Металлические конструкции балочной площадки

 

Содержание 

1. Задание на выполнение курсового проекта
2. Компоновка балочной клетки
3. Расчёт настила
4. Расчёт балки настила
5. Расчёт главной балки
6. Расчёт колонны
7. Расчёт и конструирование узлов
8. Расчет связей
9. Список литературы

 
 
 
 
 

 

1. Задание на выполнение курсового  проекта

 

• Назначение  помещения: покрытие перронов вокзала
• Номер схемы: 1А
• Высота здания: 5.5 м
• Толщина защитного слоя: 170 мм
• Пролёт: 10м
• Шаг: 3 м
• Плотность слоя: 1300 кг/м³

 
 

 

2.  Компоновка балочной клетки

   Исходные  данные: пролет главной балки L = 10 м; шаг колонн B = 3 м;

   высота  верха настила H = 5,5 м

   Согласно  рекомендаций при B<4 м, принимаем балочную клетку нормального типа.

1. Настил;
2. Балка настила;
3. Главная балка;
4. Колонна.

 
 
 

3.  Расчёт настила 

3.1.  Выбор марки стали

Настил относятся  к III группе конструкций. Назначаем марку стали С 235 - т 50 [1];

Ryn= 235 МПа; Run= 360 МПа; Ry= 230 МПа; Ru= 350 МПа – т 51 [1]

g_m=1,025 т 2 [1]

Rs=0.58 Ryn/g_m=0.58*235/1.025=195,22 МПа  

3.2. Сбор нагрузок на настил 

Прикладывается  распределённой по площади. 

                                                                                                               
 

3.3.  Определение параметров настила

Прочность настила  обеспечена, необходимо обеспечить жесткость 

, где 

где 1/n₀=[f/a] = п₀=150 - отношение прогиба настила к его пролету, принимается по табл. 19/2/,

E₁=E/(1-ν²)= – цилиндрический модуль упругости:

 E = – модуль упругости стали, принимается по табл. 63/1/,

ν - коэффициент Пуассона; ν=0.3. 

          

 

Назначаем а=1,25 м; кратно L=10м  

3.4.  Проверка прочности настила

Рассчитаем  усилие, действующее на единицу длины сварного шва:

g_c=0,9 табл.6/1/; 

 

где ; 

А=1*0,006=0,006м²

R_yg_c=230*0,9=207 мПа

Условие выполняется, прочность обеспечена. 

3.5. Расчёт крепления настила к балке настила

Сварка ручная, тип электрода Э42 (ГОСТ 9467-75)

k_f≥[k_f]

[k_f]_min=5мм – табл.38/1/

l_w=1м – расчет ведется на ед. длины сварного шва.

R_w¦=180 мПа – табл. 56/1/;

g_w¦=1 – п. 11.2/1/; b_¦=0,7 – табл. 34/1/;

R_wz=0,45R_un=0,45*360=162 мПа – табл. 3/1/;

g_с=1 – табл. 6/1/; g_wz=1–п. 11.2/1/; b_z=1 – табл. 34/1/;

Разрушение  по металлу шва

Разрушение  по границе сплавления:

Необходимый катет сварного шва определяем по металлу шва:

;

Согласно табл. 38/1/, принимаем k_¦=5 мм.

Окончательно  принимаем: а = 1,25м; t_Н = 6 мм; k_¦=5 мм. 
 

4. Расчёт балки настила

    На  балку настила опирается настил. Балка настила представляет собой  изгибаемую конструкцию. Опорами балки являются нижележащие конструкции (второстепенные балки, главные балки, несущие стены и т.п.). 

4.1. Выбор марки стали

Балка настила относится ко II группе конструкций. Назначаем марку стали C245 табл.50/1/

Ryn= 245 МПа; Run= 370 МПа; Ry= 240 МПа; Ru= 360 МПа – т 51 [1]

g_m=1,025 т 2 [1]

Rs=0.58 Ryn/g_m=0.58*245/1.025=155,61 МПа  

4.2. Выбор расчётной схемы 

 
 
 

4.3. Сбор нагрузок

Балка загружена  равномерно распределённой нагрузкой  по длине

γ_f=1,1÷1,2 – коэффициент надёжности по нагрузке

ρ – собственный вес балки (2÷4% от нагрузки) 

4.4. Статический расчёт 

Расчётные усилия в балке М_ьах и Q_мах  определяем по правилу строительной механики. 

 

     21,63 + 21,63 – 10,3*4,2 = 0 

Участок 1: 0 ≤ х₂ ≤ 0,6 м

  при х₁ = 0, Q₁ = 0;   при х₁ = 0,6 м, Q₁ = 6,18 кН

   при х₁ = 0, М₁ = 0;   при х₁ = 0,6 м, М₁ = -1,85 кНм

Участок 2: 0 ≤ х₁ ≤ 3 м

   при х₂ = 0, Q₂ = 15,45 кН;   при х₂ = 3 м, Q₂ = -15,45 кН

   при х₂ = 0, М₂ = -1,85;   при х₂ = 3 м, М₂ = -1,85 кНм

Найдём  критическое значение момента на 2-ом участке:

     

 
 

 

4.5. Предварительный подбор сечения 

      Балка настила загружена статической  нагрузкой, имеет сплошное сечение, следовательно, ее расчет можно выполнять с учетом развития пластических деформаций, тогда требуется момент сопротивления. 

      где  (табл. 6 п7 /1/) 

Принимаем номер  проката по сортаменту №12 

     

                     

  

 
 
 
 

4.6. Поверка балки по первой группе предельных состояний

4.6.1. Прочность по нормальным напряжениям

                      

4.6.2. Прочность по касательным напряжениям

    

4.6.3. Проверка на совместное действие нормальных и касательных напряжений

;    

;    

<

4.6.4. Проверка на устойчивость

   Согласно  пункту 5.16а [1] проверка на общую устойчивость может не выполняться, так как  нагрузка передаётся через сплошной жесткий металлический настил, непрерывно опирающийся на сжатый пояс балки и надежно с ним связанный при помощи сварного шва.

4.7. Проверка балки по второй группе предельных состояний

4.7.1. Проверка на жесткость, или проверка предельного прогиба 

Прочность обеспечена, если выполняется условие , где т. 40 /1/ 

   Фактический прогиб определяем по правилам строительной механики от действия нормативной нагрузки  
 

 =       

 

 

Прочность обеспечена, окончательно принимаем  балку двутаврового сечения  №12,

ГОСТ 8239-72 
 

 

5. Расчёт главной балки

5.1. Выбор марки стали

Главная балка относится ко II группе конструкций. Назначаем марку стали C245 табл.50/1/