Металл. Рабочая площадка промышленного здания
![]()
|
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ НА ТЕМУ: «РАБОЧАЯ ПЛОЩАДКА ПРОМЫШЛЕННОГО ЗДАНИЯ» ![]() 1 Конструирование и расчет балочной клетки Вариант 9 1.1 Задание на курсовую работу Шифр задания – В 8423242. Исходные данные: Размер рабочей площадки – 3А×3В . Шаг колонн в продольном направлении А = 12 м. Шаг колонн в поперечном направлении В = 6 м. Строительная высота hстр= 1,6 м. Отметка верха настила Hвн= 10 м. Временная нормативная равномерно распределенная нагрузка на площадку pн= 24кН/м2 . Материал балок настила – сталь С255. Материал главной балки – сталь С345. Материал колонны – сталь С255. Бетон фундамента класса В25. Сечение колонны – сквозное сечение из двух прокатных швеллеров или двутавров. 1.3 . Проектирование балочной клетки Выбираем два варианта балочной клетки нормального типа и один вариант усложненного типа. При определении шага балок настила ai (рисунок 1.1) необходимо иметь в виду следующее: количество балок должно быть чётным и расстояние между ними аiдолжно быть в пределах от 0,6 до 1,5 м. При определении шага вспомогательных балок авб их количество также должно быть четным, а расстояние между ними принимается в пределах от 2 до 3,5 м. Принимаем: 1 вариант – а1 = 1 м, n1 = 12 балок. 2 вариант – а2 = 1,5 м, n2 = 8 балок. 3 вариант – а3 = 1 м, авб = 3 м, n3 = 6 балок, nвб = 4 балок. В усложненном типе балочной клетки нечетное количество балок настила допускается. Расчет ведем по вариантам. 1.3.1 Вариант 1 План балочной клетки с раскладкой балок приведён на рисунке 1.1,а. Рекомендуется предварительно задавать толщину настила в следующих пределах в зависимости от нормативной нагрузки: tн = 6 мм при рн 10 кН/м2; tн = 8...10 мм при 10 рн 20 кН/м2; tн = 12...14 мм 1 при рн 20 кН/м2. Для нагрузки рн = 24 кН/м2 принимаем tн = 14 мм по сортаменту на толстолистовую сталь. Настил приваривается к балкам настила, что делает невозможным сближение опор при его прогибе (рисунок 1.2). ![]()
При нагрузке менее 50 кН/м2 прочность настила обеспечена и его рассчитываем из условия жесткости. Предельное соотношение пролета настила к его толщине из условия жесткости определяем из выражения А.Л. Телояна: ![]() ![]() где – a / tн предельное соотношение пролета настила к его толщине из условия жесткости; Е1 – цилиндрическая жесткость настила; ![]() где = 0,3 – коэффициент Пуассона для стали; n0 = 120 – величина обратная предельному относительному прогибу стального настила fu / ai = 1/120, принимается по таблице 1.1; рн – нормативная равномерно распределенная погонная нагрузка на 1 см ширины настила. Таблица 1.1 (выборка из таблицы Е.1 [3]) – Вертикальные предельные прогибы элементов конструкций
Примечание. При промежуточных значениях l предельный прогиб принимается по линейной интерполяции. Предварительно принимаем толщину настила 14 мм. Собственный вес настила: ![]() где ρст = 78,5 кН/м3 – объемный вес стали. Общая нагрузка на настил с учетом полезной нагрузки: ![]() Нагрузка на 1 погонный сантиметр ширины настила: ![]() При заданном пролете настила а1 = 1 м определяем его требуемую толщину: ![]() По сортаменту принимаем tн1= 7,5 мм. Растягивающее усилие Н в настиле определяем по формуле: ![]() ![]() где f = 1,2 – коэффициент надежности по нагрузке для временной нагрузки; fu / l = 1/120 – предельный относительный прогиб настила (таблица 1.1). Назначаем параметры сварных швов крепления настила к балкам настила. Принимаем автоматическую сварку под флюсом сварочной проволокой СВ-10НМА, флюс АН-17-М по таблице Г.1 [1], диаметр проволоки 3 мм, положение шва – нижнее, предварительно принимаем катет шва kf = 4 мм по минимально возможному значению (таблица 38 [1]). Значения расчетных сопротивлений: ![]() ![]() где Rwf = 18 кН/см2 – по таблице Г.2 [1], Run = 37 кН/см2 – по таблице В.5 [1]. Значения коэффициентов проплавления шва f = 1,1, z = 1,15 (таблица 39 [1]). Определяем наиболее опасное сечение шва: ![]() Таким образом, расчет ведем по металлу границы сплавления. Требуемый катет шва на один сантиметр ширины настила: ![]() В соответствии с таблицей 38 [1] принимаем катет шва kf = 8 мм. Подбираем сечение балки настила. Расчетная схема балки настила представлена на рисунке 1.3. Определяем нормативную и расчетную погонную нагрузку на балку: ![]() ![]() ![]() ![]()
Расчетные значения изгибающего момента и перерезывающей силы: ![]() ![]() Так как балка сплошного сечения и на нее действует статическая нагрузка, расчет ведем с учетом развития пластических деформаций (балки 2-го класса), предварительно принимаем cх = 1,1. Требуемый момент сопротивления сечения двутавра: ![]() где Rу = 24 кН/см2 – по таблице В.5 [1] для проката толщиной до 20 мм; с = 1 – коэффициент условия работы балки (в дальнейшем при написании формул опускается кроме оговоренных случаев). По сортаменту ближайший больший момент сопротивления Wх = 597 см3 имеет двутавр №33, вес одного погонного метра двутавра gн с.в. = 0,422 кН/м, момент инерции Iх = 9840 см4 .
![]() ![]() Площадь стенки: ![]() ![]() Площадь полки ![]() ![]() Вычисляем касательные напряжения в стенке: ![]() Соотношение ![]() Проверяем прочность балки по нормальным напряжениям: ![]() Прочность балки обеспечена. Прогиб конструкции: ![]() ![]() где fu – предельно допустимый прогиб балки настила, определяется по таблице 1.1: при пролете 6 м fu= l/200. Жесткость балки обеспечена. Вес настила и балок настила на 1 м2 площади сооружения: ![]() 1.3.2 Вариант 2 План балочной клетки с раскладкой балок приведён на рисунке 1.1,б. По формуле А.Л. Телояна: ![]() ![]() где n0 = 127,5 – по интерполяции для пролета 1,5 м по таблице 1.1. При заданном шаге балок настила а2 = 1,5 м определяем требуемую толщину настила: ![]() По сортаменту принимаем tн2 =13 мм. Расчетная схема настила аналогична варианту 1. Распор настила: ![]() ![]() Параметры сварки принимаем по варианту 1. Требуемый катет шва: ![]() По таблице 38 [1] принимаем kf = 10 мм. Аналогично варианту 1 рассчитываем балку настила. Нагрузки на балку: ![]() ![]() Расчетные усилия в балке: ![]() ![]() Определяем требуемый момент сопротивления: ![]() Принимаем двутавр №36, Wх = 743 см3 , Iх = 13380 см4 , gнс.в = 0,486 кН/м. По рисунку 1.4 определяем площадь стенки и площадь полки. Высота стенки: ![]() ![]() Площадь стенки: ![]() Площадь полки: ![]() Вычисляем касательные напряжения в стенке балки: ![]() Соотношение ![]() Проверяем прочность балки: ![]() Прочность не обеспечена. Принимаем двутавр №40, Wх = 953 см3 , Iх = 19062 см4 , gнс.в = 0,570 кН/м. По рисунку 1.4 определяем площадь стенки и площадь полки. Высота стенки: ![]() ![]() Площадь стенки: ![]() Площадь полки: ![]() Вычисляем касательные напряжения в стенке балки: ![]() Соотношение ![]() Проверяем прочность балки: ![]() Прогиб балки: ![]() ![]() Прочность и жесткость балки обеспечена. Вес настила и балок настила на 1 м2 площади: ![]() 1.3.3 Вариант 3 План балочной клетки с раскладкой балок приведён на рисунке 1.1,в. По формуле А.Л. Телояна: ![]() ![]() где n0 = 126 – по интерполяции для пролета 1,4 м по таблице 1.1. При заданном шаге балок настила a3 = 1 м определяем требуемую толщину настила: ![]() По сортаменту принимаем tн2 =9 мм. Расчетная схема балки настила приведена на рисунке 1.5. ![]() Рисунок 1.5 – Расчетная схема балки настила по 3 варианту Распор настила: ![]() ![]() Параметры сварки принимаем по варианту 1. Требуемый катет шва: ![]() По таблице 38 [1] принимаем kf = 8 мм. Аналогично варианту 1 рассчитываем балку настила. Нагрузки на балку: ![]() ![]() Усилия в балке: ![]() ![]() ![]() Требуемый момент сопротивления: ![]() Принимаем прокатный двутавр №18, Wх = 143 см3 , Iх = 1290 см4 , gнс.в. = 0,184 кН/м. По рисунку 1.4 определяем площадь стенки и площадь полки. Высота стенки: ![]() ![]() Площадь стенки: ![]() Площадь полки ![]() Вычисляем касательные напряжения: ![]() Соотношение ![]() По таблице Е.1 при Аf /Aw=1,27 коэффициент сх =1,062. Проверяем прочность балки: ![]() Условия выполняются. Прогиб: ![]() ![]() где fu – предельно допустимый прогиб балки настила, определяется по таблице 1.1: при пролете 3 м fu= l/150. Жесткость и прочность балки обеспечены. Подсчитываем нагрузку на второстепенную балку. Так как балок настила в пролете более 4-х, то заменяем сосредоточенные силы от них равномерно распределенной нагрузкой и расчетную схему принимаем по рисунку 1.3: ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() Изгибающий момент и перерезывающая сила в балке: ![]() ![]() ![]() Требуемый момент сопротивления: ![]() Принимаем прокатный двутавр №50, Wх = 1589 см3 , Jх = 39727 см4, gнс.в. = 0,785 кН/м. По рисунку 1.4 определяем площадь стенки и площадь полки. Высота стенки: ![]() ![]() Площадь стенки: ![]() Площадь полки ![]() Вычисляем касательные напряжения: ![]() Соотношение ![]() По таблице Е.1 при соотношении Аf / Aw=0,734 коэффициент сх =1,097. Проверяем прочность балки: ![]() Прогиб: ![]() ![]() Прочность и жесткость балки обеспечена. Расход стали: ![]() ![]() Основные показатели балочных клеток по вариантам сводим в таблицу 1.2. |