Расчет и конструирование основных металлических конструкций балочной клетки одноэтажного здания
Курсовой проект - Строительство
Другие курсовые по предмету Строительство
Федеральное агентство по образованию
ГОУ ВПО Уральский государственный технический университет - УПИ
имени первого Президента России Б. Н. Ельцина
Кафедра Строительные конструкции
Пояснительная записка
к курсовому проекту №1
по курсу: Металлические конструкции
тема: Расчет и конструирование основных металлических конструкций балочной клетки одноэтажного здания
Руководитель Шалдыбина А. В.
Студент Авхадыева Р. Р.
Группа СЗ-470106н.у.
Екатеринбург
Исходные данные для проектирования
1.Конструкция пола и настила:
-пол - кирпич на ребро по песчаной подсыпке толщиной 30 мм;
-настил - железобетонный.
2.Полезная нормативная нагрузка на перекрытие каждого этажа pн = 21,8кН/м2.
3.Высота этажа Н = 7,8м.
.Пролет второстепенных балок l = 6,3м.
.Пролет главных балок L = 16,8м.
.Материал конструкций - сталь С345.
.Тип настила - железобетон.
.Коэффициенты надежности по нагрузке ?f1 = 1,1, ?f2 = 1,2.
Заводские соединения сварные, монтажные соединения - сварные, болтовые.
.Сравнение вариантов.
Рассмотрим 2 варианта компоновки балочной клетки и на основании экономического сравнения по расходу материала на балки настила и настил выберем вариант для дальней шей разработки. Учтем, что при железобетонном настиле шаг балок настила 2.0-3.5 м (а - шаг балок настила).
вариант. a = 2.8 м - четное число шагов.
I вариант. a = 2.4 м - нечетное число шагов.
Толщина настила
Толщина ж.б. настила принимаем в зависимости от нормативной нагрузки, равной 21.8 кН/см2, и расчетного пролета настила по т. 2 [4].
Для варианта I при шаге 2.8 м принимаем толщину настила 14 см.
Для варианта I I при шаге 2.4 м принимаем толщину настила 12 см.
Нормативная нагрузка от пола.
-кирпич на ребро - t=0.12 м, g = 19.5 кН/ м2;
-песчаная подсыпка - t=0.03 м, g = 17 кН/ м2;
-железобетонный настил - t=0.12 (II) t = 0.14 (I) м, g = 22 кН/ м2;н - нормативная нагрузка от пола
Для варианта I:
Для варианта II:
Погонные нагрузки на балки настила
погонная нагрузка на второстепенную балку
-нормативная
н =( pн + gн ) а ?н , кН/м
?н=0,95 - коэффициент надежности по назначению (здание относится к нормальному уровню конструкций).
.4 кН/м - собственный вес балок
Для варианта I:н = (21.8+5.9+0.4) 2,8 0,95 = 74.7 кН/м
Для варианта II:н = (21.8+5.5+0.4) 2,4 0,95 = 73.7 кН/м
-расчетная
= (gн ?f1 + pн ?f2) a1 ?н , кН/м
Для варианта I:
q = ((5,9 +0.4) 1,1 + 21,8 1,2) 2,8 0,95 = 88.1 кН/м
Для варианта II:
q = ((5,5+0.4) 1,1 + 21,8 1,2) 2,4 0,95 = 74.4 кН/м
Определим максимальные значения внутренних усилий от расчетной нагрузки
Расчетная схема
Расчетный изгибающий момент для длины балки настила l = 6.8 м
Подбор сечения балок из условия прочности.
Условие прочности на изгиб
в предельном состоянии
По сортаменту ГОСТ 26020-83 принимаем:
Для варианта I двутавр №45Б2, у которого Wx= 1291.9см3
Для варианта II двутавр №45Б1, у которого Wx= 1125.8см3
Определяем суммарный расход стали на балки настила для каждого варианта.
Вариант I: 67.5х6х6.3=2551. кг
Вариант II: 59.8х7х6.3=2637.18 кг
Для дальнейшей разработки принимаем вариант I с шагом второстепенных балок а = 2.8 м.
Выписываем из сортамента фактические геометрические характеристики подобранного сечения двутавра №45Б2:
Ix = 28870 см4 - момент инерции
Sx = 732.9 см3 - статический момент площади сечения относительно оси х
tw = 13.0 мм - толщина стенки двутавра
2.Проверка подобранного сечения второстепенной балки
По I группе предельных состояний.
а) Проверка прочности по нормальным напряжениям
Условие прочности на изгиб
Вывод: прочность по нормальным напряжениям обеспечена
Запас прочности:
Вывод: сечение подобрано рационально.
б) Проверка прочности по касательным напряжениям
Условие прочности на срез
- расчетное сопротивление стали на срез
Вывод: прочность по касательным напряжениям обеспечена.
в) Проверка общей устойчивости балки
Общая устойчивость второстепенной балки обеспечена непрерывным раскреплением верхнего сжатого пояса балки жестким настилом.
г)Проверка местной устойчивости элементов сечения (стенки и полок)
При подборе прокатного сечения, местная устойчивость элементов сечения обеспечивается сортаментом.
По II группе предельных состояний
Проверка прогиба балки настила.
Условие жесткости
Величина фактического относительного прогиба от действия нормативной нагрузки:
Е = 2,1 104 кН/см2 - модуль упругости стали
Вывод: жесткость балки обеспечена.
3.Расчет главной балки
Статический расчет
По расчетной схеме главная балка представляет собой однопролетную шарнирно-опертую балку, загруженную сосредоточенными силами от балок настила и собственным весом.
Так как на главную балку опираются 6 балок настила, то сосредоточенную .нагрузку заменим равномерно распределенной.
Определение погонной нагрузки на главную балку
норматив