Балочная клетка

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Представительство МГСУ в г. Нижневартовске

РАСЧЕТНО - ГРАФИЧЕСКАЯ РАБОТА ПО МЕТАЛЛИЧЕСКИМ КОНСТРУКЦИЯМ

«БАЛОЧНАЯ КЛЕТКА»

Расчетно-графическая работа

«Балочная клетка»

Исходные данные:

1. Ширина колонн в продольном направлении

. Шаг колонн в поперечном направлении

. Отметка верха настила

. Строительная высота перекрытия не ограничена

. Временная равномерно-распределенная нагрузка 24,0 кН/м2

. Материал стальных конструкций: балок, колонн и настила по выбору

. Бетон фундаментов: класс В 15

. Допускаемый относительный прогиб настила: 1/150

1 вариант балочной клетки

Принимаем шаг балок настила

Материал настила и балок настила:

Сталь класса С235

Определяем толщину настила

приняли

Вес квадратного метра настила

Нормативная погонная нагрузка на балку настила

Расчетная погонная нагрузка на балку настила

Максимальный изгибающий момент в балке настила

Требуемый момент сопротивления сечения балки настила

Принимаем двутавр № 26Б2

, , вес погонного метра балки 31,2кг/м

Проверка жесткости балки

Вес квадратного метра балочной клетки равен

2 вариант балочной клетки

Принимаем шаг балок настила

приняли

Принимаем двутавр № 36

, , вес погонного метра балки 48,6кг/м

Проверка жесткости балки

Вес квадратного метра балочной клетки равен

Подбор сечения главной балки

Выбираем материал главной балки:

Сталь класса С245 (при толщине проката 20мм)

Нормативная погонная нагрузка на балки

Расчетная погонная нагрузка

Расчетная схема балки

Расчетные усилия

Требуемый момент сопротивления

Минимальная высота балки из условия жесткости (2-ое предельное состояние)

Зададимся гибкостью стенки

Оптимальная высота балки

Принимаем

Зададимся толщиной поясов

Определяем минимальную толщину стенки

из условия среза

из условия местной устойчивости

- по опыту проектирования

Принимаем толщину стенки

Находим требуемую площадь поясов

Ширина пояса должна находится в пределах от 1/5 до 1/3 , т.е.

Принимаем

Геометрические характеристики принятого сечения главной балки равны:

Проверка прочности балки

Недонапряжение составляет менее 5%

Изменение сечения главной балки

Принимаем место изменения сечения близкое к 1/6 пролета балки

Требуемый момент сопротивления равен

Принимаем поясные листы сечением 220х20мм

Статический момент сопротивления пояса

Статический момент половины сечения

Проверка прочности измененного сечения в зоне действия максимальных растягивающих напряжений

Проверка прочности в месте изменения сечения по приведенным напряжениям

Проверка прочности опорного сечения на срез

балка клетка нагрузка устойчивость

Проверка прочности стенки на местное давление балок настила.

Опорное давление балок настила

= 24,0 кН/см2 .

Проверка общей устойчивости балки

Устойчивость обеспечена

Проверка местной устойчивости пояса

Местная устойчивость пояса обеспечена

Обеспечение местной устойчивости стенки

Местная устойчивость стенки обеспечивается поперечными ребрами жесткости. Ставим ребра жесткости под балки настила. Ребра жесткости принимаем двухсторонними.

Ширина ребра принимаем

Толщина ребра.

Расчет опорной части балки

Ребро крепится к стенке балки полуавтоматической сваркой в среде углекислого газа.

Требуемая площадь опорного ребра из условия смятия равна

Принимаем ребро из листа 220х16мм

Проверка устойчивости ребра

Коэффициент продольного изгиба

Проверка устойчивости ребра

= 24,0 кН/см2 .

Проверка местной устойчивости ребра

Местная устойчивость ребра обеспечена

Определяем катет углового шва, прикрепляющего ребро к стенке.

Принимаем сварочную проволоку Св-08Г2С диаметром 1,2мм

Расчетное сопротивление углового шва

Несущая способность углового шва:

по металлу шва

по металлу границы сплавления

Определяем катет шва

Приняли катет шва равным 8мм

Подбор сечения центрально-сжатой колонны

Принимаем шарнирное закрепление колонны.

Материал колонны сталь класса С235

Высота колонны равна

Расчетная длина колонны

Усилие в колонне

Задаемся гибкостью стержня

Коэффициент продольного изгиба

Радиус инерции

Чтобы обеспечить возможность автоматической сварки назначаем 500мм

Толщина стенки принимается из условия ее местной устойчивости

Принимаем ,

Требуемая площадь поясов

Назначаем сечение стержня колонны

стенка 460х8мм

пояс 400х14мм

Проверка местной устойчивости стенки

Проверка местной устойчивости пояса

Местная устойчивость стенки и поясов обеспечена

Геометрические характеристики сечения

< Rу = 23,0 кН/см2 .

Устойчивость стержня обеспечена

Конструирование и расчет оголовка колонны

Принимаем плиту оголовка толщиной и размерами 400х560мм

Давление главных балок на колонну передается через 2 опорные ребра, приваренные к стенке 4-мя угловыми швами.

Принимаем полуавтоматическую сварку в среде углекислого газа сварочной проволокой СВ-08ГА диаметром 1,2мм

Несущая способность углового шва:

по металлу шва

по металлу границы сплавления

Принимаем ширину ребер 180мм

Длина участка смятия

Толщину ребер находим из условия смятия

Принимаем

Длину ребра находим из условия среза сварных швов

Принимаем

Проверяем стенку колонны на срез

Необходимо устройство более толстой, чем стенка колонны, вставки

Принимаем толщину вставки равной 20мм

Конструирование и расчет базы колонны

Определяем требуемую площадь опорной плиты базы из условия смятия бетона

Принимаем размеры плиты 500х650мм

Напряжения в бетонном фундаменте

Находим изгибающие моменты на разных участках плиты

участок

участок

участок

Толщина плиты равна

Принимаем

Прикрепление траверсы к колонне осуществляем также, как опорное ребро в оголовке тогда а напряжение в угловом шве равны

Rwz · ?wz · ?c = 17,5 кН/см2 .