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