Содержание

Введение 3

1 Компоновка балочной клетки, расчёт стального настила, подбор сечений, проверки несущей способности, жёсткости, общей устойчивости балок перекрытия балочной клетки 4

2 Расчёт и конструирование главной балки составного сечения 10

2.1 Компоновка и подбор сечения составной балки 10

2.2 Изменение сечения балки по длине 14

2.3 Проверка прочности и прогиба балки 16

2.4 Проверка и обеспечение общей устойчивости балки 17

2.5 Проверка и обеспечение местной устойчивости элементов балки 17

2.6 Соединение поясов балки со стенкой 18

2.7 Расчёт и конструирование укрупнительного стыка балки на высокопрочных болтах 19

2.8 Расчёт и конструирование опорных и сопрягаемых узлов балок 21

3 Расчёт и конструирование центрально сжатой колонны 24

3.1 Выбор расчётной схемы и типа сечения колонны 24

3.2 Подбор сечения и конструктивное оформление стержня колонны 24

3.3 Расчёт и конструктивное оформление базы с траверсой и консольными рёбрами 26

3.4 Конструирование и расчёт оголовка колонны 28

4 Список используемой справочной и нормативной литературы 30

    Введение

    В данной курсовой работе запроектирована  балочная клетка нормального типа. При таком типе сопряжения нагрузка с настила передается на балки  настила, которые в свою очередь  передают ее на главные балки, опирающиеся на колонны. В качестве настила приняты плоские стальные листы, материал сталь . Балки настила запроектированы прокатными, материал сталь (двутавр №50). В качестве главных балок используем составные сварные балки двутаврового сечения, материал сталь . В соответствии с заданием, сопряжение главных балок и балок настила запроектировано этажное (Рисунок 1).

    Расчёт  элементов конструкций и подбор материала осуществляется в соответствии со СниП II-23-81*. Стальные конструкции/Госстрой СССР.–М.:ЦИТП Госстроя СССР, 1990.–96 с.

    Графическая часть выполнена в соответствии с требованиями СТБ 21.504-2005 СПДС. Конструкции металлические. Правила выполнения чертежей марки КМ.

    Исходные  данные представлены в Таблица 1.

  Таблица 1 – Исходные данные

Рисунок 1 – Сопряжение балок в одном уровне: 1. настил;

2. балка настила; 3. главная балка; 4. ребро жёсткости

1. Компоновка  балочной клетки, расчёт стального настила, подбор сечений, проверки несущей способности, жёсткости, общей  устойчивости балок  перекрытия балочной клетки

    Компоновка балочной клетки, расчёт стального настила.

    Интенсивность внешней нагрузки, согласно исходным данным (см. Введение), составляет . Для стальных настилов применяют листы толщиной при нагрузке [6]. В соответствии с данной рекомендацией, принимаем толщину стального настила мм.

    Принимая  величину предельного относительного прогиба , определим наибольшее отношение пролёта настила к его толщине . Для этого воспользуемся выражением [3]:

     (1.1)

    где – пролёт настила, мм;

     – заданное отношение пролёта  настила к его предельному  прогибу, принимаем равным ;

      – цилиндрическая жёсткость  настила, определяемая по формуле  [4]:

      (1.2)

    где – модуль упругости прокатной стали;

      – коэффициент Пуассона  для стали.

;    (1.3)

    

    Возможные варианты компоновки балочной клетки:

1. t_н=10 мм l_н=10∙86=860 мм. Возможный шаг балок настила а₁=1170 мм.
2. t_н=10 мм l_н=10∙86=860 мм. Возможный шаг балок настила а₂=1150 мм.
3. t_н=10 мм l_н=10∙86=860 мм. Возможный шаг балок настила а₃=900 мм.
4. t_н=12 мм l_н=12∙86=1032 мм. Возможный шаг балок настила а₄=1000 мм.

    При жёстком закреплении тонкого  настила и отношении 40<l_н/t_н<300 учитываем продольную силу и расчёт ведём на изгиб с распором (Рисунок 1.1). 

Рисунок 1.1 – Работа настила на изгиб с распором

    Приведём  несколько вариантов схем балочной клетки (Рисунок 1.2, Рисунок 1.3).

    

Рисунок 1.2 – Схема балочной клетки №2

    

Рисунок 1.3 – Схема балочной клетки №4

    Подбор  сечения балок  перекрытия балочной клетки.

    Балки настила принимаем прокатными. В  качестве прокатных балок настила  используем балки двутаврового сечения. Номер профиля принимаем из Сортамента прокатной стали по моменту сопротивления, определяемому по формуле:

;       (1.4)

    где – максимальный изгибающий момент, определяемый по формуле:

;       (1.5)

    где – длина балки настила, м;

      – коэффициент, учитывающий развитие пластических деформаций, принимается равным 1,1;

      – расчётное сопротивление материала, для стали марки принимаем равным по [4],

      – коэффициент условий работы, принимаем равным 1 по [1],

      – расчётная прогонная нагрузка на балку; определяется по формуле [4, форм. 3.4]:

;     (1.6)

    где – коэффициент надёжности по нагрузке для равномерно распределённой нагрузки, принимается равным 1,2;

     – коэффициент надёжности по нагрузке, принимается равным 1,05;

      – временная нормативная равномерно распределённая нагрузка на настил, (см. Введение);

      – собственный вес настила, .

      – собственный вес балки настила, принимаем равным нагрузки, приходящейся на балку, .

    Таким образом 

;     (1.7)

    Вес настила можно определить по формуле:

;       (1.8)

      где – масса ромбической стали, [4],

      – ускорение свободного падения, принимаем равным .

    Рассчитаем  нормативную нагрузку на балку настила  и величину фактического прогиба  по следующим формулам:

     ;      (1.9)

     ;     (1.10)

    Результаты  вычислений сведём в таблицу (см. Таблица 1.1 ).

  Таблица 1.1 – Проектные варианты схемы балочной клетки

    Нормативная нагрузка на балку настила и величина фактического прогиба (Таблица 1.2).

  Таблица 1.2 – Определение расхода металла и фактического прогиба