Архитектура : Курсовая работа: Конструирование балочной клетки

Курсовая работа: Конструирование балочной клетки

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

САРАТОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра ПГС

Пояснительная записка

к курсовой работе по дисциплине «Металлические конструкции»

Выполнил:

Принял:

Саратов 2006

Содержание

Введение........................................................................................................... 2

1.Исходные данные......................................................................................... 2

2.Конструктивная схема балочной клетки..................................................... 2

3.Основные положения по расчету конструкций........................................... 3

4.Составление вариантов балочной клетки.................................................... 4

4.1.Вариант №1............................................................................................... 6

4.1.1.Расчет настила........................................................................................ 6

4.1.2.Расчет балок настила.............................................................................. 8

4.1.3.Расчет вспомогательных балок............................................................ 11

4.2.Вариант №2............................................................................................. 14

4.2.1.Расчет настила...................................................................................... 14

4.2.2.Расчет балок настила............................................................................ 16

4.2.3.Расчет вспомогательных балок............................................................ 19

4.3.Вариант №3............................................................................................. 22

4.3.1.Расчет настила...................................................................................... 22

4.3.2.Расчет балок настила............................................................................ 24

4.3.3.Расчет вспомогательных балок............................................................ 26

5.Сравнение вариантов................................................................................. 29

6.Проектирование составной балки............................................................. 30

6.1.Компоновка и подбор сечения  балки.................................................... 30

6.2.Проверка прочности балки..................................................................... 33

6.3.Проверка и обеспечение местной устойчивости элементов сечения главной балки                                                                                             35

6.4.Расчет соединения поясов балки со стенкой.......................................... 40

6.5.Конструирование и расчет опорной части балки.................................. 41

6.6.Конструкция и расчет сопряжения вспомогательной балки с главной балкой                                                                                                              43

6.7.Конструирование монтажного стыка главной балки………………….…43

7.Конструкция и расчет колонны................................................................. 45

7.1.Общие сведения……………………………………………………... ……45

7.2.Конструирование и расчет стержня колонны………………………            …46

7.3. Конструирование и расчет планки колонны......................................... 49

7.4.Конструирование и расчет базы колонны............................................. 49

7.5.Конструирование и расчет оголовка колонны...................................... 51

Список литературы....................................................................................... 53

ВВЕДЕНИЕ

В работе представлены принципы и правила проектирования металлических конструкций балочной площадки промышленного здания, отражена основная технологическая последовательность конструирования и расчета её элементов.

В состав площадки включены следующие конструкции: стальной настил, балки настила и вспомогательные балки из прокатных двутавров, главные балки составного двутаврового сечения (сварные), стальные колонны сквозного сечения.

Расчет элементов металлических конструкций производится по методу предельных состояний с использованием международной системы единиц СИ. Расчет конструкций произведено с необходимой точностью и в соответствие с положением по расчёту и конструктивными требованиями СНиП 2-23-81* «Стальные конструкции».

Выполнение расчётно-графической работы производится по заданным исходным данным.

1.                Исходные данные

Рабочие площадки служат для размещения производственного оборудования на определенной высоте в помещении цеха промышленного здания. В конструкцию площадки входят колонны, балки, настил и связи. Система несущих балок стального покрытия называется балочной клеткой.

Исходные данные:

-     полезная нагрузка - = 28кН/м2;

-     пролет - L=14 м

-     шаг колонн – l = 5 м

-     высота колонны - H = 6 м

-     колонны – сквозные с планками.

-     тип пола - I

-     класс бетона фундамента В12,5.

2.                Конструктивная схема балочной клетки.

Балочная клетка состоит из следующих элементов: стального настила (Н), укладываемого по балкам настила (БН), вспомогательных балок (ВБ), и главных балок (ГБ), располагаемых обычно параллельно большей стороне перекрытия. Таким образом, балки настила воспринимают полезную нагрузку от массы настила и пола. Вспомогательные балки передают всю нагрузку от балок настила на главные балки, а главные балки – на колонны или стены.

3.ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ПО РАСЧЁТУ КОНСТРУКЦИЙ

Цель расчёта – обеспечить заданные условия эксплуатации и необходимую прочность и устойчивость при минимальном расходе материала и минимальных затратах труда на изготовление и монтаж. Расчёт проводится с использованием методов сопротивления материалов и строительной механики. Основной задачей этих методов является определение внутренних усилий, которые возникают в конструкциях под воздействием приложенных нагрузок.

Расчёт начинают с составления расчётных схем сооружения в целом и его отдельных элементов. Составлению расчётных схем должна предшествовать работа по компоновке отдельных конструкций с предварительной эскизной проработкой чертежей элементов и их сопряжений.

Определив по принятой расчётной схеме усилия в конструкции или её элементах (статический расчет), производят подбор их сечений (конструктивный расчёт), проверяют несущую способность и жесткость конструкций. Если хотя бы одна из проверок не удовлетворяется, уточняют размеры сечений.

4. Составление вариантов балочной клетки.

При проектировании балочной клетки задача сводится к тому, чтобы путём технико-экономического сравнения различных вариантов найти наиболее экономичную конструкцию балочной клетки по расходу материала на 1 м² площади перекрытия.

С этой целью следует составим 3 варианта расположения вспомогательных балок и балок настила. После статического и конструктивного расчётов настила и балок для всех вариантов произведем их сравнение по расходу стали на 1м² площади перекрытия балочной клетки и количеству монтажных единиц.

После этого выберем наиболее выгодный вариант балочной клетки по расходу стали  и количеству монтажных единиц. В случае одинакового расхода стали, предпочтение следует отдавать варианту с наименьшим количеством монтажных единиц.

Рис. 2

4.1.Вариант № 1

4.1.1. Расчет настила

Принимаем сталь С245(т.к II гр.)

Рис. 3

Сбор нагрузок: Таблица 1

Листы настила крепятся к верхним полкам балок настила при помощи сварки угловыми швами катетом не менее 4 мм. Для удобства сварки ширина листа должна быть на 15-20 мм меньше шага балок настила (см. раб. чертёж). При нагрузках, не превышающих 50 кН/м², и относительном прогибе меньше предельного, принимаемого для всех настилов равным [f/l]=1/150, прочность шарнирно закреплённого по краям стального настила всегда будет обеспечена, и его надо рассчитывать только на жесткость (прогиб).

Определим наименьшую толщину настила при заданном пролёте балок настила lн   при lн=100 см.

где  ;

qн –нормативная нагрузка на настил;

;

;

;

tн=1,16 см. По сортаменту принимаем tн=12 мм.

Настил крепится к балкам настила сплошными сварными швами.

Определим растягивающее усилие Н, действующее на 1 погонный  длины шва:

где γf- коэффициент надежности по нагрузке (γf=1,05).

;

1. Расчет по металлу шва

-     коэффициент глубины провара шва bf = 0,9 (табл. 34* СНиП II-23-81*)

-     коэффициент условия работы шва gwf = 1 (по п.11.2 СНиП II-23-81*)

В соответствии с табл. 55 СНиП II-23-81* принимаем электроды типа Э42 для стали С245.

Расчетное сопротивление металла шва R wf = 180 МПа (по т.56 СНиП II-23-81*).

2.Расчет по металлу границы сплавления.

-     коэффициент глубины провара шва bz = 1,05 (табл.34 СНиП II-23-81*)

-     коэффициент условия работы шва = 0,45Run. По т.51* СНиП II-23-81*

для стали С245 Run =370 МПа.Rwz=0.45·370=166.5 МПа=16,65кН/см2.

gwz=1(по п.11.2 СНиП II-23-81*);

Принимаем требуемый катет шва kf=5 мм(в соответствии с табл.38 СНиП II-23-81*)

4.1.2.Расчет балок настила

Сбор нагрузки: Таблица 2

Определение удельного веса настила.