Розрахунок за граничними станами

Металеві конструкції

навчально-методичні матеріали

до виконання курсового проекту

з курсу «Будівельні конструкції»

для студентів спеціальності 6.092.100

усіх форм навчання

 

Затверджено на засіданні кафедри БК,

протокол № ____ від «___»_________20___р.

та методичною радою ЧДТУ

протокол № ____ від «___»_________20___р.

 

 

Черкаси, ЧДТУ, 2010

УДК 624.014 (075.8)

ББК 38.54Я75

М 54

 

Укладачі: Іванова Л.В., Пономаренко І.О., Сіленко А.А.

Рецензент:

М 54

Металеві конструкції. Навчально-методичні матеріали для студентів спеціальності 6.092.100 «Промислове та цивільне будівництво» усіх форм навчання / Укл. Іванова Л.В. – Черкаси: ЧДТУ, 2010. – стор.

 

Навчально-методичні матеріали до виконання курсового проекту укладені згідно з типовою та робочими програмами. Містять теоретичні відомості про будівельні металеві конструкції, сучасні методи їх розрахунку та конструювання, особливості роботи під навантаженням.

 

Навчальне видання

Вступ

Навчально-методичні матеріали укладені за навчальною та робочою програмою з дисципліни «Будівельні конструкції». В виданні розглядаються питання розрахунку проектування настилів, балок (прокатних і складених), центрово-стиснених суцільних та наскрізних колон, ферм з кутиків; розрахунок та конструювання вузлів складених балок, колон та ферм; з’єднання елементів конструкції (зварні та болтові).

Всі розрахунки ведуться за єдиним методом граничних станів і вимогами СНиП ІІ 23-81* «Стальные конструкции».

Мета навчального видання: ознайомити студентів з методикою розрахунку і конструюванням металевих конструкцій (настили, прокатні та складені балки, центрово-стиснені колони, ферми) згідно з нормативною літературою.

Курсовий проект складається з розрахунково-пояснювальної записки (25-35 стор.), лисів графічного матеріалу форматів А-1 – 1 шт. та А2 – 1 шт.

Вихідні дані для виконання курсового проекту видаються в індивідуальному завданні кожному студенту.

 

Вибір матеріалу конструкції

В залежності від ступеня відповідальності конструкції будівель та споруд, а також від умов їх експлуатації, всі конструкції поділяються на чотири групи згідно [1], таблиця 50 (див. додаток 1, табл. 1).

До першої групи віднесені зварні конструкції, які працюють в особливо важких умовах або піддаються безпосередній дії динамічних, вібраційних або рухомих навантажень (підкранові балки, баки робочих майданчиків або елементи естакад та ін.)

До другої групи віднесені зварні конструкції, які працюють на статичне навантаження при дії одноосного і однозначного двоосного поля розтягуючих напружень (ферми, ригелі рам, балки покриттів та перекриття та інші розтягнуті, розтягнуто-зігнуті та елементи, що згинаються), а також конструкції першої групи при відсутності зварних з’єднань.

До третьої групи віднесені зварні конструкції, які працюють переважно при дії стискуючих напружень (колони, стійки та інші стиснуті та стиснуто-зігнуті елементи), а також елементи другої групи без зварних з’єднань.

До четвертої групи віднесені допоміжні конструкції та елементи (зв’язки, елементи фахверка, огородження та ін.), а також елементи третьої групи при відсутності зварних з’єднань.

Якщо для конструкції третьої та четвертої груп достатньо вимог до міцності при статичних навантаженнях, то для конструкцій першої і другої груп – опір динамічним навантаженням та крихкому руйнуванню.

Для кожної групи конструкції в залежності від температури експлуатації до сталей пред’являються вимоги по ударній в’язкості при різних температурах.

Таким чином, вибір марки сталі залежить від групи конструкції та кліматичного району будівництва.

Сталь для конструкцій, які споруджуються в кліматичних районах І₁, І₂, ІІ₂, ІІ₃, але експлуатуються в опалюваних приміщеннях, слід приймати як ля кліматичного району ІІ₄, окрім сталі С245 та С275 для конструкцій групи 2.

Далі за таблицею 51 СНиП ІІ-23-81* (додаток 1 табл. 2) в залежності від вибраної марки сталі, товщини прокат вибирають нормативний та розрахунковий опір при розтягу, стискуванні та згинанні для широкополосного листового та фасонного прокату (R_un, R_yn, R_u, R_y).

При інших напружених станах:

Зсув

Змяття торцевої поверхні

Змяття місцеве в циліндричних шарнірах (цапфах) при щільному торканні

Діаметральний стиск катків (при вільному торканні в конструкціях з обмеженою рухомістю)

Розтяг в направленні товщини прокату (до 60 тонн)

 

Розрахунок зварних з’єднань

Розрахунок зварних з’єднань виконується згідно [1] п. 11.1-11.5.

Перед початком розрахунку зварних з’єднань необхідно вибрати матеріали для зварювання (електроди, званий дріт, флюс) в залежності від групи конструкції, кліматичного району, марки салі та таблиці 55 [1] (див. додаток 2 табл. 1).

Розрахунок зварних стикових з’єднань на центральний розтяг або стиск виконується за формулою:

, (5)

де t – найменша товщина елементів, що з’єднуються;

l_w – розрахункова довжина шва, яка дорівнює його повній довжині, зменшеній на 2t або повній довжині, якщо кінці шва виводяться за границя стику;

R_wy – розрахунковий опір шва слід приймати

R_wy = R_ωu / γ_u

R_wu – розрахунковий опір за табл. 3 [1] (див. додаток 2 табл. 3);

γ_u – коефіцієнт надійності γ_u = 1,3 для елементів конструкцій, які розраховуються на міцність з використанням розрахункових опорів R_u;

γ_с – коефіцієнт умов роботи за [1] табл. 6 (див. додаток 1 табл. 4)

Розрахунок зварних з’єднань з кутовими швами при дії повздовжньої та поперечної сил розраховують на умовний зріз по двом перерізам (див. мал. 1):

по металу шва (переріз 1)

(6)

по металу межі сплавлення (переріз 2)

(7)

де l_w – розрахункова довжина шва, яка приймається на 10 мм менше її повної довжини;

β_f та β_z – коефіцієнти, які приймаються при зварюванні елементів зі сталі:

- з межею текучості до 530 МПа за табл. 34 [1] (див. додаток 2 табл. 4)

- з межею текучості більше 530 МПа:

β_f = 0,7; β_z = 1,0.

γ_wt та γ_wz – коефіцієнти умов роботи шва, які дорівнюють 1 у всіх випадках, крім конструкцій, які зводяться в кліматичних районах І₁, І₂, ІІ₂, ІІ₃, для яких γ_wt = 0,85 (для металу шва з нормативним опором R_wun = 410 МПа) та γ_wt = 0,85 (для всіх сталей);

R_βf – розрахунковий опір металу шва за [1] табл. 56 (див. додаток 2 табл. 2);

R_wt – розрахунковий опір по межі сплавлення R_wt = 0,45 R_un

Для зменшення званих напружень та деформацій необхідно приймати мінімальні об’єми зварювання в конструкції, приймаються найменші товщини швів, отримані за розрахунком або конструктивних міркувань, запобігати пересікання швів, близького їх розташування один до одного, створювання швами замкнутих контурів.

Мінімальні катети швів слід приймати за [1] табл.. 38 (див. додаток 2 табл. 5) в залежності від найбільшої товщини елементів, що зварюються, виду з’єднання, виду зварювання, межі текучості сталі.

Найбільший катет кутового шва приймається в залежності від найменшої товщини (t) елементів, що зварюються і може бути прийнятий k_ш≤1,2t.

В одній відправній маці бажано мати не більше двох-трьох різних товщин швів.

Найменша довжина кутового шва повинна бути не менш 4 k_ш і не менш 40 мм.

Найбільша довжина флангового шва із-за нерівномірності розподілу напружень повинна бути не більше 85βk_ш (або 60 hм) – для елементів ферм).

Мал. 1. Схема розрахункових перерізів зварного з’єднання з кутовим швом

1 – переріз по металу шва;

2 – переріз по металу межі сплавлення

 

Балкові клітини

Типи балок

Основним типом перерізу металевих балок є двотавровий симетричний переріз. В залежності від навантаження і прольоту приймають балки двотаврового або швелерного перерізу, прокатні або складені – зварні, болтові, клепані. Частіше приймають балки одно прольотні, розрізні.

 

Компоновка балкових клітин

Балкові клітини ділять на три основних типа: спрощений, нормальний, ускладнений (мал. 2).

 

 

Мал. 2. Типи балкових клітин

а) спрощений; б – нормальний; в - ускладнений

 

Головні балки, як правило, розташовують повздовж більших відстаней між колонами. Відстань між балками насилу залежить від несучої здатності настилу і зазвичай буває від 0,6 до 1,6 м при стальному і 2-3,5 м при залізобетонному настилах.

Відстань між допоміжними балками назначається від 2 до 5 м і повинно бути кратним прольоту головної балки.

При компонуванні балочних клітин необхідно враховувати, що проміжні балки та баки настилу повинні бути прокатними, кількість балок повинна бути найменшою, сполучення між балками повинні бути простими з найбільш коротким шляхом передачі навантаження на опори.

Сполучення балок в балковій клітині може бути поверховим, в одному рівні і понижене (для балочних клітин ускладненого типу (мал. 3).

 

Мал. 3. Сполучення балок

а) поверхове; б) в одному рівні; в) понижене (h_буд – будівельна висота перекриття)

 

Розрахунок прокатних балок

Прокатні балки використовують в конструкціях з необхідним W≤13000см³.

Розрахунок на міцність прокатних балок, що згинаються в одній з головних площин, виконують за формулою:

(15)

Необхідний момент опору балки «нетто»:

(16)

де R – розрахунковий опір сталі на згин;

γ – коефіцієнт умов роботи конструкції.

При врахуванні пружнопластичної роботи матеріалу балки міцність їх перевіряють за формулою: при згинанні в одній з головних площин і τ≤0,9R_s

(17)

В даному випадку для знаходження необхідного моменту опору:

(18)

приймається С₁~1,1, а потім уточнюється:

при τ≤0,5R_s: С₁=С

при 0,5 R_s≤τ≤0,9R_s: С₁=1,05β·С

;

α=0,7 – для балок двотаврового перерізу;

α=0 – для інших типів перерізів

С за [1] табл. 66 (див. додаток 4 табл. 1)

R_s – розрахунковий опір сталі на зсув.

Перевірку балок на стійкість виконують в місцях з найбільшими нормальними напруженнями за формулою:

(19)

де W_с – момент опору для стиснутого пояса;

γ=0,95 – коефіцієнт умов роботи при перевірці загальної стійкості балок.

Для балок двотаврового перерізу з двома осями симетрії φ_б=φ₁ при φ₁≤0,85 та φ_б=0,68+0,21·φ₁ при φ₁>0,85. В цьому випадку критичні напруження втрати стійкості знаходяться в зоні пружньопластичної роботи матеріалу і визначаються за формулою:

(20)

Коефіцієнт χ для двотаврових балок з двома осями симетрії при двох і більше закріпленнях стиснутого пояса в прольоті, що ділять прольот на рівні частини:

χ=2,25+0,07α, при 0,1 ≤ α ≤ 40 (21)

(22)

де І_к – момент інерції перерізу при крутінні;

l_о – розрахункова довжина балки між закріпленнями.

Стійкість балок не перевіряють якщо навантаження передається через суцільний жорсткий настил, що неперервно спирається на стиснутий пояс балки і надійно з ним зв’язаний, а також при виконанні умови:

При 1 ≤h/в ≤6 і в/t ≤35

(23)

де в і t – відповідно ширина і товщина стиснутого пояса;

h_о – відстань між осями поясних листів;

Якщо перевіркою встановлено, що загальна стійкість балки не забезпечена, то зменшують розрахункову довжину стиснутого пояса.

Перевірка місцевої стійкості поясів і стінок прокатних балок не виконується, так як вона забезпечена умовами прокату.

Перевірка жорсткості балки зводиться до знаходження дійсного прогину балки і порівняння його з нормативним

(24)

де - нормативний прогин для допоміжних балок та балок настилу;

l – проліт балки;

- для одно пролітних балок, завантажених рівномірно розподіленим навантаженням.

 

Складні балки

Висота балок

Висота балки визначається економічними міркуваннями, максимально допустимим прогином, будівельною висотою конструкції перекриття.

З умови мінімальних витрат стали знаходять оптимальну висоту балки за формулою:

(25)

де k – коефіцієнт, що залежить від конструктивного оформлення балки (k=1,2…1,15 – для зварних балок, k=1,25…1,2 – для клепаних);

t_сm – товщина стінки балки, знаходять за емпіричною формулою t_сm=7+3h (h – висота балки попередньо приймають );

- момент опору балки.

Мінімальна висота балки визначається з умови забезпечення жорсткості балки за формулою:

(26)

де L – проліт балки;

- нормативний відносний прогин (для головних балок ;

М_Н – момент від нормативного навантаження;

М_Р – момент від розрахункового навантаження.

Остаточно висоту балки слід приймати близькою до оптимальної, але не менш мінімальної. Висоту балки в цілях уніфікації конструкції слід приймати кратною 100 мм.

 

Товщина стінки

Попередньо приймають товщину стінки балки за емпіричною формулою:

(27)

де h – висота балки (, L – в метрах, результат в міліметрах).

Після визначення висоти балки, t_сm уточнюють за формулою (27), а також перевіряють на максимальні дотичні напруження на опорі балки за формулою:

(28)

Якщо прийнята товщина стінки відрізняється від попередньої більш ніж на 2 мм, то слід перерахувати h_опт.

Прийнята товщина стінки повинна відповідати існуючому сортаменту (товщинам прокату листової сталі). Зазвичай мінімальну товщину приймають 8 мм (рідко 6 мм) і назначають при товщині до 12 мм кратною 1 мм, при більшій – кратною 2 мм.

 

Опорний вузол балки

Спирання балки на колону приймаємо зверху, через опорне ребро див. мал. 3.

 

 

Мал. 3. Спирання балки на колону

 

Вся опорна реакція передається на опору через опорні ребра. Ребра прикріплюють до стінки зварними швами. Для повної передачі зусилля торець ребер стругають.

Розмір опорного ребра з умови роботи на змяття торцевої поверхні ребра визначають за формулою:

(53)

де V_А – реакція опору балки;

R_р – розрахунковий опір сталі на змяття торцевої поверхні.

Частина ребра, що виступає вниз, не повинна перевищувати а≤1,5t_р (приймається 15-20 мм).

Також виконується перевірка стійкості ребра з площини балки як умовного опорного стержня, до площі розрахункового перерізу якого включають ділянку стінки шириною і довжиною, рівною висоті стінки балки:

(54)

де φ – коефіцієнт повздовжнього згину стійки з гнучкістю ()

Визначають катет зварних швів, які кріплять опорні ребра до сінки балки за формулою:

(55)

Приймають мінімальний катет шва, але не менше розрахункового.

Виконують перевірку довжини робочої частини шва за формулою:

Ребро приварюють до сінки по всій висоті суцільними швами.

 

Розрахунок вузлів колони

6.1.1. Розрахунок з’єднувальних планок

Відстань між панками визначається прийнятою гнучкістю гілки та її радіусом інерції

(61)

В зварних колонах за розрахункову довжину приймають відстань між панками «в свету».

При розрахунку панок виконується перевірка їх перерізу та розрахунок кріплення планок до гілок колони. Панки працюють на згин від дії перерізуючої сили Q_пл, величина якої визначається з умови рівноваги вирізаного вузла колони (мал. 5)

 

Мал. 5

 

(62)

де Q_пл – поперечна сила, що приходиться на систему планок, розташованих в одній площині, яка дорівнює при двох системах панок половині поперечної сили стержня колони, визначеною за табл. 3 додаток 6:

Q_пл= Q_ум/2;

l_В – відстань між вісями планок;

с – відстань між гілками в вісях.

Звідси (63)

Висоту планки h_пл приймають рівною (0,5…0,75)b, де b – ширина колони.

Товщину планок приймають конструктивно від 6 до 10 мм.

В місці кріплення планок діють поперечна сила F_пл і згинаючий момент М_пл, який дорівнює

(64)

В зварних колонах планки прикріплюють до гілок «в нахлестку» і приварюють кутовими швами, планки заводять на гілки на 30…50 мм (мал.6).

 

Мал.6

Міцність кутового шва визначають по рівнодіючому напруженню від момента та поперечної сили

(65)

де - напруження в шві від згинаючого момента;

- напруження в шві від поперечної сили;

- розгинаючий опір зрізу кутових швів;

- момент опору шва;

- площа шва.

 

Розрахунок бази колони

Базу колони приймаємо шарнірною. Спочатку визначаємо розміри опорної плити в плані і її товщину (мал. 7)

Мал.7

Необхідна площа плити

(66)

де N – розрахункове навантаження на колону;

R_b – призмова міцність бетону;

γ – коефіцієнт, що збільшує міцність бетону, приймається рівним 1,2…1,5.

Розміри В та L визначаються з конструктивних міркувань в залежності від розміщення гілок траверси та в межах необхідного навантаження.

Плита працює як пластинка на пружній основі, яка сприймає тиск від гілок траверс. Для спрощення розрахунку тиск під плитою приймається рівномірно розподіленим. Плиту розраховують як пластинку, навантажену знизу рівномірно розподіленим навантаженням і сперту на елементи перерізу стержня і бази колони (траверси, діафрагми, ребра тощо).

Найбільші згинаючі моменти, діючі на полосі шириною 1 см в пасинках, спертих на 3 або 4 канти, визначають за формулами:

при спиранні на три канти

(67)

де - розрахунковий тиск на 1 см плити;

β – коефіцієнт за таблицею 4 додатку 6 в залежності від відношення закріпленої сторони плити до вільної , при ділянка працює як консольна ();

при спиранні на чотири канти

(68)

де α – коефіцієнт за таблицею 5 додатку 6 в залежності від відношення більшої сторони ділянки до меншої .

Згинаючий момент на консольній ділянці

.

При найбільшому згинаючому моменті на різних ділянках пити знаходять необхідну товщину плити:

(69)

Зазвичай товщину плити приймають в межах 20…40 мм.

Необхідна висота траверси визначається з умови необхідної довжини вертикальних швів, які передають навантаження з гілок колони на траверси (при кріпленні 4 швами)

(70)

Висота кутового шва приймається не більше 1…1,2 товщини траверси, яка з конструктивних міркувань приймається рівною 10…16 мм. Висоту траверси приймають не більшою 85 k_ш.

Шви, які кріплять гілки траверси до опорної плити, розраховують на повне зусилля, яке діє в колоні. Необхідна висота цих швів:

(71)

де - сумарна довжина цих швів (шви, які кріплять гілки колони до плити не враховуються, їх висота приймається конструктивно).

 

Розрахунок ферми

Збір навантаження на ферму

Збір постійних навантажень на ферму виконують за допомогою табл. 1 додатку 7.

Тимчасові навантаження – згідно [3] в залежності від району будівництва (по завданню на проектування).

 

Граничні гнучкості стержнів

Величина граничної гнучкості [λ] для стиснутих стержнів:

Стиснуті пояса, опорні розкоси і стійки, що передають реакції опору [λ]=120

Інші стиснуті стержні ферм [λ]=150

Величина граничної гнучкості [λ] для розтягнутих стержнів:

Розтягнуті пояса і опорні розкоси [λ]=400

Інші розтягнуті елементи ферм [λ]=400

 

Розрахунок зварних швів

Розрахунок зварних швів на обушку:

(77)

де N^о – доля зусилля на обушку за табл. 2 додатку 7;

h^о_ш – висота шва на обушку приймається рівною не більше 1,2 товщини кутника.

Розрахунок зварних швів на пері

(78)

де Nⁿ – доля зусилля на пері;

hⁿ_ш – висота шва на пері приймається рівною:

- при товщині кутника t≤6мм – 4 мм;

- при товщині кутника 7≤t≤16мм – (t - 2 мм);

- при товщині кутника t≥17мм – (t - 4 мм);

Максимальна довжина шва повинна бути не більш ніж 60 h_ш; мінімальна довжина шва 4 h_ш але не меншою 4 см.

 

8. Контрольні питання до захисту курсового проекту

1. Що таке нормативний та розрахунковий опір сталі.

2. Що таке граничний сан конструкції.

3. Як визначити нормативне та розрахункове навантаження на балку.

4. З якої умови визначається товщина та розрахунковий проліт настилу.

5. Які зусилля виникають в настилі від діючого навантаження.

6. За якою групою граничних станів розраховуємо настил.

7. Варіанти проектування балкових клітин.

8. Варіанти сполучень балок по висоті.

9. Розрахунок прокатної балки.

10. Що таке оптимальна висота складеної балки. Як визначити оптимальну висоту.

11. Що таке мінімальна висота складеної балки, як її визначити.

12. Як підібрати товщину стінки складеної балки.

13. Перевірка стінки складеної балки на зріз.

14. Як визначити розміри поясних листів складених балок, з якої умови.

15. Для чого робиться зміна перерізу складеної балки по довжині, раціональне місце зміни перерізу, конструктивні особливості.

16. Що таке втрата стійкості стиснутого поясу складеної балки. Перевірка стійкості стиснутого поясу балки.

17. Форма втрати стійкості стінки складеної балки від дії дотичних та нормальних напружень.

18. Як збільшити стійкість стінки складеної балки при відносній гнучкості стінки

19. За якою формулою виконується перевірка стійкості стінки балки при дії нормальних, дотичних та місцевих напружень.

20. Які деформації виникають в опорному ребрі балки, з якої умови визначається розмір опорного ребра.

21. Як перевірити опорне ребро на стійкість.

22. В якому перерізі складеної балки визначається необхідна висота поясного шва.

23. З якої умови приймається товщина накладок при проектуванні монтажного вузла на болтах.

24. За якою формулою визначити необхідну кількість високоміцних болтів при проектуванні монтажного стику поясів складених балок.

25. Принцип роботи з’єднання на високоміцних болтах.

26. За якою формулою перевірити запроектований монтажний стик стінки складеної балки.

27. Принцип роботи та особливості конструювання монтажного стику стінки складеної балки.

28. Розстановка болтів в з’єднанні.

29. Підбір перерізу стержня центрально-завантаженої колони (розрахунок відносно матеріальної вісі).

30. Підбір перерізу стержня центрально-стиснутої колони (розрахунок відносно вільної вісі).

31. Як визначити відстань між планками колони.

32. Які зусилля виникають в перерізах планок.

33. Конструктивні вимоги до розміру планок.

34. На які зусилля перевіряють шви, які кріплять планки до гілок колони.

35. Варіанти проектування баз колон.

36. Як визначити розміри плини бази (LхB).

37. Як визначити товщину плити бази колони.

38. З якої умови визначається висота траверси бази колони.

39. Як визначити висоту зварних швів, які кріплять траверси до плити бази.

40. Розрахункова довжина поясів ферм.

41. Розрахункові довжини елементів решітки ферм.

42. Підбір перерізів та перевірка стиснутих елементів ферми.

43. Підбір перерізів та перевірка розтягнутих елементів ферм.

44. Граничні гнучкості стержнів ферм.

45. Принцип розстановки в’язів по фермам.

46. Кріплення стержнів ферм до фасонок. Розрахунок.

47. Конструктивні вимоги до зварних швів (максимальна та мінімальна довжина флангових швів; максимальна та мінімальна висота швів).

48. Конструювання вузлів ферм.

49. Конструювання вузла ферми зі зміненим перерізом пояса.

50. Конструювання укрупнюю чого вузла ферми.

 

Пояснювальна записка

Зміст

Вихідні дані……………………………………………………………. 1. Розрахунок сталевого настилу та кріплення настилу до балок……. 2. Розрахунок нормального типу балкової клітини……………………. 2.1. Розрахунок балок настилу……………………………………... 3. Розрахунок ускладненого типу балкової клітини…………………... 3.1. Розрахунок балок настилу……………………………………... 3.2. Розрахунок допоміжної балки…………………………………. 4. Розрахунок головної балки…………………………………………… 4.1. Збір навантажень на головну балку…………………………… 4.2. Визначення висоти головної балки…………………………… 4.3. Зміна перерізу балки по довжині……………………………… 4.4. Перевірка міцності балки……………………………………… 4.5. Перевірка загальної стійкості балки і місцевої стійкості її елементів…………………………………………………………... 4.5.1. Перевірка місцевої стійкості поясів балки………………... 4.5.2. Перевірка місцевої стійкості балки………………………... 4.6. Розрахунок вузлів головної балки…………………………….. 4.6.1. Розрахунок опорного ребра головної балки……………… 4.6.2. Розрахунок поясного шва головної балки………………… 4.6.3. Розрахунок монтажного стику зварної балки…………….. 5. Розрахунок колони……………………………………………………. 5.1. Розрахунок відносно матеріальної осі………………………... 5.2. Розрахунок відносно вільної осі………………………………. 5.3. Розрахунок вузлів колони……………………………………… 5.3.1. Розрахунок оголовка колони……………………………….. 5.3.2. Розрахунок з’єднувальних планок………………………… 5.3.3. Розрахунок бази колони……………………………………. 6. Розрахунок ферми……………………………………………………... 6.1. Геометричний розрахунок ферми……………………………... 6.2. Збір навантажень на ферму……………………………………. 6.3. Статичний розрахунок ферми…………………………………. 6.4. Підбір перерізів стержнів ферми……………………………… 6.5. Розрахунок зварних швів, які кріплять стержні до фасонок… 6.6. Розрахунок вузлів ферми………………………………………. 6.6.1. Розрахунок опорного вузла ………………………………... 6.6.2. Вузол верхнього поясу зі зміненим перерізом……………. 6.6.3. Вузол нижнього поясу зі зміненим перерізом…………….. 6.6.4. Монтажний вузол верхнього поясу………………………... 6.6.5. Монтажний вузол нижнього поясу………………………… Список використаної літератури……………………………………...

Вихідні дані

 

В даному курсовому проекті потрібно запроектувати одноповерхову, однопрольотну промислову будівлю разом з балочною клітиною всередині по наступним даним:

1. Ширина прольоту – 36 м;

крок колон – 12м;

довжина цеху – 96 м;

цех обладнаний краном вантажопідйомністю 80/20т;

відмітка головки рейки підкранової балки – 15,7м;

режим роботи крана – середній;

цех опалюваний, холодний, із зайвим тепловиділенням;

покрівля тепла;

стіни залізобетонні.

2. Розміри майданчика всередині цеха – ;

крок колон в поздовжньому напрямку – 9,9м, в поперечному – 8,2м;

відмітка верху майданчика – 8,8м;

конструкції не піддаються динамічному навантаженню.

3. Матеріал конструкції – сталь С255;

матеріал фундаментів – бетон класу В-7,5;

монтажні з’єднання на болтах нормальних, високоміцних;

умови виготовлення конструкцій заводські;

переміщення конструкцій автотранспортом.

4. Цех знаходиться в районі міста ІV ();

5. Корисне навантаження на майданчик – ;

6. Будівельна висота перекриття майданчика –_____.

 

Розрахунок балок настилу

Розрахунок навантажень на балку настилу проводимо в табличній формі

Таблиця 1. Збір навантажень на балку настилу

№ п/п	Вид навантаження	Нормативне навантаження,	Коефіцієнт перенаванта–ження	Розрахункове навантаження,
	Постійне навантаження (маса настилу)	0,85	1,1	0,94
	Тимчасове навантаження	23,0	1,2	27,6
	Всього	23,85		28,54

Рисунок 4. Розрахункова схема балки настилу для нормального

типу балкової клітини

Знаходимо розрахунковий момент:

, (7)

де розрахункове навантаження, , ;

.

Знаходимо необхідний момент опору:

, (8)

де розрахунковий опір сталі (табл.51 [1]), ;

коефіцієнт, який залежить від форми перерізу, для двотаврових балок приймаємо ;

коефіцієнт умов роботи, .

 

 

;

Із сортаменту прокатної сталі приймаємо двотавр №40, для якого:

, , .

Перевіряємо прогин балки:

, (9)

де розрахункова довжина балки, ;

модуль пружності, .

.

; .

Приймаємо двотавр №45, для якого:

, , .

Перевіряємо прогин балки:

.

– умова міцності і жорсткості виконується.

Витрати сталі на перекриття:

1.	Настил	;
2.	Балки настилу	;
	Всього:	.

 

Розрахунок балок настилу

Рисунок 6. Розрахункова схема балки для ускладненого

типу балкової клітини

Знаходимо розрахунковий момент:

.

Знаходимо необхідний момент опору:

;

Із сортаменту прокатної сталі приймаємо двотавр №18а, для якого:

, , .

Перевіряємо прогин балки:

.

; – умова міцності і жорсткості виконується.

Розрахунок допоміжної балки