ФГОУ ВПО «Башкирский государственный аграрный университет»
Факультет природопользование и строительство
Кафедра ТПМ
Специальность строительство
Форма обучения очная
Курс, группа 401
РАСЧЕТНО — ГРАФИЧЕСКАЯ РАБОТА
Вариант 863
Галяутдинова Юлия Раяновна
«К защите допускаю»
Руководитель:
Пермяков В.Н
к.т.н, доцент
УФА-2015
Номер зачетной книжки: 120863
Номер варианта: 863
Таблица 1 Исходные данные
|
Таблица 1Нормативная нагрузка, кН/м |
рn ? 25 |
|
|
Материал главной балки и колонны |
С235 |
|
|
Материал вспомогательных балок и стального настила |
С235 |
|
|
Материал фундаментов. Бетон класса |
В12,5 |
|
Таблица 2
|
Сумма всех цифр шифра |
Третья цифра варианта |
|
|
2 |
||
|
17 |
11,0×5,4 |
|
Таблица 3
|
Вторая цифра варианта |
Третья цифра варианта |
|
|
3 |
||
|
6 |
20 |
|
|
7 ,2 |
||
Рабочие площадки. Расчет несущего настила балочной клетки
I. Исходные данные:
1. Нормативная равномерно распределенная нагрузка: pn = 20 кН/м2 = 0,0020 кН/см2;
2. Коэффициент надежности по нагрузке: гf = 1,2;
3. Коэффициент условий работы: гс = 1;
4. Предельный прогиб настила, (n0 = 150);
5. Материал настила сталь С 235, E = 2,06•104 кН/см2, н = 0,3;
6. Настил приварен к балкам с помощью полуавтоматической сварки в нижнем положении шва с вреде углекислого газа сварочной проволокой Cв-08А, Rwf = 18 кН/см2.
II. Определяем отношение пролета настила к его толщине по формуле:
Принимаем t = 10 мм,
тогда пролет
Определяем силу, растягивающую и приходящуюся на полоску единичной ширины настила в 1 см (lw = 1 см) по формуле:
Определяем расчетное сечение шва по металлу шва (f) и по металлу границы сплавления (z):
- вf = 0,8;
- вz = 1,05;
- Run = 37 кН/см2- допускаемое номинальное расчетное сопротивление
вf •Rwf = 0,8•18 = 14,4 кН/см2;
- вz •Rwz = вz •0,45Run = 1,05•0,45•37 = 17,48 кН/см2;
Расчетным сечением является сечение (min) по металлу шва (f)
Толщину углового шва, прикрепляющего настила к балкам при полуавтоматической сварке в нижнем положении шва определяем по формуле:
Принимаем kf = 4 мм.
Расчет балочных клеток
Вариант 1. Компоновка нормального типа балочной клетки. Расчет балки настила
I. Исходные данные:
1. Нормативная равномерно распределенная нагрузка: pn = 20кН/м2 = 0,0020 кН/см2;
2. Коэффициент надежности по нагрузке: гf = 1,2;
3. Коэффициент условий работы: гс = 1;
4. Предельный прогиб настила (СНиП 2.01.07-85*. Раздел 10);
5. Толщина настила t = 10 мм, с = 7850 кг/м3;
6. Материал балки сталь С 245, Ry = 24 кН/см2.
II. Расчет балки выполняем с учетом развития пластических деформаций
(п. 5.18 СНиП II-23-81*) с коэффициентом cx = 1,1.
Расстояние между балками настила
Масса настила
Нормативная нагрузка на балку настила:
Расчетная нагрузка на балку настила:
Расчетный изгибающий момент
Требуемый момент сопротивления балки
По ГОСТ 8239 принимаем двутавр №33, Wx =407 см3, Ix = 5500 см4, g = 33,9 кг/м, b = 135 мм.
Фактический пролет настила
Проверяем прогиб балки по формуле:
Условие не соблюдается. Принимаем По ГОСТ 8239 двутавр №30, Wx =472 см3, Ix = 7080 см4, g = 36,5 кг/м, b = 135 мм.
Определяем расход металла на 1 м2 перекрытия:
Вариант 2. Компоновка усложненного типа балочной клетки. Расчет балки настила и вспомогательной балки
Расчет балки настила
Настил принимаем как в первом варианте.
Расстояние между балками настила
Шаг вспомогательных балок (2-5м)
Шаг балок настила b = lб.н. = 3,67 м
Нормативная и расчетная нагрузки на балку настила:
Расчетный изгибающий момент и требуемый момент сопротивления балки:
Принимаем двутавр №20, Wx =184 см3, Ix = 1840 см4, g = 21 кг/м.
Проверяем прогиб балки по формуле:
Расчет вспомогательной балки
Нагрузку на вспомогательную балку от балок настила считаем равномерно распределенной.
Определяем нормальную и расчетную нагрузку на балку:
Определяем расчетный изгибающий момент и требуемый момент сопротивления:
Принимаем двутавр №60 , Wx =2560 см3, Ix = 75806 см4, g = 108кг/м, bf = 19 см, tf = 0,178 см.
Проверяем прогиб балки
Проверяем общую устойчивость вспомогательных балок в середине пролета. Их сжатый пояс закреплен от поперечных сечений балкам настила шагом lef = 100 см.
Общую устойчивость балки можно не проверять при соблюдении следующих условий:
и
,так как cx = с = 1,1
Принятое сечение удовлетворяет условиям прочности, устойчивости и прогиба.
Расход стали составляет
По расходу стали вариант 1 выгоднее.
Подбор сечения главной балки
Балки проектируют сварными из трех листов.
I. Исходные данные:
1. Пролет балки L=11 м;
2. Шаг колонн l = 5,4 м;
3. Вертикальный предельный прогиб ;
4. Временная нормативная нагрузка: pn = 20 кН/м2;
5. Масса настила g1 = 0,785 кН/м2;
6. Масса балок настила g2 = 0,30 кН/м2;
7. Собственную массу главной балки принимаем ориентировочно 2% нагрузки на нее (учитываем коэффициентом 1,02);
8. Балка из стали С 245, Ry = 23 кН/см2 при t > 20 мм, Rs = 0,58Ry = 13,3 кН/см2;
9. Строительная высота балочного перекрытия — не ограничено;
10. Коэффициент условий работы: гс = 1.
II. Расчетные схемы
Определяем нормативную и расчетную нагрузку на балку:
Определяем расчетный изгибающий момент в середине пролета и поперечную силу на опоре:
Главную балку рассчитываем на прочность с учетом развития пластических деформаций (п. 5.18 СНиП II-23-81*), первоначально принимая C1 = C = 1,12.
Определяем требуемый момент сопротивления:
Определяем оптимальную высоту балки, предварительно задав ее высоту h = 0,1L = 1,1м.
Приближенно (для балок высотой 1-2 м) определяем толщину стенки по эмпирической формуле:
Принимаем tw = 11 мм.
1,15 — коэффициент для сварных балок.
Определяем минимальную высоту балки:
- Сравнивая полученные высоты, принимаем высоту балки h = 100 см с учетом ширины, выпускаемых листов по ГОСТ 19903-74 и общей толщиной 2-х поясов не > 60 мм.
Определяем толщину стенки из условия работы стенки на срез от касательных напряжений у опоры:
Определяем необходимую толщину стенки из условия местной устойчивости, при котором не требуется укрепление ее продольными ребрами:
Окончательно принимаем tw = 1,0 см.
Размеры горизонтальных поясных листов находим исходя из необходимой несущей способности балки при tw = 1,0 см.
Задаемся толщиной поясных листов tf ? 3tw = 3•10 = 30 мм и не > 30 мм и в соответствии с ГОСТ 82-70 (сокращенный сортамент) принимаем tf = 28 мм.
Вычисляем требуемый момент инерции сечения балки:
Находим момент инерции стенки балки:
где
Момент инерции, приходящийся на поясные листы:
Момент инерции поясных листов балки относительно ее нейтральной оси:
где Af — площадь сечения одного пояса (моментом инерции поясов относительно их собственной оси ввиду его малости пренебрегаем).
Отсюда получаем требуемую площадь сечения поясов балки:
где .
Ширину полки bf принимаем в пределах
но не более
не менее 180 мм и в соответствии с ГОСТ 82-70.
Принимаем пояса из универсальной стали 300 x 28 мм (по ГОСТ 82-70).
Уточняем принятый ранее коэффициент учета развития пластических деформаций C1 исходя из отношения :
По СНиП II-23-81*, табл. 66 принимаем C1 = 1,07
Проверяем принятую ширину (свес) поясов исходя из их местной устойчивости:
А) В сечениях, работающих упруго
Б) В сечениях, работающих с учетом развития пластических деформаций
Проверяем несущую способность балки исходя из устойчивости стенки в области пластических деформаций балки в месте действия максимального момента Mmax, где Q и ф = 0:
Предварительно вычисляем гибкость стенки
и параметр
Несущая способность балки обеспечена.
Подобранное сечение проверяем на прочность с учетом развития пластических деформаций. Для этого определяем момент инерции и момент сопротивления балки.
Наибольшее напряжение в балке
Недонапряжение , что больше 5% и требуется перерасчет.
Принимаем пояса из универсальной стали 310 x 28 мм (по ГОСТ 82-70).
Уточняем принятый ранее коэффициент учета развития пластических деформаций C1 исходя из отношения :
По СНиП II-23-81*, табл. 66 принимаем C1 = 1,12
Проверяем принятую ширину (свес) поясов исходя из их местной устойчивости:
А) В сечениях, работающих упруго
Б) В сечениях, работающих с учетом развития пластических деформаций
Проверяем несущую способность балки исходя из устойчивости стенки в области пластических деформаций балки в месте действия максимального момента Mmax, где Q и ф = 0:
Предварительно вычисляем гибкость стенки
и параметр
Несущая способность балки обеспечена.
Подобранное сечение проверяем на прочность с учетом развития пластических деформаций. Для этого определяем момент инерции и момент сопротивления балки.
Наибольшее напряжение в балке
Недонапряжение , что меньше 5% и не требуется перерасчет.
Проверка прогиба балки. Проверку прогиба балки делать не нужно, так как принятая высота сечения больше hmin и фактический прогиб будет меньше предельного.
Изменение сечения балки
Место изменения сечения принимаем на расстоянии 1/6 пролета от опоры.
Сечение изменяем уменьшением ширины поясов. Разные сечения поясов соединяем прямым сварным швом встык, выводом концов его на технологические планки, ручной сварки электродами Э42 с применением физических методов контроля. При этих условиях для растянутого пояса Rwy = Ry, табл. 3 СНиП.
Определяем расчетный момент и перерезывающую силу в сечении:
Подбор измененного сечения ведем по упругой стадии работы материала.
Определяем измененную ширину пояса bf1, сохраняя другие параметры сечения.
Вычисляем требуемый момент сопротивления и момент инерции измененного сечения исходя из прочности сварного стыкового шва, работающего на растяжение:
Вычисляем требуемый момент инерции поясов:
Вычисляем площадь сечения поясов:
Принимаем пояс 200 x 28 мм, Af1 = 56см2.
