Конструирование и расчет металлических конструкций технологической площадки - Производство и технологии курсовая работа
Главная
Производство и технологии
Конструирование и расчет металлических конструкций технологической площадки
Компоновка и подбор сечения балки. Проверка жесткости и устойчивости балки. Проверка местной устойчивости элементов балки. Конструирование укрупнительного стыка балки и сопряжения балки настила с главной балкой. Компоновка сечения сквозной колонны.
посмотреть текст работы
скачать работу можно здесь
полная информация о работе
весь список подобных работ
Нужна помощь с учёбой? Наши эксперты готовы помочь!
Нажимая на кнопку, вы соглашаетесь с
политикой обработки персональных данных
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Министерство общего и профессионального образования
Южно-Уральский государственный университет
Кафедра металлических, деревянных и пластмассовых конструкций
Курсовая работа по дисциплине проектирование сварных конструкций
на тему: «Конструирование и расчёт металлических конструкций технологической площадки»
1. Выбор стали и сварочных материалов
1.1 Выбор стали несущих конструкций
2.2 Расчёт балки настила по прочности
2.3 Расчёт балки настила по жёсткости
3. Расчёт и конструирование главной балки
3.2 Компоновка и подбор сечения балки
3.4 Проверка жёсткости и устойчивости балки
3.5 Проверка местной устойчивости элементов балки
3.6 Расчёт поясных швов главной балки
3.7 Конструирование и расчёт укрупнительного стыка балки
3.8 Конструирование и расчёт опорного узла балки
3.9 Конструирование и расчёт сопряжения балки настила с главной балкой
4. Конструирование и расчёт центрально сжатой колонны
4.2 Компоновка сечения сквозной колонны
4.4 Конструирование и расчёт оголовка
Курсовая работа состоит из пояснительной записки и двух листов с чертежами формата А2.
Пояснительная записка имеет следующие разделы:
1) конструктивная схема технологической площадки;
2) выбор стали для несущих конструкций площадки;
3) вариантное проектирование стального настила и балок настила при разном шаге балок по условию минимума затрат материала;
4) статический расчет главной балки, подбор ее сечения, проверка прочности, жесткости, общей устойчивости и местной устойчивости элементов балки;
5) расчет центрально сжатой колонны, подбор сечения, проверка прочности и устойчивости;
6) конструирование и расчет узлов площадки:
а) опирание балки настила на главную балку;
в) опирание главной балки на колонну и колонны на фундамент;
Графическая часть состоит из двух листов формата А2: стадия КМ и стадия КМД.
Металлические конструкции благодаря своим высоким технико-экономическим качествам применяются во всех отраслях промышленности. Широкое использование в строительстве металлических конструкций позволяет проектировать сборные элементы зданий с сооружений сравнительно малой массы, организовать поточное производство на заводах и поточно-блочный монтаж их на строительной площадке, ускоряя ввод объектов в эксплуатацию.
Задача конструктора состоит в том, чтобы при соблюдении технологических и иных требований к объекту проектирования создать конструктивную схему с подбором параметров элементов и узловых соединений, обеспечивающую простой и надежный путь для передачи силовых потоков. При этом каждый конструктивный элемент, конструкция и сооружение в целом должны удовлетворять комплексу условий: прочности, устойчивости, жесткости, долговечности, ремонтопригодности и многим другим. В сочетании с экономическими ограничениями названные условия трудно реализуемы. Сложность проектирования состоит в том, что база знаний и нормативная база о силовом сопротивлении конструкции построена не на принципах их синтеза, а на принципах поверочных расчетов элементов с фиксированными геометрическими параметрами и идеализированными схемами работы, свойствами материала, условиями нагружения.
Исходные данные для проектирования
Запроектировать технологическую площадку, представленную на рис. 1.
На конструкцию действуют следующие нагрузки:
Максимальная строительная высота перекрытия - 1,6 м.
Температура самой холодной пятидневки = -31 °С.
1. Выбор стали и сварочных материалов
1.1 Выбор стали несущих конструкций
Стали для строительных конструкций принимают по табл. 50 (СНиП II-23-81*) в зависимости от степени ответственности конструкций зданий и сооружений, условий их эксплуатации и климатического района строительства.
Место строительства - город Магадан, где температура самой холодной пятидневки Т = -31 °С. Климатический район II 4 (-30 > t ? - 40)
1. Для сварки поясных швов главной балки будем использовать автоматическую сварку под слоем флюса. Марку флюса выбираем из табл. 55.
Для стали С235 используем флюс АН-60. Сварочная проволока Св-08ГА d = 4 мм. в f = 1,1; в z = 1,15; г wf = 1; г wz = 1; г c = 1,1 - коэффициенты условия работы.
2. При монтаже используем ручную дуговую сварку штучными электродами Э50. R wf = 180 МПа; R wz = 0,45·R un = 171 МПа; в f = 0,7; в z = 1; г wf = = 1; г wz = 1.
3. Рёбра жёсткости (сталь С375) сваривают механизированной сваркой в среде СО 2 . Сварочная проволока Св-08А d = 1,4 мм. в f = 0,9; в z = = 1,05; г wf = 1; г wz = 1; г c = 1,1 - коэффициенты условия работы.
В данной конструкции настила примем схему, представляющую собой гибкую пластину, шарнирно прикреплённую к несмещаемым опорам (рис. 2), так называемый плоский настил. В такой схеме настил воспринимает наряду с изгибными и осевые растягивающие напряжения, возникающие в результате несмещаемости опор и появления распора.
Коэффициент надёжности по временной нагрузке г f p = 1,2, коэффициент надёжности по постоянной нагрузке г f g = 1,05 и коэффициент условия работы г c = 1,1. Таблица 34.
Методика расчёта плоского стального настила основана на представлении его работы как гибкой пластины, изгибаемой по цилиндрической поверхности.
При нагрузках, не превышающих 50 кН/м 2 , и предельном относительном прогибе [f u /l] не более 1/150 фактором, определяющим толщину плоского настила является жёсткость, поэтому расчёт ведёт на нормативную нагрузку.
Рис. 2 Расчётная схема плоского настила
Толщину листа настила можно определить по формуле:
где l n - пролёт настила (расстояние между балками настила);
d = l n /f u = 150 - допустимое отношение пролета настила к его предельному прогибу при 1 < l ? 3 м;
d = l n /f u = 120 - допустимое отношение пролета настила к его предельному прогибу при l ? 1 м.
где Е 1 - модуль упругости при отсутствии поперечной деформации;
Е = 2,05·10 4 кН/см 2 - модуль упругости.
Устанавливаем два варианта шага балок настила - 1,04 и 1,3 м.
Определяем толщину настила для каждого шага балок настила:
Назначаем в соответствии с сортаментом следующие толщины настила:
1-й вариант - t n 1 = 8 мм; 2-й вариант - t n 2 = 10 мм.
Размеры настила: ширина 15 м, длина 26 м.
1) при l n = 1,04 м - 25 балок, 24 пролёта;
2) при l n = 1,3 м - 20 балка, 19 пролётов.
Силу распора Н, на действие которой проверяют сварные швы, присоединяющие настил к балкам, определяют по формуле:
1-й вариант: Н = 0,25·1,2·3,14 2 ·(1/150) 2 ·2,26·10 8 ·0,0098 = 267,6 кН/м.
2-й вариант: Н = 0,25·1,2·3,14 2 ·(1/150) 2 ·2,26·10 8 ·0,0123 = 356,9 кН/м.
Расчётное значение катета углового шва, прикрепляющего настил к балкам, определяют по формулам:
где R wf , R wz - расчётное сопротивление сварных угловых швов по металлу шва и по металлу границы сплавления соответственно, принимаемые по табл. 3;
в f , в z - коэффициенты, принимаемые по табл. 34;
г wf , г wz - коэффициенты условий работы сварного шва;
R wf = 180 МПа; R wz = 171 МПа; в f = 0,7; в z = 1; г wf = 1; г wz = 1; г с = 1,05.
Устанавливаем два варианта расчётной длины шва - 0,7 и 1 мм.
Принимаемый окончательный катет шва должен быть не более толщины настила.
Катет углового шва k f , прикрепляющего настил к балкам, выполненного ручной дуговой сваркой, определяем по формулам:
С учётом требований табл. 38 принимаем k f 1 = 6 мм.
С учётом требований табл. 38 принимаем k f 2 = 7 мм.
2.2 Расчёт балки настила по прочности
Каждую балку в перекрытии рассматривают раздельно, несвязанную с другой (разрезная схема). Нагрузка на балку настила передается от настила с участков перекрытия, расположенных на смежных от балки пролетах. Следовательно, ширина грузовой площади для балок настила равна шагу этих балок или пролету настила (рис. 3).
Рис. 3 К определению нагрузки на балку настила
Погонная равномерно распределенная нагрузка на балку:
p n = 19 кН/м - нормативная временная нагрузка;
g n = 0,5 кН/м - нормативная постоянная нагрузка;
г fp = 1,2 - коэффициент надёжности по временной нагрузке (табл. 34);
г fg = 1,05 - коэффициент надёжности по постоянной нагрузке (табл. 34).
Подставляя значения в формулы, получим:
q n 1 = (19+0,5)·1,04 = 20,3 кН/м; - нормативная;
q 1 = (1,2·19+1,05·0,5)·1,04 = 24,23 кН/м; - расчетная;
q n 2 = (19+0,5)·1,3 = 25,35 кН/м; - нормативная;
q 2 = (1,2·19+1,05·0,5)·1,3 = 30,32 кН/м. - расчетная.
Подбор сечения балок настила проводят по максимальному изгибающему моменту:
где q - погонная равномерно распределенная расчетная нагрузка;
M 1 = 0,125·q 1 ·l 2 = 0,125·24,23 ·25 = 75,72 кН·м;
Q 1 = 0,5·q 1 ·l = 0,5·24,23 ·5 = 60,56 кН;
M 2 = 0,125·q 2 ·l 2 = 0,125·30,32 ·25 = 94,75 кН·м;
Q 2 = 0,5·q 2 ·l = 0,5·30,32 ·5 = 75,80 кН.
Далее определяем требуемый момент сопротивления, по которому и находим из сортамента нужную балку. Сечение балки принимаем двутавровое. Тип балки - двутавр стальной горячекатаный с параллельными гранями полок по ГОСТу 26020-83.
Требуемый момент сопротивления при допущении пластических деформаций определяется по формуле:
где с 1 = 1,1 - коэффициент, учитывающий развитие пластических деформаций по сечению;
R у = 230 МПа - расчетное сопротивление стали по пределу текучести;
г с = 1,1 - коэффициент условия работы.
W х 1 = M 1 /(c 1 ·R y ·г c ) = 75720/(1,1·230·10 6 ·1,1) = 272,1 см 3 ;
балка - № 26Б1 (W = 312,0 см 3 , I = 4024 см 4 );
W х 2 = M 2 /(c 1 ·R y ·г c ) = 94750/(1,1·230·10 6 ·1,1) = 340,5 см 3 ;
балка - № 26Б2 (W = 356,6 см 3 , I = 4654 см 4 ).
В результате получаем 2 варианта балок:
1) l n = 1040 мм - 25 балок, 24 пролёта;
балка - № 26Б1 (W = 312,0 см 3 линейной плотностью 28,0 кг/м);
2) l n = 1300 мм - 20 балок, 19 пролётов;
балка - № 26Б2 (W = 356,6 см 3 линейной плотностью 31,2 кг/м).
2.3 Расчёт балки настила по жёсткости
Подбор сечений прокатных балок по жесткости идет на основе требуемой величины предельного относительного прогиба ([f u /l] = 1/200), который определяется по табл. 19 (СНиП 2.01.07-85), и предельного момента инерции сечения данной балки.
Проверка по жёсткости осуществляется по формуле:
где q n - погонная равномерно распределенная нормативная нагрузка;
[f u /l] = 1/200 - предельный относительный прогиб;
Тогда, по условию (9), получаем следующие значения прогибов:
Таким образом, после проверки балок настила по жесткости получаем два варианта балок:
1) l n = 1040 мм - 25 балок, 24 пролёта;
балка - № 23Б1 (W = 260,5 см 3 линейной плотностью 25,8 кг/м);
2) l n = 1300 мм - 20 балок, 19 пролётов;
балка - № 26Б1 (W = 312 см 3 линейной плотностью 28 кг/м).
Расчет балки настила на общую устойчивость производить не нужно, т.к. настил приваривается к верхнему сжатому поясу. Местная устойчивость гарантирована, т.к. балка - прокатный двутавр.
Примечание: принимаем плотность стали 7850 кг/м 3 .
Таким образом, принимаем настил с наименьшим весом, а именно по первому варианту:
l n = 1040 мм - 25 балок, 24 пролёта;
балка - № 23Б1 (W = 260,5 см 3 линейной плотностью 25,8 кг/м);
3. Расчет и конструирование главной балки
Расчётная схема главной балки и эпюры внутренних силовых факторов представлены на рис. 4.
Для главной балки принимаем материал 2-й группы ответственности.
Пролёт балки - 26 м. Тип сечения - симметричный сварной двутавр из листового проката. Сталь С255 ГОСТ 27772-88, R yn = 235 МПа, R un = 370 МПа, R y = 230 МПа, R u = 360 МПа. Предельный прогиб балки f u = l/150.
При расчёте усилий, если а < 2 м (пролёт балок настила), сосредоточенная нагрузка от балок рассматривается как распределённая постоянная расчётная нагрузка и рассчитывается по формуле:
где g n = 0,45 кН/м 2 - нормативная постоянная нагрузка;
г fg = 1,05 - коэффициент надёжности по постоянной нагрузке;
А временная - рассматривается как распределённая временная расчётная нагрузка и рассчитывается по формуле:
где p n = 16 кН/м 2 - нормативная временная нагрузка;
г fp = 1,2 - коэффициент надёжности по временной нагрузке.
При расчёте изгибающих моментов в межопорной части изгибающие моменты находятся как сумма моментов, возникающих в этой части, от распределённых постоянной и временной расчётных нагрузок. В консольной части - только от распределённой постоянной расчётной нагрузки. Это делается для того, чтобы не учитывать уменьшение момента при нагружении консоли временной нагрузкой.
Но при расчёте поперечных сил силы рассчитываются как внутренние силовые факторы, возникающие от действия тех же сил, но по всей длине балки. Таким образом, нагрузка на всю балку равна (рис. 4):
3.2 Компоновка и подбор сечения балки
Проектирование составных балок выполняют в два этапа: на первом - компонуют и подбирают сечение, на втором - проверяют прочность и устойчивость балки в целом и её элементов, а также проверяют жёсткость балки.
Компоновку сечения начинают с установления высоты балки - основного размера, от которого зависят все остальные размеры сечения, масса балки и её жёсткость.
1. Оптимальная, из условия прочности и минимума расхода стали, высота балки:
где k - коэффициент, равный для сварных балок 1,15…1,2, принимаем k = 1,18;
t w - толщина стенки, её принимаем предварительно по эмпирической формуле:
где h = (1/8…1/15)·l 1 , l 1 = 19 м - расстояние между опорами;
h = 1/10·19 = 1,9 м t w = 7+0,003·1900 = 12,7 мм = 1,27 см.
W d = M max /R y ·г c - требуемы момент сопротивления сечения балки,
где M max = 3836,04 кН·м - максимальный изгибающий момент;
R y = 230 МПа - расчётное сопротивление стали по пределу текучести;
г с = 1,1 - коэффициент условия работы.
Таким образом, находим высоту стенки: .
2. Минимальная, из условия обеспечения жёсткости, высота балки для двухконсольной схемы:
где R y = 230 МПа - расчётное сопротивление стали по пределу текучести;
г с = 1,1 - коэффициент условия работы;
l 1 = 19 м - расстояние между опорами;
[l/f u ] = 250 - предельный прогиб (по табл. 19, СНиП 2.01.07-85);
p n = 16 кН/м 2 - нормативная временная нагрузка;
g n = 0,45 кН/м 2 - нормативная постоянная нагрузка;
г fp = 1,2 - коэффициент надёжности по временной нагрузке (табл. 34);
г fg = 1,05 - коэффициент надёжности по постоянной нагрузке (табл. 34).
Данное значение минимальной высоты сечения меньше оптимального значения и отличается на 14,7%, а также не превышает заданную строительную высоту h стр = 1,6 м.
Исходя из этого, принимаем высоту балки h = 120 см.
3. После установления высоты балки определяют минимальную толщину стенки из условия её работы на срез:
где k = 1,2 - при наличии консольных участков и при включении в работу только стенки без учёта поясов;
Q max = 934,42 кН - максимальное значение поперечной силы;
h w - высота стенки, принимаем: h w = h - (0,04…0,05) = 1,15 м;
R s = 0,58·R y = 0,58·230 = 133,4 МПа - расч. сопротивление стали на срез;
t w = 14 мм > t w . min = 6,6 мм (условие выполняется).
Местная устойчивость стенки без дополнительного ее укрепления ребрами жесткости будет обеспечена, если:
Установив размеры стенки, определяем требуемую площадь сечения поясов:
где - расстояние между центрами тяжести полок.
Момент сопротивления полок находим по следующим формулам:
По полученной площади назначаем ширину b f и толщину t f пояса с учётом требований для сжатых поясов:
Для сжатых поясов их размеры должны удовлетворять условию, определяемому по таб. 30 (СНиП II-23-81*):
Кроме того, должны выполняться следующие условия:
Окончательно принимаем следующие размеры поясов:
t f = 2,5 см; b f = 44 см; A f = 106 см 2 .
Проверку прочности проводим в соответствии положениями п. 5.12., 5.13., 5.14., 5.18 (СНиП II-23-81*). Проверяем балку в середине пролета в сечении действия максимального момента. Определяем геометрические характеристики:
Статический момент полусечения принятого сечения балки:
где г с = 1,1 - коэффициент условия работы;
M max = 3836,04 кН/м - максимальный изгибающий момент, действующий на балку;
Q max = 934,42 кН - максимальная поперечная сила, действующая на балку.
Проверяем прочность стенки балки на совместное действие касательных и нормальных напряжений. Согласно п. 5.14* (СНиП II-23-81*), для стенок балок, рассчитываемых по предыдущей формуле, должно выполняться условие:
где у х и ф ху - нормальное и касательное напряжения в месте стыка балок, в крайней части стенки (на уровне поясных швов):
3.4 Проверка жёсткости и устойчивости балки
Проверку прогиба балки делать не нужно, так как принятая высота сечения больше минимальной.
Проверку устойчивости балки проводим в соответствии с положением п. 5.15 и по табл. 8* (СНиП II-23-81*). Проверку устойчивости проводить нет необходимости, так как отношение расчетной длины l ef к ширине сжатого пояса b не превышает значений, определенных в табл. 8*. Нагрузка приложена к верхнему поясу, получаем:
где h 0 = 117,5 см - расстояние между осями поясных швов;
b = 44 см, t = 2,5 см - ширина и толщина сжатого пояса;
l ef = 104 см - расчётная длина балки - расстояние между балками настила;
Условие выполняется, устойчивость обеспечена.
3.5 Проверка местной устойчивости элементов балки
В целях обеспечения местной устойчивости стенку балки необходимо укреплять поперечными рёбрами жёсткости в соответствии с требованиями п. 7.3 (СНиП II-23-81*).
Для пропуска поясных швов и сокращения длины швов, перпендикулярных осевым напряжениям в стенке балки, в рёбрах срезают углы, примыкающие к стенке. Швы, крепящие ребро, выполняют минимальной толщины, либо принимают по расчёту из условия среза на действие опорной реакции балки настила (при сопряжении балок в одном уровне).
Проверку местной устойчивости пояса производить не нужно, так как при компоновке сечения выполнены требования табл. 30 (СНиП II-23-81*).
Устойчивость стенки балки, укреплённой поперечными рёбрами жёсткости, не требуется проверять, если при выполнении условия (33) (СНиП II-23-81*) условная гибкость стенки не превышает 3,5 - при отсутствии местного напряжения, и 2,5 - при наличии местного напряжения.
h ef = h w = 115 см - расстояние между поясами;
Следовательно, расчёт на устойчивость стенки балки не требуется.
3.6 Расчёт поясных швов главной балки
Рис. 6 К расчёту поясных швов главной балки
При соединении поясов со стенкой двусторонними сварными швами автоматической сваркой «в лодочку» и при наличии поперечных рёбер жёсткости в местах опирания балок настила минимальный катет шва определяется по формулам:
где г wf = 1; г wz = 1; г c = 1,1 - коэффициенты условия работы;
в f = 1,1; в z = 1,15 - коэффициенты, принимаемы по табл. 34* (СНиП II-23-81*) при сварке элементов из стали с пределом текучести до 540 МПа;
I = 936779,1 см 4 - осевой момент инерции сечения балки;
Q = 934,42 кН - поперечная сила, действующая на балку;
R wf - расчетное сопротивление сварных соединений для углового шва при работе на срез по металлу шва:
где R wun = 440 МПа - нормативное сопротивление металла шва для сварочной проволоки, для автоматической и полуавтоматической сварки (по ГОСТ 2246-70, СНиП II-23-81*, табл. 3 и 4*);
г wm = 1,35 - коэффициент надёжности по металлу (по табл. 3).
R wz - расчетное сопротивление сварных соединений для углового шва при работе на срез по металлу границы сплавления:
По табл. 38* (СНиП II-23-81*) катет сварного шва при автоматической сварке должен быть не менее 5 мм. Так как по расчету получилось меньше, то принимаем минимально допустимую величину - 5 мм.
3.7 Конструирование и расчет укрупнительного стыка балки
Укрупнительные (монтажные) стыки балок проектируют сварными или на высокопрочных болтах. Рассчитаем стык на высокопрочных болтах.
Расчет стыка на высокопрочных болтах начинают с определения величины изгибающего момента M и поперечной силы Q в месте стыка. В месте стыка M = 3763,34 кН·м, Q = 98,36 кН.
Стык осуществляем высокопрочными болтами (СНиП II-23-81*, табл. 61*), d = 20 мм, из стали 40Х «селект», имеющей R bun = 1100 МПа - наименьшее временное сопротивление. Обработка поверхности - газопламенная. Тогда несущая способность болта, имеющего две плоскости трения, находится по формуле (СНиП II-23-81*, п. 11.13*):
где R bh = 0,7· R bun = 0,7·1100 = 770 МПа - расчётное сопротивление болта растяжению (СНиП II-23-81*, формула 3);
A bn = 2,45 см 2 - площадь сечения болта (СНиП II-23-81*, табл. 62*);
г b = 1 - коэффициент условия работы болтового соединения;
г h = 1,12 - коэффициент надёжности (СНиП II-23-81*, табл. 36*);
м = 0,42 - коэффициент трения (СНиП II-23-81*, табл. 36*);
k = 2 - количество плоскостей трения.
При конструировании такого типа стыка расчет каждого элемента сварной балки ведут раздельно, распределяя изгибающий момент между поясами и стенкой пропорционально их жесткости.
Каждый пояс балки перекрываем тремя накладками сечениями:
Общая площадь сечения накладок определяется по формуле:
Тогда момент, действующий на пояс равен:
где - момент инерции поясов сечения в месте стыка:
Тогда усилие в поясе находится по формуле:
Количество болтов для прикрепления накладок:
Принимаю 22 болта на одну полунакладку. Болты ставятся на минимальном расстоянии друг от друга (2,5…3)·d = 2,5·20 = 50 мм - чтобы уменьшить размеры накладок. Так же по п. 12.19 (СНиП II-23-81*) расстояние от центра болта до края элемента равно 2·d = 2·20 = 40 мм.
Стенку балки перекрываем двумя накладками сечением 260х1110х10 мм. Причем их суммарная площадь сечения должна быть не меньше площади сечения стенки: .
где - момент инерции стенки сечения в месте стыка:
Принимаем расстояние между крайними по высоте рядами болтов:
Находим по следующей формуле коэффициент стыка:
где m - количество вертикальных рядов болтов на одной половине накладки (из-за конструктивных соображений не меньше двух), принимаем m=3.
Тогда: Из табл. 7.8 (учебник «Металлические конструкции» под ред. Е. И. Беленя) находим что, количество рядов болтов по горизонтали k = 10 и б = 2,04. То есть, принимаем 10 рядов. Отсюда шаг болтов равен 111 мм. Тогда a max = 9·111 = 999 мм.
Стык стенки проверяем на действие изгибающего момента:
Условие выполняется, прочность болтового соединения стенки обеспечена.
Кроме изгибающего момента в стыке действует поперечная сила, которую условно принимают распределенной на болты стенки
Проверку прочности ведем для крайних по вертикали болтов ряда
Проверяем ослабление растянутого пояса отверстиями под болты d 0 = = 22 мм (на 2 мм больше диаметра болта).
Пояс ослаблен двумя отверстиями по краю стыка:
Согласно п. 11.14 (СНиП II-23-81*):
. Условие выполняется, ослабление пояса отверстиями незначительно. Прочность стыка элементов осуществляется за счёт сил трения.
Проверяем ослабление накладок в середине стыка, так же двумя отверстиями:
Согласно п. 11.14 (СНиП II-23-81*):
3.8 Конструирование и расчет опорного узла балки
Сопряжение главной балки с колонной.
Размеры опорных ребер определяют из условия прочности поперечного сечения на смятие по формуле:
где R p - расчётное сопротивление смятию торцевой поверхности;
R p = R un /г m = 370/1,025 = 379,25 МПа - для стали С255;
F = 1278,68 кН - опорная реакция балки.
Принимаю ребро 200x16 мм, тогда . Проверяем опорную стойку балки на устойчивость относительно оси Z. Определяем ширину участка стенки, включённого в работу опорной стойки:
Определяем площадь сечения участка стенки, включённого в работу:
Определяем момент инерции этого сечения:
По значению гибкости л, исходя из таблицы 72 (СНиП II-23-81*), определяем коэффициент ц продольного изгиба центрально-сжатого элемента. ц = 0,883. Тогда определяем устойчивость, исходя из формулы:
где F = 1278,68 кН - опорная реакция балки.
Тогда: . Устойчивость заданного ребра обеспечена.
Рассчитываем двусторонние сварные швы при соединении ребра к стенке. Выбираем в·R w ·г w - min из в f ·R wf ·г wf и в z ·R wz ·г wz .
где г wf = 1; г wz = 1; г c = 1,1 - коэффициенты условия работы;
в f = 1,1; в z = 1,15 - коэффициенты, принимаемы по табл. 34* (СНиП II-23-81*) при сварке элементов из стали с пределом текучести до 540 МПа;
R wf - расчетное сопротивление сварных соединений для углового шва при работе на срез по металлу шва:
где R wun = 410 МПа - нормативное сопротивление металла шва для сварочной проволоки, для автоматической и полуавтоматической сварки (по ГОСТ 2246-70, СНиП II-23-81*, табл. 3 и 4*);
г wm = 1,35 - коэффициент надёжности по металлу (по табл. 3).
R wz - расчетное сопротивление сварных соединений для углового шва при работе на срез по металлу границы сплавления:
Теперь по следующей формуле определяем необходимый катет сварного шва:
F = 1278,68 кН - опорная реакция балки;
l w = 4·(h w - 0,01) = 4·(1,15 - 0,01) = 4,56 м.
По табл. 38 (СНиП II-23-81*) катет сварного шва при автоматической сварке должен быть не менее 6 мм. Так как по расчету получилось меньше, то принимаем минимально допустимую величину - 6 мм.
3.9 Расчет и конструирование сопряжения балки настила с главной балкой
Рис. 8 Опирание балки настила на главную балку
Примем вид сопряжения балок - поэтажное опирание.
Проверку прочности проводим по формуле:
где F = 51 кН - опорная реакция балки настила;
b = 15 см - длина передачи давления на балку настила;
k = 2,8 см - расстояние от наружной грани полки до начала внутреннего закругления;
t w = 0,65 см - толщина стенки прокатного двутавра.
Проверку устойчивости проводим по формуле:
где ц - принимаем как для центрально сжатой стойки по гибкости:
= h/(0,29·t w ) = 349/(0,29·6,5) = 185,14; ц = 0,239;
l ef - условная длина распределения опорного давления:
l ef = b + 0,5·h w = 150 + 0,5·349 = 324,5 мм.
4. Конструирование и расчет центрально-сжатой колонны
Для колонны балочных клеток принимаем колонну, жестко закрепленную на фундаменте и с шарнирным опиранием балок. Сечение колонны принимаем сквозным, состоящим из двух швеллеров.
4.2 Компоновка сечения сквозной колонны
Материал колонны - сталь С345 (расчетное сопротивление R у = 220 МПа). Длина колонны l = 7,561 м (h верх + 0,5 - h факт = 8,5 + 0,5 - 1,439 = 7,561 м). Колонна жестко защемлена в фундаменте, опирание балок - шарнирное.
Расчетное усилие, действующее на колонну, равно опорной реакции главной балки (с учетом собственного веса) - 1334 кН.
Для определения требуемой площади сечения колонны принимаем гибкость колонны л = 80 (для колонн с нагрузкой до 2500 кН). По табл. 72 (СНиП II-23-81*) находим значение ц = 0,734. Коэффициент условия работы колонны г с = 1,1. Определяем требуемую площадь:
По сортаменту прокатных профилей (ГОСТ 8240-89) находим подходящее сечение (№ 30П) со следующими геометрическими характеристиками:
h = 30 см; b = 10 см; s = 0,65 см; t = 1,1 см;
J x = 5810 см 4 ; W x = 387 см 3 ; J y = 327 см 4 ; W у = 43,6 см 3 ; z 0 = 2,52 см.
Проверяем устойчивость колонны относительно материальных осей х и y.
Расчет будем производить по наименьшему радиусу инерции, т.е. по i y .
м = 0,7 - коэффициент, учитывающий способ закрепления колонны.
Конструкцию базы принимаю для колонны закрытого сечения из двух швеллеров с жестким типом закрепления.
Материал базы - сталь С375. Фундамент проектируем из бетона В7,5, следовательно, R b = 4,5 МПа (СНиП 2.03.01-84). Для бетона класса ниже В25 . Принимаем предварительно R b . loc = 1,5·R b = 1,5·4,5 = 6,75 МПа и находим A pl .
Примем предварительные размеры фундамента 700Ч800 мм и плиты 450Ч500 мм.
R b . loc - расчетное сопротивление бетона при местном сжатии (смятии);
A f - площадь фундамента, на который опирается плита;
R b - расчетное сопротивление бетона сжатию, принимаемая по СНиП 2.03.01-84.
Принятая площадь плиты удовлетворяет требуемой. Принимаем размеры плиты -- ширина B = 45 см. Тогда длина плиты L = 50 см.
Определяем толщину плиты. Плита работает на изгиб от равномерно распределенной нагрузки (реактивного давления фундамента), равной:
Приближенный расчёт выполняем по балочной схеме и рассматриваем балку с поперечным сечением b·t p , где b - ширина плиты у кромки колонны. Изгибающий момент в месте сопряжения плиты с колонной равен:
для участка 2 - при a 1 /b 1 > 2 по формуле:
Коэффициент принимаем по табл. 6.8, 6.9 (учебник «Металлические конструкции» под ред. Е. И. Беленя).
По наибольшему моменту определяем требуемую толщину плиты:
Принимаем толщину плиты t pl = 36 мм.
Высоту траверсы определяем исходя из требуемой длины сварного шва для полной передачи усилия со стержня колонны на траверсу:
Выбираем в·R w ·г w - min из в f ·R wf ·г wf и в z ·R wz ·г wz .
Полуавтоматическая сварка проволокой Св-08Г2С d = 1,4 мм, тогда:
n w = 4 - количество швов, так как две траверсы, по два шва на каждую;
k f = 5 мм (по табл. 38, СНиП II-23-81*) - требуемый катет шва
(t max = 5,1 мм - толщина стенки колонны);
г wf = 1; г wz = 1; г c = 1,1 - коэффициенты условия работы;
в f , в z - коэффициенты, принимаемы по табл. 34* (СНиП II-23-81*) при сварке элементов из стали с пределом текучести до 540 МПа; так как сварка полуавтоматическая и d = 1,4 мм, то в f = 0,7, в z = 1;
R wf - расчетное сопротивление сварных соединений для углового шва при работе на срез по металлу шва:
где R wun = 440 МПа - нормативное сопротивление металла шва для сварочной проволоки, для автоматической и полуавтоматической сварки (ГОСТ 2246-70, СНиП II-23-81*, табл. 3 и 4*);
г wm = 1,35 - коэффициент надёжности по металлу (по табл. 3).
R wz - расчетное сопротивление сварных соединений для углового шва при работе на срез по металлу границы сплавления:
Получаем: в f ·R wf ·г wf = 0,7·180·1 = 126 МПа; в z ·R wz ·г wz = 1·171·1 = 171 МПа.
По СНиП II-23-81* находим, что катет шва должен быть не менее 4 мм.
4.4 Конструирование и расчёт оголовка
На колонну сверху свободно опираются балки. Для передачи усилия на стержень колонны между ветвями колонны предусматриваем ребро, поддерживающее плиту и передающее нагрузку на ветви колонны. Ширина опорных ребер балок 180 мм. На колонну действует продольная сила, равная опорной реакции балки N = 1334 кН. Торец колонны фрезерован. Толщину плиты оголовка принимаем равной 25 мм.
Плита поддерживается ребрами, приваренными к стенке колонны. Толщину ребер определяем из условия смятия:
где l r - длина сминаемой поверхности, равная ширине опорного ребра балки плюс две толщины плит
Конструирование и расчет металлических конструкций технологической площадки курсовая работа. Производство и технологии.
Екологічний маркетинг в олімпійському спорті
Дипломная Работа На Тему Современная Международная Миграция
Курсовая работа: Разработка проекта производства работ (ППР) на возведение здания
Новые приоритеты в информационной безопасности США
Реферат по теме Организация работы отделения по ремонту роликовых подшипников
Реферат: Разработка россыпного месторождения
Государственное Регулирование Оценочной Деятельности В Рф Реферат
Контрольная работа по теме Российско-японские отношения в современных условиях
Дипломная работа по теме Медиатекст: из PR-отдела в СМИ
Шпаргалка: Роль денег в рыночной экономике
Реферат: Алиментные обязательства родителей
Контрольная работа: Представительство в арбитражном процессе: понятие и виды
Реферат по теме Фармакология: ХОБЛ, бронхиальная астма, дыхательная недостаточность 1 степени
Пособие по теме Доказательства и доказывание в уголовном процессе
Фгос Контрольные Работы По Русскому
Курсовая работа по теме Опыт организации медико-социальной реабилитации пожилых людей в стационарных учреждениях
Контрольная работа: Экономические связи России со странами Азиатско-Тихоокеанского региона
Реферат: Фронт национального освобождения имени Фарабундо Марти
Комната Моей Подруги Сочинение
Режимы Хранения Охлажденного Мяса Реферат
Жилищная политика и жилищные проблемы РФ - Государство и право дипломная работа
Коллизии международных и национальных норм права. Международная торговля, воздушные перевозки. Легализация иностранных официальных документов - Государство и право контрольная работа
Лицензирование и сертификация - Государство и право курсовая работа