеры , .

Принимаем , тогда

Корректируем сечение пояса:

hб=700мм

=668 мм



5,3414,65

3. Проверка прочности балки

Для проверки прочности составной балки определяются геометрические характеристики сечения:

· момент инерции Ix

· момент сопротивления Wx

· Наибольшее нормальное напряжение в балке вычисляем по формуле

·

· статический момент Sx



Проводим проверку прочности балки.

Наибольшие касательные напряжения вычисляются по формуле Журавского (уменьшенное сечение):

Значение условной гибкости стенки балки

-требуется установить поперечные ребра.

Проверка устойчивости сжатого пояса.

Проверим соотношение свеса пояса к его толщине:

11,2514,65-проходит.

Расчет соединения поясов балки со стенкой.

Соединение поясов составной балки со стенкой осуществляют в сварных балках поясными швами. Поясные швы предотвращают сдвиг поясов относительно стенки балки, что превращает все сечение в монолитно работающее.

Принимаем .

Расчитаем толщину ребра:

Конструктивно принимаем

Расчет соединения стенки с поясом ведется на силу сдвига пояса относительно стенки. Сдвигающая сила Т, приходящаяся на 1 см длины балки, определяется через касательные напряжения



где

=18см*1,6см*=984,96см3

статический момент пояса относительно нейтральной оси сечения балки

Сварку производим полуавтоматом в среде углекислого газа проволокой d=2мм. Св=0,8 А. Rwf=18 кН/см 2 ., .

Катеты поясных швов назначаем 6 мм ,если .Если ,то назначаем 7 мм.

=16,2 .

Так как сдвигающая сила стремится срезать поясные швы, то сопротивление этих швов срезу должно быть не меньше силы Т.

Расчетное сечение сварного шва:

=16,2

=16,2

4. Расчет опорной части балки.

Размеры опорных ребер определяются исходя из требуемой площади сечения ребра на смятие торцевой поверхности Ар по формуле

где

=33,6кН/см2- расчетное сопротивление стали смятию торцевой поверхности;

-опорная реакция балки;

=1

Подберем толщину ребра

Конструктивно принимаем ребро толщиной

Ширина участка стенки включенной в работу опорной стойки:

bw=0,65

- момент инерции условного стержня;

Аст=1х18+0,9х17=33,3

i=- радиус инерции сечения условного стержня из плоскости стенки балки;

л=hw/i=66,8см/3,82см=17,5 =>ц=0,919

=1

Собственный вес главной балки

+-площадь сечения главной балки.

где

-площадь поперечного сечения главной балки;

5. Расчет колонны

Наименование	Нормативная, кН/м2	г	Расчетная, кН/м2
Полезная	12	1,2	14,4
Настил	3,5	1,14	4
Балки I30Б1 m=32,9 кг	0,13	1,05	0,14
Главная балка	0,924	1,05	0,97
Сумма	16,55		19,51

1. Определение нагрузки

Определяем продольное усилие:

N = g · L · B,

где:

g=18,79 кН/м2 - полная расчетная нагрузка на 1м2 перекрытия;

L = 4 м и B =7,5 м - шаги по сетке колонн.

N = 19,51 кН/м2 · 4 м · 7,5 м = 585,3 кН

Окончательно принимаем расчетную нагрузку (с учетом веса колонны):

N=1,005 · 585,3кН = 588,23кН

2. Определение расчетной длины колонны и подбор сечения стержня колонны

В соответствии с принятой расчетной схемой принимаем расчетную длину колонны:

где

= H - tн - hбн- hгб- 0,2 + 0,6 =7,80-0,19-0,3-0,7-0,02+0,6=7,19 м - полная длина колонны;

=1 - коэффициент приведения длины, принимаемый в соответствии с условиями закрепления концов колонны.

Задаемся гибкостью л=60.

Условная гибкость . Принимаем ?=0,686.

Определяем требуемую площадь поперечного сечения:

Радиус инерции сечения:

iтр = lef / л = 719 / 60 = 12 см

Ширина сечения определяется из формулы:

bтр = iтр /0,24 = 12 см / 0,24 = 34,89 см

Принимаем сечение полки 250х9мм, а стенки - 250х6 мм

Площадь поперечного сечения колонны:

А = 0,9 · 25 см · 2 см + 25 см · 0,6 см = 60см2

Проверка местной устойчивости

Принимаем ?=0,449

При t<2 cтенка колонны устойчива, если условная гибкость стенки меньше или равна предельной условной гибкости

По табл. 27 СНиП 2-23-81* предельная условная гибкость:

w = => 1,44 ? 3,68, следовательно, стенка устойчива.

Проверяем местную устойчивость поясных листов колонны. Устойчивость поясных листов центрально-сжатых элементов следует считать обеспеченной, если условная гибкость свеса сжатого пояса (полки)

не превышает значений предельной условной гибкости пояса uf.

По табл. 29* СНиП 2-23-81* предельная условная гибкость:

uf = 0,35 + 0,1 · = 0,35 + 0,1 · 3,99 = 0,749

Проверка устойчивости колонны

Условная гибкость:

Коэффициент устойчивости: ? = 0,449

Проверка: 588,23 / (0,449 · 60 см2) = 21,83кН/см2 ? 24 кН/см2 · 1,1 = 26,4 кН/см2

6. Конструирование и расчет оголовка колонны

Усилие на стержень колонны передается опорными ребрами балок через плиту оголовка. Ширина опорных ребер балок bр0 = 20 см = 200 мм. На колонну действует продольная сила N= кН. Торец колонны фрезерован. Толщину плиты оголовка принимаем равной tf= 12 мм. Сталь С245.

Плита поддерживается ребрами, приваренными к стенке колонны. Толщину ребер определяем из условия смятия. Требуемая площадь смятия:

где

- расчетное сопротивление торцевой поверхности на смятие;

Усилие N передается на колонну на длине:

Толщина ребер:

Принимаем конструктивно толщину ребер 12 мм. Задаемся катетом шва kf= 6 мм.

Сварка полуавтоматическая под флюсом, проволокой СВ-08А. Расчет по основному металлу.

Определяем длину шва (высоту стенки):

Конструктивно принимаем

7. Расчет базы колонны

Определяем площадь плиты базы колонны:

где

=1 - коэффициент распределения нагрузки;



где

- расчетное сопротивление бетона для В15;

Ширина плиты будет: L= = 17,06 см .Конструктивно принимаем L=44 см. Принимаем размеры плиты 440х320 мм, тогда уточненная площадь плиты .

Распределенная нагрузка на плиту равна:

Рассматриваем 3 участка плиты:

1. Опирание плиты на 4 канта. b/a=250мм/122мм = 2,049. Находим наибольший изгибающий момент:

2. Опирание плиты на 3 канта. b/a=87мм/250мм = 0.34<0,5. Находим наибольший изгибающий момент как для консоли:

3. Опирание плиты на 1 кант. Находим наибольший изгибающий момент как для консоли:



По наибольшему из изгибающих моментов находим толщину плиты:

Принимаем плиту толщиной 20мм.

Усилие от стержня колонны передается на траверсу через сварные швы, длина которых и определяет высоту траверсы. Принимаем полуавтоматическую сварку под флюсом сварной проволокой СВ-08А. Расчетная длина шва:

Высоту траверсы конструктивно принимаем равной см.

Список литературы

1. Металлические конструкции / Ю.И.Кудишин, Е.И.Беленя, В.С.Игнатьева и др.; Под ред. Ю.И.Кудишина. - М.:Изд.центр «Академия», 2007. - 688 с.

2. СНиП II-23-81*. Стальные конструкции/ Госстрой России. - М.: ГУП ЦПП, 2003. - 90 с.

3. ГОСТ 21-502-2007

Размещено на Allbest.ru

...