Contribution to International Economy

  • Металлические конструкции
ВВЕДЕНИЕ
Металлические конструкции благодаря своим технико-экономическим показателям применяются во всех отраслях народного хозяйства.
Широкое применение металлических конструкций в строительстве позволит проектировать сборные элементы зданий и сооружений сравнительно малой массы, организовывать поточное производство конструкций и их монтаж, ускорять ввод объектов в эксплуатацию.
Система главных и второстепенных несущих балок образующих конструкцию перекрытия или рабочих площадок, называется балочной клеткой. В зависимости от расчетной нагрузки и размеров в плане, балочные клетки могут быть трех типов.
1) упрощенные;
2) нормальные;
3) усложненные.
В проектной практике наибольшее распространение получили два последних типа:
Выбор рационального типа балочной клетки зависит от многих факторов, поэтому его осуществляют на основании сравнения нескольких возможных вариантах конструктивного кипения. При этом для снижения труда емкости к max количеству вспомогательных балок и балок настила, которые проектируют прокатными.
Исходные данные
Ф.И.О.
студента № за
четки Шаг второст. балок Шаг колони в поперечн. направл. Шаг коло
ни в прод. направл Нагрузки на площадку Тип соедин
колони Тип соединбалок между собой Кла
сс бетона ф-та В Отметка верха площадки Глубина залотенка ф-та
q
q

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2,6 7,4 13 3,55 13,2 СК с г
швелеров ВОУ В15 7,4 -0,5
Проектная схема для расчета
Расчет шага вспомогательных балок
L=13000мм; В=7400мм; а=2600мм
q =3,55 кН/м ; q =13,2 кН/м
С 235 (Вст 3 КП 2); =23 кН/см
1. Определяем размеры несущего стального настила
q =q +q =3,55+13,2=16,75 кН/м
Согласно граничным отношениям прогиба будущего настила L , толщина листа=10 мм.
q =78,5 кН/м =0,0785*10=0,785 кН/м
2. Суммарная нормативная нагрузка
q = q + q =13,2+3,55+0,785=17,535=0,0017535 кН/см
Тогда
= ( + = ( + )=

Расчет второстепенной балки
Пример расчета№1
Листы настила располагают вдоль второстепенных балок, тогда шаг балок, должен равняться ширине прокатных листов
Ширина настила
принимается 1000мм,
тогда шаг балок 1040мм
1040*6=6240мм мм
7400-6240=1160мм
Расчет балки Б1
1. q =(q +q +q )*к*а =(3,3+13,2+0,785)*1,02*1,04=18,601
18,6 кН/м
2. Определяем расчетную продольную нагрузку на балку с учетом ориентировочного собственного веса.
q =(q *γ +q *γ +q *γ )*k *а =(3,55*1,1+13,2*1,2+0,785*1,05)*
*1,02*1,04=21,82 кН/м
3. Определяем в балке
=
4. Определяем требуемого сопротивления с учетом упруго пластичной работы материала.

Принимаем: двутавр согласно сортаменту
I №14 , =81,7см ; I =572 cм ; S =46,8 cм
(ГОСТ 8239-97) А =17,4 см q =13,7 кН/м=0,137кН/м
t =4,9 мм.
5. Определяем расчетную нагрузку на балку с учетом реально собственного веса.
q q )*а +q * =(3,55*1,1+13,2*1,2+0,785*1,05)*
*1,04+0,137*1,05=21,536 кН/м.
6. Определяем реальный момент и реакции балки на опоре.
М = 18,2кН/м=1820кН/см.
V =V =q * =21,536* =27,997кН Q =V
7.Определяем реальную прочность балки.
= = = =4,25кН/см
4,25 =0,58 *Rу=13,34 кН/см

G =C G=1,085 по таблице 66 СМиП

8. Проверяем жесткость балки

Расчет вспомогательной балки Б
F =2V =2*27,997
F =2V а=2q а * =2*16,8 =43,68 кН
q =(3,55*1,1+13,2*1,2+0,785*1,05)* 0,137*1,05=20,569*0,81
+0,144=16,8км/м
1. Определяем реакц3ии и момент в пролете балки с учетом её ориентировочного веса.
кН
=[
2. Определяем необходимый требуемый момент сопротивления.

по сортименту принимаем I №50.
А =100см ; W =1589cм ; І =39727см ;S=919cм
q =78,5кг=0,785кН; в =17 t =15,2 t =10=1
3. Уточняем величину М с учетом собственного веса.


=186,705*3,7-55,994*1,04-55,994*2,08-43,68*3,12-1,05*0,785* =374,188 кН/м=37418,8кН/см
4. Проверяем прочность профиля балки
Определяем отношения

G=C=1,1165
Напряжение в точке действия М .

Проверяем запас прочности.

5. Проверяем жесткость балки

6. Прочность на срез

Пример расчета №2
Расчет балки Б1
1. Определяем погонную нагрузку на балку с учетом её ориентировочного веса.
q =( + =(3,55*1,1+13,2*1,2+0,785*1,05)*1,02
*1,1=23,078 кН/м
2. Определяем М в пролете

3. Определяем требуемый момент сопротивления

по сортаменту принимаем І №33
А =53,8см ; W =597 cм ; І =9840см
q =42,2кг=0,422кН S=339 cм t =7=0,7
4. Определяем расчетную нагрузку с учетом собственного веса.
q =( + =(20,569)*1,1+0,422*1,05=
=23,069кН/м
5. Определяем М и реакции балки на опоре


6. Проверяем реальную прочность балки.




7.Проверяем жесткость балки

Таблица сравнения вариантов
№ п/п Название элемент конструкции Масса стали
в кг/см
% Количество соединений
по элементам по варианту по эт. ВОУ Соединения настила
1 2 3 4 5 6 7 8
1 настил t=10мм
второстепен.
балки настила I14
вспомогат.
балки I 50 78,5
13,7
78,5
17,07
114% Сварное
2 настил t=10 мм
балка второстепенная I№33 78,5
42,2
12,07
100% Сварное
Расчет главной балки.
F =2V =2[(3,55*1,1+13,2*1,2+0,785*1,05)*1,1+0,422*1,05]* =170,71кН
F =2V =2[(20,569)*1,05+0,4431]*3,7=163,1кН
F =2V =2[(20,569*0,5+0,4431]*3,7=79,38кН
Принимаем сталь С 245 с расчетным сопротивлением Rу=24 кН/см


2. М в пролете балки
М =[(4,4+3,3+2,2+1,1)] =
[(6053,44-897,05-1877,81)]*1,06=3475,2948кН/м=347529,48 кН/см.
3. Определяем требуемый момент сопротивления с учетом упругопластичной работы балки.

4. Определяем оптимальную высоту балки предварительно предвидя
:

=7+3h=7+3*1,3=10,9=1,09=1,1мм
5. Исходя из условия жесткости определяем min высоту балки
[ ]=

6. Из условия на срез балки определяем min толщину стенки.

7. Определяем min допустимую толщину стенки балки исходя условия применения продольных ребер жесткости

=10мм Из листа 1200*10
8. Компонуем поперечное сечение балки.
Ориентировочно задаемся толщиной поясных листов балки.

=1200+20+20=1240 =1240> =1194,2
Определяем А :
Ширину балки пояса принимаем. в пределах рекомендуемых величин
:
По сортаменту принимаем ГОСТ 82-70, полосу в =340мм,
тогда
Принимаем пояс у листа 340*22
9. Проверяем местную устойчивость статого пояса балки с учетом упругопластиковой работы материала.

принимаем =12,22
Фактическое соотношение

10. Определяем геометрические характеристики поперечного сечения балки.


34*2,2*2+120*1,1=281,6см

11. Определяем реальный момент и реакции балки с учетом собственного веса
=k*S*A *100=1,2+0,0785*281,6*100=265,27 =2,65



Выполняем проверку прочности подобранного поперечного сечения по формуле:





Прочность балки
= = = <

Замена поперечного сечения балки ГБ-1.
X=
В сечении определим
величину Q и М

Q =2,5м=V - 1028,76-79,38-163,1-170,71-2,65*2,5=
=608,945кН
= =9167,57см
2. Определяем необходимую площадь каждого из поясов изменённого сечения балки.

3. Определяем ширину пояса, оставляя толщину прежней.

В соответствии с сортаментом по ГОСТ87-70 принимаем ширину пояса 240мм
мм
При этом
в =240>0,1h=0,1*1244=124,4мм
в =240>0,5в =0,5*340=170мм
в =240>180мм.
4. Определяем геометрическую характеристику измененного сечения балки.


5. Проверяем несущую способность подобранного сечения балки на расстоянии 2,5м от опоры.

6. Проверяем приведенное напряжения на уровне поясных швов балки в месте изменения поясов.




7. Проверка общей устойчивости балки.
Согласно п.5.16 СНиП общую устойчивость балок не нужно проверять при передачи нагрузок через стальной настил.
Расчет поясных швов балки.
1. Определяем сдвигающую силу на один см. длины балки.

2. Определяем, катеты швов которые выполняем автоматической сварной.
Расчет сварных швов выполняем по металлу границ сплавления.


Однако в соответствии с данными табл. 38 СНиП с более толстым элементом, катет швов следует принять не менее 6 мм, что гораздо больше 1,49мм.
3. Проверка местной устойчивости составной балки.

а также условие гибкости.

4. Устанавливаем основные ребра жесткости в местах крепления или опирания второстепенных балок.
Х=2100- =1500
Z =2100-1200=900
5. Проверяем местную устойчивость стенки в первом отсеке длиной.
а=2100<2h =2*1200=2400мм.
6. Определяем момент и поперечную силу на расстоянии Х от опоры балки.


7. Проверяем местную устойчивость балки.






по коэф. определяем Скр(сч)=32,15


Проверяем:
т.е. условие п.7.3. выполнено
8. Определяем ширину и толщину ребер жесткости.
В соответствии с пунктом 7.3. СНиП ширина и толщина должна быть больше или равно.


принимаем =6мм.
Ребра приваривают к стенке балки ручной сваркой, тогда в соответствии со СНиП п 3.8, толщина шва 6мм.
Расчет опорного ребра балки.
1. Расчетная схема опорного ребра.

тогда
и т.д.

Принимаем толщину ребра =14мм
2. Проверяем напряжение в опорном ребре из условия его смятия.
см.

3. Проверяем устойчивость опорного ребра из плоскости балки
;



по т 2 СНиП У=0,954

4. Определяем катет шва приклепляющие ребро и стенке балки


Принимаем, что швы выполнять ручной сваркой, т.34 СНиП.


В соответствии с требованием т.38 СНиП в наших условиях должен быть не менее 6 мм, принимаем =6 мм.
Расчет соединений второстепенных балок с главными.
Для соединения второстепенной балки используем I 33 с главной балкой принимаем накладку 200*280*8мм из стали с 235.
Балку прикрепляют до ребер главной балки болтами грубой точности из ст. 1кл. 4.6.d=20мм.
Расчетной силой является опорная реакция второстепенной балки, которую увеличивают на 20%, тогда Р=1,2 =1,2*85,355=102,43 кН.
1. Выполняем проверку прочности конструктивно принятых накладок.

2. Определяем величину действующего момента в соединении.
=Р*15=102,43*15=1536,45кН/см.
3. Определяем момент сопротивления накладок.

4. Определяем суммарную площадь поперечного сечения накладок.


5. Определяем касательное напряжение.


6. Расчет швов прикрепляющих накладок до стенки балки.
Эти швы выполняют ручной сваркой и катет шва необходимо принимать.
а) минимально допустимым принимаем =5мм.
б) max допустимых швов
=1,2*t =1,2*0,7=0,84=8,4 9мм.
примем катет шва =9мм
7. Определяем касательное напряжение у шва расчетной силы Р по металлу шва.

-2=28-2=26см
По границе составления.


Проверяем изгибающий момент
*20=102,43*20=2048,6кН/см
8. Определяем нормальное напряжение в швах под действием изгибающего момента
а) по металлу шва

б) по границе сплавления

9. Проверяем несущую способность швов
а) по металлу шва

б) по границе сплавления
=
10. Расчет болтов присоединяющих накладки к ребрам главной балки.
Принимаем болты: М20,d=20мм.
Определяем расчетное усилие, которое может быть воспринято болтом на соединение.
а) из условия среза.


б) Из условия смятия

2. Определяем количество болтов необходимое для соединения.

Для соединения принимаем 3 болта
Расчет колоны её узлов.
1. Расчет стержня колонны.
Исходные данные: отм. верха фундамента 7,4 м.
• материал колонны ст 235. R =23кН
• реакции главной балки V =1028,76кН
• ориентировачный собственный вес колонны Q=15кН.
1. Определяем вертикальную нагрузку на колонну с учетом собственного веса.
2*1028,76+15=2072,52 кН
2. Определяем высоту колонны и её рабочую схему.

3. Определяем расчетную длину колонны.

4. Определяем требуемую площадь колонны


5. Определяем требуемые радиусы инерции.

6. По А ветви и требуем по сортаменту подбираем требуемый швеллер для данной конфигурации нашей колонны.


7. Находим действующую гибкость стержня колонны относительно стержня колонны.

8. Проверяем стержень колонны на устойчивость относительно оси Х.


9. Производим расчет стержня колоны относительно оси у.
Определяем расстояние между ветвями колонны, в 2-х плоскостях .
Определяем расстояние между планками исходя из этого, что гибкость должна быть не более.
принимаем тогда
=93см
Принимаем =90 см.

10 Предварительно задается размерами планок, при этом во избежании выпучивании планок д.б. выдержаны соотношения.
и
Задаемся min возможной шириной колонны.
=2*115+100=330мм=33см
Компонуем в планки: =0,7*33=23см.





т.к.
11. Используя приблизительно зависимость радиуса инерции от конфигурации.
.
Согласно данным справочной литературы под редакцией Мельникова.
принимаем
12. Определяем геометрические характеристики колонны.



13.Определяем гибкость колонны.
Определяем


14. Проверяем устойчивость стержня колонны относительно оси у.


15. Соединения планки рассчитывают на условную поперечную силу.

тогда условная сила приходящая на одну планку, будет:



Проверяем напряжение.

Будем рассчитывать на срез только по металлу шва.

16. Назначаем сварной шов: =8мм
Проверяем напряжение в шве:


Расчет базы колонны.
1. Нагрузка действующая на колонну.
N=2072,52 кН, бетон В 12,5; R =0,75кН/см
2. Находим требуемую площадь опорной плиты.



3. Принимаем ширину траверса 10мм, а ширину свеса L=70мм.
Тогда.
В =h +2(t +C)=360+2(10+70)=520
L
L
Определяем В :
Принимаем размеры плиты 620*520мм.
4 Определяем действительное давление на фундамент.

5 Определяем толщину опорной плиты.
Определяем равномерное давление фундамента.
1. консольная часть плиты.
2. плиты опертые на три канта.
3. плиты опертые на четыре канта.
Участок длинной 1см.
Участок 1.
Участок 2
т.к. соотношение

Участок 3. т.к.

Принимаем сталь С235; R=22кН/см , t >20мм.
6. Определяем толщину опорной плиты по max моменту.
t =
принимаем t =40мм.
7. Определяем высоту траверса и длину сварных швов k д.б не более 1,2см min толщины из двух свариваемых элементов. Принимаем k =10мм. L определяем из условия среза по металлу шва.


Определяем высоту траверсы.

8. Определяем
Швы в опорной плите не учтены.
9. Определяем толщину швов, которыми траверсу крепят к опорной плите.


Принимаем шов k =10 мм
Расчет оголовка колонны.
Принимаем сталь С235 R =22кН/см R =35кН/ см
N=2V =2*1028,76=2057,52кН=2058кН
2. Находим

3. Находим :
т.к. принимаем =20мм
4. Определяем длину швов крепящих к стенкам вервей колонны.



Принимаем ребро-430мм*20мм
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1 Е.И.Беленя и Н.Н.Стрелецкий «Металлические конструкции», Спецкурс Москва и Стройиздат», 1982г.
2 Я.М.Лихтарников, Д.В.Ладыженский, В.М.Клыков, «Расчет стальных конструкций», Киев. «Будівельник», 1984г.
3 В.Т.Васильченко, А.Н.Рутмак, Е.П.Лукьяненко. «Справочник конструктора металлических конструкций», Киев «Будівельник»,1990г.
4 СНиП ІІІ-23-81 «Стальные конструкции».
5 МУ №=593.


Другие работы по теме: