Контрольная работа по строительству и архитектуре на тему Проектирование металлических конструкций

Вариант 9
Исходные данные
Тип колонны - сквозная.
Пролет главной балки рабочей площадки (l, м) – 17 м
Шаг главных балок рабочей площадки (a, м) – 6,5 м
Высота рабочей площадки (h, м) – 11,5 м
Временная нагрузка на рабочую площадку (Рн, кН/м2) – 18 кН/м2

Введение
Система балок, перекрывающих определенное пространство, образует балочную клетку.
Балочная клетка представляет собой сочетание следующих элементов:
Балки настила;
Главной балки;
Вспомогательных или дополнительных балок.
Перекрывает эту конструкцию стальной балочный настил (металлические листы) и вся конструкция опирается на колонны. Покрытием конструкции кроме настила может быть, например, плоские фермы, соединенные связями для обеспечения пространственной устойчивости.

Рисунок 1.1. Балочные клетки

Балочные клетки подразделяют на три основных типа: упрощенный, нормальный и усложненный (рисунок 1.1).
В балочной клетке нормального типа (см. рисунок 1.1, б) нагрузка с настила передается на балки настила, которые, в свою очередь, передают ее на главные балки, опирающиеся на колонны. Балки настила обычно проектируют прокатными, а главные балки могут быть как прокатными (больших профилей), так и составными.
Балочная площадка (балочная клетка, рабочая или технологическая площадка, площадка обслуживания) – система несущих балок, образующих перекрытие рабочих площадок, зданий, проезжей части мостов, галерей и других аналогичных сооружений.

Рисунок 1.2. Балочная площадка


Расчёт плоского стального настила
Первоначально задаемся толщиной настила в зависимости от нагрузки в соответствии с ГОСТ 82-70.
При р <10 кН/м2 => tн = 6 - 8 мм
р = 10 - 20 кН/м2 => tн = 8 - 10 мм
р = 20 - 30 кН/м2 => tн = 10 - 12 мм
Так как временная нагрузка на площадку р = 18 кН/м2, принимаем толщину настила
t_наст=10 мм=0,01 м
Плотность стали:
ρ=78,6 кН⁄м^3
Вес настила:
g_наст=ρ∙t_наст,кН⁄м^2
g_наст=78,6∙0,01=0,786 кН⁄м^2
Вычисляем нормативную нагрузку на 1 м полосы настила шириной 1 м:
q^n=(p^n+g_наст^n )⋅a,кН⁄м
где а - шаг балок настила
а = 0,8 - 1,2 м => принимаем а = 1м
q^n=(18+0,786)⋅1=18,786 кН⁄м=0,1878 кН⁄см
Определяем толщину настила:
t_H=l_наст/1,93∙∛((q^H∙n_0)/(a∙E_1 ))
где l_наст см;
Е1 - модуль упругости с учетом коэффициента Пуассона = 0,3
E_1=E/(1-ν^2 )=2,26⋅10^4кН/см
кН/см - модуль упругости стали.
qn = 18,786 кН/м = 0,1878 кН/см;
no - отношение пролета настила к его предельному прогибу
Для стального настила:
.
;
а = 100см;
t_Н=100/1,93⋅∛((0,1878⋅150)/(100⋅2,26⋅10^4 ))=1,17см
Принимаем по толщину настила tн = 12 мм (в соответствии с ГОСТ 82-70).
Вес 1 м2 настила:
g_наст^n=ρ∙t_наст,кН⁄м^2
g_наст^n=78,6∙0,012=0,9432 кН⁄м^2



Рисунок 1.3. Сталь широкополосная универсальная горячекатаная

2.Расчет балки настила
2.1 Сбор нагрузок
Так как нам неизвестно сечение балки, то вес этой балки принимают ориентировочно =0,3÷0,5 кН/м, примем =0,3 кН/м
Длину настила принимаем равной 1м в соответствии с условием: b=0.8÷1.2м
Нормативная нагрузка на балку:
q^n=(p^n+g_наст^n )∙b+q_(б.н.),кН⁄м
q^n=(18+0,9432)∙1+0,3=19,2432 кН⁄м
Расчётная нагрузка:
q_(б.н)^расч=(р^п⋅γ_fp+g_наст⋅γ_fp ) ∙1+g_(б.н)⋅γ_fg,кН⁄м
где γ_fp- коэффициент надежности по временной нагрузке, принимаемой в зависимости от ее величины, при Р >2 кН/м2 => γ_fp=1,2
γ_fg - коэффициент надежности по постоянной нагрузке, принимаемой в зависимости от материала конструкции, для металлических конструкцийγ_fg=1,05.
q_(б.н)^расч=(18⋅1,2+0,9432⋅1,2) ∙1+0,3⋅1,05 = 22,05 кН⁄м,
Усилия от расчётной нагрузки на балку настила:
- максимальный изгибающий момент в середине пролёта:
М_max^(б.н.)=(q_(б.н)^расч∙l_(шаг гл.б.)^2)/8,кН⋅м
М_max^(б.н.)=(22,05∙〖6,5〗^2)/8=116,45 кН⋅м
- максимальная поперечная сила на опорах:
Q_max^(б.н.)=(q_(б.н)^расч∙l_(шаг гл.б.))/2,кН⋅м
Q_max^(б.н.)=(22,05∙6,5)/2=71,66 кН⋅м
где l_(шаг гл.б.)- шаг главных балок берем из исходных данных/