Мостовой переход с металлическим несущим каркасом

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ  БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«НИЖЕГОРОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

(ННГАСУ)

Кафедра металлических конструкций.

Пояснительная записка к  курсовой работе:

«Мостовой переход с металлическим  несущим каркасом»

 

 

Преподаватель:                                    Ямбаев И.А.

Выполнил студент 3-го курса  гр. 720:                       Ванышев Р.А.

 

 

 

 

Нижний Новгород

2013

СОДЕРЖАНИЕ

Введение________________________________________________________  3

1. Исходные данные и задание на курсовую работу _________________ 4
2. Выбор материала конструкций и соединений ____________________ 5
3. Компоновка балочной клетки мостового перехода. Расчет настила__  6

3.1 Расчет настила и  выбор шага второстепенных балок___________  6

3.2 Расчет геометрических  параметров пешеходного моста  _______   7

4. Расчет второстепенных балок _________________________________ 9

4.1Нагрузки и статический расчет балок______________________________9

4.2 Подбор сечения второстепенной  прокатной балки__________________10

5. Расчет главных балок мостового перехода                              13

5.1 Нагрузки и статический расчет балки                              13

5.2 Конструирование и основные проверки сечения главной балки     15

5.3 Расстановка ребер жесткости и проверка элементов главных

балок на местную устойчивость                              18

          5.4 Расчет поясных швов сварной  главной балки мостового перехода 21

6. Конструирование и расчет колонны                               23

6.1 Определение расчетных  длин  колонн      23

6.2 Подбор сечения стержня колонны                              25

6.3 Назначение размеров  соединительных планок                              26

6.4 Расчет соединительных  планок     28

6.5 Расчет базы колонны   29

6.6 Расчет анкерных болтов                             31

Список используемой литературы   32

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

ВВЕДЕНИЕ

Пешеходные мосты являются частью транспортных сооружений городов и населенных пунктов и предназначены для обеспечения движения через  естественные и искусственные препятствия. В общем случае к транспортным сооружениям относятся мосты, виадуки, путепроводы и эстакады.

Все перечисленные сооружения, предназначены для пропуска пешеходов  назовем «мостовые переходы».

Пешеходная часть состоит  из мостового полотна и несущих  элементов. Мостовое полотно предназначено для обеспечения безопасного движения пешеходов и отвода воды. Несущие элементы пешеходной части в общем случае состоит из балочной клетки и плоской или ребристой плиты. В пешеходных мостах плиту чаще всего опирают на главные несущие конструкции, без устройства балочной клетки.

Основными несущими конструкциями  пролетных строений являются балки, фермы, арки, а также висячие, вантовые и комбинированные системы, перекрывающие пролеты между опорами и поддерживающие все остальные элементы. Главные несущие конструкции соединяют между собой системой связей, обеспечивающих пространственную неизменяемость и жесткость пролетного строения. Система связей состоит из горизонтальных (опорных и промежуточных) диафрагм. Опорные части представляют собой специальные элементы, с помощью которых опорные реакции от главных конструкций передаются наопоры в фиксированных местах. Кроме того, они обеспечивают поворот и смещение главных балок (ферм) при их прогибе от действия временной нагрузки, а также продольные и поперечные смещения, возникающие в результате температурных деформаций пролетного строения.

При проектировании любого сооружения или конструкции необходимо выполнять последовательность передачи нагрузок и взаимодействие элементов между собой. Нагрузки, приложенные к стальному настилу, передаются через второстепенные балки на главные балки. Главные балки далее передают нагрузки через колонны на фундамент. В такой последовательности необходимо производитьрасчет элементов мостового перехода. В первую очередь выбираются материалы, отвечающие заданнымтребованиям и условиям экономичности. Далее конструируют и рассчитывают стальной настил, затем второстепенные и главные балки и, в последнюю очередь, колонны и их фундаменты.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

1. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ И ЗАДАНИЕ НА КУРСОВУЮ РАБОТУ

   Рассчитать и сконструировать металлические конструкции мостового перехода через овраг при следующих данных (по табл. 1.1 [1] – с шифром 514).

1.Пролет главной балки  , ширина мостa .

2.Средняяпропускная способность мостового перехода

3.Интенсивность пешеходного  движения в часы пик

4.Отметка верха настила 7,00м,глубина заложения базы колонны 0,6м.

5.Климатический район строительства .

6.Сооружение эксплуатируется на открытом воздухе.

7.Временная полезная равномерно  распределенная нагрузка .

8.Бетон фундаментов В12,5 (расчетное сопротивление бетона фундамента сжатию при этом R=0,765 ).

9.Сооружение I класса ответственности ( ).

10.Материал конструкций  и соединений по таб. 50,55 и 57 [3]          

11.Настил-стальной лист (ГОСТ 19903-74).     

12.Мостовой переход через  овраг-балочного типа, с поэтажным сопряжением второстепенных и главных балок. Второстепенные балки из прокатных профилей; главные балки-сварные постоянного сечения.

13. Колонны – сквозные из прокатных профилей, соединенных планками и с

шарнирным сопряжением с  главными балками и фундаментами.

14. Колонны раскрепляются  связями.

15. Предельные прогибы  определяются по табл. 19 [2].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

2. ВЫБОР МАТЕРИАЛА КОНСТРУКЦИЙ И СОЕДИНЕНИЙ

Для мостовых переходов должны применяться специальные стали. В рамках курсового проектирования  допускается использование материала конструкций и соединений по разделу 2 [1] и по табл. 50, 55 и 57 приложений 1 и 2 [3].

    Для неотапливаемого  сооружения в климатическом районе  принимаем:

стальной настил – группа конструкций 3 – сталь С255.

  прокатные  второстепенные балки – группа конструкций 1 – сталь С345 – 3 (фасонный прокат  10 мм).

  сварные главные  балки – группа конструкций 1 – сталь С345 – 3.

  колонны из прокатных профилей – группа конструкций 3 – сталь С255.

(все стали по ГОСТ 27772 – 88)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

3. КОМПАНОВКА БАЛОЧНОЙ КЛЕТКИ МОСТОВОГО

ПЕРЕХОДА

3.1 Расчет настила  и выбор шага второстепенных  балок.

Стальной настил рассчитывается по балочной схеме с учетом растягивающих усилий. В курсовой работе рассматривается суммарная технологическая нагрузка от людей и снеговая нагрузка, как полная временная.

 Временная нормативная  нагрузка  . Для расчетной полосы шириной 1 см нагрузка на единицу ее длины .

где и - пролет и толщина настила;

- норма прогиба настила (величина обратная предельно-допустимому прогибу [1]);

- нормативная нагрузка на  настил;

,

 – модуль упругости стали, 

- коэффициенте Пуассона;

;

Согласно таблице 3.1, при  временной нагрузке , принимаем толщину настила . Тогда предельный по условиям жесткости пролет настила

Если принять предварительно ширину поясов второстепенных балок  , то предельный шаг балок:

 

7

    Так как в  середине пролета главной балки  предусматривается монтажный стык, то число шагов второстепенных  балок следует принимать нечетным.  Тогда принимаем 7 шагов второстепенных балок по 120 см и 2 крайних по 80 см: .

3.2 Расчет геометрических параметров пешеходного мостового перехода

    Требуемая ширина  основной зоны пешеходного движения  определяется, исходя из необходимости  обеспечения пропускной способности  перехода, соответствующей расчетной  интенсивности движения пешеходов,  с учетом расчетной пропускной  способности полос движения (стандартных  и переходных) и расчетной ширины полос пешеходного движения.

    Определяем требуемую  ширину зоны пешеходного движения  :

где - ширина стандартной полосы движения пешеходов;

- расчетная интенсивность пешеходного  движения;

- пропускная способность пешеходного  перехода.

    Принимаем ширину  пешеходного мостового перехода  с шагом колонн в поперечном направлении .

    Компонуем   балочную клетку мостового перехода. Принимаем нормальную схему балочной клетки мостового перехода с этажным сопряжением главных и второстепенных балок. Колонны размещаются в узлах сетки осей (кроме торцевых узлов). Сетка осей: (3×10)×(2×4)м. Главные балки опираются на колонны и имеют пролет и шаг . Второстепенные балки пролетом 4 м опираются на главные балки сверху и крепятся к ним болтами. Шаг второстепенных балок 1,2 м, крайних 0,8 м. По всем осям колонны раскрепляются связями.  

 

 

 

 

9

4. РАСЧЕТ ВТОРОСТЕПЕННЫХ БАЛОК НАСТИЛА

4.1 Нагрузки и  статический расчет

Определяем нагрузки, действующие  на второстепенную балку.На второстепенные балки передается нагрузка от веса стального настила, собственного веса балок и временная нагрузка. Вес настила вычисляется как произведениеобъема листа в на удельный вес стали . Вес балки как отношение веса балки (по сортаменту) к шагу второстепенных балок.Нагрузка, отнесенная к площади настила, приведена в таблице:

Таблица 4.1

№ п/п	Вид нагрузки	Нормативная,	Коэф. надежности по нагрузке	Расчетная,
1	Постоянная нагрузка: Стальной лист настила  толщиной  Итого:	0,628          0,628	1,05	0,659   0,659
2	Временная нагрузка:	10	1,2	12

Нагрузка на погонный метр балки:

Нормативная:

Постоянная 

Временная

Расчетная:

Постоянная 

Временная .

10

Балку рассматриваем как однопролетную  с шарнирными закреплениями на опорах инагруженную равномерно распределенной нагрузкой. Расчетные усилия:

Максимальный расчетный  изгибающий момент в середине пролета  балки: 

   Максимальная поперечная  сила на опоре:

2. Подбор сечения второстепенной прокатной балки

Второстепенные балки проектируем  прокатными двутаврового сечения по ГОСТ 26020-83 из стали С345-3. Расчетное сопротивление (таблица 51 [3] для фасонного проката при до 20мм). Расчетное сопротивление срезу .

Требуемый момент сопротивления  сечения определяем по формуле (28) п.5.12 [3]:

Требуемый момент инерции  сечения при предельно допустимом прогибе (при 0,7 от временной нормативной нагрузки). Для этого приравниваем прогиб балки к предельному:

и выражаем момент инерции:

По сортаменту прокатных  двутавров выбираем профиль балки с ближайшими большими к требуемым моменту сопротивления и моменту инерции -  I20Б1 по ГОСТ 26020-83 с массой 22,4 кг/м и геометрическими характеристиками: