Конструирование и расчет балочной клетки и колонны при проектировании рабочей площадки производственного здания

Курсовая работа

«Конструирование и расчет балочной клетки и колонны при проектировании рабочей площадки производственного здания»

Содержание

1. Компоновка балочной клетки и выбор стали

2. Нормальный тип балочной клетки

2.1 Расчет железобетонного настила

2.2 Расчет балки настила

3. Усложненный тип балочной клетки

3.1 Расчет балки настила

3.2 Расчет вспомогательной балки

4. Выбор оптимального варианта балочной клетки

5. Расчет главной балки

5.1 Определение усилий

5.2 Компоновка сечения

5.3 Проверка прочности принятого сечения балки

5.4 Изменение сечения балки по длине

5.5 Проверка общей устойчивости балки

5.6 Проверка местной устойчивости элементов балки

5.7 Проверка жесткости главной балки

5.8 Расчет соединения пояса со стенкой

5.9 Конструирование и расчет опорной части главной балки

5.10 Проектирование монтажного стыка главной балки

6. Расчет колонн

6.1 Расчет колонны на устойчивость относительно материальной оси x–x

6.2 Расчет колонны на устойчивость относительно свободной оси y-y

6.3 Расчет планок

6.4 Конструирование и расчет оголовка сквозной колонны

6.5 Конструирование и расчет базы колонны

Список литературы

1. Компоновка балочной клетки и выбор стали

Исходные данные приняты по заданию.

В рабочих площадках применяют нормальный и усложненный тип балочных клеток. Нормальный тип включает главные балки и опирающиеся на них балки настила, непосредственно поддерживающие настил. В усложненном типе добавляются вспомогательные балки, укладываемые на главные, на них опираются балки настила и настил. В качестве настила используются железобетонные плиты.

Выбор класса стали производится по СНиП [1, табл. 50*], Ry выбирается по [1, табл. 51*]. Выбираю сталь С 255, с расчетным сопротивлением Ry = 240 МПа.

2. Нормальный тип балочной клетки

Настил – железобетонный.

Балки настила с шагом а1 = 1,5 м.

Рис. 1. Нормальный тип балочной клетки

2.1 Расчет железобетонного настила

При использовании в качестве несущего настила железобетонных плит их толщину принимаем расчетного пролета плиты lн и полезной нормативной нагрузки pn

Расчетный пролет настила, равный шагу балок настила lн = а1 = 1,5 м.

При нормативной полезной нагрузке pn = 20 кН/м2, принимаем толщину плиты tпл = 10 см. Нормативная нагрузка от веса железобетонной плиты (при плотности железобетона )

.

2.2 Расчет балки настила

Определяем нормативные и расчетные нагрузки.

Нормативная нагрузка на балку принимается равномерно распределенной

.

Расчетная нагрузка

где g¦g = 1,1 – коэффициент надежности по нагрузке для постоянной нагрузки от железобетонных плит.

Рис. 2. Расчетная схема балки настила

Нормативный изгибающий момент

.

Расчетный изгибающий момент

.

Максимальная поперечная сила

.

Требуемый момент сопротивления поперечного сечения балки при работе с учетом упругопластических деформаций

.

По сортаменту принимаем I 50Б2, имеющий ближайший больший момент сопротивления статический момент полусечения Sx = 970,2 см3; момент инерции сечения Ix = 42390 см4; площадь сечения А = 102,8 см2; ширина пояса bf = 200 мм; толщина пояса tf = 14 мм;

Уточняем коэффициент с1, M и Q c учетом собственного веса балки настила

Площадь пояса

Площадь стенки

Отношение

По табл. определяем коэффициент с1 = 1,11.

Равномерно распределенная нагрузка от собственного веса балки настила длиной 1 м

.

Нормативная нагрузка на балку настила с учетом собственного веса

.

Расчетная нагрузка с учетом собственного веса

.

Нормативный изгибающий момент с учетом собственного веса

.

Расчетный изгибающий момент с учетом собственного веса

.

Проверяем принятое сечение.

Проверка прочности

Проверка жесткости

где fu = l/208 = 4,33 см при пролете l = 9 м.

Принятое сечение удовлетворяет условиям прочности и жесткости.

Определяем вес балки настила на 1м2 рабочей площадки

3. Усложненный тип балочной клетки

Настил – железобетонный.

Балки настила с шагом а1 = 1,5 м.

Вспомогательные балки с шагом а2 = 5 м.

Рис. 3. Усложненный тип балочной клетки

3.1 Расчет балки настила

Толщина настила при шаге а1=1,5 м принимается как в нормальном типе балочной клетки (tн = 10 мм).

Пролет балки настила .

Нормативная и расчетная нагрузки на балку настила принимаются как в нормальном типе балочной клетки: qn = 33,75 кН/м; q = 40,125 кН/м.

Рис. 4. Расчетная схема балки настила

Нормативный изгибающий момент

.

Расчетный изгибающий момент

.

Максимальная поперечная сила

.

Требуемый момент сопротивления поперечного сечения балки при работе с учетом упругопластических деформаций

.

По сортаменту принимаем I 35Б1, имеющий ближайший больший момент сопротивления статический момент полусечения Sx = 328,6 см3; момент инерции сечения Ix = 10060 см4; площадь сечения А = 49,53 см2; ширина пояса bf = 155 мм; толщина пояса tf = 8,5 мм;

Уточняем коэффициент с1, M и Q c учетом собственного веса балки настила

Площадь пояса

Площадь стенки

Отношение

По табл. определяем коэффициент с1 = 1,1132.

Равномерно распределенная нагрузка от собственного веса балки настила длиной 1 м

.

Нормативная нагрузка на балку настила с учетом собственного веса

.

Расчетная нагрузка с учетом собственного веса

.

Нормативный изгибающий момент с учетом собственного веса

.

Расчетный изгибающий момент с учетом собственного веса

.

Проверяем принятое сечение.

Проверка прочности

Проверка жесткости

где fu = l/183 = 2,73 см при пролете l = 5 м.

Принятое сечение удовлетворяет условиям прочности и жесткости.

Определяем вес балки настила на 1м2 рабочей площадки

3.2 Расчет вспомогательной балки

Пролет вспомогательной балки l = 9 м.

Нагрузка на вспомогательную балку передается от балок настила в виде равномерно распределенной.

Рис. 5. Расчетная схема вспомогательной балки

Нормативная нагрузка на вспомогательную балку

.

Расчетная нагрузка

.

Нормативный изгибающий момент

.

Расчетный изгибающий момент

Требуемый момент сопротивления

.

По сортаменту принимаем I 90Б1, имеющий ближайший больший момент сопротивления статический момент полусечения Sx = 3964 см3; момент инерции сечения Ix = 304400 см4; площадь сечения А = 247,1 см2; ширина пояса bf = 300 мм; толщина пояса tf = 18,5 мм;

Равномерно распределенная нагрузка от собственного веса вспомогательной балки длиной 1 м

.

Нормативная нагрузка на балку настила с учетом собственного веса

.

Расчетная нагрузка с учетом собственного веса

.

Нормативный изгибающий момент с учетом собственного веса

.

Расчетный изгибающий момент с учетом собственного веса

.

Проверяем принятое сечение.

Проверка прочности

Проверка жесткости

где fu = l/208 = 4,33 см при пролете l =9 м.

Принятое сечение удовлетворяет условиям прочности и жесткости.

Определяем вес вспомогательной балки на 1м2 рабочей площадки

4. Выбор оптимального варианта балочной клетки

Необходимо сравнить два варианта балочных клеток. Сравнение производится по расходу материала, а также по количеству балок, определяющему трудоемкость монтажа и стоимость перевозки. К дальнейшей разработке принимается наиболее рациональный вариант.

Анализ вариантов по показателям, представленных в табл. 1.

Таблица 1. Сравнение вариантов балочной клетки (расход на 1 м2 рабочей площадки)

Наименование элемента	Нормальный тип				Усложненный тип
	Расход железобетона, м3/м2	Расход стали, кг/м2	Стоимость, руб./м2	Коли-чество балок	Расход железобетона, м3/м2	Расход стали, кг/м2	Стои- мость руб./м2	Ко- ли- чест- во ба- лок
Настил	0,1				0,1
Балки настила		53,8		63		25,9		126
Вспомогательные балки		–
Суммарный расход стали		53,8				38,8		21
Суммарный расход железобетона	0,1				0,1

Принимаем к дальнейшей разработке нормальный тип балочной клетки:

– настил железобетонный, толщиной tн = 10 см;

– балки настила стальные с шагом а1 = 1,5 м.