Содержание
I. Задание по выполнению курсовой работы………………………... 3
II. Расчёт балочной конструкции……………………………………... 4
1. Расчёт настила для нормального типа компоновки балочной конструкции……………………………………………………... 4
2. Расчёт балок настила для нормального типа компоновки
балочной конструкции………………………………………….. 5
3. Расчёт усложнённого типа балочной конструкции………….... 9
4. Расчёт главной балки…………………………………………..14
5. Расчёт центрально-сжатой колонны………………….………. 21
6. Расчет соединительных планок………………………………..22
7. Расчёт базы колонны…………………………………………….23
8. Конструирование оголовка...……………………………………26
III. Список используемой литературы……………………………….... 27
I. Задание по выполнению курсовой работы
Тема: «Металлические балочные конструкции»
Исходные данные для расчёта:
1. Размеры балочной конструкции в плане: 3А´3В, А = 12 м;
В = 5 м.
2. Строительная высота перекрытия: hстр. = 1,3 м;
3. Отметка верха настила: 6800 мм;
4. Нагрузка на настил: Р = 1,1 т/м2;
5. Конструктивное решение колонны: Сквозная колонна, ветви
соединены уголками.
Дата выдачи задания:
Срок выполнения:
II. Расчёт балочной конструкции
Расчёт настила для нормального типа компоновки балочной конструкции
Заданы размеры балочной конструкции в плане 3А´3В; А = 12 м,
В = 5 м, отметка верха настила hстр. = 1,3 м, нагрузка на настил
Р = 1,1 т/м2 и строительная высота перекрытия балочной конструкции 6800 мм. Материал для изготовления металлоконструкций назначен по СНиП II-23-81* [1]: Сталь марки С245.
Рис.1. Схема балочной конструкции нормального типа:
1 – колонна, 2 – главная балка, 3 – балка настила
Определяется цилиндрический модуль упругости:
E1=E/(1-υ2)=2,1·106(1-0,32)=2,3·106 (кг/см2),
где E-модуль упругости 1-го рода (табл. 63. [1]);
υ =0,3 - коэффициент Пуассона (табл. 63. [1]).
Определяется предельное отношение пролёта настила к его толщине, учитывающее действие нормативной нагрузки на настил.
[lн/t]=(4·n0 /15)·[1+72· E1 / n04·Pн )]= =4·150/15·[(1+72·2,3·106 /1504·0,11)]=118,95,
где n0=150 –обратная величина относительного погиба настила;
Pн =0,11(кг/см2) - нормативная нагрузка на настил.
Назначаем три различных пролета настила из условия, что пролет главной балки должен делиться без остатка на пролет настила. Таким образом, берем l1н=0,6м; l2н=1м; l3н=1,2м.
Каждому назначенному пролету настила будет соответствовать своя толщина настила:
1. 
2. 
3. 
Найденные значения толщин настила уточняются с учётом дискретности сортамента на листовую сталь.
Расчёт балок настила для нормального типа компоновки балочной конструкции
Балки настила рассчитываются для трех вариантов настила по следующему алгоритму.
1. Определяется расчетная нагрузка на балку настила:
qi = (qiнас· γ f2+Pн·γ f1)·liн
где γ f2 =1,05 - коэффициент перегрузки при действии постоянной нагрузки;
γ f1=1,1 - коэффициент перегрузки при действии временной нагрузки;
qiнас. - вес 1м2 настила, зависящий от его толщины.
Pн=0,11(кг/см2);
qiнас = ti· γ
q1нас= t1· γ =0,5·0,00785=0,00392(кг/см2);
q2нас= t2· γ =0,84·0,00785=0,00659(кг/см2);
q3нас= t3· γ =1,01·0,00785=0,00792(кг/см2);
q1=(q1нас· γ f2+Pн *γ f1) l1н=(0,00392*1,05+0,11·1,1)·60=7,507(кг/см);
q2=(q2нас·f γ f2+Pн *γ f1) l2н=(0,00659*1,05+0,11 *1,1)·100=12,792(кг/см);
q3=(q3нас· γ f2+Pн *γ f1) l3н=(0,00792*1,05+0,11*1,1) ·120=15,52(кг/см).
2.Определяется расчетный изгибающий момент:
Mi= (qi ·l2бн)/8;
где lбн - пролет балки настила, который равен поперечному шагу колонны В
(см.рис.1).
lбн=5 м
M1=(7,507·5002)/8=234593,75(кг·см);
M2=(12,792·5002)/8=399750(кг·см);
M3=(15,52·5002)/8=485000(кг·см);
Определяется требуемой момент сопротивления сечения балки:
Wтр= Mi/С1·Ry· γс;
где Ry - расчетное сопротивление при изгибе, принимается по таблице 51[1]. Ry=24,5(кН/см2);
γс- коэффициент условий работы (табл.6.[1]). Принимаем равным γс=0,9.
С1- коэффициент, учитывающий развитие пластичных деформаций в
полке и в стенке балки настила.
Предварительно примем С1=1,1.
Wтр1=2345,93/(1,1·24,5·0,9)=96,72(см3);
Wтр2=3997,50/(1,1·24,5·0,9)=164,81(см3);
Wтр3=4850,00/(1,1·2405·0,9)=199,96(см3).
По требуемому моменту сопротивления сечения балки из сортамента подбираем ближайший двутавр, который будет иметь Wф.
Wф1=194,3 (см3), (20Б1);
Wф2=260,5 (см3), (23Б1);
Wф3=312 (см3), (26Б1).
Определим отношение Aп /Aст :
Aп1/Aст1=8,5*100*2/5,6*(200-2*8,5)=1,658;
Aп2/Aст2=9*110*2/5,6*(230-2*9)=1,667;
Aп3/Aст3=8,5*120*2/5,8*(258-2*8,5)=1,459;
В зависимости от Af/Aw по табл. 66.[1] находится значение коэффициента С1
С1=1,0503;
С2=1,0499;
С3=1,0562.
Проверим фактическое напряжение в балке настила:
σi=Mi/(CiWi) ≤ RY γ C;
σI=MI/(CIWI)=2345,93/(1,0503*194,3)=11,49(кН/см2)<22,05(кН/см2);
σ2=M2/(C2W2)=3997,50/(1,0499*260,5)=14,61(кН/см2)<22,05(кН/см2);
σ3=M3/(C3W3)=4850,00/(1.0562*312)=14,72(кН/см2)<22,05(кН/см2)
Проверка сходится.
Затем уточним нормативную нагрузку, приходящуюся на балки настила, которая принимается без учета коэффициентов перегрузки:
qiн=(qiнас+Pн) liн+Gбн,
где Gбн- линейная плотность подобранного двутавра;
q1н=(Pн +q1нас) l1н+Gбн=(1100+39,2)*0,6+22,4=705,92 (кг/см);
q2н=(Pн +q2нас) l2н+Gбн=(1100+65,9)*1+25,8=1191,7 (кг/см);
q3н=(Pн +q3нас) l3н+Gбн=(1100+79,2)*1,2+28,0=1443,04 (кг/см);
Определим относительный прогиб балки настила:
f/lбн=(5/384)*((qн l3бн)/(ЕJх)) ≤[f/l],
где [f/l]-относительный допускаемый прогиб;
(f/l)=1/250=0,004; Е=2,1*1010(кг/м2)
f/lбн=(5/384)[(705,92*125)/(2,1*1010*1943*10-8)]=0,0028<0,004;
f/lбн=(5/384)[(1191,7*125)/(2,1*1010*2996*10-8)]=0.0031<0,004;
f/lбн=(5/384)[(1443,04*125)/(2,1*1010*4024*10-8)]=0,0028<0,004
Проверка сходится.
Результаты расчета заносим в таблицу 1.
Таблица1.
| № вари анта | Толщина настила t, мм | Вес 1м2 настила qнас,, кг | Пролет настила l, м | № двутавра балки настила | Вес 1м2 балочной конструкции, Н/м2 gнж=gнас+GБН/lН |
| 39,2 | 0,6 | 20Б1 | 76,5 | ||
| 8,4 | 65,9 | 23Б1 | 91,7 | ||
| 10,1 | 79,2 | 1,2 | 26Б1 | 102,5 |
Выбираем вариант №1 т.к. он самый экономичный при пролете настила 0,6м.