Металл. Рабочая площадка промышленного здания

• Название: Рабочая площадка промышленного здания
• Анкор: Металл
• Дата: 19.12.2022
• Размер: 0.79 Mb.
• Имя файла: Ovchinnikov_6_12_22 (1).docx
• Тип: Курсовой проект; #852939
• страница: 1 из 3

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:

1. 
   Размер рабочей площадки – 3А×3В .
   
2. 
   Шаг колонн в продольном направлении А = 12 м.
   
3. 
   Шаг колонн в поперечном направлении В = 6 м.
   
4. 
   Строительная высота h_стр= 1,6 м.
   
5. 
   Отметка верха настила H_вн= 10 м.
   
6. 
   Временная нормативная равномерно распределенная нагрузка на площадку p^н= 24кН/м² .
   
7. 
   Материал балок настила – сталь С255.
   
8. 
   Материал главной балки – сталь С345.
   
9. 
   Материал колонны – сталь С255.
   
10. 
    Бетон фундамента класса В25.
    
11. 
    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 a_i (рисунок 1.1) необходимо иметь в виду следующее: количество балок должно быть чётным и расстояние между ними а_iдолжно быть в пределах от 0,6 до 1,5 м. При определении шага вспомогательных балок а_вб 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, а_вб = 3 м, n₃ = 6 балок, n_вб = 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:

t_н = 6 мм при р^н  10 кН/м²;

t_н = 8...10 мм при 10  р^н  20 кН/м²;

t_н = 12...14 мм 1 при р^н  20 кН/м².

Для нагрузки р^н = 24 кН/м² принимаем t_н = 14 мм по сортаменту на толстолистовую сталь. Настил приваривается к балкам настила, что делает невозможным сближение опор при его прогибе (рисунок 1.2).

Рисунок 1.1 – Схемы балочных клеток а, б – нормального типа, в – усложненного типа

Рисунок 1.2 – Конструкция и расчетная схема настила

Таким образом, расчетной схемой настила будет балка на двух шарнирно-неподвижных опорах, вследствие чего возникнет растягивающее настил усилие Н.

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 / t_н 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 f_u / a_i = 1/120, принимается по таблице 1.1; р^н – нормативная равномерно распределенная погонная нагрузка на 1 см ширины настила.

Таблица 1.1 (выборка из таблицы Е.1 [3]) – Вертикальные

предельные прогибы элементов конструкций

Элементы конструкций	Вертикальные предельные прогибы fu
Балки, фермы, ригели, прогоны, плиты, настилы (включая поперечные ребра плит и настилов): а) покрытий и перекрытий, открытых для обзора, при пролете l (м): l ≤ 1 l = 3 l = 6 l = 24 l ≥ 36	l/120 l/150 l/200 l/250 l/300

Примечание. При промежуточных значениях l предельный прогиб принимается по линейной интерполяции.
Предварительно принимаем толщину настила 14 мм. Собственный вес настила:



где ρ_ст = 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 t_н1= 7,5 мм. Растягивающее усилие Н в настиле определяем по формуле:



где _f = 1,2 – коэффициент надежности по нагрузке для временной нагрузки; f_u / 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 k_f = 4 мм по минимально возможному значению (таблица 38 [1]). Значения расчетных сопротивлений:



где R_wf = 18 кН/см² – по таблице Г.2 [1], R_un = 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 k_f = 8 мм.

Подбираем сечение балки настила. Расчетная схема балки настила представлена на рисунке 1.3. Определяем нормативную и расчетную погонную нагрузку на балку:

Рисунок 1.3 – Расчетная схема балки настила

где 1,02 – коэффициент, учитывающий собственный вес балки настила; _f1 = 1,2 и _f2 = 1,05 –коэффициенты надежности по нагрузке соответственно для временной нагрузки и нагрузки от собственного веса металлических конструкций.

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 c_х = 1,1. Требуемый момент сопротивления сечения двутавра:



где R_у = 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 W_х = 597 см³ имеет двутавр №33, вес одного погонного метра двутавра g^н _с.в. = 0,422 кН/м, момент инерции I_х = 9840 см⁴ .

Рисунок 1.4 – Прокатный двутавр с размерами

По рисунку 1.4 определяем площадь стенки и площадь полки. Высота стенки:



Площадь стенки:



Площадь полки





Вычисляем касательные напряжения в стенке:



Соотношение , таким образом, в соответствии с п. 8.2.3 [1] коэффициент β=1. По таблице Е.1 при отношении А_f / A_w = 0,98 коэффициент с_х = 1,072.

Проверяем прочность балки по нормальным напряжениям:



Прочность балки обеспечена. Прогиб конструкции:



где f_u – предельно допустимый прогиб балки настила, определяется по таблице 1.1: при пролете 6 м f_u= 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 t_н2 =13 мм. Расчетная схема настила аналогична варианту 1. Распор настила:



Параметры сварки принимаем по варианту 1. Требуемый катет шва:



По таблице 38 [1] принимаем k_f = 10 мм.

Аналогично варианту 1 рассчитываем балку настила. Нагрузки на балку:


Расчетные усилия в балке:





Определяем требуемый момент сопротивления:



Принимаем двутавр №36, W_х = 743 см³ , I_х = 13380 см⁴ , g^н_с.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 , таким образом, в соответствии с п. 8.2.3 [1] коэффициент β=1. По таблице Е.1 при соотношении А_f / A_w = 0,959 коэффициент с_х = 1,074.

Проверяем прочность балки:



Прочность не обеспечена.

Принимаем двутавр №40, W_х = 953 см³ , I_х = 19062 см⁴ , g^н_с.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 , таким образом, в соответствии с п. 8.2.3 [1] коэффициент β=1. По таблице Е.1 при соотношении А_f / A_w = 0,875 коэффициент с_х = 1,082.

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 t_н2 =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 k_f = 8 мм.

Аналогично варианту 1 рассчитываем балку настила. Нагрузки на балку:



Усилия в балке:




Требуемый момент сопротивления:



Принимаем прокатный двутавр №18, W_х = 143 см³ , I_х = 1290 см⁴ , g^н_с.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 , таким образом, в соответствии с п. 8.2.3 [1] коэффициент β=1.

По таблице Е.1 при А_f /A_w=1,27 коэффициент с_х =1,062.

Проверяем прочность балки:


Условия выполняются.

Прогиб:



где f_u – предельно допустимый прогиб балки настила, определяется по таблице 1.1: при пролете 3 м f_u= 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, W_х = 1589 см³ , J_х = 39727 см⁴, g^н_с.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 , таким образом, в соответствии с п. 8.2.3 [1] коэффициент β=1.

По таблице Е.1 при соотношении А_f / A_w=0,734 коэффициент с_х =1,097.

Проверяем прочность балки:



Прогиб:



Прочность и жесткость балки обеспечена. Расход стали:



Основные показатели балочных клеток по вариантам сводим в таблицу 1.2.