Автор: Пользователь скрыл имя, 18 Ноября 2010 в 18:06, курсовая работа
Рабочие площадки располагаются внутри производственного здания и служат для размещения на них стационарного и подвижного оборудования, складов материалов и т.п.
Систему несущих балок, образующих конструкцию рабочей площадки, называют балочной клеткой.
При проектировании следует два варианта балочной клетки. После статического и конструктивного расчётов настила и балок для двух вариантов производят технико - экономическое сравнение по расходу стали на 1м2 площади покрытия балочной клетки.
В качестве первого варианта можно рассматривать крепление настила непосредственно к балкам настила при расстоянии между ними
а=80 - 160см (рис. 1).
Во втором варианте стальной настил следует располагать по балкам настила при расстоянии между ними а=60 - 140см, вспомогательные балки при этом нужно располагать с шагом b=2 - 5м (рис. 2). Ему должен быть кратен пролёт главной балки.
В качестве стального настила применяется сталь широкополосная (универсальная). Для балок и колонн применяют прокатные профили или они компонуются из листовой стали.
Глава 1. Исходные данные для проектирования.
Исходные данные.
Компоновка балочной клетки.
Схема рабочей площадки, схемы балочных клеток (рис. 1).
Глава 2. Проектирование площадки.
Расчёт настила.
Расчёт прокатных балок:
Расчёт балочной клетки по 1 варианту;
Расчёт усложнённой балочной клетки (2 вариант);
Расчёт вспомогательной балки для балочной клетки по 2 варианту;
Выбор наиболее выгодного варианта балочной клетки.
Расчёт главной балки:
Определение нагрузки на главную балку, подбор её сечения с проверкой его по несущей способности и жёсткости;
Расчёт сечения главной балки на участке 1\6 пролёта от опоры;
Расчёт необходимости применения рёбер жёсткости;
Расчёт поясных швов балки;
Проверка опорной стойки балки на устойчивость относительно оси Z;
Расчёт сопряжения вспомогательной балки с главной балкой;
Расчёт и конструирование монтажного болтового стыка в сварной главной балке.
Определение нагрузок на колонну и подбор сечения стержня сквозной колонны.
Расчёт базы колонны с траверсами.
Глава 3. Приложения к расчёту.
Глава 4. Литература.
Проверим прочность принятой балки с учётом собственного веса:
Расчётная погонная нагрузка:
Расчётный изгибающий момент:
Принятое сечение балки удовлетворяет условиям прочности и жёсткости.
Определяем расход металла на 1м2 перекрытия:
Настил:
Балка настила:
Итого:
Расчёт
усложнённой балочной клетки (2 вариант);
b = 3,6м.
Нормативная погонная нагрузка настила:
Нормативная погонная нагрузка на балку настила:
Расчётная погонная нагрузка на балку настила:
Расчётный изгибающий момент:
Требуемый момент сопротивления для поперечного сечения балки с учётом упругопластической работы (С1=1,1):
Принимаем по ГОСТ 8239-89 двутавр №40, для которого:
Проверим прогиб принятой балки настила с учётом собственного веса.
Нормативная погонная нагрузка:
Относительный прогиб:
Проверим прочность принятой балки с учётом собственного веса:
Расчётная погонная нагрузка:
Расчётный изгибающий момент:
Принятое
сечение балки удовлетворяет условиям
прочности и жёсткости.
Расчёт
вспомогательной балки для балочной клетки
по 2 варианту;
На вспомогательную балку нагрузка передаётся в виде сосредоточенных сил, каждая из которых равна удвоенной опорной реакции балки настила. Если число балок настила больше 5, нагрузку на вспомогательную балку от балок настила для упрощения расчёта считаем равномерно распределённой.
Нормативная погонная нагрузка на вспомогательную балку:
Расчётная погонная нагрузка на вспомогательную балку:
Расчётный изгибающий момент:
Требуемый момент сопротивления для поперечного сечения балки с учётом упругопластической работы (С1=1,1):
Принимаем по ГОСТ 8239-89 двутавр №55, для которого:
Проверим прогиб принятой балки настила с учётом собственного веса.
Нормативная погонная нагрузка:
Относительный прогиб:
Проверим прочность принятой балки с учётом собственного веса:
Расчётная погонная нагрузка:
Расчётный изгибающий момент:
Принятое сечение вспомогательной балки удовлетворяет условиям прочности и жёсткости.
Определяем расход металла на 1м2 перекрытия:
Настил:
Балка настила:
Вспомогательная балка:
Итого:
Выбор
наиболее выгодного варианта балочной
клети.
Сравнение вариантов произведём по таблице 2.
Таблица 2.
| Балочная клетка | Расход стали на 1м2 покрытия, кН/м2 |
| Нормальная (1 вариант) | 1,21 |
| Усложненная (2 вариант) | 2,02 |
По расходу
металла первый вариант выгоднее.
Расчёт
главной балки:
Расчёт главной балки выполняют как свободно опёртой, несущей сосредоточенную нагрузку. При наличии на балке пяти и более сосредоточенных грузов расчёт её можно производить на равномерно распределённую нагрузку, эквивалентную по интенсивности сосредоточенным грузам.
Высоту балки определяют исходя из технических и экономических соображений. В первом приближении её можно принять равной 1/10 пролёта. Наиболее целесообразной является высота hопт, при котором сечение балки получается наименьшим, что приводит к минимальному расходу металла. Вторым критерием является минимальная высота hmin, которая обеспечивает полное использование металла при прогибах, не превосходящих предельные. Относительный прогиб не должен быть больше 1/400 (0,0025)пролёта.
Во всех случаях высоту балки следует назначать близкой к оптимальной, но не меньше минимальной и не больше заданной строительной высоты с учётом толщины настила.
Толщина стенки балки назначается исходя из обеспечения её работы на срез.
Пояса в сварных балках принимаются из одинаковых листов универсальной стали по ГОСТ 19903-74*. При определении размеров сечений поясов следует учитывать необходимость обеспечения их местной устойчивости, в связи с чем отношение свеса пояса к его толщине не должно превышать . В то же время пояса не следует делать слишком узкими и толстыми, так как толстый металл трудно обрабатывать. Для прикрепления его к стенке требуются сварные швы больших толщин, приводящие к значительным сварочным напряжениям. Толщина пояса с учётом высказанных замечаний назначается в пределах от одной до трёх толщин стенки. Ширину пояса следует принимать в пределах 1/2 - 1/5 (0,5 - 0,2) высоты балки из условий обеспечения её общей устойчивости. По конструктивным соображениям ширина полки не должна быть менее 180см.
При назначении окончательных размеров элементов сечения главной балки высоту стенки необходимо принимать в соответствии с ГОСТ 19903-74*, с тем чтобы не производить при изготовлении лишних операций по резке листа; толщину стенки - в соответствии с указанным ГОСТом, но не менее 8мм, толщину листа пояса от 8 до 40мм.
Местная устойчивость стенки составных балок обеспечивается одиночными или парными поперечными рёбрами жёсткости.
При проектировании балки рёбра жёсткости могут быть поставлены по конструктивным соображениям чаще, чем это требуется исходя из условия устойчивости стенки, а именно в месте примыкания каждой второстепенной балки. Тем самым достигается сопряжение балок с главной при их расположении в одном уровне. Установка ребра жёсткости в месте приложения сосредоточенного груза позволяет не учитывать при расчёте устойчивости стенки местные напряжения.
Общая устойчивость главной балки может не проверяться, если к её верхнему поясу крепится настил (балочная клетка в одном уровне). Сечение составной балки, подобранное по максимальному изгибающему моменту, может быть уменьшено в местах с меньшими моментами.
Обычно в сварных балках принимают одно изменение сечения на расстоянии примерно 1/6 пролёта балки от опоры. В сварных балках распространено изменение ширины полки, а высота балки при этом сохраняется постоянной.
Уменьшенное сечение полки подбирают по моменту, действующему в месте изменения сечения. Ширина полки при этом должна отвечать условиям:
Стык различных сечений полки может быть прямым или косым. Прямой стык без применения физических методов контроля шва должен рассчитываться из условий прочности стыкового шва на растяжение.
В балках составного сечения необходимо также рассчитывать соединение поясов со стенкой и опорное ребро.
Длина главной балки превосходит заданную по условиям транспортировки монтажа максимальную длину отправочного элемента. Поэтому балка расчленяется на две отправочные марки.
Место расположения монтажного стыка определяется следующими соображениями:
Длина отправочной марки не должна превосходить заданной максимальной;
Расположение стыка посредине балки делит её на две одинаковые части, что удобно с технологической точки зрения, однако при этом сечение ослабляется многочисленными отверстиями под болты в месте наибольшего изгибающего момента. В этом случае необходима проверка прочности сечения;
Стык должен размещаться в широкой части балки;
Для удобства размещения конструктивных элементов стыка он должен располагаться на расстоянии не менее 0,5м от рёбер жёсткости и иных примыканий.
Расчёт стыка поясов и стенки производится раздельно.
При расчёте считается, что стенка воспринимает поперечную силу, а изгибающий момент распределяется между стенкой и поясами пропорционально их моментам инерции.
Расчёт стыков на высокопрочных болтах или повышенной точности, несмотря на принципиальные различия в характере работы, отличается лишь определением несущей способности болта.
Сопряжение в одном уровне выполняется с помощью болтового соединения на двух или трёх болтах.
Количество
и диаметр болтов определяется расчётом.
Определение
нагрузки на главную балку, подбор её сечения
с проверкой его по несущей способности
и жёсткости;
Расчёт производим на равномерно распределённую нагрузку, эквивалентную по интенсивности сосредоточенным грузам.
Нормативная погонная нагрузка на главную балку:
Расчётная погонная нагрузка на балку настила:
Расчётный изгибающий момент:
Расчётная поперечная сила:
Находим требуемый момент сопротивления сечения балки первоначально принимая С1 = С =1,1(с учётом упругопластических деформаций):
Сечение балки принимаем в виде сварного двутавра. Определим высоту сечения балки.
Минимальная высота балки:
Оптимальная высота:
Толщину стенки находим, задавшись , по приближённой формуле:
Принимаем .
Обращаясь к сортаменту сталей (ГОСТ 19903-74*) , принимаем высоту стенки балки h=160см. С учётом толщины полки балки, которую в первом приближении принимаем равной 2,5см, назначим высоту балки h=165см и сопряжение балок в одном уровне.
Из условия работы на срез толщину стенки определим по формуле: