Курсовой проект: Проектирование стального каркаса промышленного здаия. Курсач стальные конструкции. Курсовой проект по дисциплине Стальные и деревянные конструкции (наименование учебной дисциплины согласно учебному плану) Пояснительная записка

• Название: Курсовой проект по дисциплине Стальные и деревянные конструкции (наименование учебной дисциплины согласно учебному плану) Пояснительная записка
• Анкор: Курсовой проект: Проектирование стального каркаса промышленного здаия
• Дата: 25.04.2021
• Размер: 475.89 Kb.
• Имя файла: Курсач стальные конструкции.docx
• Тип: Курсовой проект; #198441
• страница: 11 из 11

7.5 РАСЧЕТ И КОНСТРУКИВНОЕ ОФОРМЛЕНИЕ БАЗЫ

Требуемая площадь опорной плиты колонны из условия прочности фундамента:

где – расчетное сопротивление бетона осевому сжатию, для бетона класса В20 .

Примерный вылет консоли равен:

где

Принимаем вылет консоли

Площадь опорной плиты должна быть не менее требуемой:

Ширина опорной плиты будет складываться из ширины колонны и суммы двух вылетов консоли:

Длина опорной плиты равна сумме высоты профиля двутавра № 50 и двух вылетов консоли:

Условие выполняется. Окончательно принимаем ширину опорной плиты и длину опорной плиты

Напряжение в фундаменте под опорной плитой не должно превышать расчётного сопротивления бетона сжатию:

где – коэффициент условий работы бетона.

Условие выполняется.

Плита работает на изгиб от реактивного давления фундамента. Момент в консоли плиты для полосы шириной 1 см:

Толщина плиты:

Толщина плиты не должна превышать 40 мм. Окончательно принимаем толщину плиты .

Расчет траверсы. Толщину траверсы принимаем равной 10 мм. Угловые швы рассчитываем на условный срез.

Принимаем: сварка – ручная, материал – сталь С355. Сварка производится электродами Э50. Положение швов – вертикальное или в лодочку.

Расчет сварного шва выполняется в зависимости от величины соотношения:

где – коэффициенты, учитывающие проплавление металла при сварке, для ручной сварки: (при положении шва в лодочку); (при вертикальном положении шва) [3, таблица 39]; – расчетное сопротивление угловых швов срезу (условному) по металлу шва, (для электродов Э50) [3, таблица Г.2]; – расчетное сопротивление угловых швов срезу (условному) по металлу границы сплавления, МПа.

где – нормативное сопротивление металла шва по временному сопротивлению, [3, таблица Г.2].

Величина соотношения:

Следовательно, выполняем расчет сварного шва на условный срез по металлу шва.

Расчетная длина шва:

где – коэффициент условий работы, [3, таблица 1]; – катет сварного шва, принимаем (вид соединения – угловой, , толщина более толстого из свариваемых элементов – 15 мм) [3, таблица 38].

Высота траверсы:

Принимаем высоту траверсы

7.6 РАСЧЕТ ОГОЛОВКА КОЛОННЫ

Высота опорных ребер назначается из условия размещения угловых сварных швов:

- при расчете по металлу шва:

- при расчете по металлу границы сплавления:

где – количество сварных швов; 1 см – дается на непровар.

Принимаем: сварка – ручная, материал – сталь С355. Сварка производится электродами Э50. Положение швов – вертикальное или в лодочку. Катет сварного шва принимаем ( , толщина более толстого из свариваемых элементов – 15 мм) [3, таблица 38].

Высота опорного ребра не должна быть больше предельной длины флангового шва:

Принимается высота опорных ребер из условия расчета по металлу шва.

Толщина опорного ребра определяется из условия сопротивления на смятие под полным опорным давлением:

где – длина сминаемой поверхности; – расчетное сопротивление стали смятию торцевой поверхности, для стали С355 .

где – ширина опорных ребер балки, ; – толщина плиты оголовка, принимаем конструктивно.

Окончательно толщину ребра назначают в соответствии с сортаментом на листовую сталь и не менее . Окончательно принимаем .

Проверим оголовок на срез:

где – количество срезов ребер оголовка.

Условие выполняется.

8. РАСЧЕТ ПОДКРАНОВОЙ БАЛКИ

8.1. НАГРУЗКИ НА ПОДКРАНОВУЮ БАЛКУ

Мостовой кран перемещается по двум подкрановым балкам, расположенным параллельно на расстоянии L_кр друг от друга.

Размер привязки осей подкрановых путей к продольным разбивочным осям принимаем 750 мм, тогда:

База тележки крана, по исходным данным, равна b = 2000 мм. Ближайшее расстояние тележки с грузом к подкрановой балке а = 1900 мм.

Подкрановая балка испытывает максимальное давление от колес крана при ближайшем к ней расположении тележки с грузом [2].

Величина максимального давления на подкрановую балку:

,

где – давление от одного колеса ходовой части крана, кН.

Величину можно определить, рассматривая подкрановую балку как однопролетную балку на двух опорах с расчетным пролетом , загруженную распределенной нагрузкой с интенсивностью от веса конструкции крана и сосредоточенными силами от давления колес тележки с грузом, приближенной на расстояние к подкрановой балке.

Нормативное значение :

где – вес тележки крана, ; – вес поднимаемого груза,

Нормативная интенсивность от веса конструкции крана принимается равномерно распределенной по длине его расчетного пролета:

где – вес конструкции крана,

Расчетное значение нагрузки P:

где – коэффициент надежности по нагрузке, (для крановых нагрузок) [4, пункт 9.8]; – коэффициент надежности по нагрузке, учитывающий местное и динамическое воздействие сосредоточенной вертикальной нагрузки от колеса крана, (для режима 7К) [4, пункт. 9.9]; – коэффициент динамичности, [4, пункт 9.10].

Расчетная интенсивность от веса конструкции крана:

8.2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЕЛИЧИНЫ МАКСИМАЛЬНОГО ИЗГИБАЮЩЕГО

МОМЕНТА В ПОДКРАНОВОЙ БАЛКЕ

Для вычисления искомых нормативных и расчетных усилий N на подкрановую балку используются линии влияния опорного давления

где − площадь треугольной линии влияния опорного давления; − ординаты линии влияния по осям действия сил P.

Далее для расчета принимается балка центрального ряда пролетом м.

Расчетная схема представляет собой однопролетную шарнирно опертую балку, загруженную весом от подкранового рельса, максимальным усилием от мостового крана , собственным весом балки. Нагрузка прикладывается посередине пролета балки.

Нормативные значения нагрузок от собственного веса балок и веса подкранового рельса:

где – масса 1 м подкрановой балки, (предварительно двутавр №100Б4) [14, таблица 1]; – масса 1 м подкранового рельса Р 38, [11]; – ускорение свободного падения, .

Расчетные значения нагрузок от собственного веса балок и веса подкранового рельса:

где – коэффициент надежности по нагрузке, (для равномерно распределенных нагрузок при нормативном значении до 2 кПа), (при нормативном значении более 2 кПа) [4, п. 8.2.2].

где – база ходовой части крана,

Максимальный изгибающий момент в середине пролета подкрановой балки может быть определен с помощью линии влияния момента. Нормативное и расчетное значения изгибающего момента находится по формулам:

где , ‒ нормативный и расчетный изгибающие моменты в середине пролета подкрановой балки, т/м; – площадь треугольной линии влияния изгибающего момента в середине пролета балки, м²; – ординаты линии влияния по осям действия сил , м.

8.3. ПОДБОР СЕЧЕНИЯ ПОДКРАНОВОЙ БАЛКИ ПО УСЛОВИЮ ПРОЧНОСТИ (ПО ПЕРВОМУ ПРЕДЕЛЬНОМУ СОСТОЯНИЮ)

Условие прочности балки по нормальным напряжениям:

где – момент сопротивления сечения принятого двутавра, (для двутавра №100Б4) [14, таблица 1]; – расчетное сопротивление стали С390Б по пределу текучести, [3, таблица В.4]; – коэффициент условий работы, [3, таблица 1].

Прочность подкрановой балки обеспечена.

8.4. ПРОВЕРКА СЕЧЕНИЯ ПОДКРАНОВОЙ БАЛКИ НА ДЕФОРМАТИВНОСТЬ ПРОЧНОСТИ (ПО ВТОРОМУ ПРЕДЕЛЬНОМУ СОСТОЯНИЮ)

Условие жесткости для подкрановой балки:

где – прогиб подкрановой балки от временной нагрузки крана, см; – предельный вертикальный прогиб подкрановой балки, (при использовании мостовых кранов 7К) [4, Таблица Д.1].

Прогиб подкрановой балки:

где – нормативный момент сечения балки от действия крана; – модуль упругости прокатной стали, [3, таблица Г.10]; – момент инерции сечения подкрановой балки, (для двутавра №100Б4) [14, таблица 1].

Жесткость подкрановой балки обеспечена.

8.5. РАСЧЕТ КОНСОЛИ ДЛЯ ПОДКРАНОВОЙ БАЛКИ

Для опирания подкрановой балки и передачи нагрузки на колонну необходимо устройство консолей. Принимаем консоль, привариваемую к колонне, состоящую из двух швеллеров. Каждый швеллер привариваем на отдельную ветвь колонны. Для опирания подкрановой балки привариваем опорные площадки сверху и снизу консоли. Также, привариваем вертикальное опорное ребро жесткости. Ширину опорной площадки назначаем равной ширине полки двутавра подкрановой балки – №100Б4.

К консоли приложена сила F равная:

Данная нагрузка приложена с эксцентриситетом e = 0,75 м, следовательно, изгибающий момент, действующий в основании консоли:

Требуемый момент сопротивления швеллера консоли:

где – расчетное сопротивление стали по пределу текучести, (сталь С390, толщина проката 2-20 мм); – коэффициент условий работы, [3, таблица 1].

Принимается два швеллера № 40П по ГОСТ 8240-97 с суммарным моментом сопротивления

Усилия, возникающие в ветвях колонны под действием внецентренной нагрузки:

где – ширина колонны,

Расчет сварных швов. Принимаем: сварка – ручная дуговая, материал – сталь С390. Сварка производится электродами Э50. Положение швов – вертикальное или в лодочку.

Расчет сварного шва выполняется в зависимости от величины соотношения:

где – коэффициенты, учитывающие проплавление металла при сварке, ; [3, таблица 39]; – расчетное сопротивление угловых швов срезу (условному) по металлу шва, [3, таблица Г.2]; – расчетное сопротивление угловых швов срезу (условному) по металлу границы сплавления, МПа.

где – нормативное сопротивление металла шва по временному сопротивлению, [3, таблица В.5].

Величина соотношения:

Выполняется расчет сварного шва на условный срез по металлу шва.

Расчет сварного шва на условный срез по металлу шва. Длину сварного шва принимаем на 2 см меньше высоты двух швеллеров консоли:

Высота катета шва для прикрепления консоли к наружной ветви колонны:

Принимаем высоту катета шва .

Высота катета шва для прикрепления консоли к внутренней ветви колонны:

Принимаем высоту катета шва .

9. РАСЧЕТ ВЕРТИКАЛЬНЫХ СВЯЗЕЙ

Принимаются связи между колоннами в виде крестовой решетки. Данные связи рассчитываются на ветровую нагрузку и нагрузку от работающего мостового крана.

Нормативное значение средней составляющей ветровой нагрузки на высоте z над поверхностью земли:

где, – нормативное значение ветрового давления, (для Петрозаводска, ветровой район – II) [4, таблица 11.1];

– коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте, (для городского района с застройкой выше 20 м) [4, таблица 11.2];

– аэродинамический коэффициент, (плоские сплошные конструкции, наветренная поверхность) [4].

Нагрузка от торможения крана:

где – приведенная масса крана, кг; – скорость передвижения крана при торможении, принимается равной половине номинальной, ; – возможная наибольшая осадка буфера, принимаем

Приведенная масса крана:

где – масса конструкции крана, ; – масса тележки крана, ; – масса поднимаемого груза, ; – длина крановой балки, ; – крайнее положение тележки крана, .

Нагрузка от торможения крана:

Общая нагрузка на вертикальную связь:

Для устройства вертикальных связей принимаются равнополочные уголки [12]. Требуемая площадь поперечного сечения уголка:

где – коэффициент продольного изгиба, принимаем ; – расчетное сопротивление стали по пределу текучести, (сталь С390, толщина проката 2-20 мм);

Принимается уголок №6,3 с размерами 63х63х4, с площадью поперечного сечения 4,96 см² [12, таблицы 1].

Проверка вертикальных связей по предельной гибкости.

Действительная гибкость колонны:

где – радиус инерции сечения относительно оси x, [12, таблица 1]; - расчетная длина связи.

где - длина связи, ; – коэффициент, учитывающий способ закрепления концов колонны, (при жестком закреплении верха и низа связи) [2].

Действительная гибкость колонны не должна превышать значение предельной гибкости . Для основных колонн предельная гибкость [3, пункт 10.4]:

Требуемое условие выполняется.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1.Металлические конструкции: учебник для студ. высш. учеб. заведений / Ю.И. Кудишин, Е.И. Беленя, В.С. Игнатьева и др.; под ред. Ю.И. Кудишина. – 10-е изд., стер. – М.: Издательский центр «Академия», 2007. – 688 с.

2.Стальные и деревянные конструкции: Методические указания по курсовому проектированию/ Национальный минерально-сырьевой университет «Горный». Сост.: П.А. Деменков, СПб, 2016. 41 с.

3.Свод правил: СП 16.13330.2017 "Стальные конструкции. Актуализированная редакция СНиП II-23-81*" (с Поправкой, с Изменениями N 1, 2). - Официальное издание. М.: Стандартинформ, 2017 г.

4. Свод правил: СП 20.13330.2016 Нагрузки и воздействия. Актуализированная редакция СНиП 2.01.07-85* (с Изменениями N 1, 2, 3). - Официальное издание. М.: Стандартинформ, 2016 г.

5.Прокат листовой горячекатаный: ГОСТ 19903-74: нормативно-технический материал. – 1976. – 17 с.

6.Прокат для строительных стальных конструкций: ГОСТ 27772-88: нормативно-технический материал. – 1989. – 13 с.

7.Справочник металлопроката. Союзметалл.

8.Двутавры стальные горячекатаные: ГОСТ 8239-89: нормативно-технический материал. – 1990. – 4 с.

9.Пособие по проектированию стальных конструкций к СНиП II 23-81: нормативно-технический материал. – Москва, 1989. – 151 с.

10. ГОСТ 8240-97 Швеллеры стальные горячекатаные: нормативно-технический материал. – Минск, 2002. – 10 с.

11. ГОСТ 30165-94. Рельсы типов Р38 и Р43. Технические условия. – Кieв, 1994. – 14 с.

12.Уголки стальные горячекатаные равнополочные: ГОСТ 8509-93: нормативно-технический материал. – 1997. – 5 с.

13.Прокат для строительных стальных конструкций: ГОСТ 27772-2015: нормативно-технический материал. - 2015.

14.Двутавры стальные горячекатаные с параллельными гранями полок: ГОСТ 26020-83: нормативно-технический материал. – Москва, 1986. – 11 с.

15. ГОСТ 22356-77 Болты и гайки высокопрочные и шайбы. Общие технические условия. – Москва, 1984. – 8 с.

16. Свод правил: СП 63.13330.2018 Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения. СНиП 52-01-2003 (с Изменением N 1). - Официальное издание. М.: Стандартинформ, 2019 г.