Определение погонной нагрузки на балку настила.

Исходные данные

 

1. Конструкции пола и настила: керамическая плитка толщиной 30мм по цементной стяжке толщиной 20 мм, настил Железобетонный

2. Конструкции покрытия: кровельные сэндвич панели с толщиной утеплителя 90 мм

3. Полезная нормативная нагрузка на перекрытие этажа pн = 19,5 кН/м2

4. Высота этажей H ₁ = 8,2м, H ₂ = 10,0м.

5. Пролёты L = 13,5м, l = 4м.

6. Материал конструкции сталь С255

7. Коэффициент надежности по полезной нагрузке γf2 = 1,25

8. Район строительства – Москва.

Заводские соединения – сварные. Монтажные соединения – сварные, болтовые.

 

 

КОМПОНОВКА БАЛОЧНОЙ КЛЕТКИ

 

Учитывая пролет главной балки (L=13,5м) и тип настила (Железобетонный) примем шаг балок настила а=1.5 м. При этом количество шагов получается нечетное. Так как в середине главной балки необходимо организовать монтажный стык.

 

РАСЧЕТ БАЛКИ НАСТИЛА

 

Расчетная схема балки.

Расчетная схема балки и эпюры внутренних усилий.

q – расчетная полезная нормативная нагрузка.

Расчетная схема и эпюры внутренних усилий

 

Определение погонной нагрузки на балку настила.

Определение постоянной нагрузки

№ п.п	Наименование нагрузки	Нормативная нагрузка, кН/м2	γf	Расчетная. нагрузка, кН/м2
	Постоянная нагрузка
	Керамическая плитка толщ t=30 мм (р=1,8т/м3)	0,36	1.1	0,4
	Цементная стяжка t=20мм (р=1,8т/м3)	0.54	1.3	0,7
	Плита перекрытия		1.1	3,3
	Итого	3,9		4,4

 

Погонная нормативная нагрузка:

Где γn – коэффициент надежности по назначению, для зданий и сооружений второго уровня ответственности γn=1.

 

Расчетной

 

Определение максимальных внутренних усилий

Максимальный изгибающий момент:

 

расчетный:

Нормативный

Максимальная поперечная сила (расчетная):

 

Предварительный подбор сечения балки.

Сечение балки настила подбираем прокатное. Предварительный подбор сечения производим из условия прочности при условии работы материала балки в упругой зоне:

 

где γc = 1.0 коэффициент условий работы для прокатных балок.

Ry = 240 МПА - – расчетное сопротивление стали по пределу текучести для С 255, отсюда определяем требуемый момент сопротивления:

 

по сортаменту подбираем двутавр 27 со следующими геометрическими характеристиками:

Wx = 371 см3,

Ix = 5010 см4,

Sx = 210 см3,

tw = 6,0 мм = 0.6 см

 

Проверки подобранного сечения.

Проверки по предельным состояниям II группы

Проверка максимального прогиба

Определяем фактический относительный прогиб балки:

Сравниваем фактический относительный прогиб балки с предельно допустимым относительным прогибом:

Фактический относительный прогиб не превышает предельно допустимого, следовательно, жесткость балки настила обеспечена.

 

 

РАСЧЕТ ГЛАВНОЙ БАЛКИ

Составление расчетной схемы

Так как на балку действует более 5 сосредоточенных сил (9 балок настила), то нагрузку на главную балку считаем равномерно распределенной.

Расчетная схема и эпюры внутренних усилий

Составление расчётной схемы

H = 8,2 м отметка пола 1-го этажа (высота этажа)

hг.б. = 1.5м

hз - глубина заделки колонны, рекомендуемая глубина заделки, принимаем 0,8м

l - геометрическая длина колонны

Определение расчетных длин

Принимаем расчетные длины относительно осей х и y равными:

Где μ коэффициент приведения длины, для данных условий закрепления

Колонны μ = 0.7

Предварительный подбор и компоновка сечения

Предварительный подбор сечения выполняем из условия устойчивости:

где γc = 1

φ - коэффициент продольного изгиба, предварительно принимаем φ = 0.652

В оптимальном сечении:

- гибкость колонны относительно оси х–х

- гибкость колонны относительно оси y–y

где αy, αx коэффициенты пропорциональности между радиусами инерции и

соответствующими геометрическими размерами.

 

 

Сечение колонны

Для сварного двутавра эти коэффициенты можно принять:

Получим:

Для равноустойчивой колонны и принятого φ = 0.652, λx= λy= 90

Из конструктивных соображений принимаем h = b = 25 см

 

 

Определяем толщины полки и стенки:

Принимаем tf = 1,8 см

Принимаем tw = 1,1 см

Проверяем соответствие принятых размеров сечения конструктивным

требованиям:

tw = 101мм > 60мм

Определяем фактические геометрические характеристики:

Расчёт узлов

Узел 1: Опорный узел главной балки

Опорный узел главной балки

Расчет опорного листа на смятие

Принимаем bоп.л = bʹf = 190 мм

Условие прочности опорного листа на смятие:

Отсюда

Где

N = Qmax = 808,01 кH

Rbp= 351 МПа – расчетное сопротивление смятию торцевых поверхностей, определено по таблице Г.6.СП16,13330-2011при Run = 360 Мпа

Принимаем tоп.л = 13 мм

Расчет сварных швов, соединяющих стенку балки с опорным ребром Назначаем полуавтоматическую сварку сварочной проволокой Св-08А, тогда

Rwf = 180Мпа

СП16.13330-2011 определяем коэффициенты глубины проплавления (полуавтоматическая сварка при d = 1.4-2 мм в вертикальном положении при катете шва kf = 3-8 мм):

Bf = 0.9, Bz = 1.05

Определяем менее прочное сечение сварного шва

– по металлу шва

Мпа - по металлу границы сплавления.

Менее прочное сечение – по металлу шва, следовательно, в дальнейшем ведем расчет по металлу шва.

Условие прочности шва по металлу шва:

Принимаем , тогда

Принимаем kf = 7мм

Расчет опорного столика колонны

Толщину опорного столика колонны назначаем конструктивно:

Высоту опорного столика определяем их условия прочности сварных швов, крепящих столик к колонне. Передача усилия идет через три шва – два вертикальных и один горизонтальный. Назначим полуавтоматическую сварку сварочной проволокой Св-08А, тогда

Rwf = 180Мпа

СП16.13330-2011

определяем коэффициенты глубины проплавления (полуавтоматическая сварка при d = 1.4-2 мм в вертикальном положении при катете шва kf = 9-12 мм):

Bf = 0.8 Bz = 1.05

 

 

Определяем менее прочное сечение сварного шва:

- по металлу шва,

– по металлу границы сплавления.

Менее прочное сечение – по металлу шва, следовательно, в дальнейшем ведем расчет по металлу шва. С учетом возможности неравномерного распределения напряжений в швах записываем условие прочности сварного шва по металлу шва:

Назначаем kf = 12мм тогда

Ширину опорного столика назначаем b = 22см тогда

УЗЕЛ 2: МОНТАЖНЫЙ УЗЕЛ

Монтажный узел

Монтажный узел главной балки выполняем на высокопрочных болтах, одинаковых для полок и стенки. Принимаем:

db = 24мм – диаметр ВП болтов

Марка стали ВП болтов: 40Х «селект»

Способ обработки поверхности – дробеметный 2-х поверхностей. Определяем несущую способность соединения, стянутого одним ВП болтом:

μ = 0,58 - коэффициент трения

γn = 1.12 (при контроле усилия по М),

Abn = 3.52 см2

γb =1.0, (при количестве болтов более 10),

k = 2 -количество плоскостей трения.

Определяем усилие в полке:

Определим количество болтов в полке:

Принимаем 10 болтов

Определяем количество болтов в стенке:

Принимаем n = 10 – количество болтов в 1-ом вертикальном ряду при 2-х рядном расположении болтов в полустыке.

Определение толщины накладок в полках:

ΣAнакл = 1,15 1,2A примем

Принмаем tнакл = 2,0 см

 

 

БАЗА КОЛОННЫ

База колонны

Расчет опорной плиты Определение размеров опорной плиты в плане Площадь опорной плиты определяется из условия прочности материала фундамента. Принимаем для фундамента бетон класса В10 с Rпр = 6 МПа. Условие прочности бетона на местное сжатие:

Где , здесь ψ = 1,2

Отсюда

Ширину плиты назначим из конструктивных соображений:

где b = 25 см – ширина колонны, tтр = 1.2 см – толщина траверсы (назначается), с = 6.3 см

 

Определяем длину плиты:

принимаем L = 60 см.

Фактическая площадь опорной плиты:

Определение толщины опорной плиты

Определяем фактическое напряжение в бетоне под плитой:

Плита работает на изгиб под реактивным отпором фундамента. Колонна и траверса делят плиту на три типа участков – консольный, опертый на три канта и опертый на четыре канта. На каждом участке выделим полосу единичной ширины, и определим погонную нагрузку на эту полосу:

Определим изгибающие моменты в плите: Участок 1 – консольный

Участок 2 – опертый по 4 сторонам Определяем размеры участка:

размер короткой стороны,

размер длинной стороны.

Изгибающий момент определяется по формуле

Где

При α=0,13 Тогда

Участок 3 – опертый по 3 сторонам Определяем размеры участка:

размер закрепленной стороны

a = b = 25 см размер свободной стороны.

Изгибающий момент определяется по формуле

Где

При

Ведём в конструкцию ребро жёсткости толщиной 10 мм со свободной стороны

а=(25-1)/2=12см

Сравнивая моменты M1, M2, M3 выбираем максимальный:

Определяем толщину опорной плиты из условия прочности плиты на изгиб:

Принимаем из конструктивных соображений

, – следовательно, толщина плиты удовлетворяет конструктивным требованиям.

 

 

Расчёт траверсы

Расчет траверсы Определение высоты траверсы Высоту траверсы определяем из условия прочности сварных швов. Назначим полуавтоматическую сварку сварочной проволокой Св-08А, тогда

Rwf = 180 Мпа

По табл. 34* СНиП определяем коэффициенты глубины проплавления (полуавтоматическая сварка при d = 1.4-2 мм в вертикальном положении при катете шва kf = 9-12 мм):

Bf = 0.8

Bz = 1.0

Определяем менее прочное сечение сварного шва:

RwfBf = 180 * 0.8 = 144Мпа по металлу шва

RwzBz = 162 * 1.0 = 170,1 МПА по металлу границы сплавления

Менее прочное сечение – по металлу шва, следовательно, в дальнейшем ведем расчет по металлу шва.

Условие прочности сварного шва по металлу шва:

Назначаем kf = 10 мм, тогда

Принимаем hтр = 30 см

Проверка прочности траверсы: Проверку прочности траверсы производим в месте крепления траверсы к полке колонны

qтр - погонная нагрузка на траверсу

Определяем усилия в траверсе

 

Определяем напряжения в траверсе

Определяем приведенные напряжения в траверсе:

Условие прочности:

где

прочность траверсы по приведенным напряжениям обеспечена.

Расчет анкерных болтов Анкерные болты принимаем конструктивно d = 20 мм.

 

 

Исходные данные

 

1. Конструкции пола и настила: керамическая плитка толщиной 30мм по цементной стяжке толщиной 20 мм, настил Железобетонный

2. Конструкции покрытия: кровельные сэндвич панели с толщиной утеплителя 90 мм

3. Полезная нормативная нагрузка на перекрытие этажа pн = 19,5 кН/м2

4. Высота этажей H ₁ = 8,2м, H ₂ = 10,0м.

5. Пролёты L = 13,5м, l = 4м.

6. Материал конструкции сталь С255

7. Коэффициент надежности по полезной нагрузке γf2 = 1,25

8. Район строительства – Москва.

Заводские соединения – сварные. Монтажные соединения – сварные, болтовые.

 

 

КОМПОНОВКА БАЛОЧНОЙ КЛЕТКИ

 

Учитывая пролет главной балки (L=13,5м) и тип настила (Железобетонный) примем шаг балок настила а=1.5 м. При этом количество шагов получается нечетное. Так как в середине главной балки необходимо организовать монтажный стык.

 

РАСЧЕТ БАЛКИ НАСТИЛА

 

Расчетная схема балки.

Расчетная схема балки и эпюры внутренних усилий.

q – расчетная полезная нормативная нагрузка.

Расчетная схема и эпюры внутренних усилий

 

Определение погонной нагрузки на балку настила.

Определение постоянной нагрузки

№ п.п	Наименование нагрузки	Нормативная нагрузка, кН/м2	γf	Расчетная. нагрузка, кН/м2
	Постоянная нагрузка
	Керамическая плитка толщ t=30 мм (р=1,8т/м3)	0,36	1.1	0,4
	Цементная стяжка t=20мм (р=1,8т/м3)	0.54	1.3	0,7
	Плита перекрытия		1.1	3,3
	Итого	3,9		4,4

 

Погонная нормативная нагрузка:

Где γn – коэффициент надежности по назначению, для зданий и сооружений второго уровня ответственности γn=1.

 

Расчетной