Министерство  образования и науки  Российской Федерации

Дальневосточный Федеральный Университет

Строительный  институт

Кафедра строительных конструкций и материалов 
 
 
 
 
 

Курсовая  работа 

по  дисциплине

металлические конструкции

на  тему: 

Конструирование элементов балочной клетки 
 
 
 
 
 

                                    Выполнил:

                                        Студент

     группы С-8933 

                                                      Фенькив С.С. 

                                                      Проверила:

                                                      Лесная В.И. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Владивосток

2011

Содержание

 

Содержание 2

1. Компоновка балочной клетки 3

1.1 Общие сведения 3

1.2 Определение шага вспомогательных балок и балок настила 3

1.3 Расчёт листового несущего настила 3

2. Расчёт прокатных балок балочной клетки усложненного типа 4

2.1 Расчёт балки настила 4

2.1.1 Определение нагрузки на балку настила 4

2.1.2 Определение внутренних усилий в балке настила 4

2.1.3 Подбор сечения балки настила 4

2.1.4 Проверки прочности и жёсткости принятого сечения балки настила 4

2.2 Расчёт вспомогательных балок 5

2.2.1 Определение нагрузки на вспомогательную балку. 5

2.2.2 Определение внутренних усилий вспомогательной балки. Подбор сечения 5

2.2.3 Проверка прочности и жёсткости принятого сечения 6

3. Расчёт прокатных балок балочной клетки нормального типа 7

3.1 Расчёт балки настила 7

3.1.1 Определение нагрузки на балку настила 7

3.1.2 Определение внутренних усилий в балке настила 7

3.1.3 Подбор сечения балки настила 7

3.1.4 Проверки прочности и жёсткости принятого сечения балки настила 8

4. Расчёт и конструирование сварных составных балок 8

4.2 Определение внутренних усилий в главной балке 9

4.3 Подбор сечения главной балки 9

4.4 Изменение сечения главной балки по длине 11

4.4.1 Проверка прочности  по касательным напряжениям  на опоре 13

4.5 Расчет поясных швов 13

4.6 Проверка общей устойчивости главной балки 13

4.7 Проверка местной устойчивости стенки и конструирование ребер жесткости 14

4.8 Расчет опорного ребра главной балки 14

4.9 Укрупнительные стыки балок 15

4.9.1 Конструирование стыка на монтажной сварке. 15

4.9.2   Расчет укрупнительного стыка на высокопрочных болтах 16

4.9.3 Расчет крепления вспомогательной балки к главной балке 18

5. Расчет и конструирование колонны 18

5.1 Расчетная схема. Расчетная длина 19

5.2 Подбор составного сечения стержня колонны. 19

5.3 Расчет оголовка колонны. 21

5.4 Расчет базы колонны. 23 

Список используемой литературы 26

1. Компоновка балочной  клетки

 

Исходные  данные:

Тип балочной клетки и тип сопряжения балок: усложнённый, пониженное сопряжение

Шаг колонн в продольном направлении А =12 м.

Шаг колонн в поперечном направлении В =6 м.

Габариты  площадки в плане 2Ах2Б

Полезная  равномерно распределённая нагрузка Р = 14 кН/м²

Материал  конструкций: сталь марки ВСт3Кп (С245) ГОСТ 277 72-88

1.1 Общие сведения

 

     Балочной  клеткой называется система несущих  балок с уложенным по ним настилом.

     Различаются три типа балочной клетки: упрощённый, нормальный и усложнённый.

Выбор типа балочной клетки связан с вопросом о сопряжении балок между собой  по высоте. В связи с этим различают следующие опирания балок – этажное, в одном уровне, пониженное.

     Основные  размеры рабочей площадки в плане  и по высоте здания обычно оговариваются в технологическом задании на проектирование, исходя из требований размещения оборудования и функционального процесса.

     В балочной клетке усложнённого типа балки  настила устанавливаются на вспомогательные (второстепенные) балки, опирающиеся на главные балки.

На балки  настила укладывается настил, обычно стальной. Главные балки опираются  на колонны и располагаются вдоль  больших расстояний между колоннами.

1.2 Определение шага  вспомогательных  балок и балок  настила

 

Принимаем шаг вспомогательных балок при А=1200 см, а=200 см.

Принимаем толщину настила t_н=0,8 см.

Выбираем  шаг балок настила при В=600 см, b=100 см.

1.3 Расчёт листового  несущего настила

кН/см² 

131,986 см 

Принимаем длину настила l_н=100 см (в пределах 10 см) 

Собственный вес 1м² настила равен q_н=62,8 кг или 0, 628кН/м² 
 
 
 
 

2. Расчёт прокатных балок балочной клетки усложненного типа 

 

      По  статической схеме балки в  системе балочной клетки принимаются  разрезными, шарнирно опёртыми.

      По  типу сечения балки настила и  вспомогательные балки, как правило, выполняют из прокатных двутавров  по ГОСТ 8239-72^*.

2.1 Расчёт балки настила

2.1.1 Определение нагрузки  на балку настила

 

q^н_бн  = (P+q_н)∙b=(14+0,628) = 14,628 кН/м = 0,146 кН/см

q^р_бн = (P∙γ_f1 +q_н∙γ_f2)∙b=(14∙1,2+0,628∙1,05) = 17,4594 кН/м = 0,175 кН/см

2.1.2 Определение внутренних  усилий в балке  настила

= = 890,4 кН∙см

= = 17,81 кН

2.1.3 Подбор сечения  балки настила

 

По СНиП II-23-81^*:

Марка стали (С245)

R_y=230 МПа – расчётное сопротивление стали

R_u=350 МПа

γ_c=1

=35,19 см³

с=1,1 –  коэффициент, учитывающий возможность  развития пластических деформаций 

По сортаменту подбираем двутавр № 10* с расчётными характеристиками:

W_x=39,7 см³, J_x=198 см⁴, h=10 см, b=5,5см; d=0,45 см, t=0,72 см, g_бн=9,46 кг/м

2.1.4 Проверки прочности  и жёсткости принятого  сечения балки  настила

 

Проверяем прочность принятого сечения  балки на действие нормальных напряжений 

σ= =20,39 кН/см² < R_y∙γ_c=23 – условие выполнено 

Проверяем жёсткость:

0,0037 < 0,004 – условие выполнено.

Окончательно  принимаем для балки настила  I №10* (по ГОСТ 8239-72*)

Вес балки  настила

G_бн=0,0946∙2=0,1892 кН

2.2 Расчёт вспомогательных  балок

2.2.1 Определение нагрузки  на вспомогательную  балку.

 

Нормативное значение сосредоточенной силы, передаваемой балками настила на вспомогательную балку

0,14628∙200+0,1892 = 29,446 кН

Рис. 2.2.1 К определению нагрузки на вспомогательную балку. 

Эквивалентная равномерно распределённая нормативная  нагрузка:

= =0,29446 кН/см 

Расчётное значение сосредоточенной силы на вспомогательную  балку

0,174595∙200+0,1892∙1,05=35,118 кН 

Эквивалентная равномерно распределённая расчётная  нагрузка

= =0,35118 кН/см