Розрахунок балок і колон будівлі

Міністерство освіти і науки, молоді та спорту України Національний авіаційний університет КУРСОВИЙ ПРОЕКТ з дисципліни «Будівельні конструкції»

Виконав: студент МЕФ 401

Каретнік Вадим Перевірив: Яковенко І.А.

Київ 2012

Зміст

1. Розрахунок конструювання настилу

1.1 Проектування балкової клітки

1.2 Визначення товщини настилу

1.3 Розрахунок балки настилу

2. Розрахунок і конструювання головної балки

2.1 Розрахунок нормативного і розрахункового навантажень головної балки

2.2 Визначення навантаження зусиль отриманої сталі і підбір перерізу

2.3 Перевірка міцності на дотичні напруження

2.4 Перевірка місцевої стійкості стінки

3. Розрахунок і конструювання колони.

4. Підбір перерізу елементів за граничною гнучкістю.

5. Розрахунок оголовка колони

6. Розрахунок бази колони Початкові дані:

Довжина прольоту головних балок — l₁=9m

Довжина прольоту балок настилу — l₂=6m

Нормативне корисне навантаження — ;

Марка сталі балок та колони — 18Гсп Конструктивна висота колони — h=6м Клас бетону фундаменту — B20

Глибина закладення фундаменту — d=2.0м Умовний розрахунковий опір ґрунту основи — ;

Вертикальне навантаження на верхньому обрізі фундаменту — ;

Розміри ГПА — L=13м, В=7м

1. Розрахунок конструювання настилу

1.1 Проектування балкової клітки Товщина сталевого настилу залежить від довжинийого прольоту, величини нормативного навантаження, і граничного прогину, який визначають згідно таблиці 1.1.

Таблиця 1.1

* - для приміщень висотою до 6 метрів.

Для розрахунку настилу вирізаємо смужку шириною 1 м і розраховуємо її як балку на двох опорах .

З таблиці 1.1 обираємо граничний прогин, для балки довжиною 1 м.

Товщину настилу визначаємо з умови необхідної його жорсткості при значеннях

від 120 до 150 за формулою

— довжина прольоту настилу

— товщина настилу

а — крок балок настилу, приймаємо його 1 м.

де — коефіцієнт Пуассона.

1.2 Визначення товщини настилу Граничне відношення прольоту настилу до його ширини визначається за формулою:

Приймаємо товщину настилу згідно ГОСТ 82–70.

Знаючи розміри настилу, перевіряємо прогин і несучу здатність настилу.

Перевіряємо несучу здатність згідно з I групою граничних станів.

;

— площа поперечного перерізу смужки, яку ми розраховуємо.

— розрахунковий опір сталі ,

— коефіцієнт надійності по навантаженню.

— момент опору смужки.

Силу, що розтягує настил (розпір), визначають за формулою

-момент інерції

;

— згинальний момент балки

— сила Эйлера

.

отже умова міцності виконується.

Визначаємо граничний прогин настилу (згідно II групи граничних станів)

де

— граничний прогин настилу.

— балковий прогин настилу.

.

Отже умова жорсткості виконується.

Таким чином міцність і жорсткість настилу при його товщині 6 мм гарантована.

1.3 Розрахунок балки настилу.

Нормативне навантаження:

— навантаження від власної ваги настилу — об'ємна вага сталі.

Розрахункове навантаження:

— коефіцієнт надійності при тимчасовому навантаженні

— коефіцієнт надійності при постійному навантаженні

Розрахунковий згинаючий момент і поперечна сила:

З умови міцності балки по нормальним напруженням (1-ша група граничних станів) визначаємо потрібний момент опору перетину балки:

— розрахунковий опір сталі 18Гсп ГОСТ 23 570–79 за границею текучості;

— коефіцієнт надійності за робочих умов.

1) Перевірка міцності балки по нормальним напруженням (1-ша група граничних станів):

так що сила променя за умови:

2. Розрахунок і конструювання головної балки

2.1 Розрахунок нормативного і розрахункового навантажень головної балки Нормативне навантаження:

де

2.2 Визначення навантаження зусиль отриманої сталі і підбір перерізу Підбір перерізу балки:

Потрібна висота балки:

— мінімальна (з умови достатньої жорсткості балки):

(з умови мінімальної витрати сталі):

Потрібний момент опору перетину визначають з умови міцності по нормальним навантаженням:

Товщина стінки:

K=1.1

Розміри поясів балки назначаємо згідно потрібної площі перетину кожного поясу:

Ширина поясу:

Товщина поясу:

Площа поперечного перетину поясу:

Ми маємо пластини 200×30

Перевірка міцності балки по нормальним напруженням (1-ша група граничних станів, умова)

Геометричні характеристики перетину:

2.3 Перевірка міцності на дотичні напруження

1) Перевірка жорсткості балки (2-га група граничних станів):

0.0021<0.004

2) Перевірка місцевої стійкості:

3) 4<15 Перевірка місцевої стійкості стінки Стінку балки необхідно укріплювати поперечними ребрами жорсткості, коли її умовна гнучкість () перевищує, у випадку нерухомого навантаження, і при рухомому навантажені. Відстань між ребрами жорсткості приймають не більше (допускається збільшувати ці відстані до за умови забезпечення місцевої стійкості стінки).

Умовна гнучкість стінки:

3.034<3.5

Місцева стійкість забезпечена.

4) Конструкція ребер жорсткості

ширина товщина навантаження балка настил колона

3. Розрахунок і конструювання колони

3.1 Розрахункова схема колони Розрахункова висота колони:

A=l₁*l₂=66 m²

де залежить від способу закріплення бази і оголовка колони.

Розрахункове зусилля в колоні дорівнює двом реакціям опор головної балки з урахуванням навантаження від власної ваги (1% від навантаження, що передають балки)

3.2 Складання навантажень

4. Підбір перерізу елементів за граничною гнучкістю

В першому наближенні задаємось гнучкістю колони Коефіцієнт повздовжнього прогину .

Із умови стійкості стержня (І група граничних станів) визначаємо потрібну колону стержня:

д=R_y*г_c

д=

Розрахунок геометричних параметрів колони:

===7.5см

_потр.=

B_req=

Для стійкості перерізу умова повинна виконуватись H

Обираємо стінку Для фланців:

— умова гнучкості колони

7.75

Для стінок Отже, стійкість фланців і стін забезпечена.

Перевіримо стійкість колони (згідно I-ї групи граничних станів) Отже, стійкість колони забезпечена.

Конструкція ребер колони.

Ребра забезпечать колоні жорсткість та зменшать крутний момент при транспортуванні та встановленні.

Крок ребер жорсткості визначається за формулою:

Розміри ребер жорсткості:

Я обираю (згідно стандартів).

Товщина ребер визначається за формулою:

Згідно до стандартів найменше допустиме значення .

5. Розрахунок оголовка колони

1. Довжина оголовка колони визначається за формулою:

— найбільший розмір колони в перерізі.

Конструкція опорної плити Товщина опорної плити обирається в наступних межах:

Приймаємо

Розміри L і B повинні бути обрані так, щоб вони перевищували на 15−20мм секцію колони.

Конструкція вертикальних ребер

— ширина ребер

b_r=40 мм згідно ГОСТ 103–76

— товщина вертикальних ребер згідно ГОСТ 103–76

— висота вертикальних ребер

— катет зварного шва

n=4 кількість зварювань

()=12.6 кН/см²

Перевіряємо ребро і стійкість колони на міцність згідно I-ї групи граничних станів

26.05>13.26, в цьому випадку ми маємо збільшити товщину вертикального ребра b t_r=25mm

Для колони

26.05>13.26 ми також збільшуємо товщину стінки до 25 мм.

11.46<13.26

Отже, оголовок колони задовольняє умови міцності.

6. Розрахунок бази колони

1. Площа опорної плити:

Розрахунковий опір бетону для бетону марки B20.

Приймаємо

— товщина траверси приймається в межах 10…16мм Проліт консолі плити: c = 40 -100 mm

Висота траверси визначається за формулою:

2. Розмір опорної плити визначається за формулою:

Для стійкості конструкції я обираю плиту розмірами 420×420мм.

1. Перевірка міцності фундаменту Приймаємо розмір верхнього зрізу фундаменту на 200…300мм більше розмірів плити та перевіряємо міцність бетону фундаменту

1.38<2.34

Отже, умова міцності бетону виконується.