КП Метал. и сварка Идрисов Р.Р.. 1 Выбор варианта компоновки площадки

• Название: 1 Выбор варианта компоновки площадки
• Дата: 07.12.2021
• Размер: 0.74 Mb.
• Имя файла: КП Метал. и сварка Идрисов Р.Р..docx
• Тип: Документы; #295440
• страница: 1 из 5

Содержание

1 Выбор варианта компоновки площадки	4
1.1 Компоновка площадки нормального типа	4
3. Выбор варианта компоновки	9
4 Проектирование главной балки	10
4.1 Выбор размеров сечения балки	10
4.2 Определение размеров зоны пластических деформаций	15
4.3 Проверка устойчивости в зоне пластических деформаций	16
4.4 Проверка прочности стенки главной балки	18
4.5 Изменение сечения балки по её длине	20
4.6 Проверка прочности стенки главной балки но приведенным напряжениям	21
5 Расчет поясных швов	30
6 Проектирование укрупнительного стыка	33
7 Проектирование опорной части главной балки	40
8 Расчет швов крепления диафрагмы	45
9 Проектирование центрально-сжатой колонны	46
9.1 Подбор сечения стержня центрально-сжатой колонны с проверкой общей и местной устойчивости	47
9.2 Конструирование и расчет оголовка колоны	49
9.3 Конструирование и расчет базы колоны	53
Список использованных источников	57

1. Выбор варианта компоновки площадки

1.1 Компоновка площадки нормального типа



Рисунок 1 - Площадка нормального типа.
Предварительно задаёмся толщиной настила, исходя из следующих условий по нагрузке:

для Р^н до 10 кПаt_н = 6 мм;

для Р^н свыше 10 кПа и до 20 кПаt_н = 8 мм; для Р^н свыше 20 кПа и до 30 кПа t_н =10 мм; для Р^н свыше 30 кПа и до 40 кПа t_н=12 мм; для Р^н свыше 40кПаt_н= 14 мм.

Таким образом при заданной нагрузке Рн = 28 кН принимаем толщину настила tн= 10 мм.

Шаг балок настила «а» ограничивается конструктивные требованиями к жесткости поддерживаемого застила.

Максимально возможный шаг балок настила определяется из условия обеспечения требуемой жесткости настила по формуле, полученной из выражения для наибольшего прогиба стального листа, изогнутого по цилиндрической поверхности:
(1)

где n₀ – величина, обратная относительному прогибу f/а. Предельный прогиб обычно принимается 1/150.
(2)
E₁ – цилиндрический модуль упругости, определяемый по формуле:
(3)
где E= 2,06∙10⁸кПа – модуль упругости прокатной стали;

ν = 0,3 – коэффициент поперечной деформации (коэффициент Пуассона).

Количество балок настила должно быть не меньше величины L/a_max, т.е. число балок принимается исходя из условия:
(4)

где L при выборе балки первого варианта компоновки – пролет главной балки;

L при выборе балки настила по второму варианту компоновки – расстояние между главными балками.

Требуемый момент сопротивления разрезной балки при изгибе в одной плоскости от действия статической равномерно распределенной нагрузки определяется из условия прочности по нормальным напряжениям по формуле:
(5)

где с – коэффициент учитывающий ограниченное развитие пластических деформаций по сечению балки, определяемый по приложению Б в зависимости от отношения площади одной полки двутавра (A_f) к площади стенки (A_w). Для прокатных двутавров (балки настила и вспомогательные балки) и для балок составного сечения значение c=1.1.

M_max – максимальный изгибающий момент:
, (6)

где l – пролет балки;

q – расчетная погонная нагрузка на балку, кН/м, определяемая по формулам:

для балок настила

(7)
кН/м
Подбираем 35Б1: кг·м; см⁴; см3; мм; мм

(8)



=650/202=3,2см

2,33

Подбираем балку настила для второго варианта компоновки:

В= =16/6=2,67 м;




Подбираем 16Б2:

(9)



= 267/146 = 1,8 см

0,77 см

Балка соответствует требованиям.

Подбираем вспомогательную балку:
(10)



Подбираем 55Б1: кг·м; см⁴; см3; мм; мм;





1,46

3 Выбор варианта компоновки

При первом варианте компоновки:
(11)

при втором варианте компоновки:
(12)

В связи с тем что к разработке принимаем балочную площадку простого типа.

4 Проектирование главной балки

В данном разделе выбираются размеры сечения главной балки, производится проверка устойчивости главной балки в зоне пластических деформаций, проверка устойчивости стенки главной балки, проверка общей устойчивости, расчет поясных швов, проектирование укрупнительного стыка.

4.1 Выбор размеров сечения балки

Предварительно высота главной балки h₀ назначается: при пролете главной балки L до 15м , при L более 15м .

Высота балки должна быть кратна пятидесяти миллиметрам.

На основании назначенной высоты по эмпирической формуле определяется ориентировочная толщина стенки (h₀ в формулу подставляется в м):
мм. (13)
мм.
Вычисленная таким образом толщина стенки уточняется с учетом возможностей сортамента на листовую сталь.

Высота балки должна быть больше минимальной, достаточно близкой к оптимальной и кратной модулю унификации по вертикали – 100мм. Минимальная высота сечения главной балки вычисляется исходя из условия требуемой жесткости:
(14)

212,55 кН/м



где - величина, обратная предельному прогибу, для главных балок рабочих площадок равная 400.

Оптимальная с точки зрения расхода материала высота сечения главной балки определяется по формуле:
(15)

кН
см³

где 1,15 – коэффициент, полученный для двутавровых балок в предположении минимального расхода металла на их изготовление;

w_x,0 – требуемый момент сопротивления сечения главной балки, предварительно вычисляемый по формуле (5).

Строительная высота сечения главной балки определяется в зависимости от принятого варианта компоновки площадки. Для первого варианта компоновки при опирании балок настила на главную балку сверху:
(16)

где - строительная высота перекрытия, назначенная в задании на курсовой проект;

- высота балки настила первого варианта компоновки;

t_н – толщина настила;

Нередки случаи, когда при проектировании второго варианта компоновки площадки и этого понижения оказывается недостаточно. Вот тогда следует убрать ещё один ярус и принять «пониженное сопряжение» вспомогательных балок с главными (рис. 2б). При этом высота главной балки может быть равной строительной высоте перекрытия без толщины настила.

Таким образом, высота балки в см назначается не менее минимальной и не более строительной и при этом достаточно близкой к оптимальной высоте главной балки (отклонение в обе стороны от предлагаемого значения должно быть не более 20 %).

Требуемая толщина стенки определяется из условия её прочности на срез и местной устойчивости по формуле:
(17)


где R_s= 0,58R_y =0,58·23=13,34 – расчетное сопротивление стали сдвигу;

– максимальное значение поперечной силы на опоре разрезной балки пролетом L, нагруженной равномерно распределенной нагрузкой интенсивностью q;

h – высота главной балки.

Если стенка балки окажется слишком тонкой, то станет возможной потеря её устойчивости от действия нормальных напряжений (в верхней, сжатой зоне стенки). Чтобы исключить это явление, необходимо поставить продольные ребра жесткости, что существенно увеличивает трудоемкость изготовления конструкции, или принять большую толщину стенки.

Характеристикой сопротивления стенки потере устойчивости является условная гибкость _w:
(18)
h_w,0 - высота стенки, определяется по формуле:
, см, (19)


Учитывая возможность сортамента на листовую сталь, принимаем для стенки стальной лист 12×1800 мм.

где h₀ – выбранная с учетом минимальной, оптимальной и строительной высоты высота балки, 1 см убирается на строжку кромок стальных листов толстолистовой стали при изготовлении стенки балки;

t_f,0 – толщина полки (пояса) балки, назначаемая не более трех толщин стенки и не более 40мм, так как при большой разнице толщин свариваемых элементов снижается качество шва из-за неравномерности прогрева свариваемых элементов, а применение толстого металлопроката нерационально ещё и потому, что толстые листы имеют пониженные расчетные сопротивления.

Если условная гибкость меньше 5,5, то устойчивость стенки обеспечена без продольных ребер жесткости. Поперечные ребра жесткости надо устанавливать, если условная гибкость больше 2.2. Минимальная толщина стенки, исключающая необходимость постановки продольных ребер жесткости определяет по формуле:
(20)

Ребра жесткости не требуются.

Теперь окончательно принимается толщина стенки главной балкиt_w: она должна быть не менее иt_w,s иt_w,r и согласована со стандартом на толстолистовую сталь (Приложение Е).

Требуемая площадь сечения пояса (полки) главной балки A_f,0 определяется из условия прочности по нормальным напряжениям по формуле:
(21)




где = 180-2,4=177,6 см - расстояние между центрами тяжести полок (поясов);

= 50,47·2,4=121,14278 см² - площадь сечения одной полки (пояса);

h = h₀+2t_f.0=180+2·2,4=184,8 см– высота главной балки;

h_w = 180-1=179 см – высота стенки;

50·2,4=120;

b_f,0 – ширина полки (пояса), вычисляемая по формуле:
(22)

Принимаю b_f -500 мм, согласно таблице Е – сортамент горячекатаного широкополосного универсального проката

Ширина пояса уточняется с учетом стандарта на широкополосную сталь, прокатываемую между четырьмя валками, формирующими ровные кромки, не требующие строжки. При окончательном выборе b_f и t_f следует стремиться к сохранению величины требуемой площади полки (пояса) и, к тому же, необходимо обратить внимание и учесть два очень важных обстоятельства:

- поясные соединения полок (поясов) со стенкой - это сварные сплошные двусторонние угловые швы, выполняемые автоматическим способом (с помощью сварочного трактора): при этом балка на стенде выставляется в наклонное положение (сечение разворачивается на 45°), обеспечивая положение сварного шва - «в лодочку». Для удобства выполнения сварных швов ширину полок (поясов) балки следует принимать не более h/3;

- при транспортировке и монтаже балки необходимо обеспечить устойчивость её вертикального положения без дополнительных элементов раскрепления, что гарантируется шириной полок (поясов) в середине пролета не менее h/5.

Исходя из требований местной устойчивости отношение неокаймленного свеса пояса к его толщине t_f ограничивается при работе балки в пределах упругих деформаций условием:
(23)

10,16

а при развитии пластических деформаций условием:
(24)



При размерах полки, не удовлетворяющих перечисленным условиям, следует увеличить толщину пояса t_f и уменьшить ширину b_f в пределах оговоренных выше требований. После уточнения размеров сечения балки следует уточнить значение коэффициента с по таблице (приложение Б) в зависимости от соотношения площадей пояса A_f и стенки A_w. Промежуточные значения определяются путем линейной интерполяции с точностью до 0,01.