Расчет балок настила междуэтажного перекрытия.

Курсовой проект

по дисциплине
«Архитектурные конструкции и теория конструирования»

 

«Металлический каркас здания»

 

 

Выполнил: студент ИСА 3 - 27

Галкина М.А.

Принял: доцент Лебедь Е.В.

 

 

Москва 2016

Содержание:

1 раздел. Компоновка каркаса: …………………………………………………………….2.

- Компоновка поперечной рамы;
- Схемы расположения колонн и связей между ними;

- Схемы расположения связей по покрытию.

2 раздел. Расчет балок настила: …………………………………………………………..4.

- Определяются нагрузки на балку настила;
- Выполняется статический расчет БН;
- Выполняется побор сечения БН из прокатного двутавра.

3 раздел. Расчет главной балки: …………………………………………………………..5.

- Определяется нагрузка на главную балку;
- Выполняется статический расчет ГБ;
- Определяются требуемые параметры сечения балки;
- Выполняется компоновка составного сечения ГБ;
- Выполняется проверка прогиба балки.

4 раздел. Проектирование центрально-сжатой колонны КЦ: …………………………8.

- Определяется нагрузка на колонну;
- Определяются конструктивная и расчетная длины колонны;
- Определяются требуемые параметры сечения колонны;
- Выполняется подбор сечения КЦ из прокатного двутавра;
- Выполняется проверка устойчивости колонны;
- Конструируется и рассчитывается оголовок колонны;
- Конструируется и рассчитывается база колонны.

5 раздел. Проектирование стропильной фермы ФС: …………………………………..9.

- Определяются нагрузки на ферму;
- Статический расчет фермы при помощи диаграммы Максвелла-Кремоны;
- Подбор сечения стержней фермы;
- Расчет соединений стержней в узлах ФС;
- Конструирование узлов фермы из парных уголков;
- Расчет опорного узла фермы.

6 раздел. Проектирование внецентренно-сжатой колонны КВ: …………………….16.

- Выполнение статического расчета поперечной рамы здания;
- Определяются конструктивная и расчетная длины колонны;
- Определяется расчетные усилия M и N колонны КВ;
- Определяется требуемые параметры сечения колонны;
- Выполняется компоновка составного сечения КВ;
- Выполняется проверка устойчивости колонны;
- Конструируется и рассчитывается оголовок колонны;
- Конструируется и рассчитывается база колонны.

 

 

№	L, м	B, м	, м	, м	h, м	, кН/	, кН/	, кН/	, кН/
		4,8	4,0	5,3	0,32L	2,2	0,30	5,4	0,24

 

1.) Проектирование каркаса двухэтажного здания.
Схема каркаса. Разрез.

Компоновка поперечной рамы. Разрез.

h = 0,32 L = 0,32 11 = 3,5 м,   = arctg () = arctg () = = arctg (0,636) = ,   = = = = = = = 2,17 м.

Компоновка междуэтажного перекрытия. Компоновка конструкций крыши.

Расчет балок настила междуэтажного перекрытия.

S = 1 м; n = 17; l = B.

q = a = 5,4 1 = 5,4 кН/м; а = 1 м; = 5,4 кН/ .

= = = 15,552 кН = 155,52 кН .
= = = 12,96 кН.

≥ ; = 24 кН/ , = 1.

= = 64,8 .

Принимаем двутавр 16Б1:

= 87,8 = ; = 689 ; = 49,5 ; = 4 мм = 0,4 см.

Проверяем несущую способность по нормальным напряжениям:
= ≤ ; M = = 15,552 кН .

= = 17,71 кН/ < 24 кН/ .

По касательным напряжениям:
≤ ; = 13,92 кН/ ( = 0,58 ).

= 2,3 ≤ 13,92.

Вычисляем относительный прогиб балки:
= ≤ ; = = = 4,5.
= = = > , условие не выполняется.

Принимаем следующее сечение двутавра 18Б1:

= 120,1 = ; = 1063 ; = 67,7 ; = 4,3 мм = 0,43 см.

= ≤ ; ≤ ;

= = 12,95 кН/ < 24 кН/ . = 1,92 ≤ 13,92.

= ≤ ;
= = < , условие выполняется.

Расчет главных балок.

Нагрузку на балку принимаем распределенной:

q = B = 5,4 4,8 = 25,92 кН/м; B = 4,8 м; Р = = 5,4 кН/ ; l = = = 5,5 м.

= = = 98 кН = 9800 кН .
= = = 71,28 кН.

≥ ; = = 408,33 .

Принимаем двутавр 30Б1:

= 427 = ; = 6328 ; = 240 ; = 5,8 мм = 0,58 см.

Проверяем несущую способность по нормальным напряжениям:
= ≤ ; M = = 98 кН .

= = 22,95 кН/ < 24 кН/ .

По касательным напряжениям:
≤ ; = 13,92 кН/ ( = 0,58 ).

= 4,7 ≤ 13,92.

Вычисляем относительный прогиб балки:
= ≤ ; = = = 21,6.
= = = > , условие не выполняется.

Принимаем следующее сечение двутавра 35Б2:

= 662,2 = ; = 11550 ; = 35 ; = 6,5 мм = 0,65 см.

= ≤ ; ≤ ;

= = 14,8 кН/ < 24 кН/ . = 0,35 ≤ 13,92.

= ≤ ;
= = = < , условие выполняется.

Определение составного двутавра.

= [ ] = [ ] = =44,5 см. ≥ (hw/5,5) , = 8 мм ≥ (620/5,5) = 112,72 0,034 = 3,85 мм, условие выполняется. = 640 - 2 = 640 – 20 = 620 мм. = (200 – 8)/2 = 96 мм. ≤ 0,5 , ≤ 0,5 , 9,6 < 14,64. A = 2 + , = = 200 10 = 20 , = = 8 620 = 49,6 , A = 20 2 + 49,6 = 89,6 .

= + = + 2 = + 2 20 = 15 888,5 + 39 690 =
= 55 578,5 .

= + = 20 + = 630 + 384,4 = 1014,4 .

= = = 1736,83 .

= = 20 = 630 .

≤ , = 5,64 кН/ < 24 кН/ .

≤ , = 1,63 кН/ < 13,92 кН/ .

Вычисляем относительный прогиб балки:
= = = < . Условие не выполняется.

Меняем сечение составного двутавра:

≥ (hw/5,5) ,
= 8 мм ≥ (432/5,5) = 78,5 0,034 = 2,669 мм, условие выполняется.

= 450 - 2 = 450 – 18 = 432 мм.

= (180 – 6)/2 = 87 мм.
≤ 0,5 , ≤ 0,5 , 8,7 < 14,64.

A = 2 + , = = 180 9 = 16,2 , = = 6 432 = 25,92 , A = 16,2 2 + 25,92 = 58,32 . = + = + 2 = + 2 16,2 = 7372,8 + 24 010 = 19784 . = + = 16,2 + = 497,2 . = = = 879,3 . = = 16,2 = 357,21 .

≤ , = 11,15 кН/ < 24 кН/ .

≤ , = 2,99 кН/ < 13,92 кН/ .

= = = = < .

Сила сдвига в зоне поясного шва:
T = = = = 1,3 кН/см.

Сварка полуавтоматическая, проволокой d = 2 мм, в среде и марка проволоки
Св-0,8 А. В этом случае = 0,8, = 18 кН/ .

Проверка прочности поясных швов:
T = 1,3 кН/см ≤ n() = 2 (0,8 0,5 18 1) = 14,4 кН/см.

Расчет колонн КЦ.

m (БП 18Б1) = 15,4 кг/м,

m (ГБ) = = 49,53 7850 = 38,88 кг/м, m(35Б1) = 49,53 кг/м,

= B = 15,4 4,8 = 73,92 кг. = = 49,53 = 272,4 кг. P = + + , = 5,4 кН/ , = = = = = 0,162 кН/ , = = = 0,104 кН/ ;

38,88 кг < 49,53 кг/м экономия.

P = 5,4 + 0,162 + 0,104 = 5,67 кН/ .

N = P B = 5,67 4,8 5,5 = 149,7 кН.

Задаемся гибкостью = 90, = 0,612.

≥ = = 10,2 .

= - + 60 = 400 – 34,6 + 60 = 425,4 см.
≥ / = 425,4/90 = 4,73 см.

Принимаем двутавр 30Ш2:

А = 77,65 , = 12,53 см, = 4,73 см.
= / = 425,4/4,73 = 89,9 < 120 = .

По таблице 72 СНиП определяем с помощью линейной интерполяции:

= 0,612.
≤ , = 3,15 кН/ < 24 кН/ .

Марка бетона В15, = 0,85 кН/ .

Расчет базы колонны КЦ.

Двутавр 30Ш2: h = 295 мм, b = 200 мм, t = 13 мм.

Габариты сечения: 20х29,5 = 590 .

BL = 590 ≥ = = 146,76 .

= 26 см ≥ = 25,1 см;
≥ = = , принимаем 5 мм 30 см ≥ 5,2 см.

Расчет стропильной фермы.

	Линейно распределенная нагрузка на верхний и нижний пояса стропильной фермы (ФС) вычисляется, соответственно, по формулам: = B, = B, B = 4,8 м, = 2,2 кН/ , = 0,3 кН/ ; = 2,2 4,8 = 10,56 кН/м, = 0,3 4,8= 1,44 кН/м. Узловые нагрузки (кроме опорных) по верхнему и нижнему поясам фермы (ФС) в виде вертикальных сосредоточенных сил, соответственно равны: = , = .
	= 6 = 6 12,86= 76,95 кН.	м, d = = = = 1,83 м, = , = 0,84. = = 47,31 кН, = 1,44 1,83 = 2,64 кН, = = 12,83 кН,