Курсовой проект - Проектирование рабочей площадки одноэтажного промышленного здания - файл n1.doc

Курсовой проект - Проектирование рабочей площадки одноэтажного промышленного здания
скачать (2716.9 kb.)
Доступные файлы (2):
n1.doc1278kb.15.06.2009 21:14скачать
n2.dwg

n1.doc

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
МОСКОВСИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ОТКРЫТЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Рязанский институт


Кафедра промышленного и гражданского строительства


Пояснительная записка

по курсовой работе по дисциплине:

«Металлические конструкции, включая сварку»

Тема: «Проектирование рабочей площадки

одноэтажного промышленного здания»

Выполнил: студент 4 курса

строительного факультета

группы

спец.:

шифр:
Проверил:

Рязань-2008


Содержание
1. Компоновка схемы балочной клетки.

2. Подбор толщины стального настила и его проверка по деформации.

3 Подбор сечения балок настила

3.1 Сбор нагрузок на балку настила.

3.2 Подбор сечения балок, проверка прочности и жесткости принятого сечения.

3.3. Определение параметров главной балки

3.4. Изменение сечения составной балки по длине

3.5. Проверка общей устойчивости балки

3.6. Проверка местной устойчивости балки

3.7. Расчет соединения поясов со стенкой

3.8. Расчет опорной части балки

3.9 Расчет сопряжения балок настила с главной балкой.

4. Расчет центрально-сжатой колонны.

4.1Расчет стержня сквозной колонны.

4.2 Проверка устойчивости колонны относительно материальной оси

4.3 Проверка устойчивости колонны относительно свободной оси.

4.4 Проверка прочности сквозной колонны на условную поперечную силу.

4.5 Расчет базы колонны.

4.6 Расчет оголовка колонны.

















Лист













1














1. Компоновка схемы балочной клетки.

Система балок, перекрывающая балочное пространство образует балочную клетку. Рабочая площадка одноэтажного промышленного здания имеет нормальный вид балочной клетки. Нагрузка на балки передается через стальной плоский настил.

Балка настила выполнена в виде прокатного двутавра по сортаменту. Сечения главной балки в виде двутавра сварное из трех стальных листов. Колонна рабочей площадки сквозного сечения состоит из трех листов на сварке, выполнена в виде двутавра. Сечение состоит из двух ветвей, соединенных между собой накладками. Шаг балок настила принят в соответствии с временной полезной нагрузкой принят 1 м. Главная балка состоит из двух отправочных элементов.

2. Подбор толщины стального настила и его проверка по деформации.

Стальной настил крепится к балкам настила на сварке. Ориентировочно, толщина стального настила принимается tнас.=12мм (при шаге балок настила на 1 м).

Так как настил приваривается к балкам настила, то он проверяется только на прогиб и на максимально допустимый прогиб

Схема настила:

Pn = 28 кН/м2

стали = 7860 кг/м 3 = 78600 Н/ м 3 = 78,6 кН/м 3

в = 1 м = 100 см



;

tn = 0.012 м = 1,2 см




Условие жесткости не выполняется. Тогда определяем толщину настила по формуле:

По ГОСТ 82-70* принимается tнас=16 мм.



















Лист













2














3. Подбор сечения балок настила.
3.1 Сбор нагрузок на балку настила.

Схема балки настила:



;

а = 1000 мм (грузовая площадь) ;
































3














qn = (28+1.258) 1 + 0.4 = 29,658 кН / м





3.2 Подбор сечения балок, проверка прочности и жесткости принятого сечения.

Вычисляем требуемый момент сопротивления для балки настила. При действии статической нагрузки и обеспечения местной и общей устойчивости сечения, балку подбирают с учетом развития пластических деформаций.



Принимаем марку стали С-235: Ry = 230 МПа = 23 кН/см2. 1,12-предварительный коэффициент для учета развития пластических деформаций.

Номер двутавра 30а Wx = 472 см3 Ix = 7780 см2

Проверяем прочность и жесткость принятого сечения.

Проверку прочности нормального напряжения проводим по формуле:



Сx = 1.04 – уточненный коэффициент, учитывающий пластическую работу материала.

; Условие верно.

Af = b t = 13,5 х 10,2 = 13,77 Aw=h-2t-2R = 30 – 2,04 - 2,4= 25,56

, значит принимаем Сх = 1,12

Проверяем прочность по касательным напряжениям по формуле:

tw– толщина стенки двутавра (d) tw = 6,5 мм =0,65 см.;

h – высота прокатной балки h = 300 см


; Условие верно

3.3 Определяем жесткость балки

Проверяем жесткость балки по формуле

- условие выполняется


















Лист













4















4. Расчет главной балки
4.1. Подбор сечения главной балки
4.1.1 Сбор нагрузок на главную балку

Главную балку рабочей площадки проектируем составного сечения, состоящую из трех
листов, соединенных на сварке. Рассчитываем балку по разрезной схеме, загруженную равнораспределенной нагрузкой.
;

а-шаг балок настила = 1000 мм

b-шаг главных балок = 5500мм; ; кН/м; ; ;

кН/м




Расчетная схема главной балки представляет собой однопролетную балку на двух опорах.

;

.

В целях экономии металла главную балку проектируем переменного сечения по длине, поэтому работа стали допускается лишь в упругой стадии, т.е. подбор сечения балки осуществляем без учета пластических деформаций.
















Лист













5















,

где – коэффициент условия работы, для сплошных сварных балок ;

– коэффициент условия работы по назначению, для сварных балок .

Для сварной главной балки принимаем сталь С-245.

при толщине листа


4.1.2 Компановка сечения главной балки
Компоновка сечения балки начинают с определения высоты h для чего находим оптимальную и минимальную высоты балки.

Hопт определяется из условия минимального расхода стали по формуле:

,

где k – коэффициент зависящий от конструктивного решения балки: .

Ориентировочно определяем толщину стенки по эмпирической формуле, для этого предвари-тельно находим высоту главной балки из условия:
; .

По сортаменту (ГОСТ 82-70*) принимаем толщину стенки .

.

Наименьшая рекомендуемая высота балки определяется её жесткостью предельным прогибом:

см

Принимаем высоту балки .

Высоту стенки назначают исходя из ширины листов толстой листовой стали, но так как максимальная ширина листа по ГОСТу 105 см принимаем



=3 см

Проверяем толщину стенки из условия ее работы на срез

.

.


















Лист













6












Условие выполняется. Окончательно принимаем толщину полки

Для обеспечения устойчивости стенки без укрепления ее продольными ребрами жесткости в балках высотой до 2 м должно соблюдаться условие:



1,1140,57 Следовательно рёбра жёсткости по расчёту не нужны.
Определяем размеры поясных листов.

Требуемая площадь сечения 1-го поясного листа:





По ГОСТ 82-70 принимаем ширину листа с размером 400мм.
Местная устойчивость сжатого пояса считается обеспеченной, если выполняется соотношение:



см

=14,65


4.1.3 Проверка прочности и жесткости составной балки.


Определяем геометрические характеристики поперечного сечения балки:
Определяем площадь сечения балки:


















Лист













7












Определяем статический момент половины сечения относительно нейтральной оси:



Определяем момент инерции:



Определяем момент сопротивления сечения:



Проверяем прочность сечения по нормальным напряжениям:





Условие не выполняется меняем ширину полки. Принимаем ширину полки 450мм

см

=14,65

Определяем геометрические характеристики поперечного сечения балки:

Определяем площадь сечения балки:


Определяем статический момент половины сечения относительно нейтральной оси



Определяем момент инерции:



Определяем момент сопротивления сечения:


















Лист













8















Проверяем прочность сечения по нормальным напряжениям:





Условие выполняется

Выполняем проверку по касательному напряжению:





Составная балка удовлетворяет условиям проверки по нормальным и касательным напряжениям.

Проверяем балку по местным напряжениям в стенке при приложении к верхнему поясу сосредоточенной нагрузки (при поэтажном опирании ):



F – расчётное значение сосредоточенной силы. В нашем случае две опорные реакции балки настила.

- условная длина распределения нагрузки



– ширина полки двутавра балки настила = 135

- толщина пояса главной балки

F=297,19=194,38кН

= 13,5+2*3=14,1 см


Условие выполняется

















Лист













9















4.2 Изменение сечения составной балки по длине.
В целях экономии металла в балках, работающих в упругой стадии при пролете от 12 м и более на расстоянии 1/6L (пролета) от опоры сечения может быть уменьшено. В сварных балках при сохранении постоянной высоты изменяем ширину поясов.










Определяем момент сопротивления измененного сечения из условия прочности стыкового сварного шва растяжению при полуавтоматической сварке.

,

где

Находимо требуемую площадь сечения пояса уменьшенной ширины:



Новая ширина пояса:



Так как выполняются конструктивные условия:; ; , принимаем по ГОСТу 240 мм




Проверяем прочность балки в месте изменения сечения, для чего определяем геометрические характеристики нового сечения:


















Лист













10

































Лист













11














Проверка прочности подобранного сечения



Проверка прочности по нормальному напряжению в месте измерения сечения производят

по формуле:





Условие выполняется.

В месте изменения сечения балки действуют как нормальные, так и касательные напряжения, поэтому необходимо проверить прочность балки от совместного действия этих напряжений.



;



Условие выполняетсяребра жесткости по расчету не требуются.

4.2.1 Проверка общей устойчивости балки
Общая устойчивость балки считается обеспеченной если :

  1. На сжатый верхний пояс опирается и надёжно с ним закрепляется сплошной жёсткий настил

  2. Когда отношение:


,

расстояние между точками закрепления сжатого пояса от поперечных смещений. При нормальном типе балочной клетки .




4.2.2 Проверка местной устойчивости элементов балки
В составных балках местная устойчивость верхнего сжатого верхнего пояса будет обеспечена, если отношение свеса к толщине не превышает значений






Местная устойчивость стенки балки считается обеспеченной, если условная гибкость стенки

, при поэтажном опирании балки.
Максимальное расстояние между конструктивно принятыми рёбрами жёсткости:
, притом, что



1. Расстояния между рёбрами жёсткости принимаются кратными пролёту главной балки.

2. Необходимо исключить размещение рёбер жёсткости в середине балки.

3. Одно промежуточное ребро жёсткости ставится в уменьшенном сечении балки.

















Лист













12












Балка разделяется на нечётное число отсеков и длина отсека берётся ,

где m=7

Определяем ширину ребра

;

По ГОСТ 82-70 принимаем толщину ребра .

Ребра жесткости приваривают к стенке балки сплошным двухсторонним угловым швом минимальной толщиной kf=6мм. Для пропуска поясных швов и снижения усадочных напряжений рёбра жёсткости должны иметь скосы = 60 мм по высоте и 40 мм по ширине.

















Лист













13















4.2.3 Расчет соединения поясов со стенкой

Поясные швы рассчитываются на сдвигающую силу Т и давление от сосредоточенного груза . Сдвигающая сила приходящаяся на 1 см длины балки
,

где статический момент пояса относительно нейтральной оси,


Давление сосредоточенного груза кН/см , где F – вес балки настила,кН

Толщину сварных угловых швов определяем из условия прочности по металлу шва:


; ; ; ; .

Определяем толщину катета шва по металлу зоны сплавления

,

; ; ; ; .

Принимаем высоту сварного шва по минимальному значению равным 7 мм.

3.8. Расчет опорной части балки




Опорное давление главной балки на опору передается посредством опорных ребер расположенных в торце балки. Торцевые опорные ребра привариваются по всему контуру их соприкосновения. Нижний край опорного ребра фрезеруется, и для правильной передачи давления на колонну ось опорного ребра совмещаются с осью элемента колонны.

Размеры опорного ребра определяем из условия его прочности при работе на смятие торца.



; ,

где коэффициент надежности по металлу, и для стали .

.

.

















Лист













14












Принимаем толщину опорного ребра .

Проверяем опорное ребро на условие местной устойчивости

;

.
Проверка устойчивости опорной части ребра балки состоящей из опорного ребра и участка стенки длиной .

.
,

;

;

;

При гибкости принимаем ;

;

Рассчитываем сварные швы, прикрепляющие опорное торцевое ребро к полке стенки балки из условия прочности по металлу шва.



- количество швов, прикрепляющих опорное торцевое ребро к стенке балки =2

- длина одного сварного шва













По металлу границы сплавления

;

; ;

















Лист













15












Принимаем высоту катета шва мм по конструктивным требованиям.
3.9 Расчет сопряжения балок настила с главной балкой.




Соединение балок настила с главной балкой осуществляется на болтах нормальной точности, диаметр которых назначается конструктивно в пределах 16-20 мм.

Принимаем диаметр болтов 18 мм. Эти болты предусматриваются только для фиксации положения балок.
5. Расчет центрально-сжатой колонны.
5.1Расчет стержня сквозной колонны.

В балочной клетке нагрузкой на колонну будут опорные реакции двух главных балок.



Расчетная длина колонны:


Одноярусную колонну принимаем с шарнирным закреплением. В этом случае .

Задаемся значением гибкости . Сталь С-245. ,Ry=24 кН/см2.

Определяем требуемую площадь сечения:

2

Определяем требуемый радиус инерции:

см;

Принимаем сквозную колонну из 2 двутавров, тогда требуемая площадь одного двутавра:

.



Принимаем колонну из двух двутавров №40 ()

Определяем действительную гибкость колонны по оси Х:

. Находим .

4.2 Проверка устойчивости колонны относительно материальной оси.






.

Сечение получается не экономным, поэтому принимаем двутавр № 36:

()

. Находим .























Лист













16












4.3 Проверка устойчивости колонны относительно свободной оси.




; .

принимается в пределах 30-40. Предварительно принимаем =30.



см.

Определяем момент инерции сечения по оси У.

.

Условие выполнено, окончательно принимаем двутавры №36.

Определяем расстояние между планками в свету:

Определяем ширину планки:



По ГОСТ принимаем .

Толщину планок задаем конструктивно в пределах 6…12 мм. Принимаем толщину планок

tпл = 9мм. При этом должны выполняться условия:

и .

Определяем длину планок: мм, тогда

и , т.е. условие выполняется.













Определяем расстояние между центрами планок:


4.4 Проверка прочности сквозной колонны на условную поперечную силу.

, где

- условная поперечная сила, возникающая от искривления стержня при продольном изгибе;

А – площадь планки;

Е = 2,06•104 кН/см2;

- коэффициент, принимаемый по меньшему из двух значений: .



Принимаем

кН.

















Лист













17












Под действием условной поперечной силы в колонне возникает поперечная сила Fs и изгибающий момент Мs.

, где с - расстояние между центрами тяжести двутавров с = b

кН

кН кН•м

Проверяем прочность угловых швов, прикрепляющих планки к ветвям:

;

, где катет сварного шва см;

;





Таким образом, выполняется условие прочности угловых швов.

4.5 Расчет базы колонны.
При шарнирном сопряжении колонны с фундаментом базу закрепляем в фундамент анкерными болтами непосредственно за плиту. Анкерные болты принимаем конструктивно диаметром 2036мм. Так как эти болты не рабочие они фиксируют только правильность положения колонны. Число анкерных болтов 4. Принимаем диаметр болтов 26 мм.

Находим требуемую площадь опорной плиты по формуле:

, где

среднее расчетное сопротивление бетона смятию.

МПа, т.к. принимаем бетон фундамента класса В15

Предварительно задаемся отношением и принимаем .


















Лист













18












Принимаем толщину траверсы в пределах 10…16 мм. мм, а также расстояние от траверсы до края плиты в пределах 80…100 мм: принимаем с = 80 мм.



Находим ширину плиты:

(по ГОСТ 82-70 )

Длина плиты определяется по формуле:



Т.к. , то принимаем

Определяем толщину плиты из условия прочности на изгиб:





, условие выполнено.

Плита на разных участках работает неодинаково:

Определяем наибольшие изгибающие моменты на участках плиты опертой по четырем сторонам – М1, по трем сторонам – Мll , и на участке, закрепленной с одной стороны – Мlll:


где и зависит от отношения ;

и зависит от длины закрепленной стороны участка

Принимаем толщину плиты 40 мм.

Определяем высоту траверсы исходя из требуемой длины сварных швов, прикрепляющих стержень колонны к траверсам.

















Лист













19














Принимаем высоту траверсы.

Проверяем прочность траверсы на изгиб и срез по нормальным напряжениям:



Условие выполнено.
Проверяем по касательным напряжениям:



Условие выполнено.
4.6 Расчет оголовка колонны.
Толщину опорной плиты назначаем конструктивно 20 мм. Болты, прикрепляющие плиту к колонне и выполняющие только фиксирующую функцию, так же назначаются конструктивно 20 мм.

В зависимости от ширины опираемого торца балки назначаем ширину диафрагмы 22 см.

Толщину опорного ребра и диафрагмы определяем по формуле:

, где Rp=Run/

По ГОСТ принимаем толщину опорного ребра 20 мм.

Высоту диафрагмы определяем из условия прочности сварных швов, прикрепляющих ее ребра к стенкам колонны.



Принимаем

Подобранное ребро проверяем на срез



Условие выполняется. Принимаем высоту ребра 46 см.


















Лист













20















Список используемой литературы
1. Металлические конструкции / Под ред. Горева В.В- м.: Высш. шк., 2001.

2. ГОСТ 82-70 (1988). Прокат стальной горячекатаный широкополосный универсальный.

3. СНиП 2.01.-85*. Нагрузки и воздействия.-М.: Стройиздат,1996.

4 СНиП ІІ-23-81*. Стальные конструкции.-М.: Стройиздат, 1998.
















Лист













21














Учебный материал
© bib.convdocs.org
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации