Рабочая площадка. Записка по МК(mger). Министерство образования российской федерации. Московский государственный строительный университет

• Название: Министерство образования российской федерации. Московский государственный строительный университет
• Анкор: Рабочая площадка
• Дата: 20.04.2022
• Размер: 1.17 Mb.
• Имя файла: Записка по МК(mger).doc
• Тип: Курсовой проект; #486587
• страница: 1 из 2

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ.

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ.

Факультет: «Промышленное и гражданское строительство».

Кафедра металлических конструкций.

Специализация: «Теория сооружений».

Дисциплина: «Металлические конструкции».

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ.

Балочная площадка

Руководитель: Кудишин Ю.И.
Студент ф-та ПГС Бадалян М.К.

Курс IV дн. отд.

Группа 1

Москва 2006 г.

Исходные данные.

Шаг колонн в продольном направлении А, м	18 м.
Шаг колонн в поперечном направлении В, м	6 м.
Габариты площадки в плане	3А  3В
Отметка верха настила, м	9 м
Строительная высота перекрытия, м	2 м
Временная равномерно распределенная нагрузка, кН/м2	24 кН/м2
Материал конструкции настила - сталь	С235
Материал балок настила и вспомогательных - сталь	С235
Материал главных балок - сталь	C255
Материал колонн - сталь	С235
Материал фундаментов – бетон класса	М200
Допустимый относительный прогиб настила	1/150
Тип сечения колонны	Сплошная

1. 
   Выбор схемы балочной клетки.
   

Расчет настила.
Дано:

q_n = 24 кН/м²; _f = 1,2 – коэффициент надежности по нагрузке.

Материал настила – сталь С235. Согласно СНиП II-23-81 R_y = 23 кН/см² – расчетное сопротивление фасонного проката при t  20мм.

Норма прогиба для настила n = 150.

Коэффициент условия работы _с = 1.

Несущий настил состоит из стального листа, уложенного на балки и приваренного к ним. Для расчета такого настила мысленно вырежем из него полоску единичной ширины, закрепленную по концам неподвижными шарнирами. Тогда отношение наибольшего пролета настила к его толщине из условия заданного предельного прогиба можно приближенно вычислить по формуле:

где

кН/см² ,



По графику зависимости l/t для листового настила с шарнирно закрепленными краями от заданного прогиба и нормативной нагрузки на настил получаем аналогичный результат. Таким образом, принимаем l/t=92.

Принимаем для сравнения две толщины настила t_н.

1. 
   Примем t_н = 10 мм, тогда
   

см.

Определим число балок настила в пролете L = 18 м

шага – округляем до 19 шагов.

Принимаем , тогда расстояние между балками настила:

см.

Определяем силу, растягивающую настил:

кН/см, где

γ_f = 1,2 – коэффициент надежности для действующей на настил временной нагрузки.

Настил приваривается к балкам настила полуавтоматической сваркой электродами Э42 с R_wf = 18 кН/см².

Расчетный катет шва, прикрепляющего настил к балкам настила:

,

β_f – коэффициент, принимаемый по табл. 34 СНиП 2-23-81*,

γ_с – коэффициент условий работы.

Принимаем k_w = 4 мм, как минимально допустимый по табл. 38 СНиП 2-23-81*,
Расчетная схема настила.




Расчетная схема балок настила.
О пределяем распределенную нагрузку от веса настила зная, что 1м² стального листа толщиной 10 мм весит 78,5 кг:

кг/м² = 0,77 кН/м²

Нормативная нагрузка на балку настила:

кН/м.

Расчетная нагрузка на балку настила:

кН/м.

Расчетный изгибающий момент (пролет балки В = 6м):

кНм.

Требуемый момент сопротивления сечения:

см³, где

С_х = 1,1 – коэффициент, для расчета на прочность с учетом развития пластических деформаций, принимаемый по таблице 66 СНиП 2-23-81*

По сортаменту принимаем двутавр № 35Б1: W_x = 581,7 см³; I_x = 10060 см⁴; g = 38,9 кг/м.
Проверка прочности:

 принятый двутавр удовлетворяет условиям прочности.
Проверка прогиба балки:

см < [f] = 2,4 см.

см.
Принятое сечение балки удовлетворяет условиям прочности и прогиба. Проверку касательных напряжений в прокатных балках обычно не производят из-за относительно большой толщины стенок балок.

Общую устойчивость балок настила проверять не надо, поскольку их сжатые пояса надежно закреплены в горизонтальном направлении приваренным к ним настилом.

Определяем расход металла на 1 м² перекрытия:

настил кг/м²;

балки настила кг/м².

Всего расход составит: 78,5 + 41,1 = 119,6 кг/м².

2. 
   Примем t_н = 12 мм, тогда
   

см.

Определим число балок настила в пролете L = 18 м

шага – округляем до 16 шагов.

Принимаем , тогда расстояние между балками настила:

см.

Определяем силу, растягивающую настил:

кН/см, где

γ_f = 1,2 – коэффициент надежности для действующей на настил временной нагрузки.

Настил приваривается к балкам настила полуавтоматической сваркой электродами Э42 с R_wf = 18 кН/см².

Расчетный катет шва, прикрепляющего настил к балкам настила:

,

β_f – коэффициент, принимаемый по табл. 34 СНиП 2-23-81*,

γ_с – коэффициент условий работы.

Принимаем k_w = 5 мм, при t=12мм по табл. 38 СНиП 2-23-81*,

Определяем распределенную нагрузку от веса настила зная, что 1м² стального листа толщиной 10 мм весит 78,5 кг:

кг/м² = 0,942 кН/м²

Нормативная нагрузка на балку настила:

кН/м.

Расчетная нагрузка на балку настила:

кН/м.

Расчетный изгибающий момент (пролет балки В = 6м):

кНм.

Требуемый момент сопротивления сечения:

см³, где

С_х = 1,1 – коэффициент, для расчета на прочность с учетом развития пластических деформаций, принимаемый по таблице 66 СНиП 2-23-81*

По сортаменту принимаем двутавр № 33: W_x = 597 см³; I_x = 9840 см⁴; g = 42,2 кг/м.
Проверка прочности:

 принятый двутавр работает в упругопластической стадии
Проверка прогиба балки:

см < [f] = 2,4 см.

см.
Принятое сечение балки удовлетворяет условиям прочности и прогиба. Проверку касательных напряжений в прокатных балках обычно не производят из-за относительно большой толщины стенок балок.

Общую устойчивость балок настила проверять не надо, поскольку их сжатые пояса надежно закреплены в горизонтальном направлении приваренным к ним настилом.

Определяем расход металла на 1 м² перекрытия:

настил кг/м²;

балки настила кг/м².

Всего расход составит: 94,2 + 37,5 = 131,7 кг/м².
Окончательно принимаем первый вариант, как более экономичный:

t_н = 10мм; балки настила I 35Б1; шаг балок настила а = 0,947м.

0. 
   Расчет усложненной балочной клетки.
   

Принимаем шаг вспомогательных балок l = 4,5м.

а = 92;  - принимаем m = 6.

Поэтому см.

2.2.1 Расчет балки настила.
Нормативная нагрузка составит:

кН/м.
Расчетная нагрузка составит:

кН/м.
Расчетный изгибающий момент:

кНм.
Требуемый момент сопротивления:

см³.
Принимаем двутавр I 26Б1 по ГОСТ 8239-89, имеющий:

W_x = 312см³; g = 28 кг/м; I_х = 4024 см⁴.
Проверим прочность:

принятый двутавр работает в упругопластической стадии

Проверяем прогиб:

см.

см.
Принятое сечение балки удовлетворяет условиям прочности и прогиба.
2.2.2 Расчет второстепенной балки
Если шагов балки настила m >5, то нагрузка представляется в виде равномерно распределенной



Нормативная нагрузка составит:

кН/м.

g = 28 кг/м  кг/м².
Расчетная нагрузка составит:

кН/м.
Расчетный изгибающий момент:

кНм.
Требуемый момент сопротивления:

см³.
Принимаем двутавр I 60 по ГОСТ 8239-89, имеющий:

W_x = 2560см³; g = 108 кг/м; I_х = 76806 см⁴; b_f = 19см; l_ef = 100см; t_f = 1.78см; h = 60см.
; принятый двутавр работает в упругопластической стадии

Определяем отношение (l_ef / b_f):


Проверяем прогиб:

см.

см.
Проверяем прочность:

. принятый двутавр работает в упругопластической стадии
Принятое сечение удовлетворяет условиям прогиба и условиям прочности. Определяем расход металла на 1 м² перекрытия:

настил – кг/м²;

балки настила - кг/м²;

вспомогательные балки - кг/м².
Всего расход металла составит: 78,5 + 28 + 24 = 130,5 кг/м².
Как наиболее экономичный вариант принимаем нормальный тип балочной клетки с толщиной настила t = 10 мм.

2. 
   Расчет и конструирование главной балки.
   

Исходные данные:

q_n = 24 кН/м²; L = 18м; t_н = 10мм = 1см; _p = 1,2; _c = 1; g_н = 0,785 кН/м².

Балка настила: I 35Б1 g₁ = 38,9 кг/м  кН/м².

Для стали С255 при t > 20мм R_y = 23 кН/см²; R_s = 0.58R_y = 13,5 кН/см².




Норма прогиба n = 400; h_стр = 200 см.
3.1 Определение высоты главной балки
Определяем нормативную нагрузку:

кН/м.
Определяем расчетную нагрузку:

кН/м.
Определяем расчетный изгибающий момент в середине пролета:

кНм = 744800 кНсм.
Определяем поперечную силу на опоре:

кН.




Определяем момент сопротивления:

см³.
Определяем высоту балки:

, где - конструктивный коэффициент для переменного сечения.

Принимаем k = 1,15 и t_w = 1,2 см.

см.
Определяем h_min балки из условия жесткости:

см.
Определяем h_max балки:

см.

Практикой проектирования установлено, что полученная оптимальная высота является наиболее рациональной, т.к. отступление в ту или другую сторону от высоты h_опт вызовет увеличение расхода металла на балку.

h = 180 см = 1,8м.

t_w должно удовлетворять двум условиям:

1. 
   из условия среза;
   
2. 
   из условия устойчивости.
   

Пренебрегаем работой поясов



см.

Первое условие выполняется.
см.

Второе условие также выполняется.
Приятая толщина может быть оставлена без изменения см = 12мм.
Определяем требуемый момент инерции сечения балки:

см⁴ = I_n + I_ст.

Зададим t_f = 25мм из условия, что t_f  3t_w.

см.

см.
Определяем требуемый момент инерции поясов:

см⁴.

см⁴.
Определим требуемую площадь сечения поясов:

см².

см. Принимаем b_f = 54 см.

3.2 Проверка несущей способности главной балки




Исходные данные:
h_o = 177.5 см; h_w = 175см;

h = 180см;

t_w = 12мм; t_f = 25мм; b_ef = 540мм; I_w = 535938см⁴; A_f = 54  2,5 = 135 см².

Проверяем местную устойчивость сжатого пояса:
Эту проверку производим в месте возникновения максимальных нормальных напряжений – в середине пролета главной балки. По СНиП табл.30 будем иметь наибольшее отношение (где b_ef – свес полки) при которых происходит потеря устойчивости полки. Эта величина будет различна при расчетах в пределах упругих деформаций и с учетом развития пластических деформаций.
С учетом развития пластических деформаций:




Проверка прочности:

М омент инерции полок:

см⁴.

Момент инерции сечения:

Максимальное напряжение:

кН/см².

Подобранное сечение балки удовлетворяет условиям прочности. Проверку прогиба производить не нужно, т.к. принятая высота сечения больше минимальной, и регламентированный прогиб будет обеспечен.
Проверка несущей способности по критерию местной устойчивости в сжатой зоне в пластичесой стадии работы материала





-условие выполняется
Проверка прочности:

Исходя из А_п/А_ст=0,643 находим с=1,1


Недонапряжение 0.43%

3 .3 Изменение сечения балки

Сечение балки при действии равномерно распределенной нагрузки выгодно изменить на расстоянии Х:
м.
Определим расчетный момент и нагрузку:
кНм.

кН.
Определим требуемый момент инерции и момент сопротивления измененного сечения:

, где R_wy – расчетное сопротивление шва.

Принимаем ручную сварку в стык электродами Э42 без физических методов контроля

кН/см.

см³.

В данном случае на С_х деление не производится.
см⁴.
Определяем требуемый момент инерции поясов:

см⁴.
Определяем требуемую площадь сечения одного пояса:

см².

см. Принимаем b_f.тр. = 350мм > мм. (конструкт.) и > b_min = 180мм – из условия минимальной площади операния.
Определим момент инерции и момент сопротивления измененного сечения:

см⁴.

см⁴.

см³.

кН/см.

кН/см².

см³.

 1,15 = 26.5 кН/см².
Прочность обеспечена.

3.4Проверка местной устойчивости стенки главной балки
Определим необходимость укрепления стенки поперечными ребрами жесткости согласно п. 7.10 СНиПа. Так стенки балки следует укреплять поперечными ребрами жесткости и в связи с принятой компановкой , если значение условной гибкости стенки балки превышает 3,2.

В связи с принятой компоновкой местное напряжение отсутствует σ_loc = 0 т.к. ребра, к которым прикреплены балки настила, достаточно равномерно распределяют напряжения.

необходимы поперечные ребра жесткости.




Определим длину пластической зоны:

мм.

мм.
Расставляем ребра жесткости согласно требованиям п. 7.10 СНиПа, т.е. при

а_max = 2h_w.

мм.

В пределах пластической зоны ребра жесткости ставятся под каждой сосредоточенной нагрузкой.

Согласно требованиям п. 7.3 СНиПа, если не превышает 3,5 (значение 3,5 соответствует балкам с двусторонними поясными швами при отсутствии местного напряжения), то проверку устойчивости стенок делать не обязательно. Поскольку в данном случае , то проверку устойчивости стенок делать нужно.

Проверку при σ_loc = 0 производим по формуле (пункт 7.4 СНиПа ):



Проверку произведем в месте примыкания стенки главной балки к полке. Здесь оба напряжения имеют достаточно большие значения.
Проверяем местную устойчивость стенки в сечении х = 886:

кНм.

мм.

кН.
Определяем соответствующие этим усилиям напряжения:

кН/см².

кН/см².
Определяем критические напряжения:

, где

с_cr – коэффициент, определяемый по таблице 21 СНиПа и зависящий от коэффициента δ. Коэффициент δ определяется по формуле:

, где

β = 0,8 – коэффициент, принимаемый по таблице 22 СНиПа





, где

μ – отношение большей стороны пластинки к меньшей,

, где

а₁ = 3,5·900 – 16 – 5 = 3129 мм = 312,9 см

Rs = 0,58·R_y = 0,58·23 = 13,5 кН/см² – расчетное сопротивление стали сдвигу.

, где

d = h_w – меньшая из сторон пластинки



Проверяем устойчивость стенки балки:



Проверяем местную устойчивость стенки в сечении х = 6075:

кНм.

кН.
Определяем соответствующие этим усилиям напряжения:

кН/см².

кН/см².
Определяем критические напряжения:

, где

с_cr – коэффициент, определяемый по таблице 21 СНиПа и зависящий от коэффициента δ. Коэффициент δ определяется по формуле:

, где

β = 0,8 – коэффициент, принимаемый по таблице 22 СНиПа





, где

μ – отношение большей стороны пластинки к меньшей,

, где

а₁ = 3,5·900 – 16 – 5 = 3129 мм = 312,9 см

Rs = 0,58·R_y = 0,58·23 = 13,5 кН/см² – расчетное сопротивление стали сдвигу.

, где

d = h_w – меньшая из сторон пластинки



Проверяем устойчивость стенки балки:



3.5 Проверка местной устойчивости стенки в месте изменения сечения балки
Находим напряжения по уже найденным выше усилиям в сечении х = 3000мм.
кНм = 441400 кНсм.

кН.

кН/см².

кН/см².
Определяем критические напряжения:

, где

с_cr – коэффициент, определяемый по таблице 21 СНиПа и зависящий от коэффициента δ. Коэффициент δ определяется по формуле:

, где

β = 0,8 – коэффициент, принимаемый по таблице 22 СНиПа





, где

μ – отношение большей стороны пластинки к меньшей,

, где

а₂ = 3·900 – 2·5 = 2690 мм = 269 см

Rs = 0,58·R_y = 0,58·23 = 13,5 кН/см² – расчетное сопротивление стали сдвигу.

, где

d = h_w – меньшая из сторон пластинки



Проверяем устойчивость стенки балки:



3 .6 Выбор и расчет конструкции опорной части балки
Конструкцию опирания выбираем следующей: шарнирное опирание сверху с пригонкой торца ребра жесткости к нижнему поясу балки. Опорная реакция балки:

кН.

Определим площадь смятия:

см².

Зададимся толщиной опорного ребра t_р = 12мм. Тогда

см. Принимаем b_p = 350мм.  см².

Проверяем опорную стойку балки на устойчивость относительно оси z – z. Согласно

п.7.12 СНиПа ширина участка стенки, включенной в работу опорной стойки:

см.

см².

см⁴.

см.

;

По табл.72 СНиП



Выбранное сечение отвечает требованиям устойчивости.

3.7 Расчет укрупнительного стыка главной балки на сварке.

Расчет швов крепления ребра к стенке:

Сварака полуавтоматическая Св08-Г2С

R_wz =0,45* R_un=0.45*37=16.65 кН/см²

R_wf=21.5 кН/см²

_f=0.9 _z=1.05 по табл 34 СНиП

Определяем по какому сечению будем проводить расчет:

_f R_wz =1,05*16.65 =17.5 кН/см² _z R_wf=0,9*21,5=19,35 кН/см²;
Расчет производим по металлу шва.

Определяем минимальный катет шва с учетом



K_f = 8 мм> K_fmin=0.7см (табл 38 СНиП, толщина наибольшего из элеиентов 30мм)

w=175 см

Приваривать ребро к стнке по всей высоте сплошными швами
Расчет поясных швов:

Поясные швы препятствуют взаимному смещению поясов и стенки, и работают на срез от действия поперечной силы Q

Сварака автоматическая Св-08А

Минимальный катет шва по табл. 38 СНиП при набольшей толщине свариваемового элемента 3см- kf=7мм

R_wz =16,65 кН/см²

R_wf=18 кН/см²

_f=1,1 _z=1.15 по табл 34 СНиП

Определяем по какому сечению будем проводить расчет:

_f R_wz =1,15*16,6 =19,1 кН/см² _z R_wf=1,1*18=19,8 кН/см²;
Расчет производим по границе сплавлеия.

I₁=1914336см⁴

S1=7766см4

Q=1655.1кН

n=2



Принимаем k_f=0.7см
3.8 Проектирование укрупнительного стыка главной балки на высокопрочных болтах
Очевидно, что стык необходим в середине балки, где М = М_max = 744795 кНсм и Q = 0.

По табл.61 СНиПа выбираем высокопрочные болты для соединения с диаметром d = 24мм из стали 40Х «селект» с наименьшим временным сопротивлением R_bun = 110 кН/см² и площадью сечения болта нетто A_nt = 3,52 см² (табл. 62). По табл.36 СНиПа находим, что при газопламенной обработке соединяемых поверхностей и при регулировании натяжения болтов по моменту коэффициент трения  = 0,42, коэффициент надежности _h = 1,12.

Расчетное усилие, которое может быть воспринято каждой поверхностью трения соединяемых элементов, стянутых одним высокопрочным болтом, определим по формуле:

кН.

R_bh – расчетное сопротивление высокопрочного болта, принимаемое по ф.3 СНиПа:

кН/см²;

- коэффициент условия работы соединения (при количестве болтов n > 10) принимается равным 1,0.