Расчет нагрузок на рабочую площадку.

Содержание.

1. Исходные данные

 

2. Расчет нагрузок на рабочую площадку.         

 

3. Подбор сечения второстепенной прокатной балки.

 

3.1 Компоновочная решение.

3.2 Статический расчет.

3.3 Назначение типа сечения вспомогательных балок и марки стали.

3.4 Проверочная часть.

 

4. Подбор сечения сварной составной главной балки.

 

4.1 Компоновка сечения и проверка прочности и общей устойчивости.

4.2 Изменение сечения главной балки.

4.3 Проверочная часть.

4.4 Расчет поясных швов балок.

4.5 Расчет опорного ребра балки.

4.6 Соединение главной и второстепенных балок.

 

5. Расчет и конструирование колонн.

 

5.1. Выбор расчетной схемы.

 

5.2. Компоновка сечения колонны.

 

5.3. Проверка сечения колоны.

 

5.4. Расчет оголовка колоны.

5.5. Расчет базы колонны.

 

     5.6. Подбор связей по колоннам.

 

 6.      Список литературы.

 

Исходные данные.

Пролет главных балок              L=36м

Пролет второстепенных балок          l=6 м

Высота от пола до верха площадки            H=12,6 м

Полезная нагрузка   1,0   q=24 кН/м²

Толщина настила    (ж/б плиты)   t_пл=12 см.

Шаг второстепенных балок a=1,9 м,

Пол – асфальтобетонный δ_пола=40 мм,    ρ=1800 кг/м³,

Площадка строительства характеризуется следующими условиями:

1. Уровень ответственности сооружения – II(нормальный) по ГОСТ 27-751-88.

2. Сейсмичность площадки строительства- 6 баллов по СНиП II-7-81^*

3. Расчетная температура наружного воздуха- 39 ⁰С.

4. Степень агрессивного воздействия среды – неагрессивная.

5. Климатический район строительства – II₄.

6. Условия эксплуатации – неотапливаемое здание.

Расчет нагрузок на рабочую площадку.

№ п/п	Наименование	Нормируемые кН/м2	γf	Расчетные кН/м2
1     2     3	1. Постоянные Пол асфальтобетонный t= 40 мм, γ=18 кН/м3 p1=18.0.04=0.72 кН/м2 Плита монолитная ж/б t=120 мм, γ=25 кН /м3 p2=25.0.12=3 кН/м2 Собственный вес вспомогательных балок P3=0,2 кН/м2	0,72   3   0,2	1,3   1,1   1,05	0,94   3,3   0,21
	Итого	gн=3,92		gр=4,45
4	Временная(полезная)	24	1,2	28,8
	Всего (p+g)	(p+g)н=27,92		(p+g)р=33,25

Подбор сечения второстепенной прокатной балки.

Компоновочное решение.

Проектирование здания или сооружения начинается с разработки компоновочной схемы, в которой за основу, как правило, принимают балочную клетку нормального типа, опирающуюся на центрально-сжатые колонны. Неизменяемость клетки в плоскости главных балок обеспечивается либо прикреплением этих балок к зданию или сооружению (для рабочих площадок – это каркас здания цеха, для мостовых переходов – береговые сооружения), либо устройством жесткого примыкания колонны к фундаменту в этой плоскости. В плоскости, перпендикулярной главным балкам, неизменяемость клетки обеспечивается постановкой связей по колоннам, т.е. созданием диска.

    После разработки компоновочной схемы должны быть определены пролеты главных и второстепенных балок. Эти размеры, как правило, задаются в исходных данных на проектирование.

    Шаг вспомогательных (второстепенных) балок «а» зависит от типа настила балочной клетки и нагрузок.

При железобетонном настиле толщиной 10-20 см можно принимать, а=1.5-2.5 м. При стальном настиле толщиной 6-12мм – а=0.8-1.5м. 

Пролет вспомогательных балок «В» зависит от назначения проектируемого сооружения и определяется технико-экономическими соображениями. В задании он задается и равен шагу главных балок, при этом статическая схема вспомогательных балок принимается в виде однопролетных шарнирно-опертых балок. Сопряжение вспомогательных балок с главными может быть в одном уровне или этажное.

Статические схемы главных балок могут быть однопролетными шарнирно-опертыми или двухконсольными с шарнирным опиранием, что оговаривается в задании на проектирование.

qр.н.=(g+p) р . а=33,25.1,9=63,175 кН/м Максимальный изгибающий момент: M max =ql2/8=63,175.4,52/8=159,912 кН . м   Опорные реакции: RA= RB= ql/2=63,175.4,5/2=142,14 4 кН Максимальная поперечная сила: Q max = ql/2=63,175.4,5/2=142,144 кН

3.2. Статический расчет.

ql ² / 2

3.3.Назначение типа сечения вспомогательных балок и марки стали.

Сечение принимаем в виде прокатного равнополочного двутавра параллельными гранями полок.

Сталь выбираем из таблицы 50* СНиП II-23-81*- С255 ГОСТ 27772-88.

R_y выбираем согласно пункту 3, таблицам 1*, 51*, 52* СНиП II-23-81*:

нормативное сопротивление для фасонного прокатного двутавра с толщиной полки от 10 до 20 мм - R_уп=245МПа, R_un=370МПа,

  расчетное – R_у=240МПа, R_u=360 МПа,

 расчетное сопротивление срезу R_s =139,2 МПа.

Сечение балок назначаем из условия прочности (пункт 5.18* СНиП II-23-81*):

                          

где М_max – максимальный расчетный изгибающий момент в балке М_расч = М_max;

  W_n,_min – момент сопротивления сечения балки, т.е. требуемый W_тр;

  γ_с – коэффициент условия работы балки, принимаем равный γ_с = 1

по СНиП  II-23-81*, табл.6, приложению 7* СНиП 2.01.07-85* и ГОСТ 27-751-88(коэффициент по ответственности γ_n =0.95).

  С₁ – коэффициент, принимаем равный С₁ = С = 1.12 по СНиП-у II-23-81*, табл.66.

Из условия прочности (3.1.1) находим требуемый момент сопротивления:

по другому

         см³.                                     

  Зная W _тр = 565,16 см³, подбираем по сортаменту прокатных двутавров балок, ближайший номер профиля с избытком, W _x > W _тр и выписываем из сортамента для него геометрические характеристики:

          Двутавр 35Б1

W_y = 641,3 см³;

I_y = 11094,999 см⁴;

S_y = 358,1 cм³;

I_y = 1451 см;

W_z = 91 см³;

I_z = 791,4 см⁴;

i_z = 38.8 см;

h = 346 мм;

b = 174 мм;

t = 9 мм;

s = 6 мм;

А = 52,68 см²;

I_t = 21,25 см⁴.

 

Проверочная часть.

Проверка прочности по нормальным напряжениям:

,            

С₁=1,09- по табл. 66 СНиП II-23-81*; С₁=С;

;

,        кН/см²

 

Проверка прочности по касательным напряжениям:

,  

,  кН/см²

 

где  в соответствии с таблицей 2* СНиП II-23-81*.

 

Проверка общей устойчивости:

Общая устойчивость балок двутаврого сечения, изгибаемых в плоскости стенки следует определять по формуле:

Для балок двутаврового сечения с двумя осями симметрии коэффициент φ _b  вычисляется по формуле(по пункту 5.15 и приложению 7 СНиП II-23-81*):

,

где ψ принимается по таблице 77 и 78* СНиП II-23-81*):, в зависимости от характера нагрузки и параметра α, который вычисляется по формуле:

ψ= 1,6+0,08α ,        0,1≤ α ≤40

,

где l_ef – расчетная длина балки, определяемая согласно требованиям п.5.15;

 

I_t – момент инерции сечении при кручении.

I _z   – момент инерции сечении относительно оси z.

h – расстояние между осями поясов;

 

ψ= 1,6+0,08^.7=2,16;

,

Так как φ₁ ≤0,85, принимаем φ_в= φ_1;

  

Общая устойчивость балки не выполняется.

 

Проверка на деформативность:

, где -нормируемый относительный вертикальный прогиб балки(п. 10.7, табл. 19 п.2 СНиП 2.01.07-85*)

q^н.=(g+p) ^{н .}а=27,92^. 1,9=53,048 кН/м.

 

 

 

Расчет поясных швов.

1. Катеты сварных швов.

для одной полки  - статический момент одной полки.

 см³;

 см⁴:

Q_расч=Q в месте изменения сечения балки. Q=295,66 кН;

коэффициент для автоматической сварки стали,

 коэффициент условия работы шва,

расчетное сопротивление сварного углового шва угловому срезу для сварочной проволоки Св-08А под флюсом АН-348-А (По табл. 55*,56)

Принимаем  т.к. это мини-

мум для автоматической сварки.

               

                                 4.5. Расчет опорного ребра балки.

Участок стенки составной балки над опорой должен укрепляться опорным ребром жесткости и рассчитываться на продольный изгиб как стойка высотой , нагруженная опорной реакцией . В расчетное сечение включается кроме опорных ребер и часть стенки.

Площадь опорного ребра определяется из условия смятия торца, по формуле:

                где                

расчетное сопротивление стали смятию

Находим

                            

Проверка устойчивости опорной стойки производиться по формуле:

          где

-расчетная площадь стойки, равна:

             

коэффициент продольного изгиба, определяемый в зависимости от гибкости:

где

 тогда

    

    20,95<23 кН/см²;

                                          Условие выполняется.                                                           

                   4.6. Соединение главной и второстепенной балок.

 

Сопряжение вспомогательных балок с главными, по условию задания, рассчитываю для случая примыкания вспомогательной балки к поперечному ребру жесткости главной балки. Сопряжения производиться на сварке.

- требуемый катет шва;

 V=142,144кН- реакция второстепенной балки;

см;

Выбор расчетной схемы.

Определение расчетной сжимающей силы на колонну производим суммированием опорных реакций главных балок:

где k = 1,04 – коэффициент, учитывающий собственный вес колонны,

V =887кН – опорная реакция главной балки;

Геометрическую длину колонны l_k, определяем по формуле:

где – высота колонны;

 

Расчетные длины колонны:

    

 где – коэффициенты приведения длины колонны:

     

 тогда      

Компоновка сечения колонны.

Сечение колонны – сплошное двутавровое составное. Требуемую площадь сечения колонны, определяем по формуле:

где φ – коэффициент, на этапе компоновки определяем по предварительно заданной гибкости , значение которой принимаем по графику. Принимаем , тогда φ = 0,686.

Принимаем сталь С245.

 – принимаем для толщин стали t = 20 –30мм, ,

Используя сравнительно постоянную зависимость между радиусом инерции и габаритами сечения, оцениваем ориентировочные размеры двутавра.

, ,

 где         ;               

          ;           

тогда    

             

    

Используя толстолистовую сталь, назначаем размеры кратными 10мм, т.е.  

b_f =240 мм, h =270 мм.

Толщину стенки колонны назначаем из условия обеспечения местной устойчивости.

,

где – предельная гибкость устойчивой стенки колонны - величина зависящая от гибкости колонны, следуя рекомендациям для назначения

, a принимаем равной 63 по графику  тогда:

принимаем

Требуемую площадь пояса колонны определяем по формуле:

Толщину пояса колонны , с учетом местной устойчивости, определяем по формуле:

,

где  – предельная гибкость пояса колонны, следуя рекомендациям, назначаем используя график 9. При , принимаем , тогда

 Принимаем t_f = 12мм;

Должно выполняться условие:

принимаем .

 

5.3.Проверка сечения колонны.

Для принятого сечения определяем фактические геометрические характеристики , и проводим проверки.

 

 

,

   где

 

14

,

,       

   

 

1. Проверка общей устойчивости выполняется по формуле:

 

где  – определяется по максимальной величине из λ_x и λ_y;

принимаем ;

тогда ; 

Далее проверяем местную устойчивость стенки колонны, она устойчива если:

,

где  - предельная приведённая гибкость устойчивой стенки определяемая по СНИП (табл. 27);

 – условная гибкость колонны, определяем по формуле:

,  Принимаем

откуда

      .        

Устойчивость стенок колонн обеспечена.

 

2. Проверку местной устойчивости пояса, производим по формуле:

                                                     ,                                                    

;

;          

 

Устойчивость полок обеспечена.

 

3. Проверку гибкости колонн, производим по формулам:

λ_max £ | λ |,

где |λ| - предельная гибкость колонн, определяем как:

;

        

где

 

                             

тогда            гибкость колонн обеспечена.

 

Расчет оголовка колоны.

 

 

                                                                 

 

 

Расчетными параметрами оголовка являются:

1. габариты консольных ребер: ширина , высота  и толщина ;

2.катеты швов крепления ребер к стенке балки опорной плиты  ;

3.толщина стенки стержня колонны в пределах высоты ребер.

Высоту ребер  назначаем из условия прочности сварных швов, крепящих ребра к стенке колонны, не менее 0.6h, где h – высота сечения колонны:

             

где N – продольная сила в колонне;

R _wf =180МПа- нормативное сопротивление швов сварных соединений с угловыми швами.

  =8 мм – принимаем по наименьшей толщине свариваемых элементов, но не менее 6мм;

Принятая высота ребра ограничивается величиной:

                             

Толщину ребра  назначаем из условия среза:

                                

 Ширину ребра  назначаем не менее половины ширины опирающегося торца ребра балки и может выходить за поперечный габарит колонны для приема элементов связей.

 Принимаем ;

 Принятая толщина и ширина ребра должны удовлетворять условию сопротивления смятию торца под давлением опорного ребра балки и условию обеспечения местной устойчивости. Из условия смятия:

                                  где   

 

 

=360,1 МПа– расчетное сопротивление  на смятие торцевой поверхности. Определяем по СНиП II-23-81*, табл 2;

– расчетная длина площадки смятия;

                                   

 – ширина опорного ребра балки;

 – толщина опорной плиты колонны, назначается конструктивно=20 мм;

                                 

Из условия местной устойчивости:

              

Проверка на прочность стенки колонны по срезу в сечениях, где примыкают консольные ребра:

                                  

;

 Низ опорных ребер обрамляется горизонтальными поперечными ребрами толщиной 6мм, чтобы придать жесткость ребрам, поддерживающим опорную плиту, и укрепить от потери устойчивости стенку стержня колонны.

 

 

Расчет базы колонны.

Колонна – центрально сжата.

Требуемая площадь плиты:

        

R _ф - расчетное сопротивление бетона фундамента;

 

     – отношение площади фундамента к площади плиты, предварительно принимаем равным 1,1;

 

  призменная прочность бетона, принимаем в зависимости от класса бетона, для бетона В12,5

 

Для определения размеров сторон плиты задаемся ее шириной:

где  ширина полки колонны b_f =240 мм;

t_S  – толщина траверсы, принимаем 10 мм;

 c – ширина свеса, принимаемая 60 – 80 мм, принимаем с=60 мм;

Требуемая длина плиты:

    принимаем

Т.к. должно выполняться условие:

 

Толщину плиты определяем из условия прочности при работе плиты на изгиб, как пластины, нагруженной равномерно распределенной нагрузкой по площади контакта отпором фундамента.

 

Толщину плиты определяют по большему из моментов на отдельных участках:

Опорную плиту представляем, как систему элементарных пластинок, отличающихся размерами и характером опирания на элементы базы: консольные (тип 1), опертые по двум сторонам (тип 2), опертые по трем сторонам (тип 3), опертые по четырем сторонам (тип 4).

 

В каждой элементарной пластинке определяем максимальный изгибающий момент, действующий на полоске шириной 1см.

,

где d – характерный размер элементарной пластинки;

  α – коэффициент, зависящий от условия опирания и определяется по таблицам

Б.Г.Галеркина;

Рассматриваем четыре типа пластин.

Тип 1.   Для консольной пластинки:

                              

  Тип 2.        Для пластинки, опертой на два канта, рассчитывается как пластинка, опертая на три карта; при этом b ₁ – диагонали прямоугольника, а а ₁ - длина перпендикуляра, опущенного из угла пересечения опертых сторон на диагональ.

                                     

 

Тип 3.        Для пластинки, опертой на три конца, b ₁ - длина свободной стороны.

                                   

Тип 4.            Для пластинки, опертой на четыре канта:

 

                          

Толщину плиты определяем                                     

по большему из моментов на отдельных участках:

 

,                       

принимаем t_пл =3,2 см =32 мм.

Высоту траверсы определяем из условия прикрепления ее к стержню колонны сварными угловыми швами, полагая при этом, что действующее в колонне усилие равномерно распределяется между всеми швами.  Требуемая длина швов:

 ,    где

, ,

Принимаем    36 см.

Траверсу проверяем на изгиб и на срез, рассматривая ее как однопролетную двухконсольную балку с опорами в местах расположения сварных швов и загруженную линейной нагрузкой.

При этом в расчетное сечение включаем только вертикальный лист траверсы толщиной t_s и высотой h_m.

       

где M_max и Q_max – максимальное значение изгибающего момента и поперечной силы в траверсе.

                   

                      

           

 

 

Курсовая работа

Тема:Рабочая площадка в составе каркаса ГВ.

 

                                                                            Выполнил:

                                                                                          студент 325 группы

                                                                               Лосева А. Д.

                                                                            Проверил:

                                                                               Вольф. Я.В.

                                           

 

Новосибирск 2009

Содержание.

1. Исходные данные

 

2. Расчет нагрузок на рабочую площадку.         

 

3. Подбор сечения второстепенной прокатной балки.

 

3.1 Компоновочная решение.

3.2 Статический расчет.

3.3 Назначение типа сечения вспомогательных балок и марки стали.

3.4 Проверочная часть.

 

4. Подбор сечения сварной составной главной балки.

 

4.1 Компоновка сечения и проверка прочности и общей устойчивости.

4.2 Изменение сечения главной балки.

4.3 Проверочная часть.

4.4 Расчет поясных швов балок.

4.5 Расчет опорного ребра балки.

4.6 Соединение главной и второстепенных балок.

 

5. Расчет и конструирование колонн.

 

5.1. Выбор расчетной схемы.

 

5.2. Компоновка сечения колонны.

 

5.3. Проверка сечения колоны.

 

5.4. Расчет оголовка колоны.

5.5. Расчет базы колонны.

 

     5.6. Подбор связей по колоннам.

 

 6.      Список литературы.

 

Исходные данные.

Пролет главных балок              L=36м

Пролет второстепенных балок          l=6 м

Высота от пола до верха площадки            H=12,6 м

Полезная нагрузка   1,0   q=24 кН/м²

Толщина настила    (ж/б плиты)   t_пл=12 см.

Шаг второстепенных балок a=1,9 м,

Пол – асфальтобетонный δ_пола=40 мм,    ρ=1800 кг/м³,

Площадка строительства характеризуется следующими условиями:

1. Уровень ответственности сооружения – II(нормальный) по ГОСТ 27-751-88.

2. Сейсмичность площадки строительства- 6 баллов по СНиП II-7-81^*

3. Расчетная температура наружного воздуха- 39 ⁰С.

4. Степень агрессивного воздействия среды – неагрессивная.

5. Климатический район строительства – II₄.

6. Условия эксплуатации – неотапливаемое здание.

Расчет нагрузок на рабочую площадку.

№ п/п	Наименование	Нормируемые кН/м2	γf	Расчетные кН/м2
1     2     3	1. Постоянные Пол асфальтобетонный t= 40 мм, γ=18 кН/м3 p1=18.0.04=0.72 кН/м2 Плита монолитная ж/б t=120 мм, γ=25 кН /м3 p2=25.0.12=3 кН/м2 Собственный вес вспомогательных балок P3=0,2 кН/м2	0,72   3   0,2	1,3   1,1   1,05	0,94   3,3   0,21
	Итого	gн=3,92		gр=4,45
4	Временная(полезная)	24	1,2	28,8
	Всего (p+g)	(p+g)н=27,92		(p+g)р=33,25