Файл: Министерство транспорта Российской Федерации Федеральное агентство российские железные дороги.docx

Министерство транспорта Российской Федерации

Федеральное агентство российские железные дороги

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования

Дальневосточный государственный университет путей сообщения

Кафедра «Строительные конструкции,

здания и сооружения»

Проектирование стальной балочной клетки

КП 08.05.01.к403.04.ПЗ-СО441СУЗ

Разработал: Качаев А. А.

Преподаватель: Мурый М. А.

Хабаровск

2020

Содержание:

1. РАЗРАБОТКА ВАРИАНТОВ СТАЛЬНОЙ БАЛОЧНОЙ КЛЕТКИ 3

1.1. Вариант 1. Балочная клетка нормального типа 3

1.1.1. Расчет настила 3

1.1.2. Расчет балки настила 7

1.1.3. Высота покрытия по главным балкам и расход стали 10

1.2. Вариант 2. Балочная клетка усложненного типа 10

1.2.1. Расчет настила 10

1.2.2. Расчет балки настила 13

1.2.3. Расчет вспомогательной балки 15

1.3. Сравнение вариантов балочной клетки 19

2. ПРОЕКТИРОВАНИЕ СОСТАВНОЙ СВАРНОЙ ГЛАВНОЙ БАЛКИ 20

2.1. Сбор нагрузки на главную балку 20

2.2. Подбор сечения главной балки 21

2.3. Проверка прочности главной балки 25

2.4. Проверка прогиба главной балки 26

2.5. Определение типа сопряжения вспомогательной и главной балок 27

2.6. Проверка общей устойчивости главной балки 28

2.7. Изменение сечения балки 28

2.8. Проверка прогиба балки с учётом уменьшения её сечения на приопорных участках 31

2.9. Расчет поясных сварных швов 31

2.10. Проверка местной устойчивости сжатой полки балки 33

2.11. Проверка местной устойчивости стенки балки 34

2.12. Расчет опорного ребра главной балки 36

2.13. Расчет болтового соединения в месте примыкания вспомогательной балки к главной 39

3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ КОЛОННЫ СПЛОШНОГО СЕЧЕНИЯ 43

3.1. Расчетная длина колонны и сбор нагрузки 43

3.2. Подбор сечения колонны относительной материальной оси Х 44

3.3. Расчет колонны относительной свободной оси Y 45

---

3.4. Проверка устойчивости ветви относительно оси Y_в 48

3.5. Расчет планок 48

3.6. Расчет базы колоны 49

3.7. Расчет оголовка колонны 54

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 57

ПРИЛОЖЕНИЕ А 58

1. РАЗРАБОТКА ВАРИАНТОВ СТАЛЬНОЙ БАЛОЧНОЙ КЛЕТКИ

1.1. Вариант 1. Балочная клетка нормального типа

1.1.1. Расчет настила

Сбор нагрузки на 1 м² настила приведен в табл. 1.
Таблица 1. Сбор нагрузки на 1 м² настила

	Наименование нагрузки	Нормативная (кН/м2)	f	Расчетная (кН/м2)
1	Временная P	12	1,2	14,4
2	Собственный вес настила где удельный вес стали –	0,924	1,05	0,9702
	Итого

Средний коэффициент надёжности по нагрузке




Принимаем расчетную схему настила (рис.1).
Рис.1.1 - Расчетная схема настила

1 – настил; 2 – балка настила; 3 – сварные швы
При расчёте настила учитываются следующие особенности его конструкции и работы:

1) сварные швы крепления настила к балкам не дают возможности его опорам сближаться при изгибе. Поэтому в настиле возникают растягивающие цепные усилия Н;

2) защемление настила сварными швами на опорах в запас не учитывают, считая опоры шарнирно неподвижными;

3) изгиб настила происходит по цилиндрической поверхности.

Цилиндрический модуль упругости стали определяется по формуле:

---

.
В расчете определяется наибольший пролет полосы настила единичной ширины при заданной толщине листа и предельном прогибе

В целях экономии стали пролет следует принимать как можно ближе к так, чтобы длина главной балки была кратна пролету . Так как величина зависит от пролета настила , задачу решают попытками, принимая пролет настила в интервале от 0.5 до 2.5 м. Принимаем

В этом случае пролет укладывается 9 раз по длине главной балки: Интерполяцией находим предельный прогиб , для пролета :

Далее, по формуле вычисляется наибольший пролет:

Так как на этом расчет заканчиваем.

В целях упрощения крепления балки настила к главной у ее опоры, смещаем на половину шага в пролет первую и последнюю балки настила. Тогда разбивка главной балки вид: (рис.2).



Рис. 1.2 - Схема балочной клетки нормального типа (1 вариант)

1 - колонна; 2 - главные балки; 3 - балки настила.
Проверка прогиба настила. Вначале вычисляется балочный прогиб, то есть прогиб от поперечной нагрузки в середине полосы шириной

---

м, имеющей цилиндрическую жесткость , без учета растягивающей силы :


Прогиб настила с учетом растягивающей силы определяется по формуле: Коэффициент находится из решения кубического уравнения



Для решения примем , тогда ,

Где

Тогда:



;

;
прогиб настила
относительный прогиб
предельный прогиб
Так как проверка прогиба удовлетворяется.
Проверка прочности настила. Изгибающий момент с учетом приварки настила на опорах:

.
Растягивающая сила


.
Проверка прочности полосы настила шириной

Здесь площадь сечения настила

момент сопротивления настила

---

Расчет сварного шва крепления настила к балке.

1) Расчет по металлу шва

Коэффициент глубины провара шва (2, табл. 34).

Коэффициент условия работы шва (2, п. 11.2^).

В соответствии с (2, табл. 55) принимаем электроды типа Э42. Расчетное сопротивление металла шва при ручной сварке с электродами Э42 (2, табл. 56).


2) Расчет по металлу границы сплавления

Коэффициент глубины провара шва [2, табл. 34].

Коэффициент условия работы шва [2, п. 11.2*].

Расчетное сопротивление по металлу границы сплавления:

(1, табл.3).

Здесь - нормативное сопротивление проката.



Сравнивая полученные величины при расчете по металлу шва и по металлу границы сплавления, находим минимальную из них:



Требуемый катет шва


Принимаем (2, табл. 38).

1.1.2. Расчет балки настила

Балка рассчитывается как свободно опертая, загруженная равномерно распределенной нагрузкой. Пролет равен шагу главных балок

Погонная нагрузка собирается с полосы шириной, равной пролету настила :

а) Нормативная нагрузка


б) Расчетная нагрузка


Изгибающий момент от расчетной нагрузки


Требуемый момент сопротивления

---