кори №1. Расчет стального настила

• Название: Расчет стального настила
• Дата: 14.11.2021
• Размер: 0.58 Mb.
• Имя файла: кори №1.docx
• Тип: Документы; #271407
• страница: 1 из 7

Оглавление

№/№	Наименование	Стр.
1.	Расчет стального настила	2
2.	Подбор сечения и проверка несущей способности балок настила	3
3.	Расчет главной балки	6
	3.1. Подбор сечения балки	6
	3.2. Изменение сечения главной балки	9
	3.3. Проверка и обеспечение общей устойчивости балки	11
	3.4. Проверка местной устойчивости элементов балки	12
	3.5. Соединение поясов со стенкой	14
	3.6. Расчет монтажного стыка главной балки на высокопрочных болтах	15
4.	Расчет центрально сжатой колонны	16
	4.1. Первый вариант. Центрально сжатая колонна сплошного сечения	16
	4.2. Второй вариант. Центрально сжатая колонна сквозного сечения	18
	4.3. Расчет и конструирование базы сквозной колонны	20
	4.4. Конструирование оголовка колонны и сопряжение балок с колоннами	22
5.	Графическая часть курсового проекта	23
	Список литературы	23
	Приложения	24

Исходные данные для проектирования

№/№	Наименование параметров	Характеристика
1	Размеры рабочей площадки	3L х 3В
1	Длина пролета L, м	13.5
2	Шаг колонн в поперечном направлении В, м	5.8
3	Строительная высота hстр, м	1.75
4	Отметка покрытия, м	6.8
5	Временная нормативная нагрузка рн, кН/м2	16
6	Марка стали	ВСт3пс6-2

1. 
   Расчет стального настила
   

Для выполнения проекта, согласно задания, для всех элементов принимаем сталь марки ВСт3пс6-2 (табл. П1), имеющий R_у= 270 МПа для листа t=4÷10 мм и R_у = 270 МПа для фасона t=4÷20 мм. Коэффициент надёжности по нагрузке γ_f = 1,2; коэффициент условий работы γ_c = 1; предельный относительный прогиб настила [ f/l_d ] ≤ 1/150. Настил привариваем к балкам электродами Э46, имеющий R_wf = 20 кН/см² (табл. П2).

Определяем размеры настила по формуле (7.2) [ 3 ]

l/t_d= (4·n₀/15)·(1 + 72·Е₁/n₀⁴·pⁿ),

где n₀ =[l_d /f ] = 150; Е₁ = Е/(1-ν²) = (2,06·10⁴)/(1-0,3²) = 2,26·10⁴ кН/см², ν – коэффициент Пуассона, для стали ν = 0,3.

l/t_d= (4·150/15)·(1 + 72·2,26·10⁴/150⁴·16·10^-4) = 40·(1 + 2.008) ≈ 120.32,

по графику (рис. 7.6) ([ 3 ], стр. 130) l/t_d = 120.

Для настилов следует использовать листы толщиной 6÷8 мм при нагрузке g≤10 кН/м²; 8÷10 мм при 11≤g≤20 кН/м²; 10÷12 мм при 21≤g≤30 кН/м²; 12÷14 мм при g>30 кН/м².

Принимаем t_d = 10 мм, тогда l = 120 х 1 = 120см.

По формуле (7.3) [ 3 ] определяем силу, растягивающую настил

Н = (γ_f ·π²/4)· [ f/l ]²·Е₁·t_d = (1,2·3,14²/4)·(1/150)²·2,26·10⁴·1,0 =

= 2,97 кН/см.

Расчетная толщина углового шва, прикрепляющего настил к балкам, выполненного полуавтоматической сваркой в нижнем положении – по формуле (5.6) [ 3 ]

k_f = Н/(β_f·l_w·R_wf·γ_c) = 2,97/(0,9·1·20) = 0,165 см,

где β_f = 0,9 принята по табл. П3.

Принимаем k_f = 4 мм.

Окончательно шаг балок настила принимаем равным, а=1.125 м и первую балку устанавливаем на расстоянии, а/2 = 562.5 мм от оси (рис.1).

Примечание: При принятии шага балок настила следует учитывать, что посередине главной балки (см. п. 3.6) будет выполнен укрупнительный (монтажный) стык, и расположение балки настила над стыком нецелесообразно по двум причинам: во первых – балка настила будет располагаться над листом накладки, и таким образом отметка верха этой балки будет больше отметок верха других балок настила на толщину накладки пояса главной балки; во вторых – сосредоточенная местная нагрузка на место стыка двух половинок главной балки нежелательно.

2. 
   Подбор сечения и проверка несущей способности балок настила
   

Рассмотрим два варианта компоновки балочной площадки:

Первый вариант - балочная клетка нормального типа (рис. 1)



рⁿ= 16 кН/м²; толщина настила t_d = 10 мм = 0,01 м; шаг балок настила, а=1,125 м. Вес настила gⁿ = ρ·t_d =7850·0,01 = 78,5 кг/м² = 0,785 кН/м².

Нормативная нагрузка на балку настила

qⁿ = (pⁿ+ gⁿ)·а = (16 + 0,785)·1,125 = 18,88 кН/м = 0,189 кН/см.

Расчетная нагрузка

q= (γ_fp·pⁿ+ γ_fg·gⁿ)·а = (1,2·16 + 1,05·0,785)· 1,125 = 22,53кН/м ≈ 0,225 кН/см.

Расчетный изгибающий момент и поперечная сила

М_max= q·l²/8 = 0,225· 580²/8 = 9461 кН·см;

Q_{max =} q·l/ 2 = 0,225 · 580 / 2 = 65,25 кН.

W_nd= М_max/с₁·R_y·γ_c = 9461/1,1·27·1 = 319 см³.

Принимаем двутавр № 27 (табл. П17), имеющий I_x = 5010 см⁴; W_x= 371 см³; вес g = 31,5 кг/м; b = 12,5 см. Так как W_x>W_nd, проверяем только прогиб по формуле

f = (5/384) · (qⁿ · l⁴/Е·I) = (5/384) · (0,189· 580⁴/2,06 · 10⁴· 5010) =

= 2,70см < [l/ 250] = 580/250 = 2,32 см.

Принятое сечение не удовлетворяет условиям жесткости (прогиба).Поэтому увеливаем сечени балки Б3. Принимаем двутавр № 30 (табл. П17), имеющий I_x = 7080 см⁴; W_x= 472 см³; вес g = 36,5 кг/м; b = 13,5 см. Так как W_x>W_nd, проверяем только прогиб по формуле

f = (5/384) · (qⁿ · l⁴/Е·I) = (5/384) · (0,189· 580⁴/2,06 · 10⁴· 7080) =

= 1,9см < [l/ 250] = 580/250 = 2,32 см.

.

Расход материала на 1 м² по первому варианту составит

q₁ = gⁿ+ g/a= 78,5 + 36,5/1,125 = 113,3 кг/м².

Второй вариант - балочная клетка усложненного типа (рис. 2)

Настил принимаем таким же, как и в первом варианте. Вспомогательные балки Б2 располагаем с шагом b=4,5 м. Шаг балок настила Б3 принимаем равным, а = 5,5 / 5= 1,16м. Нагрузка на балку настила Б3 равен

qⁿ = (pⁿ+ gⁿ)·а = (16 + 0,785)·1,16 = 19,47 кН/м ≈ 0,195 кН/см;

q= (γ_fp·pⁿ+ γ_fg·gⁿ)·а = (1,2·16 + 1,05·0,785)·1,16 = 23,23кН/м ≈ 0,232 кН/см.



Расчетный изгибающий момент

М_max= q·b²/8 = 0,232 · 450²/8 = 5873 кН·см.

W_nd= М_max/с₁·R_y· γ_c = 5873/1,1·27·1 = 198 см³.

Принимаем двутавр № 22, имеющий I_x= 2550 см⁴; W_x= 232см³; вес g = 24 кг/м; b = 11,0 см. Так как W_x>W_nd, проверяем только прогиб по формуле

f = (5/384)·(qⁿ·b⁴/Е·l) = (5/384)·(0,195·450⁴/2,06·10⁴·2550) = 1,97см <

<[l / 250] = 450/250 = 1,8см.

Принятое сечение удовлетворяет условиям прочности и жесткости (прогиба)Поэтому увеливаем сечени балки Б3. Принимаем двутавр № 24, имеющий I_x= 3460 см⁴; W_x= 289см³; вес g = 27,3 кг/м; b = 11,5 см. Так как W_x>W_nd, проверяем только прогиб по формуле

f = (5/384)·(qⁿ·b⁴/Е·l) = (5/384)·(0,195·450⁴/2,06·10⁴·3460) = 1,46см <

<[l / 250] = 450/250 = 1,8см.

Расчет вспомогательной балки Б2

Определяем нагрузку на балку Б2

qⁿ = (pⁿ+ gⁿ+g_bn/a)·b= (16 + 0,785+0,273/1,16)·4,5 = 76,6 кН/м ≈ 0,77 кН/см;

q= [γ_fp·pⁿ + γ_fg ·(gⁿ + g_bn/a)]·b= [1,2·16 + 1,05·(0,785 + 0,273/1,16)]·4,5 =

= 91,2кН/м ≈ 0,91 кН/см.

Расчетный изгибающий момент

М_max= q·l²/8 = 0,91 · 580²/8 = 38266 кН·см.

W_nd= М_max/с₁·R_y·γ_c = 38266/1,1· 27·1 = 1288 см³.

Принимаем двутавр № 50 имеющий I_x = 39727см⁴; W_x = 1598см³; вес g = 78,5 кг/м; b = 17,0 см; t =1,52 см; d=1,0см.

Определяем с₁ по табл. П5, для этого сначала определяем

А_f = 17·1,52 = 25,8 см²; А_w = (50 – 2·1,52)·1,0= 46,96 см².

А_f/ А_w = 25,8/46,96 = 0,55 → с₁ ≈ 1,120.

Проверяем прочность балки

σ = М_max / с₁·W_x = 38266/1,120·1598 = 21,41 кН/см² < R_y = 27 кН/см².

Недонапряжение составляет

(27 – 21,41) · 100 / 27 = 20,7% >5%, что допустимо.

Проверяем прогиб балки

f = (5/384) · (qⁿ · l⁴/Е · I_x) = (5/384) · (0,77 · 580⁴/2,06 · 10⁴· 39727) =

= 1,38см< [l/ 250] = 580/250 = 2,32см.

Проверяем общую устойчивость вспомогательных балок Б2 в середине пролета, в сечении с наибольшими нормальными напряжениями. Их сжатый пояс закреплен от смещений балками настила, которые вместе с приваренным к ним настилом образуют жесткий диск. В этом случае за расчетный пролет следует принимать расстояние между балками настила l₀ = 120 см

при 1≤ h/6 ≤ 6 и b/t ≤ 35

h/b = 50/17 = 2,94 < 5 и b/t = 17/1,52 = 11,8 < 35

в сечении l/2: при τ= 0 и с₁ = с, получаем

δ = [1 – 0,7·(с₁ – 1)/(с – 1)] = 0,3.

Подставляя значение δ в формулу (7.14) [ 1 ], получаем

l₀/b=δ·[0,41 + 0,0032·b/t + (0,73 – 0,016·b/t)·b/h]·√ E/R =

= 0,3·[0,41 + 0,0032·17/1,52 + (0,73 – 0,016·17/1,52)·17/50]·√2,06·10⁴/27 =

= 0,3·[0,41 + 0,0357 + 0,18736]·27,62 = 5,62 > 91,7/17 = 5,39.

Поскольку 5,62 > 5,39, принятое сечение удовлетворяет требованиям прочности, устойчивости и прогиба.

Определяем расход стали по второму варианту

q₂ = gⁿ + g^Б3 /a + g^Б2 /b = 78,5 + 27,3/1,16 + 78,5/4,5 = 78,5+29,77+20,58 = 128,9 кг/м².

Сравнение вариантов

Первый вариант - q₁ = 113,3 кг/м²;

Второй вариант - q₂ = 119,5 кг/м².

По расходу металла, а также по простоте изготовления и монтажа первый вариант превосходит второй вариант, поэтому его и принимаем окончательно.

3.