Многоэтажное транспортное здание

Министерство  образования Республики Беларусь

БЕЛОРУССКИЙ  НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ  УНИВЕРСИТЕТ

ФАКУЛЬТЕТ ТРАНСПОРТНЫХ КОММУНИКАЦИЙ

Кафедра «Мосты и тоннели» 
 
 
 
 
 
 

Курсовой  проект

по  дисциплине «Строительные  конструкции»

на  тему: «Многоэтажное  транспортное здание» 
 
 
 
 
 
 
 
 

Выполнил:

ст. группы 114359

Заскевич  И.И.

Руководитель:

Нестеренко  В.В. 
 

   Минск – 2011 

 

Содержание

   1.Объемно-планировочные  решения здания. Компоновка  металлической балочной  клетки………………………………………………3

   2. Расчет вспомогательной стальной балки……………………………….5

   3. Расчет составной главной балки………………………………………...6

   4. Расчет  и конструирование колонны и  ее базы………………………..12

  Список  используемой литературы………………………………………...21

 

    1.Объемно-планировочное  решение здания. 

    Все объемно-планировочное решения многоэтажного транспортного здания продиктованы одной целью - максимальным сокращением стоимости и сроков строительства. 

    Металлические конструкции широко применяют при  возведении различных зданий и сооружений. Благодаря значительной прочности  и плотности металла, эффективности соединений элементов, высокой степени индустриализации изготовления и монтажа, возможности сборки и разборки элементов металлические   конструкции характеризуются сравнительно малым собственным весом, обладают газо- и водонепроницаемостью, обеспечивают скоростной монтаж зданий и сооружений и ускоряют   ввод их  в эксплуатацию.   Основной   недостаток стальных конструкций — подверженность коррозии — устраняется их окраской, покрытием полимерными материалами или смолами, оцинкованием и другими методами защиты. Поэтому экономически выгодным решением будет строительство транспортного здания на основе металлических конструкций.

    Мое здание имеет 3 этажа, т.е. оно является среднеэтажным. Среднеэтажные  здания обладают большими преимуществами по сравнению с малоэтажными.

    В настоящее время происходит увеличение доли многоэтажного и среднеэтажного  строительства, что объясняется: значительной концентрацией в городах различных отраслей промышленности и торговли при дефиците свободных территорий и высокой стоимости освоения участков; увеличением доли реконструируемых предприятий; возрастанием доли эксплуатационных расходов в общей стоимости здания в связи с переходом к искусственным средствам регулирования внутренней среды и возможностью сокращения их в 1,5 раза при переходе от одноэтажного к многоэтажному строительству. 

    Мое здание практически не имеет несущих  и ограждающих стен. Перила и ограждения сделаны из железобетона метровой высоты.

    Гараж оснащен рампой, которая служит для  передвижения транспортных средств на ниже и вышележащие этажи. Радиус рампы более 6 метров, а уклон менее 15 градусов, что обеспечивает плавное и удобное движение по ней.

    Покрытие  выполняется следующим образом: железобетонная плита покрывается  асфальтобетонным полом.

    Основной   недостаток стальных конструкций —  подверженность коррозии. Поэтому колонны  здания окрашиваются, покрываются полимерными  материалами или смолами или оцинковываются.

   Перспективный вид модели гаража приведен на листе 1 графического материала.

   Металлическая балочная клетка имеет вид:

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 
 
 
 

   Рисунок.1.1- Компановка конструктивной схемы междуэтажного перекрытия 

 

2.Расчет  второстепенной балки

Произведем сбор нагрузок

 

Расчетная погонная нагрузка на балку с учетом коэффициента надежности по назначению задания y_n =0,95

  q = y_n· [(g + v) ·a +q_с,в·y_f] = 0,95 · (41,88 · 1,8 + 0,5 · 1,1)=72,14 кН / м,

где: 0,5 кН/м - собственный вес балки (обычно предварительно назначают 0,3...0,5 кН/м); y_f - коэффициент надежности по нагрузке для собственного веса балки. Материал балки - сталь С245.

Максимальный  изгибающий момент

М = (q·l²)/8=(72,14·6,8²)/8=416,97 кН/м

Требуемый момент сопротивления

W_n,min=M/(y_c· R_y)=416,97·10³/(1,1·240·10⁶)=1579,49 см³

где y_c=1,1-коэффициент условий работы, принимаемый по таблице 6* СНиП II- 23-81*;

R_y —240 МПа - расчетное сопротивление стали С245, принимаемое по таблице 51 СНиП П-23-81*.

По сортаменту принимаем двутавр №50 ,имеющий:

W_x = 1589 см³; I_х = 39727 см⁴; масса одного погонного метра балки 78,5 кг/м.

 Проверяем  высоту балки из условия жесткости  для разрезной балки по формуле

h≥h_min=(1/5,65) ·( R_y/E) ·(l/f_u) ·l=(1/5,65) ·(240·10³/2,06·10¹¹) ·(6,8/0,034) ·6,8=0,29 м

где R_y/E - отношение расчетного сопротивления металла балки к модулю упругости E=2,06·10⁶ Па;

l/f_u - отношение пролета к предельному прогибу (f_u=l/202=0,034 м)

В нашем  случае h = 0,50 метра > h _min = 0,29 метра.

Расчетная погонная нагрузка на балку при q_cв = 78,5 кг/м = 0,785 кН/м

q = 0,95· (41,88 · 1,8 + 0,785 · 1,1) = 72,44 кН / м

Изгибающий  момент

M=(72,44·10³·6,8²)/8=418,7 кН/м

Напряжения

σ=418,7·10³/(1,1·1589·10^-6)=235,54 МПа

Недонапряжение  составляет 2%.При принятии двутавра №55 недонапряжение составляет более 20%, что экономически невыгодно.Поэтому для дальнейшего проектирование принимаем двутавр №50

Фактический относительный прогиб балки будет  равен

f/l₂=(5/384) ·(q_n·l₂³/E·I) =(5/384) ·(48,76·10³·6,8³/2,06·10¹¹·39727·10^-8)=1/409,94<1/207;

где q_n=0,95·((0,74+2,5+25) ·1,8+0,49)=47,76 кН/м;

Условие выполняется.

Начертим  эпюры внутренних усилий 

 
 
 

 
 
 
 
 

 
 
 
 
 
 

Рисунок 2.1.-Эпюры внутренних усилий второстепенной балки 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

3.Расчет  главной балки

Главная балка воспринимает сосредоточенную  нагрузку от  второстепенных балок, расположенных с шагом а = 1,8 метра.

Материал  балки - сталь С245. Тип сечения - симметричный сварной двутавр из листового  проката.

Расчетная сосредоточенная  нагрузка на главную балку от второстепенной балки будет равна

F=2·(q·l₂)/2+q_с.в·1,8·y_f·y_n=72,44·6,8+2,0·1,8·1,1·0,95=496,35 кН

где q_c.в - собственный вес главной балки, предварительно принимаемый 2,0 кН/м (по опыту проектирования).

Расчетная схема  главной балки показана на рисунке  3.1 

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

           Рисунок 3.1.-Расчетная  схема и эпюры внутренних усилий главной балки 
 
 

Максимальный  расчетный изгибающий момент в середине пролета балки

M=0,5·F·l₁=0,5·496,35·7,2=1786,86 кН/м

Требуемый момент сопротивления

W_n,min=M/(y_c·R_y)=1786,86·10³/(1,1·240·10⁶)=6768,41 см³ ,

где: y_n =1,1 - коэффициент условий работы, принимаемый по таблице 6* СНиП II- 23-81*; R_v -240 МПа - расчетное сопротивление стали С245, принимаемое по таблице 51 СНиП П-23-81*

Проектируем главную сварную двутавровую балку.

Высоту балки  назначаем с учетом выполнения следующих  условий:

h_w > h_{min ;}h_w≈h_opt ,

где h_w - высота стенки балки.

Минимальная высота сечения балки из условия жесткости  для разрезной балки

h_min=(1/5,65) ·(R_y/E) ·(l/f_u) ·l=(1/5,65) ·(240·10⁶/2,06·10¹¹) ·(7,2/0,036) ·7,2=0,3 м ,

где: (R_y/E) - отношение расчетного сопротивления металла балки к модулю упругости; (l/f_u)- отношение пролета к предельному прогибу (l_u=l/202=7,2/202=0,036 м).

Оптимальная высота балки при минимальных затратах металла

h_opt=k·

=1,15· =94,61см ,

где к - коэффициент, принимаемый для сварных балок с постоянным поперечным сечением равным 1,15; t _w - толщина стенки, назначаемая по эмпирической формуле t _w =7+3·0,3=7,9 и принимаемая в пределах 8... 12 мм, но не менее 6 мм (1 см).

Назначаем высоту балки h = 105 см и толщину стенки t _w =10 мм с учетом размеров листов широкополосной универсальной стали.

Толщину полки t_f принимаем t_f=2· t _w=2·10=20 мм.

Подбор  сечения сварной  балки.

Момент  инерции поперечного сечения  балки

I=W_n,min·(h/2)=6768,41·52,5=355341,5 см⁴

Момент  инерции стенки балки

 

I_w=(t_w·h_w³)/12= t_w·(h-2·t_f)³/12=1·(105-4)³/12=85858,4 см⁴ ,

Момент инерции  поясов относительно центра тяжести  сечения

I_f=I-I_w=355341,5-85858,4=269483,1 см⁴

Площадь полки

A_f=(2·I_f)/h_f²=(2·269483,1/103²)=50,8 см² ,

где h_f ⁼ 105 -2 = 103 - расстояние между осями полок.

Ширина полки  b_f=A_f/t_f=50,8/2=25,4 см.

Принимаем b_f=300 мм

Принимаем сечение  полок 300 на 20мм

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Рисунок 3.2.-Поперечное сечение главной балки (сварные швы не показаны)

Площадь полки 

 A_f=30·2=60 см² ,

Подобранное сечение главной сварной балки показано на рисунке 3.2

Производим проверку принятого сечения на прочность. Для этого вычисляем фактический  момент инерции и момент сопротивления  поперечного сечения балки: