Калининград, 2013

ФГАОУ ВПО БФУ им. Канта

Градостроительный колледж

Основы проектирования строительных конструкций

Методические указания

по выполнению курсового проекта

на тему: «Балочная клетка»

специальность 270802 «Строительство и эксплуатация зданий и сооружений»

Калининград, 2013

Рассмотрено

на заседании П(Ц)К строительство и

эксплуатация зданий и сооружений

«___»_____________20__ г. Председатель П(Ц)К

С.А.Завьялов __________

УТВЕРЖДАЮ:

Зам. директора по УМР «___»______________20__ г.

Т.А.Маркина _______________

Согласовано

Зав. методическим кабинетом

_______________К.Н. Тулебаева

Составитель: Завьялов С.А.

преподаватель специальных дисциплин

градостроительного колледжа

Задания по курсовому проекту

«Основы расчета и проектирования строительных конструкций»

Тема: «Балочная клетка»

Вариант	L, м	b, м	а, м	q^n, кН/м^2	Материал
					С235
					С235
					С235
					С245
					С245
				2,2	С245
					С235
					С235
			4,5	9,5	С245
					С245
					С255
					С245
					С245
					С255
					С245
					С245
				3,8	С245
				10,5	С255
					С255
					С235
					С235
				2,3	С255
					С245

Содержание пояснительной записки по теме «Балочная клетка»

1 Описание конструкции

2 Расчётная часть

2.1 Схема БК

2.2 Расчёт прокатной (второстепенной) балки

2.3 Расчёт главной балки

2.4 Проверка прочности и жёсткости конструкции

2.5 Построение эпюр главной балки

2.6 Проверка местной устойчивости элементов балки

2.7 Конструирование ребер жесткости балки

2.8 Конструирование опорного узла

2.9 Расчёт опорной плиты

2.10 Расчёт поясных швов

2.11 Конструирование сопряжения балок

3 Литература

Исходные данные расчета балочной клетки:

L – длина пролета главной балки

b – шаг колонн

a – шаг второстепенных балок

qⁿ – постоянная нагрузка

Материал конструкции - сталь

Раздел 1 Описание конструкции

Выполняется самостоятельно

стр. 130-134 [l]

стр. 84-86 [2]

стр. 115-128 [3]

Раздел 2 Расчётная часть

2.1 Схема балочной клетки

Рисунок 2.1

2.2 Расчёт второстепенной балки

2.2.1 Вес плиты перекрытия:

,кн

где - удельный вес

при

при

при

2.2.2 Временная нормативная нагрузка:

=,

2.2.3 Расчётная погонная нагрузка:

кН/м

где - постоянная нагрузка

- коэффициент надёжности по постоянной нагрузке =1,1

-коэффициент надёжности по временной нагрузке =1,2

2.2.4 Расчётный изгибающий момент для второстепенной балки:

,кн×м

2.2.5 Требуемый момент сопротивления сечения второстепенной балки с учётом развития пластических деформаций:

,см³

где - коэффициент развития пластических деформаций с = 1,1

- коэффициент условия работы = 1,0

2.2.6 По таблице 1 пр.З [1] или таблице 1 np.VII [2] (сортамент) подбираем двутавр № из условия

, см³ ,см⁴

где - собственный вес 1 погонного метра прокатной балки

2.2.7 Нагрузка с учётом собственного веса

,кн/м - расчётная

, кн/м -нормативная

2.2.8 Изгибающий момент

,кн м

2.2.9 Напряжение, действующее в сечении:
,кн/см²

2.2.10 Проверка второстепенной балки на жесткость:

- предельный прогиб = 1/200 табл.4 пр. 1 [1]

Е - модуль упругости

для стали Е = 2,1×10⁴ кн/см²

2.2.11 Опорные реакции второстепенной балки:

, кн

2.2.12 Построение эпюр для второстепенной балки

Рисунок 2.2

Вывод: таким образом окончательно принимаем двутавр №______

т.к. его сечение удовлетворяет требованиям прочности и жесткости.

2.3 Расчёт главной балки.

Рисунок 2.3

2.3.1 Опорные реакции главной балки:

,кн

где n - количество второстепенных балок

2.3.2 Изгибающий момент, действующий посередине пролёта главной балки:

,кн м

2.3.3 Требуемый момент сопротивления сечения главной балки:

, см³

т.к. см³ , то балку проектируем составной.

2.3.4 Минимальная высота балки:

, см

1/n_o- предельный прогиб = 1/400 табл.4 пр. 1 [1]

2.3.5 Ориентировочная толщина стенки балки:

,мм

2.3.6 Оптимальная высота стенки:

, см

к – коэффициент, зависящий от конструктивного оформления
стенки для сварных балок к = 1,15

2.3.7 Назначаем высоту стенки балки, руководствуясь данными
таблиц 6 и 7 пр.VII [2] или таблиц 5 и 6 пр.З [1]

, см

2.3.8 Минимальная требуемая толщина стенки
- из условия прочности при работе на срез:

,см , кн/см

- нормативное сопротивление по пределу текучести таблица 1.2 [2]

- коэффициент надежности по материалу табл.2.1 [2]

для стали СтЗ: g _m = 1,025

- из условия обеспечения местной устойчивости:
для углеродистых сталей ,см

для низколегированных сталей , см

2.3.9 Окончательно назначаем толщину стенки: =..., мм
табл.6 пр.VII [2] или табл.5 пр.З [1] в пределах 8¸16 мм

2.3.10 Назначаем толщину пояса балки в пределах 12 - 40 мм из
условия , соблюдая сортамент табл.6 пр.VII [2]

2.3.11 Высота балки: ,см

2.3.12 Требуемая площадь сечения пояса

, см²

2.3.13 Требуемая ширина пояса: , см

2.3.14 Окончательно назначаем ширину пояса ,см из условия

, см и сортамента (табл.7 пр.VII [2])

2.3.15 Местная устойчивость пояса обеспечена, если

таблица VII.3 [1]

Рисунок 2.4

2.4 Проверка главной балки на прочность жесткость

2.4.1 Геометрические характеристики сечения:

-площадь , см²

- статический момент полусечения относительно нейтральной оси Х:

, см³

- момент инерции сечения:

, см⁴

- момент сопротивления сечения:

, см³

2.4.2 Собственный вес 1 п.м. балки:

,

где - удельный вес стали

2.4.3 Изгибающий момент от собственного веса балки:

,

2.4.4 Суммарный изгибающий момент:

,

2.4.5 Суммарная опорная реакция:

,

2.4.6 Проверка прочности по нормальным напряжениям:

%,

по касательным напряжениям:

,

2.4.7 Нормативная нагрузка с учетом собственного веса балки:

,

2.4.8 Проверка жесткости:

Вывод: Прочность и жесткость главной балки подобранного сечения обеспечена.

2.5 Построение эпюр главной балки.

Рисунок 2.5

, кн , кн м

, кн , кн м

, кн , кн м

, кн , кн м

и т.д. и т.д.

2.6 Проверка устойчивости стенки главной балки.

Определяется необходимость постановки рёбер жёсткости с учётом значений условной предельной гибкости стенки:

< 3,2 (*) если условие не выполняется, то необходима постановка рёбер жёсткости.

Расстояние между рёбрами жёсткости назначается:

при

при

-должно быть увязано с шагом второстепенных балок а (кратно ему).

Если условие (*) выполняется, то рёбра жёсткости назначаются

конструктивно на расстоянии друг от друга, но не больше а.

Рисунок 2.6

Проверку производим для двух отсеков стенки:

с наибольшей поперечной силой (отсек №1 или №2)

с наибольшим изгибающим моментом (средний отсек)

Для отсека №1(рисунок 6)

2.6.1 Изгибающий момент и поперечная сила:

, где ,м

(для отсека №2 )

, кн

2.6.2 Величина расчётных напряжений:

=,

=,

2.6.3 Критические напряжения:

,

для нахождения (таблица 4.2 [2])

определяется коэффициент защемления стенки

- для балок (кроме подкрановых)

- условная гибкость стенки

где d - меньшая сторона отсека (при )

,

где - отношение большей стороны отсека к меньшей стороне

2.6.4 Устойчивость стенки в отсеке №1

2.6.5 Аналогично проверяется устойчивость стенки в среднем отсеке.

2.7 Конструирование промежуточных рёбер жёсткости балки

2.7.1 Предусматриваются парные поперечные рёбра, симметричные относительно стенки и со скосами для пропуска поясных швов (рисунок 7.)

Рисунок 2.7

2.7.2 Ширина ребра =,мм принимаем мм

2.7.3 Толщина ребра , см принимаем мм
2.8 Конструирование опорного узла

2.8.1 Площадь смятия: , см где

- нормативное сопротивление по пределу прочности (табл. 1.2 [2])

2.8.2 Назначается толщина опорного ребра мм мм

2.8.3 Ширина опорного ребра , см

принимаем мм

Расчётная ширина с учётом срезов под поясные швы мм

2.8.4 Общая площадь смятия ,

2.8.5 Проверка устойчивости условной опорной стойки крестового сечения
(рисунок 8.)

2.8.5.1 Площадь крестового сечения

,

Рисунок 2. 8

2.8.5.2 Момент инерции крестового сечения:

,

2.8.5.3 Радиус инерции ,

2.8.5.4 Гибкость

2.8.5.5 Напряжения в сечении ,
где - коэффициент продольного изгиба (таблица 3 пр.З [2])

2.8.6 При четырёх угловых швах, прикрепляющих рёбра, катет шва

, см мм

,см

2.9 Расчёт опорной плиты

2.9.1 Ширина плиты , см

2.9.2 Длина плиты , см

2.9.3 Проверка бетонной подушки на смятие:

,

где - расчётное сопротивление бетона местному смятию

2.9.4 Толщина плиты:

,см

где d_o- диаметр отверстия мм

с - расстояние между отверстиями , мм

,кн см

2.9.5 Проверка плиты на срез:

,

2.10 Расчёт поясных швов

2.10.1 Конструктивно катет шва принимается, исходя из толщины металла

мм таблица V.5 [1]

таблица 3.3 [2]

2.10.2 Проверка швов на срез

,

где - статический момент полу сечения пояса

,см

Дата добавления: 2015-07-14