Розрахунок балок і колон будівлі

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 Проектування балкової клітки

.2 Визначення товщини настилу

1.3 Розрахунок балки настилу

2. Розрахунок і конструювання головної балки

.1 Розрахунок нормативного і розрахункового навантажень головної балки

.2 Визначення навантаження зусиль отриманої сталі і підбір перерізу

2.3 Перевірка міцності на дотичні напруження

.4 Перевірка місцевої стійкості стінки

.   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 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 1м і розраховуємо її як балку на двох опорах .

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

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 23570-79 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 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:

Розміри поясів балки назначаємо згідно потрібної площі перетину кожного поясу:

Ширина поясу:

Товщина поясу:

Площа поперечного перетину поясу:

Ми маємо пластини 200x30

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.

)   Конструкція ребер жорсткості

ширина

товщина

навантаження балка настил колона

3. Розрахунок і конструювання колони

3.1 Розрахункова схема колони

Розрахункова висота колони:

=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)

.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:

δ=R_y*γ_c

δ=

Розрахунок геометричних параметрів колони:

===7.5см

_потр.=_req=

Для стійкості перерізу умова  повинна виконуватись H

Обираємо стінку

Для фланців:

-умова гнучкості колони

.75

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=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 25мм.

11.46<13.26

Отже, оголовок колони задовольняє умови міцності.

6. Розрахунок бази колони

. 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:

. Розмір опорної плити визначається за формулою:

.   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.