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.
Конструкция закрепления базы колонны к фундаменту должна соответствовать принятой расчётной схеме колонны.
Равноустойчивость колонны характеризуется равенством гибкости по обеим осям.
В сквозных колоннах расстояние между осями прокатных элементов определяют, исходя из равноустойчивости колонны в отношении материальной и свободной осей. Материальная ось пересекает стенки швеллеров, а свободная проходит параллельно стенкам и размещается между ними.
Специфика проверки устойчивости относительно свободной оси состоит в том, что здесь необходимо определить приведённую гибкость, учитывающую деформативность ветвей на участке между узлами соединительных элементов (расстояние между планками в свету), а также деформативность самих соединительных элементов.
Гибкость колонн по обеим осям не должна превышать предельную гибкость сжатых элементов.
Шаг соединительных планок определяется из условия гибкости отдельной ветви λ1, которая принимается равной 20 - 30, но не более 40. Ширину планок назначают примерно равной расстоянию между ветвями колонны в свету (0,5 - 0,75b), толщину планки - 6 - 12мм.
При центральном сжатии в стержне колонны отсутствует перерезывающая сила, по которой определяются усилия в соединительных элементах. Поэтому планки рассчитываются на условную поперечную силу, которая может возникнуть вследствие прогиба колонны при потере устойчивости, а также благодаря наличию эксцентриситетов и искривлений.
Принимаем сварное сечение стержня колонны в виде двутавра из трёх листов. Примем .
Расчётная нагрузка:
Расчётная длина стержня:
Задаёмся гибкостью λ = 60 и находим значение φ = 0,805
Расчёт относительно материальной оси:
Требуемая площадь сечения:
Требуемый радиус инерции:
По сортаменту ГОСТ 7798-70 принимаем два двутавра №40, для которых:
Рассчитываем гибкость относительно оси х:
Проверим устойчивость колонны относительно материальной оси:
Недонапряжение 10,6%.
Расчёт относительно свободной оси:
Определим расстояние между ветвями колонны из условий равноустойчивости колонны в двух плоскостях , затем требуемую гибкость относительно свободной оси у - у по формуле:
Требуемое расстояние между ветвями:
Следовательно установленную ширину 400мм можно принять за основную для дальнейшего расчёта.
Проверка сечения относительно свободной оси:
Из сортамента для двутавра №40:
Момент инерции сечения относительно свободной оси:
Расчётная длина ветви:
Принимаем расстояние между планками 91см, тогда .
Сечение планок 360х8мм.
Радиус инерции сечения:
Гибкость стержня:
Приведённая гибкость стержня относительно свободной оси:
Проверим устойчивость колонны относительно свободной оси:
Устойчивость колонны обеспечена.
Расчёт планок:
Расчётная поперечная сила в колонне принимается по данным, приведённым в таблице 8.2. [2]:
Поперечная сила, приходящаяся на планку одной грани:
Изгибающий момент и поперечная сила в месте прикрепления планки:
,
Где l - расстояние между осями планок.
Принимаем приварку планок к полкам двутавров угловыми швами с катетом шва .
Определим, какое из сечений угловых швов (по металлу шва или по границе сплавления) имеет решающее значение. По табл. 5.1[2] по табл. 5.3 [2] , тогда
Необходима проверка по границе сплавления. Для проверки имеем расчётную площадь шва:
Момент сопротивления шва:
Напряжение в шве от момента и поперечной силы:
Проверка прочности шва:
Расчёт
базы колонны с траверсами.
Конструкция крепления базы колонны к фундаменту должна соответствовать принятой расчётной схеме колонны.
Крепление базы колонны к фундаменту выполняют с помощью анкерных болтов. Жёсткое закрепление базы обеспечивается установкой не менее трёх болтов. В шарнирном закреплении достаточно установить два болта.
Диаметр болтов в центрально сжатых колоннах назначают конструктивно. Для шарнирного закрепления диаметр анкерного болта принимают в пределах от 20 до 36см.
Башмак колонны проектируют или с учётом фрезеровки торцов колонны, или без учёта фрезеровки.
В первом случае усилие передаётся непосредственно опорной плите, а соединяющие их швы являются конструктивными.
При этом толщина плиты определяется расчётом на изгиб консоли, нагруженной реактивным давлением бетона и защемлённой по линиям габарита сечения колонны.
Если торец колонны не фрезерован, то передача усилия от колонны к опорной плите происходит через траверсу, представляющую собой вертикальные опорные листы. Усилие от колонны передаётся на траверсу при помощи вертикальных сварных швов и от траверсы через горизонтальные швы на опорную плиту. При этом вертикальные и горизонтальные швы являются расчётными.
Плита работает на изгиб как пластинка на упругом основании, воспринимающая давление от ветвей траверсы и рёбер. Толщину опорной плиты принимают в пределах от 20 до 40мм, толщину траверсы - от 10 до 14мм.
Следует отметить, что более экономичным по расходу стали является башмак с траверсой.
Rпр = 7,5МПа = 0,75кН/см2, Ry=22кН/см2.
Расчётное давление на плиту с учётом собственного веса колонны:
Требуемая площадь плиты базы:
Конструируем башмак с траверсой из листов толщиной 10мм с выпуском плиты за листы траверсы по 60мм.
Тогда ширина плиты:
Длина плиты:
Принимаем плиту с размерами в плане 650х540мм.
Назначив размер фундамента 750х640мм, корректируем коэффициент g1:
Фактическое напряжение под плитой базы:
Конструируем башмак с траверсой из листов толщиной 10мм. Привариваем их к полкам колонны и плите угловыми швами. Определим изгибающие моменты в плите по трём участкам для определения толщины плиты (см рис. 3).
Участок 1, опёртый на 4 канта:
b/а = 460/400 = 1,15
α = 0,058 (табл. 8.6[2])
Участок 2,консольный:
Участок 3: не проверяем, так как он имеет меньший консольный вес.
Определяем толщину плиты по максимальному моменту:
Принимаем по ГОСТ 19903-74* лист толщиной 45мм.
Прикрепление траверсы к колонне выполняется полуавтоматической сваркой сварочной проволокой С6-08Г2С. Толщину траверсы принимаем 10мм, высоту - 500мм.
Прикрепления рассчитываем по границе сплавления, принимая катет угловых швов .
Проверяем допустимую длину шва:
Требования к максимальной длине шва выполняются. Крепления траверсы к плите принимается угловыми швами .
Замечание:
при вычислении суммарной длины швов с
каждой стороны шва учитывалось 0,5см на
непровар.
Глава
4. Литература.
Павлов Ю.А. Металлические конструкции. Ч.I - М.: РГОТУПС, 1998.
Металлические конструкции / Под общей редакцией Е.И. Беленя. - М.: Стройиздат, 1986.
СНиП 11-23-81*. Стальные конструкции. Нормы проектирования. - М.: ЦИТП, 1991.
Пособие по проектированию стальных конструкций (к СНиП 11-23-81*). - М.: ЦИТП,1989.
Металлические
конструкции. Железобетонные конструкции.
Методические указания к расчётам в курсовом
и дипломном проектировании с помощью
ПЭВМ для студентов специальностей 290300,
290900, 290800. - М.: РГОТУПС, 1007.
Рецензия: