министерство  образования республики беларусь

УО  «Гродненский государственный  университет им. Я. Купалы»

 
 

                                                                                                   Кафедра

«Строительное производство» 
 
 
 

курсовая  работа

по  дисциплине «Металлические конструкции»

на тему “Балочная клетка” 

                                                    

  
 

                       Выполнил:                                      Нюнько А.А.

                                                      Специальность: ПГС

                                                      Группа: 1

                                                      Курс: 4

                                                      Форма обучения:

                                                      дневная

                         Проверил:                                      Старовойтов С.А. 
 
 
 

Гродно

2009 

Содержание 
 

 

 

1.Исходные данные 

1. Шаг колонн  в продольном направлении А,  м: 10

2. Шаг колонн  в поперечном направлении В,  м: 7

3. Габариты в  плане: 3Ах3В

4. Отметка верха  настила, м: 11

5. Строительная  высота перекрытия, м: не ограничена

6. Временная  равномерно распределенная нагрузка- q, кН/м²: 30

7. Материал конструкций:  настила – сталь С235

                                              балок настила и вспомогательных – сталь С235

                                              главных балок – сталь С245

                                              колонн – сталь С255

Тип сопряжения главной балки и балок настила  – в одном уровне 

2. Выбор схемы балочной клетки

    В данном курсовом проекте  проектируется  нормальный тип балочной клетки(нагрузка с настила 3 передается на балки настила1, которые передают ее на главные балки 2 , опирающиеся на колонны).

    Взаимное  расположение балок настила и  главных балок принимаем согласно заданию, т.е. в одном уровне рис.1. .

Рис.1. Схема сопряжения главных балок и настила.

         В зависимости от заданной нагрузки (q=30 кН/м²) и относительно прогиба (f/e=1/150)

определим наибольшее отношение пролета настила к  его толщине l_н/t_н.

    Цилиндрическая  жесткость настила Е₁, при коэффициенте Пуассона ν=0,3и при модуль упругости прокатной стали - МПа равна:

Е₁ = Е/(1- ν)² = 2,06·10⁴/(1-0,3² ) = 2,26кН/см²;         

  n₀=e/f - заданное отношение пролета настила к его предельному прогибу ,  n₀=150;

≈ 83

При q=30 кН/м²  толщина настила будет составлять t_н=10-12 мм/1, табл. 2.2/.Тогда шаг балок настила будет составлять l_н=83·0,012=0,995м - первый вариант, l_н=83·0,01=0,83м.- второй вариант. 
 

 Рассмотрим  два варианта компоновки балочной  клетки:

  1.При толщине  настила t_н=12  шаг балок настила lн=1000 мм.

  2.При толщине  настила t_н=10  шаг балок настила lн=800 мм.

 Расчет балок по каждому из вариантов будем проводить в следующей последовательности:

- определение  нормативных нагрузок;

- определение  расчетных нагрузок с учетом коэффициента надежности по нагрузке для равномерно распределенных нагрузок n_р=1,2/5, ст. 7/ ; для собственного веса стальных конструкций n_q=1,05/5, ст. 8/;

- расчет балок  настила и вспомогательных с  учетом развития пластических  деформаций на прочность и  проверка их прогибов по формулам: 

  - расчет на прочность                                                                       

    - расчет прогиба.                                                                      

3. Расчет балок настила и сравнение вариантов 

3.1. По схеме балочной клетки №1 

Рассмотрим схему балочной клетки с шагом балок настила lн=1м. и толщиной настила t_н=12. Рис.2.

Рис.2. Схема балочной клетки №1 

Определяем  вес настила зная что 1 м² стального листа толщиной 12 мм весит 99,3 кН.

Толщина настила – 12 мм.

Вес настила: g_н= 99,3·0,012 =1,1916 кН /м²

Нормативная нагрузка:

Для определения  расчетных нагрузок принимаем коэффициент надежности по нагрузке для равномерно распределенных нагрузок n_р=1,2; для собственного веса стальных конструкций n_q=1,05;

  кН/м

 

По полученному  значению подбираем двутавр № 40  ГОСТ 26020-83. Параметры сечения представлены на рис.3.

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Рис.3. Параметры  сечения балки настила.

Проверяем  подобранный  двутавр  на  прогиб.  Допустимый прогиб равен  ×l=.

Проверяем прогиб по формуле: ;  /1, ст. 11/

, что допустимо.

 
Расход  металла рассчитаем по формуле: ; где – масса 1 м² настила ,

m_b -  масса 1 м. второстепенной балки, l_b – шаг второстепенных балок.

 
 
 

3.2. По схеме балочной клетки №2 

Рассмотрим схему балочной клетки с шагом балок настила lн=0.8м. и толщиной настила t_н=10 мм.

Рис.4. Схема балочной клетки №2 

Определяем  вес настила зная что 1 м² стального листа толщиной 12 мм весит 83 кН.

Толщина настила – 10 мм.

Вес настила: g_н= 83·0,01 =0,83  кН /м²

Нормативная нагрузка:

Для определения  расчетных нагрузок принимаем коэффициент  надежности по нагрузке для равномерно распределенных нагрузок n_р=1,2; для собственного веса стальных конструкций n_q=1,05;

  кН/м.

 

По полученному  значению подбираем двутавр № 36  ГОСТ 26020-83. Параметры сечения представлены на рис.5.

      
 
 
 
 

 

Рис.5. Параметры  сечения балки настила.

Проверяем  подобранный  двутавр  на  прогиб.  Допустимый прогиб равен  ×l=.

Проверяем прогиб по формуле:

 
Расход  металла рассчитаем по формуле: ;  где:

 

По расходу  материала наиболее выгоднее 2-й вариант следовательно к дальнейшему расчету принимаем 2-й вариант (принимаем двутавр № 36 с шагом 0.8м и толщиной настила 10 мм.)

Определим силу растягивающую настил: 

 

Расчетная толщина углового шва, прикрепляющего настил к балкам, выполнено

полуавтоматической сваркой в нижнем положении проволокой марки Св-10ГА

Определим катет сварного шва:

                                                         Принимаем k_f =5 мм 
 

4. Расчет и конструирование главной балки

4.1. Расчетная схема. Расчетные нагрузки и усилия 

    Нагрузку  принимаем в виде равномерно-распределенной. Главную балку принимаем переменного  по длине сечения и рассчитываем без учета развития пластических деформаций(в упругой стадии). Схема к определению нагрузки на главную балку представлена на рис.6.

    Определим нагрузки действующие на главную  балку:

       - вес балок настила и настила.

    Расчетная нагрузка:

          кН/м. 

    Нормативная нагрузка:

      кН/м                                   

         

Рис.6. Cхема к определению нагрузки на главную балку.

Определяем максимальный изгибающий момент в середине пролета:

Поперечную силу на опоре:

Определим требуемый  момент сопротивления:

   

Высоту  главной балки назначают близко к оптимальной при соблюдении условия h _min ≤ h _гб ≤ h _гбmax

Минимальная высота определяется из условия обеспечения  предельного прогиба [f/l]=1/400 при полном использовании расчетного сопротивления материала по формуле:

                                                                         

Оптимальная высота определяется по формуле:

                                                                                  

При этом гибкость стенки                                                   
 

Рис.7.  Расчетная схема и усилия в главной балке 

R=24 кН/см² (т.к. сталь главной балки С245, и толщина поясных листов от 2 до 10 мм) Определяем оптимальную высоту балки, предварительно задав ее высоту