Балочное перекрытие рабочей площадки

ФГОУ ВПО «Башкирский государственный аграрный университет»

Факультет природопользование и строительство Кафедра ТПМ Специальность строительство Форма обучения очная Курс, группа 401

РАСЧЕТНО — ГРАФИЧЕСКАЯ РАБОТА Балочное перекрытие рабочей площадки Вариант 863

Галяутдинова Юлия Раяновна

«К защите допускаю»

Руководитель:

Пермяков В. Н к.т.н, доцент УФА-2015

Номер зачетной книжки: 120 863

Номер варианта: 863

Таблица 1 Исходные данные

Таблица 2 Размеры ячейки балочной клетки l Ч b (м)

Таблица 3 Временная нормативная нагрузка (рн, кН/м2) и отметка верха настила балочной клетки (h2, м)

Рабочие площадки. Расчет несущего настила балочной клетки

I. Исходные данные:

1. Нормативная равномерно распределенная нагрузка: pn = 20 кН/м2 = 0,0020 кН/см2;

2. Коэффициент надежности по нагрузке: гf = 1,2;

3. Коэффициент условий работы: гс = 1;

4. Предельный прогиб настила, (n0 = 150);

5. Материал настила сталь С 235, E = 2,06•104 кН/см2, н = 0,3;

6. Настил приварен к балкам с помощью полуавтоматической сварки в нижнем положении шва с вреде углекислого газа сварочной проволокой Cв-08А, Rwf = 18 кН/см2.

II. Определяем отношение пролета настила к его толщине по формуле:

Принимаем t = 10 мм, тогда пролет

Определяем силу, растягивающую и приходящуюся на полоску единичной ширины настила в 1 см (lw = 1 см) по формуле:

Определяем расчетное сечение шва по металлу шва (f) и по металлу границы сплавления (z):

вf = 0,8; вz = 1,05; Run = 37 кН/см2- допускаемое номинальное расчетное сопротивление вf •Rwf = 0,8•18 = 14,4 кН/см2;

вz •Rwz = вz •0,45Run = 1,05•0,45•37 = 17,48 кН/см2;

Расчетным сечением является сечение (min) по металлу шва (f)

Толщину углового шва, прикрепляющего настила к балкам при полуавтоматической сварке в нижнем положении шва определяем по формуле:

Принимаем kf = 4 мм.

Расчет балочных клеток Вариант 1. Компоновка нормального типа балочной клетки. Расчет балки настила

I. Исходные данные:

1. Нормативная равномерно распределенная нагрузка: pn = 20кН/м2 = 0,0020 кН/см2;

2. Коэффициент надежности по нагрузке: гf = 1,2;

3. Коэффициент условий работы: гс = 1;

4. Предельный прогиб настила (СНиП 2.01.07−85*. Раздел 10);

5. Толщина настила t = 10 мм, с = 7850 кг/м3;

6. Материал балки сталь С 245, Ry = 24 кН/см2.

II. Расчет балки выполняем с учетом развития пластических деформаций

(п. 5.18 СНиП II-23−81*) с коэффициентом cx = 1,1.

Расстояние между балками настила

Масса настила

Нормативная нагрузка на балку настила:

Расчетная нагрузка на балку настила:

Расчетный изгибающий момент

Требуемый момент сопротивления балки По ГОСТ 8239 принимаем двутавр № 33, Wx =407 см3, Ix = 5500 см4, g = 33,9 кг/м, b = 135 мм.

Фактический пролет настила Проверяем прогиб балки по формуле:

Условие не соблюдается. Принимаем По ГОСТ 8239 двутавр № 30, Wx =472 см3, Ix = 7080 см4, g = 36,5 кг/м, b = 135 мм.

Определяем расход металла на 1 м² перекрытия:

Вариант 2. Компоновка усложненного типа балочной клетки. Расчет балки настила и вспомогательной балки Расчет балки настила Настил принимаем как в первом варианте.

Расстояние между балками настила

Шаг вспомогательных балок (2−5м)

Шаг балок настила b = lб.н. = 3,67 м Нормативная и расчетная нагрузки на балку настила:

Расчетный изгибающий момент и требуемый момент сопротивления балки:

Принимаем двутавр № 20, Wx =184 см3, Ix = 1840 см4, g = 21 кг/м.

Проверяем прогиб балки по формуле:

Расчет вспомогательной балки Нагрузку на вспомогательную балку от балок настила считаем равномерно распределенной.

Определяем нормальную и расчетную нагрузку на балку:

Определяем расчетный изгибающий момент и требуемый момент сопротивления:

Принимаем двутавр № 60, Wx =2560 см3, Ix = 75 806 см4, g = 108кг/м, bf = 19 см, tf = 0,178 см.

Проверяем прогиб балки Проверяем общую устойчивость вспомогательных балок в середине пролета. Их сжатый пояс закреплен от поперечных сечений балкам настила шагом lef = 100 см.

Общую устойчивость балки можно не проверять при соблюдении следующих условий:

и

так как cx = с = 1,1

Принятое сечение удовлетворяет условиям прочности, устойчивости и прогиба.

Расход стали составляет

По расходу стали вариант 1 выгоднее.

Подбор сечения главной балки Балки проектируют сварными из трех листов.

I. Исходные данные:

1. Пролет балки L=11 м;

2. Шаг колонн l = 5,4 м;

3. Вертикальный предельный прогиб ;

4. Временная нормативная нагрузка: pn = 20 кН/м2;

5. Масса настила g1 = 0,785 кН/м2;

6. Масса балок настила g2 = 0,30 кН/м2;

7. Собственную массу главной балки принимаем ориентировочно 2% нагрузки на нее (учитываем коэффициентом 1,02);

8. Балка из стали С 245, Ry = 23 кН/см2 при t > 20 мм, Rs = 0,58Ry = 13,3 кН/см2;

9. Строительная высота балочного перекрытия — не ограничено;

10. Коэффициент условий работы: гс = 1.

II. Расчетные схемы Определяем нормативную и расчетную нагрузку на балку:

Определяем расчетный изгибающий момент в середине пролета и поперечную силу на опоре:

Главную балку рассчитываем на прочность с учетом развития пластических деформаций (п. 5.18 СНиП II-23−81*), первоначально принимая C1 = C = 1,12.

Определяем требуемый момент сопротивления:

Определяем оптимальную высоту балки, предварительно задав ее высоту h = 0,1L = 1,1 м.

Приближенно (для балок высотой 1−2 м) определяем толщину стенки по эмпирической формуле:

Принимаем tw = 11 мм.

1,15 — коэффициент для сварных балок.

Определяем минимальную высоту балки:

Сравнивая полученные высоты, принимаем высоту балки h = 100 см с учетом ширины, выпускаемых листов по ГОСТ 19 903–74 и общей толщиной 2-х поясов не > 60 мм.

Определяем толщину стенки из условия работы стенки на срез от касательных напряжений у опоры:

Определяем необходимую толщину стенки из условия местной устойчивости, при котором не требуется укрепление ее продольными ребрами:

Окончательно принимаем tw = 1,0 см.

Размеры горизонтальных поясных листов находим исходя из необходимой несущей способности балки при tw = 1,0 см.

Задаемся толщиной поясных листов tf? 3tw = 3•10 = 30 мм и не > 30 мм и в соответствии с ГОСТ 82–70 (сокращенный сортамент) принимаем tf = 28 мм.

Вычисляем требуемый момент инерции сечения балки:

Находим момент инерции стенки балки:

где

Момент инерции, приходящийся на поясные листы:

Момент инерции поясных листов балки относительно ее нейтральной оси:

где Af — площадь сечения одного пояса (моментом инерции поясов относительно их собственной оси ввиду его малости пренебрегаем). Отсюда получаем требуемую площадь сечения поясов балки:

где .

Ширину полки bf принимаем в пределах

но не более

не менее 180 мм и в соответствии с ГОСТ 82–70.

Принимаем пояса из универсальной стали 300×28 мм (по ГОСТ 82–70).

Уточняем принятый ранее коэффициент учета развития пластических деформаций C1 исходя из отношения :

По СНиП II-23−81*, табл. 66 принимаем C1 = 1,07

Проверяем принятую ширину (свес) поясов исходя из их местной устойчивости:

А) В сечениях, работающих упруго

Б) В сечениях, работающих с учетом развития пластических деформаций Проверяем несущую способность балки исходя из устойчивости стенки в области пластических деформаций балки в месте действия максимального момента Mmax, где Q и ф = 0:

Предварительно вычисляем гибкость стенки и параметр

Несущая способность балки обеспечена.

Подобранное сечение проверяем на прочность с учетом развития пластических деформаций. Для этого определяем момент инерции и момент сопротивления балки.

Наибольшее напряжение в балке Недонапряжение, что больше 5% и требуется перерасчет.

Принимаем пояса из универсальной стали 310×28 мм (по ГОСТ 82–70).

Уточняем принятый ранее коэффициент учета развития пластических деформаций C1 исходя из отношения :

По СНиП II-23−81*, табл. 66 принимаем C1 = 1,12

Проверяем принятую ширину (свес) поясов исходя из их местной устойчивости:

А) В сечениях, работающих упруго Б) В сечениях, работающих с учетом развития пластических деформаций Проверяем несущую способность балки исходя из устойчивости стенки в области пластических деформаций балки в месте действия максимального момента Mmax, где Q и ф = 0:

Предварительно вычисляем гибкость стенки и параметр

Несущая способность балки обеспечена.

Подобранное сечение проверяем на прочность с учетом развития пластических деформаций. Для этого определяем момент инерции и момент сопротивления балки.

Наибольшее напряжение в балке Недонапряжение, что меньше 5% и не требуется перерасчет.

Проверка прогиба балки. Проверку прогиба балки делать не нужно, так как принятая высота сечения больше hmin и фактический прогиб будет меньше предельного.

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

Сечение изменяем уменьшением ширины поясов. Разные сечения поясов соединяем прямым сварным швом встык, выводом концов его на технологические планки, ручной сварки электродами Э42 с применением физических методов контроля. При этих условиях для растянутого пояса Rwy = Ry, табл. 3 СНиП.

Определяем расчетный момент и перерезывающую силу в сечении:

Подбор измененного сечения ведем по упругой стадии работы материала.

Определяем измененную ширину пояса bf1, сохраняя другие параметры сечения.

Вычисляем требуемый момент сопротивления и момент инерции измененного сечения исходя из прочности сварного стыкового шва, работающего на растяжение:

Вычисляем требуемый момент инерции поясов:

Вычисляем площадь сечения поясов:

Принимаем пояс 200×28 мм, Af1 = 56 см².

Принятый пояс удовлетворяет рекомендациям

и

Вычисляем момент инерции и момент сопротивления уменьшенного сечения:

Максимальное напряжение в уменьшенном сечении

что меньше предельно допустимого расчетного сопротивления стыкового шва по пределу текучести.

Расчет монтажного стыка сварной балки

I. Исходные данные:

1. M = 2959,74 кН•м, Q = 0; сталь С 255, Ry = 23 кН/см2;

2. Стык осуществляем высокопрочными болтами d = 24 мм из стали 40х «селект», Rbun = 110 кН/см2 (табл. 61 СНиП), Abn = 3,52 см² (табл. 62 СНиП), Rbh = 0,7Rbun = 0,7•110=77 кН/см2 — расчетное сопротивление материала болта растяжению;

3. Обработка поверхности — газопламенная без консервации, µ = 0,42 (табл. 36* СНиП);

4. Принимаем способ регулирования натяжения болта по моменту закручивания (M) и разницу в диаметрах отверстия болта д = 1−4 мм, гh = 1,12 (табл. 36* СНиП);

5. Ks = 2 — две плоскости трения

6. Сечение балки:

II. Каждый стык пояса перекрываем тремя накладками: одна сечением 340×16 и две — 130×16.

Общая площадь сечения накладок одного пояса:

Усилие в поясе определяем из условия равнопрочности соединения:

Несущую способность одного болта, имеющего две плоскости трения, вычисляем по формуле:

Количество болтов для прикрепления накладок находим по формуле:

Принимаем 12 болтов и размещаем их согласно табл. 39 СНиП.

Проверяем ослабление нижнего растянутого пояса отверстиями под болты d = 24 мм (на 2 мм больше диаметра болта). Пояс ослаблен двумя отверстиями по краю стыка:

Условие не выполняется. Возьмем болт d = 22 мм из стали 40х «селект»

Проверяем ослабление нижнего растянутого пояса отверстиями под болты d = 22 мм (на 2 мм больше диаметра болта). Пояс ослаблен двумя отверстиями по краю стыка:

Условие соблюдается, ослабление пояса можно не учитывать.

Проверяем ослабление накладок в середине стыка четырьмя отверстиями:

Условие соблюдается, ослабление накладок можно не учитывать.

Стык стенки перекрываем двумя вертикальными накладками сечением 340×1100×8 мм.

Принимаем расстояние между крайними по высоте рядами болтов:

Вычисляем коэффициент стыка б:

m = 2 — число вертикальных рядов болтов на полунакладке (принимаем). Из табл. 7.9 («М.К.» Кудишин): принимаем K = 6.

Проверяем стык на максимальное горизонтальное усилие от изгибающего момента, действующего на каждый крайний наиболее нагруженный болт по формуле:

где

Условие соблюдается, принятый болт воспринимает усилие (203,28 кН) больше чем фактическое (108кН).

Расчет сплошной колонны

I. Исходные данные:

1. Длина колонны с шарнирным соединением обоих концов lк0 =760−1-33−120= 606 см = 6,06 м;

2. Марка стали С 255, расчетное сопротивление Ry = 24 кН/см2, Rs = 0,58Ry = 0,58•24 = 13,92 кН/см2;

3. Присоединение планок осуществляется ручной сваркой электродами Э42А;

4. Расчетная нагрузка ;

5. Расчетная длина стержня lк = lк0 = 6,06 м;

6. Коэффициент условий работы гc = 1; гwf = гwz = 1.

II. Задаемся гибкостью л = 60 и находим соответствующее значение ц = 0,805. Подбираем сечение стержня, рассчитывая его относительно материальной оси x-x, определяя требуемые:

А) Площадь сечения

Б) Радиус инерции

По сортаменту принимаем два двутавра № 33 со значениями A и i, близкими к требуемым:

и

Рассчитываем гибкость относительно оси x-x:

;

Проверяем устойчивость относительно оси x-x:

Недонапряжение

.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. СНиП П-23−81*. Стальные конструкции. Нормы проектирования./ Госстрой СССР. — М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1990 — 96 с.

2. СНиП 2.01.07−85* Нагрузки и воздействия (Дополнения. Раздел 10. Прогибы и перемещения.). / Госстрой СССР — М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1988. — 36 с.

3. Металлические конструкции: Учебник для студ. высш. учебн. заведений / Ю. И. Кудишин, Е. И. Беленя, B.C. Игнатьева и др.; Под ред. Ю. И. Кудишина, 8-е изд., перераб. и доп. — М.: Издательский центр «Академия», 2006. — 688 с.

4. Металлические конструкции. Общий курс: Учебник для вузов. Под ред. Г. С. Веденикова. — 7-е. изд., перераб. и доп. — М.: Стройиздат, 1998, — 760 с.: ил.

5. Металлические конструкции в 3 т., Т. 1. Элементы конструкций: Учебник для строительных вузов. Под ред. В. В. Горева. 2-е издание — М.: Высш. шк., 2001. — 521 с.: ил.

6. Металлические конструкции в 3 т., Т. 2. Конструкции зданий: Учебник для строительных вузов. Под ред. В. В. Горева. 2-е издание — М.: Высш. шк., 2002. — 528 с.: ил.

7. Расчет и конструирование элементов балочной клетки и колонны. Методические указания к курсовой работе по металлическим конструкциям. Составили В. И. Горбачев, И. А. Мяконьких, Л. Л. Чумилович. — Иркутск, 1983. — 55 с.