Автор: Пользователь скрыл имя, 26 Сентября 2011 в 14:20, курсовая работа
Расстановка колонн и главных балок устанавливается заданием. Поэтому основны-ми факторами, определяющими экономичность вариантов, является компоновочная схема и ее параметры.
Исходные данные 4
1. Технико-экономическое обоснование балочной клетки 5
1.1. Выбор компоновочной схемы 5
1. 2. Расчет настила 5
1.3. Расчет балок настила и вспомогательных балок 5
1.3.1. Определение нормативных и расчетных нагрузок 5
1.3.2. Определение усилий и подбор сечения простой балочной клетки 6
1.3.3. Проверка принятого профиля простой балочной клетки 7
1.3.4. Определение усилий и подбор сечения усложненной балочной клетки (балки настила) 9
1.3.5. Проверка принятого профиля усложненной балочной клетки (балки настила) 9
1.3.6. Определение усилий и подбор сечения усложненной балочной клетки (вспомогательной балки) 10
1.3.7. Проверка принятого профиля усложненной балочной клетки (вспомогательной балки) 11
1.4. Выбор оптимального варианта 12
2. Расчет главной балки 13
2.1. Определение нормативных и расчетных нагрузок 13
2.2. Определение усилий 13
2.3. Компоновка сечения 14
2.4. Проверка нормальных напряжений 17
2.5. Проверка жесткости 19
2.6. Изменение сечения балки по длине 20
2.7. Проверка прочности балки в измененном сечении 21
2.8. Проверка касательных напряжений в опорном сечении 22
2.9. Проверка общей устойчивости 22
2.10. Проверка местной устойчивости элементов балки 22
2.11. Проверка катетов поясных швов 24
2.12. Конструирование и расчет опорной части 24
2.13. Конструирование и расчет монтажного стыка главной балки 25
3. Расчет колонны 28
3.1. Расчет стержня колонны сплошного сечения 28
3.2. Проверка местной устойчивости элементов стержня колонны 30
3.3. Расчет оголовка колонны 31
3.4. Расчет базы 32
- опорная реакция:
Нормальные напряжения необходимо проверить в крайних волокнах сечения, где действуют максимальный изгибающий момент:
10,3 ≤ 32 – условие выполнилось.
Относительный прогиб в середине пролета двухконсольной балки:
где
к = 1,05 – коэффициент,
учитывающий изменение
Сечение балки изменяют в целях экономии металла. В сварных балках конструктивно наиболее просто изменение ширины пояса.
Рис.8. Место
изменения сечения главной балки
q=gВР+gПОСТ+ =57,6+6,1+1,05*6,3 =70,32 кН/м;
М’= =2848 кН м
- требуемый момент
сопротивления измененного
- требуемая площадь пояса в измененном сечении:
- ширина пояса в измененном сечении:,
при условии: - условие выполнилось.
-условие выполнилось.
-условие выполнилось.
Для измененного сечения балки вычисляют:
- площадь:
- момент инерции:
- момент сопротивления:
- статический момент пояса относительно нейтральной оси:
- статический момент половины сечения относительно нейтральной оси:
В вместе изменения сечения балки необходимо проверить:
- наибольшие нормальные напряжения:
-условие выполнилось.
Приведенные напряжения на уровне стыка пояса и стенки от совместного действия нормальных, касательных и местных напряжений (Рис.9.).
Рис.9. Эпюры нормальных и касательных напряжений
Местные напряжения отсутствуют, следовательно приведенные напряжения определяются по формуле:
где ;
-условие выполнилось.
Максимальные касательные напряжения в опорном сечении
где Qmax – максимальная величина поперечной силы в опорном сечении.
-условие выполнилось.
Общая устойчивость балки считается обеспеченной при передаче нагрузки через сплошной жесткий настил, непрерывно опирающийся на верхний пояс балки и надежно с ним связанный, а так же, если соблюдается условие:
где - расчетная длина, равная расстоянию между точками закрепления верхнего пояса балки (шаг балок настила или вспомогательных балок).
11,54≤11,6- условие выполнилось.
Местная устойчивость сжатого пояса балки считается обеспеченной, если соблюдается условие:
Устойчивость стенки балки: ,
-условие не выполнилось,
.
При отсутствии местного напряжения (под вспомогательными балками или балками настила стоят ребра жесткости) – по формуле:
σ и τ вычисляются по средним значениям изгибающего момента и поперечной силы для наиболее напряженного участка с длиной, равной расчетной высоте отсека.
где - нормальные напряжения,
- касательные напряжения,
- критические нормальные
- коэффициент, принимаемый в зависимости от коэффициента δ.
,
где β – коэффициент, принимаемый равным бесконечности – при непрерывном опирании жестких плит на верхний сжатый пояс, в прочих β = 0,8.
- критические касательные
где ; μ – отношение большей стороны отсека к меньшей.
Сварные поясные швы в балках делаются сплошными одной толщины при помощи сварочных автоматов. По конструктивным соображениям минимальный катет поясного шва принимается в зависимости от толщины полки. Поясной шов принятого катета проверяется на прочность по металлу шва
где - статический момент пояса балки относительной нейтральной оси, см3;
- момент инерции пояса балки относительно нейтральной оси в измененном сечении, см4.
Требуемая площадь опорного ребра:
где Q – опорная реакция главной балки;
Rp=Ru – расчетное сопротивление стали смятию торцевой поверхности.
Принимаем толщину опорного ребра ts = 20 мм
Определяем ширину ребра:
, значит
Проверяем устойчивость опорного ребра:
5 < 12,69 – условие выполнилось.
Окончательную толщину опорного ребра принимаем кратно 20 мм.
Опорную часть балки проверяют на устойчивость из плоскости относительно оси Z:
где - расчетная площадь опорной части балки;
- коэффициент продольного
30,63 < 32 – условие выполнилось.
Определяем толщину швов прикрепления опорных ребер к стенке.
Главная балка разбита на 4 отправочных элемента. Монтажный стык выполняется сварным.
При выполнении сварного стыка в 1/3 пролета и соблюдении условия стыки обоих поясов выполняются прямыми.
При выполнении сварных швов рекомендуется применение электродов с индексом А, обеспечивающих повышенную пластичность наплавленного металла.
При выполнении стыка на высокопрочных болтах рекомендуется принимать один диаметр болтов для поясов стенки. Основным является диаметр 20 мм. Стык выполняется при помощи накладок. Изгибающий момент в стыке распределяется между поясами и стенкой пропорционально их жесткости.
Доля изгибающего момента, приходящегося на пояс:
Мf = Mст - Мω=566888
Мст – изгибающий момент в месте выполнения стыка,
Iω – момент инерции стенки,
Iхn – момент инерции всей балки.
- усилие в поясных накладках:
Требуемая площадь накладки нетто:
Необходимое количество болтов с одной стороны стыка:
где k – количество поверхностей трения соединяемых элементов, k = 1 – при одной накладке на поясе; k = 2 – при двух накладках на поясе; - расчетное усилие, которое может быть воспринято каждой поверхностью трения соединяемых элементов, стянутых одним высокопрочным болтом.
Рис. 2.13.2. Расположение
болтов на стенке балки
где - расчетное сопротивление растяжению высокопрочного болта;
=0,7*110=77
- наименьшее временное
μ – коэффициент трения;
γb – коэффициент условия работы соединения, зависящий от количества болтов (n), необходимых для восприятия расчетных усилий, принимается равным 0,8 при n < 5; 0,9 при 5 ≤ n < 10; 1,0 при n ≥ 10;
- площадь сечения болта нетто;
- коэффициент надежности.
Толщина стыковой площадки:
Проверяем прочность поясных накладок, ослабленных отверстием под болты:
где ;
.
Определяем расстояние между крайними горизонтальными рядами болтов:
Количество вертикальных рядов болтов:
принимаем m = 3 вертикальных ряда с одной стороны стыка.
Рассчитывается центрально сжатая колонна среднего ряда. Сечение колонны может быть сплошным или сквозным в соответствии с заданием. Сечение сквозной колонны компонуется из прокатных двутавров, соединенных безраскосной решеткой на планках.
Информация о работе Расчет и конструирование элементов рабочей площадки