Столбов А.В. Металлические конструкции

Подождите немного. Документ загружается.

14. Конструирование и расчет узла сопряжения подкрановой и

надкрановой частей колонны, базы внецентренно сжатой

сплошной и сквозной колонны.

15. Подбор и проверка сечения подкрановой балки.

Самостоятельная работа.

Качественное изучение курса и закрепление полученных

теоретических знаний невозможно без постоянной самостоятельной

проработки изучаемого материала. С этой целью, а также для

возможности практической реализации полученных знаний

студентами выполняются курсовые проекты. Необходимые данные

для выполнения курсового проекта определяются консультантами и

выдаются студентам в виде индивидуальных заданий.

Состав и оформление курсового проекта «Балочная клетка».

Содержание: разработка вариантов компоновки балочного

перекрытия с расчетом настила и прокатных балок, конструирование

и расчет главной балки, колонны и основных узлов. Объем работы:

чертежи на 1 листе формата А1, пояснительная записка с эскизами,

расчетами и обоснованием принятых решений.

Состав и оформление курсового проекта «Стальной каркас

одноэтажного производственного здания».

Содержание: выбор схемы каркаса, компоновка и расчет (с

использованием ЭВМ) поперечной рамы каркаса, конструирование и

расчет стропильной фермы, колонны, подкрановой балки, основных

узлов каркаса. Объем проекта: чертежи на двух листах формата А1,

пояснительная записка с эскизами, расчетами и обоснованием

принятых решений.

Учебная литература.

Основная

1. Металлические конструкции: Учебник для вузов/Под ред. Е.И.

Беленя. – 6-е изд., М., Стройиздат, 1986-560с.

2. Металлические конструкции В3т.Т.1. Элементы стальных

конструкций: Учебное пособие для строит. вузов/ В.В. Горев и

др.: Под ред. В.В. Горева – М., Высш. шк., 1997.-527с.:ил.

3. Металлические конструкции В3т.Т.2. Конструкции зданий:

Учебное пособие для строит. вузов/ В.В. Горев и др.: Под ред.

В.В. Горева – М., Высш. шк., 1999.-528с.:ил.

4. Металлические конструкции В3т.Т.3. Специальные конструкции

и сооружения: Учебное пособие для строит. вузов/ В.В. Горев и

др.: Под ред. В.В. Горева – М., Высш. шк., 1999.-544с.:ил.

5. Металлические конструкции: учебник для студентов высших

учебных заведений/ Ю.И. Кудишин, Е.И. Беленя и др.; под ред.

Ю.И. Кудишина. – 9 изд. – М.: Издательский центр «Академия»,

2007.-688с.

Дополнительная

6. СНиП 2.01.07-85*. Нагрузки и воздействия. Госстрой России –

М.: ГУП ЦПП, 2003.-44с.

7. СНиП II-23-81*. Стальные конструкции. М.: ФГУП ЦПП, 2005-

90с.

8. Пособие по расчету и конструированию сварных соединений

стальных конструкций (к главе СНиП II-23-81) ЦНИИСК им.

Курченко.- М., Стройиздат, 1984 – 40с.

9. Пособие по расчету и проектированию усиления стальных

конструкций (к СНиП II-23-81*) Укрниипроект-

стальконструкция.- М: Стройиздат, 1989-159с.

10. Легкие конструкции одноэтажных производственных зданий

/Е.Г. Кутухтин, В.М. Спиридонов, Ю.Н. Хромец.- 2-е изд.,

перераб. и доп.- М.: Стройиздат, 1988.-263с.:(Справочник

проектировщика).

11. СП 53-102-2004. Свод правил по проектированию и

строительству. Общие правила проектирования стальных

конструкций. Введен в действие с 01.01.2005г. М.: ФГУП ЦПП,

2005-164с.

12. Металлические конструкции. В 3 т. (Справочник

проектировщика)/ под общ. ред. В.В. Кузнецова (ЦНИИ

Проектстальконструкция им. Н.П. Мельникова) – М.:

издательство АСВ, 1998-1999.

Курсовой проект №1

1.Компоновка балочной клетки.

Главные балки располагаются вдоль больших расстояний. Пролёт

главных балок обычно составляет

1812 L

м. Шаг главных балок

95 l

м. Шаг балок настила

зависит от типа настила. При

стальном плоском настиле принимается

 

6.16.0 а

м. Шаг

вспомогательных балок назначается в пределах

 

а

м и

должен быть кратным пролету главной балки.

Рис. 1 Типы балочных клеток:

а) нормального типа; б) усложненного типа

1-главные балки; 2-балки настила; 3-вспомогательные балки.

2.Расчет несущего настила.

Для стального плоского настила применяются листы толщиной

6÷14 мм из стали С235 по ГОСТ 27772-88. Настил рассчитывается в

следующем порядке:

-устанавливается предельный относительный прогиб настила от

нормативной нагрузки

1501]/[ 

efu

, (

150]/[



uef

fln

);

- определяется отношение пролета настила к его толщине





















где

1026,2

3,01

1006,2















, кН/cм

;



=0.3 - коэффициент Пуассона для стали;

245

/1006,21006,2 смкНМПаE 

- модуль упругости стали;

nnni

gpq 

- нормативная равномерно распределенная нагрузка

на настил, кН/cм

;

- нормативная временная нагрузка;

- нормативная постоянная нагрузка;

- расчетный пролет настила, см;

- толщина настила, см.

Толщина настила

назначается в зависимости от нормативной

нагрузки

, табл. 1.

Таблица 1.

Нагрузка на

настил,

, кН/м



10 11



20 21





Рекомендуемая толщина

настила,

, мм.



8 8



10 10



12 12



Затем подсчитывается пролет настила l

и шаг балок настила

l 















, см;

 

1510 

, см.

Растягивающую силу

, на действие которой надо проверить

сварные швы, прикрепляющие настил, можно определить по

приближенной формуле

H





















, кН/cм

где



=1,2 - коэффициент надежности по нагрузке.

Расчетное значение катета углового шва, прикрепляющего настил к

балкам

 







min

, см

где (

R



)

min

-минимальное значение произведений :

wff

R



- (при расчете по металлу шва), кН/см

, или

wzz

R



- (при расчете по металлу границы сплавления), кН/см

;

– расчетное сопротивление условному срезу по металлу

шва, определяемое по таблице 56[7];



– коэффициенты, принимаемые при сварке элементов из

стали с пределом текучести до 580 МПа по таблице 34[7];



= 0,7;



=1 – для случаев сварки стали с пределом текучести свыше

580МПа;

– катет шва;

– расчетное сопротивление условному срезу по металлу

границы сплавления;

= 0,45

(

– временное

сопротивление стали разрыву);

Значение

приведены в таблице 51[7], а

– в таблице 3

приложения 1[8]; при сварке элементов, выполненных из стали разной

прочности, учитываются меньшие значения

При выборе электродов или сварочной проволоки должны

учитываться группы конструкций и климатические районы,

приведенные в таблице 55[7]. Для угловых швов в элементах из сталей

с пределом текучести до 285МПа применяются электродные

материалы, обеспечивающие выполнение условия

fzwzwfwz

RRR



/1,1 

а в элементах из сталей с пределом текучести свыше 285МПа –

fzwzwfwz

RRR



/

Прочность одного из расчетных сечений будет меньше

прочности другого, поэтому достаточно выполнить расчет по менее

прочному сечению. Установить расчетное сечение можно по таблице

2[8] или путем сравнения значений

wff



wzz



- при

wzzwff





расчетным является сечение по металлу

шва;

- при

wzzwff





расчетным является сечение по металлу

границы сплавления.

3.Расчет балок настила.

В качестве балок настила и вспомогательных балок применяются

двутавры ГОСТ 8239-89, двутавры с параллельными гранями полок

(тип Б и Ш) по ГОСТ 26020-83 или швеллеры по ГОСТ 8240-93 из

стали С235



С345 по ГОСТ 27772-88.

Нормативная погонная нагрузка на балки настила

 

.agpq

nnn



, кН/м

Расчетная погонная нагрузка:

 

agpq

fnfn





, кН/м

где



=1,2 и



=1,05- коэффициенты надежности по нагрузке.

Максимальное значение расчетного изгибающего момента и

поперечной силы

max





смкН 

;

max





кН

Номер прокатного профиля определяется по требуемому моменту

сопротивления

ТР







max

см

где

- коэффициент, учитывающий развитие пластических

деформаций по сечению, определяемый по табл.66[7]. Для

прокатных балок можно принять

1,1

с

;

– расчетное сопротивление стали (табл.51[7]), кН/см

Подбирается сечение с ближайшим большим значением

ТР

WW 

. По сортаменту устанавливаются геометрические

характеристики (

xxw

ISbht ,,,,

) сечения балки.

Производится проверка прочности от действия касательных

напряжений в опорном сечении балки





max







, кН/см

где

RR  58,0

- расчетное сопротивление стали срезу.

Если проверка на поперечную силу не удовлетворяет условиям

прочности, принимается следующий больший профиль.

Проверка местной устойчивости сжатого пояса и стенки прокатных

балок не требуется, поскольку она обеспечивается их толщинами.

Проверка общей устойчивости балок настила не требуется, т.к. на них

непрерывно опирается настил.

Проверка жесткости балок выполняется по формуле



















384

где













- предельный относительный прогиб балок [6].

Вспомогательные балки рассчитываются аналогично.

4. Расчет и конструирование главных балок.

Нагрузка на главную балку передается от вспомогательных балок

или балок настила. Для главной балки ширина грузовой площади

равна шагу главных балок.

Нагрузка на главную балку в балочной клетке усложненного типа

принимается в виде системы сосредоточенных сил. Нагрузку на

главную балку в балочной клетке нормального типа можно считать

равномерно распределенной, в связи с частым расположением балок

настила.

Нормативная и расчетная нагрузка на главную балку

 





гг

agpq

nnn

, кН/м;

 





г21г

agpq

fnfn

, кН/м,

где

- шаг главных балок, м;





1,02 - коэффициент учитывающий собственный вес главной

балки (

21 

% от нагрузки, приходящейся на балку).

Расчетный изгибающий момент в середине пролета и поперечная

сила на опоре

max





смкН 

;

max





, кН.

Требуемый момент сопротивления главной балки

ТР







max

, см

Оптимальная высота главной балки из условия наименьшего

расхода материала

ТР

opt

kh 

, см ,

где

- коэффициент, зависящий от конструктивного оформления

(для сварных балок

2,115,1 k

Для балок высотой 1-2 м значение толщины стенки можно

предварительно определить по формуле

1000





, мм,

где

Lh 















, мм.

Наименьшая допустимая высота балки определяется из условия

жесткости

 

1г

min

qLfE

сqLR

ncy









, см,

где

 

- предельное отношение прогиба главных балок к пролету

см.[6]. Рекомендуемые отношения высоты балки

к толщине

стенки

приведены в таблице 2.

Таблица 2

м 1 1,5 2 3

мм 8 – 10 10 - 12 12 – 14 16 - 18

100 - 125 125 - 150 145 – 165 165 - 185

Окончательно высота балки назначается с учетом следующих

требований

min

hh 

;

opt

hh 

;

Lh 















Высоту составной балки рационально принимать кратно 100 мм,

если для стенки не использовалась универсальная сталь. При выборе

высоты балки возможны отступления от

opt

на

20

%, что

приводит к изменению массы балки на

54 

Для определения толщины стенки из условия работы на срез для

балок оптимального сечения с

AA 2

, можно воспользоваться

формулой:

csw









max

2,1

, см,

где

 96,0

, см - высота стенки балки.

Из условия обеспечения местной устойчивости стенки балки без

дополнительного укрепления ее продольными ребрами жесткости



, см.

Толщина стенки должна быть согласована с имеющимися

толщинами проката листовой стали. В сварных балках пояса

рационально принимать из листов универсальной стали.

Требуемая площадь сечения пояса балки, исходя из условия

прочности, может быть определена по приближенной формуле:

ТР





, см

Толщина

поясного листа принимается с учетом следующих

условий:

wfw

ttt 3

40

мм.

Ширина поясных листов принимается из условия обеспечения

общей устойчивости балок в пределах

















По конструктивным соображениям

ммb

600180 



Окончательно принимается



ТР

AA 

Коэффициент

уточняется и выполняется проверка прочности

по нормальным напряжениям.

Характеристики принятого сечения





, см

;



































212

, см

где

thh 

Наибольшее нормальное напряжение в балке