Металлические конструкции
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
|
Вид нагрузки |
|||
|
Металло-цементный раствор t=30мм |
0,75 |
1,3 |
0,975 |
|
Гидроизоляция:2 слоя рубероида на мастике |
0,1 |
1,3 |
0,13 |
|
Теплоизоляция: шлако-бетон t=40мм |
0,48 |
1,3 |
0,624 |
|
Полезная нагрузка |
28 |
1,05 |
29,4 |
|
Итого: |
29,33 |
|
31,129 |
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*)
