Расчет и конструирование балочной клетки (стр. 1 из 7)
Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
Тверской государственный технический университет
Кафедра «Конструкции и сооружения»
Курсовая работа
По дисциплине «Металлические конструкции»
На тему: «Расчет и конструирование балочной клетки»
Выполнил
студент ИДПО
группы ПГС-30-08
Принял: Горшков А.В
Тверь 2011г.
Исходные данные
При нормальном типе балочной клетки нагрузки от настила покрытия передаются на балки настила, которые опираются на главные балки. Шаг главных балок равен пролету балок настила. Все несущие элементы балочной клетки имеют сопряжение в одном уровне.
Марка стали для балок настила и главных балок С275 с расчетным сопротивлением Ry=2750 кгс/см2, для колонн С235 с расчетным сопротивлением Ry=2350 кгс/см2.
По таблице 55* СНиП ∥-23-81* «Стальные конструкции» выбираем сварку: принимаем электрод Э42 по ГОСТ 9467-75*, сварочную проволоку Св-08А по ГОСТ 2246-70* и флюс АН-348-А по ГОСТ 9087-81*.
По таблице 61* СНиП ∥-23-81* «Стальные конструкции» подбираем высокопрочные болты диаметром 24 мм, морка стали по ГОСТ 4543-77* 40Х «селект», Rbun=11500 кгс/см2.
1. Выбор схемы балочной клетки и подбор сечения балок настила и вспомогательных балок (усложненная компоновка)
1.1 Вариант 1 – пролет балки настила 8 м, шаг балок 2 м
Рис. 1
Принимаем железобетонный настил толщиной tн=0.1 м и плотностью железобетона ρ=2500 кг/
.Временная нагрузка задана
Нагрузка от собственного веса железобетонного настила составит:
Выделяем грузовую площадь на 1 балку настила (рис. 1).
Нормативное значение нагрузки, действующей на балку настила
Где a – шаг балок настила;
B – пролет балки настила.
Расчетное значение нагрузки, действующей на балку настила
;Где
и 
- коэффициенты надежности по нагрузке для временной нагрузки и железобетонного настила (СНиП 2.01.07-85*).Максимальный изгибающий момент равен
Максимальная поперечная сила
Расчет на прочность разрезных балок сплошного сечения из стали с пределом текучести до 5400 кгс/см2, несущих статическую нагрузку, при изгибе в одной из главных плоскостей выполняют по формуле
Где с1 – коэффициент, учитывающий развитие пластических деформаций в элементах конструкций и зависящий от формы сечения;
- расчетное сопротивление балки по пределу текучести; 
– коэффициент условий работы для сплошных прокатных балок, несущих статическую нагрузку (СП 53-102-2004 табл. 1).Требуемый момент сопротивления поперечного сечения балки равен
По сортаменту прокатных профилей (СТО АСЧМ 20-93) выбираем двутавр № 45 со следующими геометрическими характеристиками
Wx=1231 см3;
Ix=27696 см4;
Sx=708 см3;
Р=66.5 кг/м;
d=0.9 см;
b=16 см;
h=45 см.
Значения касательных напряжений в сечении изгибаемого элемента должны удовлетворять условию
Rs – расчетное сопротивление стали сдвигу Rs=0.58∙Ry=0.58∙2750=1595 кгс/см2 (СП 53-102-2004 табл. 2);
где Sx – статический момент сдвигаемой части сечения относительно нейтральной оси;
Ix– момент инерции кручения балки (Ix= Sx∙h∙d);
d – толщина стенки балки.
Условие выполняется, следовательно опорные сечения балок настила удовлетворяют условию прочности по касательным напряжениям.
Расчет по 2 группе предельных состояний для изгибаемых элементов заключается в определении вертикального относительного прогиба и сравнение его с нормируемым.
Относительный прогиб однопролетной балки, нагруженной равномерно распределенной нагрузкой
По таблице 19 СНиП 2.01.07-85* в зависимости от пролета определяем нормируемый прогиб. Для пролета l=8м:
Условие выполняется, то есть сечение балки настила удовлетворяет требованиям жесткости.
Подсчитаем расход и стоимость материалов при первом варианте компоновки балочной клетки.
Расход металла на 1 м2:
Расход железобетона 1 м2∙0.1 м=0.1 м3.
Стоимость 1 м2 настила: С=0.03325 т∙10000 р+0.1 м3∙1000=432.5 р.
1.2 Вариант 2 - пролет балки настила 8 м, шаг балок 1.5 м
Рис. 2
Принимаем железобетонный настил толщиной tн=0.1 м и плотностью железобетона ρ=2500 кг/
.Временная нагрузка задана
Нагрузка от собственного веса железобетонного настила составит
Выделяем грузовую площадь на 1 балку настила (рис. 2).
Нормативное значение нагрузки, действующей на балку настила
Расчетное значение нагрузки, действующей на балку настила
Максимальный изгибающий момент равен
Максимальная поперечная сила
Требуемый момент сопротивления поперечного сечения балки равен
По сортаменту прокатных профилей (СТО АСЧМ 20-93) выбираем двутавр № 40 со следующими геометрическими характеристиками
Wx=953 см3;
Ix=19062 см4;
Sx=545 см3;
Р=57 кг/м;
d=0.83 см;
b=15.5 см;
h=40 см.
Значения касательных напряжений в сечении изгибаемого элемента должны удовлетворять условию
Условие выполняется, следовательно опорные сечения балок настила удовлетворяют условию прочности по касательным напряжениям.
Расчет по 2 группе предельных состояний для изгибаемых элементов заключается в определении вертикального относительного прогиба и сравнение его с нормируемым.
Относительный прогиб однопролетной балки, нагруженной равномерно распределенной нагрузкой
По таблице 19 СНиП 2.01.07-85* в зависимости от пролета определяем нормируемый прогиб. Для пролета l=8м
Условие выполняется, то есть сечение балки настила удовлетворяет требованиям жесткости.
Подсчитаем расход и стоимость материалов при втором варианте компоновки балочной клетки.
Расход металла на 1 м2
Расход железобетона 1 м2∙0.1 м=0.1 м3.
Стоимость 1 м2 настила: С=0.038 т∙10000 р+0.1 м3∙1000=480 р
1.3 Вариант 3 (усложненная компоновка) – пролет балок настила 3 м, шаг балок настила 1.6 м, пролет вспомогательных балок 8 м, шаг вспомогательных балок 3 м
Рис. 3
Расчет балки настила.
Принимаем железобетонный настил толщиной tн=0.1 м и плотностью железобетона
ρ=2500 кг/
Временная нагрузка задана
Нагрузка от собственного веса железобетонного настила составит
Выделяем грузовую площадь на 1 балку настила (рис. 3).
Нормативное значение нагрузки, действующей на балку настила
Расчетное значение нагрузки, действующей на балку настила
