Автор работы: Пользователь скрыл имя, 30 Марта 2013 в 17:12, курсовая работа
Так как нагрузка на настил не превышает 40-50 кПа ( qн=26 кПа ), а требуемый прогиб не более 1¤150 ( f=1¤200 ), то его рассчитывают по второй группе предельных состояний – по жесткости.
Для полосы настила единичной ширины предельное отношение lн¤t из условия требуемой жесткости определяется следующим выражением :
где Е1=Е¤(1-m2) ; n0 – величина обратная предельному прогибу n0=1¤f=200; Е – модуль упругости стали, равный 2,06×105 Мпа ; m - коэффициент Пуассона, равный 0,3; qн – нормативная нагрузка на настил, кПа.
Исходные данные . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
1. Разработка схемы балочной клетки. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
1.1 Расчет плоского настила. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
1.2 Определение оптимального шага балок настила . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
1.3 Подбор сечения балок настила, определение массы стали площадки в кг/м2, количества сварных швов, м/м2 и узлов сопряжения на одну секцию . . . . . . . . . . . . . . . . 5
1.4 Сравнение вариантов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
1.5 Проверочные расчеты элементов балочной клетки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
2. Расчет главных балок . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
2.1 Определение нагрузок и расчетных усилий . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
2.2 Компоновка сечения главной балки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9
2.3 Проверочные расчеты балки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
2.4 Расчет деталей сварной балки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
2.4.1 Расчет поясных швов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
2.4.2 Проектирование опорного ребра балки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
2.4.3 Узлы сопряжения второстепенных балок с главными . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
3 Расчет центрально сжатых колонн . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
3.1 Стержни сплошных колонн . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
3.1.1 Колонны из прокатных профилей . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
3.2 Стержни сквозных колонн . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
3.2.1 Стержни колонн с планками . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
3.3 Расчет соединительных планок . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
3.4 Сравнение вариантов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
3.5 Расчет и конструирование оголовка и базы колонны . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
Литература . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
Швеллер не
удовлетворяет условию
A=72,6 см2
Ix=19062 cм4
Iy=667,0 cм4
ix=16,2 cм
iy=3,03 cм
h=40cм
Площадь сечения А=72,6×2=145,2см2.
Момент инерции сечения
см4.
Радиус инерции
.
Продольная гибкость
Проверяем устойчивость колонны
МПа
Устойчивость колонны обеспечена.
Определение расстояния между ветвями. Задаемся параметрами
Высота планки см , принимаем h=25см.
Толщина планки ts=1,0см.
16,2/1,0=16,2<50
Ширина колонны в осях , принимаем b =350мм.
Момент инерции планки см4.
см.
Соотношение жесткостей
Радиус инерции см.
Расстояние между ветвями при котором колонна равноустойчива
см , принимаем b=400мм.
Проверяем устойчивость колонны относительно свободной оси
1825/140,4=13 – число промежутков.
Вычисляем см
Соотношение жесткостей
j=0,737
МПа прочность обеспечена.
3.3 Расчет соединительных планок
Планки рассчитывают на условную поперечную силу, которая вызывает срез и изгиб планки. При рассмотрении равновесия узла имеем
кН, где величина b меньшая из двух
,
Усилия на планку при кН
кН;
кН×м.
Для полуавтоматической сварки коэффициенты формы bf=0,7 , bz= 1,0; расчетные сопротивления Rwf=180 Мпа, Rwz =0,45×380=171 Мпа.
Так как Rwzbz > Rwfbf (171>126), то расчет ведем по сечению металла шва. Задаемся kf =8мм и вычисляем:
м2;
м3;
МПа, прочность обеспечена.
3.4 Сравнение вариантов
Для сравнения вариантов необходимо подсчитать расход стали на прокатные, профили, составляющие стержни колонн, и количество сварных швов для крепления прокатных профилей между собой. Показатели по каждому варианту сведём в таблицу 3.
Таблица 3. Сравнение вариантов колонн
Вариант |
Тип сечения колонны |
Масса колонны, кг/м |
Длина сварных швов на 1 м длины колонны, м | ||
по прокатным профилям |
по планкам колоны |
всего сварных швов | |||
1 |
Три двутавра (№33) |
126,6 |
4 |
0 |
4 |
2 |
Круглая туба (426х7) |
72,33 |
0 |
0 |
0 |
3 |
Два уголка (250х16) |
123,0 |
2 |
0 |
2 |
4 |
Сквозная колонна (два двутавра №40) |
114,0 |
0 |
1 |
1 |
3.5
Расчет и конструирование
Размеры плиты оголовка назначаем конструктивно, со свесами для наложения швов по 20мм.Толщина плиты 30мм.
Ширина плиты
мм.
Длина плиты
где Rф – расчетное сопротивление материала фундамента
,
где y=1,2
Rпр – приземная прочность бетона;
МПа;
м =365мм.
Принимаем размеры плиты 560´560.
При опирании по четырем сторонам момент вычисляется по формуле:
; получим
qф – давление на
плиту , равное qф =N/Aпл=1926,1/0,31=6213,23кН/
М=0,048×6213,23×103×0,402=47,
При опирании по трем сторонам:
,
; получим
.
Изгибающий момент консольной части
кН×м.
Толщина плиты по наибольшему моменту из условия прочности на изгиб
Усилие от колонны на траверсу передается через вертикальные сварные швы. Суммарная длинна швов определяется по формуле
м.
Необходимая высота траверсы
см, принамаем h=50 см.
Полученное
сечение проверяем на прочность
по максимальному изгибающему
,
где q=qфb/2=6213,23×0,56/2=1739,
кН×м;
кН×м;
МПа, прочность обеспечена.
Прочность обеспечена.
Определяем толщину сварных швов
.
Из таблице 38 [1]
мм
Окончательно принимаем мм.