49690

РАБОЧАЯ ПЛОЩАДКА ПРОМЫШЛЕННОГО ЗДАНИЯ

Курсовая

Архитектура, проектирование и строительство

Подбор сечения Геометрические характеристики сечения Проверка принятого сечения Геометрические характеристики сечения

Русский

2014-01-07

3.26 MB

43 чел.

Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет

Кафедра металлических конструкций

РАБОЧАЯ ПЛОЩАДКА

ПРОМЫШЛЕННОГО ЗДАНИЯ

Работу выполнил(а):

студент(ка) Жукова Д.В.

гр. 1СВспв-2

Работу проверил:

Бахтинов С.А.

Санкт-Петербург

2012

Содержание

[1] Содержание

[2]
Исходные данные

[3]
Разработка схемы балочной клетки

[4] Сбор нагрузок на 1м2 настила

[5] Расчет балки настила Б1

[5.1] Расчетная схема

[5.2] Сбор нагрузок

[5.3] Статический расчет

[5.4] Выбор материала

[5.5] Подбор сечения

[5.6] Геометрические характеристики сечения

[5.7] Проверка принятого сечения

[5.8] Геометрические характеристики сечения

[5.9] Проверка принятого сечения

[6] Расчет главной балки Б2

[6.1] Расчетная схема

[6.2] Сбор нагрузок

[6.3] Статический расчет

[6.4] Выбор материала

[6.5] Подбор основного сечения

[6.6] Окончательные размеры основного сечения

[6.7] Назначение размеров измененного сечения. Таблица геометрических характеристик

[6.8] Определение места изменения сечения

[6.9] Проверка принятых сечений

[7] По II – й группе предельных состояний (по деформативности при нормальных условиях эксплуатации):

[8]
где 0,9– коэффициент, учитывающий уменьшение жесткости балки вследствие перемены сечения.

[8.1] Проверка местной устойчивости

[9] Проверка местной устойчивости пояса. Выполняется согласно п. 7.24 [I].
Местная устойчивость обеспечена т. к.:

где bef – величина неокаймленного свеса пояса.

[10] Проверка местной устойчивости стенки:

[10.1] Расчет поясных швов

[10.2] Расчет опорных ребер

[10.3] Определение размеров опорных ребер из условия прочности на смятие.

[10.3.1] Расчет опорных ребер на устойчивость в плоскости, перпендикулярной стенке.

[10.3.2] Проверяем устойчивость ребра по оси "Б", так как в этом случае расчетное сечение имеет меньшую площадь.
;
;
;
;
По табл. 72 [I]:
;
;
Расчет сварного шва, соединяющего опорное ребро по оси Б со стенкой.

[10.4] Расчет монтажного стыка на высокопрочных болтах

[10.4.1] Предварительная разработка конструкции

[10.4.2] Определение места стыка

[11] Конструкция и расчет прикрепления балки настила к главной балке

[12] Расчет колонны К1

[12.1] Расчетная схема, определение нагрузки, статический расчет

[12.2] Подбор сечения и проверка устойчивости колонны

[12.2.1] Определение сечения ветвей

[12.2.2] Проверка устойчивости колонны относительно материальной оси x-x

[12.2.3] Проверка устойчивости колонны относительно материальной оси x-x

[12.2.4] Установление расстояния между ветвями и геометрические характеристики сечения

[12.3] Расчет соединительных планок

[12.3.1] Проверка прочности приварки планок:

[12.4] Расчет базы

[12.5] Расчет оголовка

[13]
Список литературы:

[1] Содержание

[2]
Исходные данные

[3]
Разработка схемы балочной клетки

[4] Сбор нагрузок на 1м2 настила

[5] Расчет балки настила Б1

[5.1] Расчетная схема

[5.2] Сбор нагрузок

[5.3] Статический расчет

[5.4] Выбор материала

[5.5] Подбор сечения

[5.6] Геометрические характеристики сечения

[5.7] Проверка принятого сечения

[5.8] Геометрические характеристики сечения

[5.9] Проверка принятого сечения

[6] Расчет главной балки Б2

[6.1] Расчетная схема

[6.2] Сбор нагрузок

[6.3] Статический расчет

[6.4] Выбор материала

[6.5] Подбор основного сечения

[6.6] Окончательные размеры основного сечения

[6.7] Назначение размеров измененного сечения. Таблица геометрических характеристик

[6.8] Определение места изменения сечения

[6.9] Проверка принятых сечений

[7] По II – й группе предельных состояний (по деформативности при нормальных условиях эксплуатации):

[8]
где 0,9– коэффициент, учитывающий уменьшение жесткости балки вследствие перемены сечения.

[8.1] Проверка местной устойчивости

[9] Проверка местной устойчивости пояса. Выполняется согласно п. 7.24 [I].
Местная устойчивость обеспечена т. к.:

где bef – величина неокаймленного свеса пояса.

[10] Проверка местной устойчивости стенки:

[10.1] Расчет поясных швов

[10.2] Расчет опорных ребер

[10.3] Определение размеров опорных ребер из условия прочности на смятие.

[10.3.1] Расчет опорных ребер на устойчивость в плоскости, перпендикулярной стенке.

[10.3.2] Проверяем устойчивость ребра по оси "Б", так как в этом случае расчетное сечение имеет меньшую площадь.
;
;
;
;
По табл. 72 [I]:
;
;
Расчет сварного шва, соединяющего опорное ребро по оси Б со стенкой.

[10.4] Расчет монтажного стыка на высокопрочных болтах

[10.4.1] Предварительная разработка конструкции

[10.4.2] Определение места стыка

[11] Конструкция и расчет прикрепления балки настила к главной балке

[12] Расчет колонны К1

[12.1] Расчетная схема, определение нагрузки, статический расчет

[12.2] Подбор сечения и проверка устойчивости колонны

[12.2.1] Определение сечения ветвей

[12.2.2] Проверка устойчивости колонны относительно материальной оси x-x

[12.2.3] Проверка устойчивости колонны относительно материальной оси x-x

[12.2.4] Установление расстояния между ветвями и геометрические характеристики сечения

[12.3] Расчет соединительных планок

[12.3.1] Проверка прочности приварки планок:

[12.4] Расчет базы

[12.5] Расчет оголовка

[13]
Список литературы:

  1.  
    Исходные данные
  2.  План расположения колонн:

  1.  Отметка настила площадки dн=9,3 м;
  2.  Минимальная отметка низа балок d,min=7,5 м;
  3.  Нагрузка полезная нормативная  ;
  4.  Материал балок и колонн - сталь малоуглеродистая;
  5.  Состав настила – монолитная железобетонная плита толщиной 10 см и цементная стяжка толщиной 2,5см;
  6.  Материал фундамента – бетон В12,5(М150);
  7.  Климатический район - II5 (), атмосферные и особые нагрузки отсутствуют;
  8.  Коэффициент надежности по назначению .

Требуется:

  1.  Разработать конструктивную схему рабочей площадки;
  2.  рассчитать и запроектировать следующие наиболее нагруженные элементы рабочей площадки:

а) балку настила из прокатного двутавра;

б) главную балку сварную составную с монтажным стыком на высокопрочных болтах и с поясами переменного сечения;

в) колонну сквозную из двух прокатных швеллеров (двутавров), соединенных планками.

  1.  
     Разработка схемы балочной клетки

Исходя из принципа концентрации материала, располагаем главные балки в направлении большего пролета.

Принимаем шаг балок настила: .

 

  1.  Сбор нагрузок на 1м2 настила

Нагрузка

Толщина t, м

Объемный вес γ, т/м3

Коэффициент надежности по назначению n

Нормативная нагрузка gН, т/м2

Коэффициент надежности по нагрузке f

Расчетная нагрузка , т/м2

I Постоянная

Собственный вес цементной стяжки

0,025

2,20

1,00

1,3

0,0715=0,072

Собственный вес ж/б плиты

0,10

2,40

1,00

1,1

0,264

II Временная полезная

-

-

1,00

1,2

2,28

Итого:

-

-

-

-

  1.  Расчет балки настила Б1
    1.  Расчетная схема

  1.  Сбор нагрузок

Нагрузка на 1 погонный метр балки:

  1.  Нормативная
    где
    qсв – нагрузка от собственного веса 1 погонного метра балки;
  2.  Расчетная
    где
    f - коэффициент надежности по нагрузке принимают по табл.6
    1.  Статический расчет
  3.  Максимальный расчетный изгибающий момент:
    .
  4.  Максимальный нормативный изгибающий момент:
  5.  Максимальная расчетная поперечная сила:
    1.  Выбор материала

По таблице 50* [1] для балок перекрытий, работающих при статических нагрузках при отсутствии сварных соединений (группа 3) в условиях климатического района II5 выбираем сталь C275 (ТУ 14-1-3023-80).

Ориентировочно принимаем, что толщина полки прокатной балки (двутавра) tf=1120мм.

По таблице 51* [1] для стали C275 при tf=1120мм расчетное сопротивление по пределу текучести Ry=2750кг/см2.

  1.  Подбор сечения
  2.  В соответствии с формулой требуемый момент сопротивления:

    где
    c - коэффициент условия работы по табл. 6* [1];
    с
    1 – коэффициент, учитывающий развитие пластических деформаций по пункту 5.18 [1]. В данном случае в месте действия Ммах и в непосредственной близости от него <0,5Rs, тогда в соответствии с формулой 42 [1] с1=с, где с определяется по табл. 66 [1] в зависимости от отношения площадей сечения полки и стенки Af/AW. Принимаем ориентировочно , тогда с использованием линейной интерполяции с1=c=1,095.
    1.  Из условия  принимаем 45Б1 с параллельными полками по ГОСТ 26020-83 с моментом сопротивления .
    2.  Геометрические характеристики сечения

Схема:
h=443 мм;

b=180 мм;

tw=7,8 мм;

tf=11,0 мм;

r=21 мм;

A=76,2 см2;

Вес 1п. м. – 60 кг;

Ix=24940 см4;

Wx=1126 см3;

  •  Расчет остальных параметров:
    высота стенки
    расчетная высота стенки
    условная гибкость стенки
    где


    1.  Проверка принятого сечения

По прочности (I группа предельных состояний) – по п.5.18 [1].

  1.  В пролете: условное нормальное напряжение при упругой работе балки с Wey=c1Wx
    ;
    Где  
    1.  принимаем 45Б2 с параллельными полками по ГОСТ 26020-83 с моментом сопротивления .
      1.  Геометрические характеристики сечения
  •  Схема:

h=447 мм;

b=180 мм;

tw=8,4 мм;

tf=13,0 мм;

r=21 мм;

A=85,96 см2;

Вес 1п. м. – 67,5 кг;

Ix=28870 см4;

Wx=1292 см3;

  •  Расчет остальных параметров:
    высота стенки
    расчетная высота стенки
    условная гибкость стенки
    где


    1.  Проверка принятого сечения

По прочности (I группа предельных состояний) – по п.5.18 [1].

  1.  В пролете: условное нормальное напряжение при упругой работе балки с Wey=c1Wx
    ;
    Где  

Недонапряжение  для 45Б2 большое недонапряжение

  1.  Примечания:
  2.  Разница между фактическим весом 1м балки (67,5кг/м) и его значением, принятым предварительно (100кг/м) от полной нагрузки q составляет:
    ;
    Следовательно, уточнение величины
    q не производим.
  3.  Поскольку недонапряжение (11,24%) больше величины (c1-1)·100=9,7%, то балка работает в упругой стадии () и .
  4.  На опоре:
  •  при этажном сопряжении:
    ;
  •  при сопряжении на одном уровне:
    ;
    Где
    c - коэффициент условия работы по табл. 6* [1];
    Rs=0,58Ry=0,58*2750=1595 кг/см2;
    0,8 – коэффициент, учитывающий ослабление болтами при сопряжении балок настила и главной балки на одном уровне.
  •  Местная устойчивость стенки: в проверке не нуждается т. к. .
  •  Общая устойчивость обеспечена настилом при наличии соответствующих конструктивных элементов, связывающих настил с балкой.
  •  По деформативности при нормальных условиях эксплуатации (II группа предельных состояний).

;
где  определяется по таблице 40* [1].

  1.  Расчет главной балки Б2
    1.  Расчетная схема

Учитывая малую величину распределенной нагрузки от собственного веса балки, принимаем упрощенную расчетную схему:

  1.  Сбор нагрузок
  •  
    где коэффициент 1,02 учитывает собственный вес главной балки.
    1.  Статический расчет

При симметричной нагрузке.

  •  Опорные реакции:
    ;
  •  Максимальный изгибающий момент (в середине пролета):
    ;

Проверим величину Mmax. Считаем нагрузку распределенной:
;
где – 1,04 коэффициент, учитывающий собственный вес главной балки и балок настила

что близко к более точному значению
Mmax=353,25 тм и свидетельствует об отсутствии грубых ошибок при его вычислении.

  •  Максимальная поперечная сила (на опоре):
    1.  Выбор материала
  1.  По таблице 50* [1] для сварных балок перекрытий, работающих при статических нагрузках (группа 2) в условиях климатического района II5 выбираем сталь С245 (ТУ 14-1-3023-80).
  2.  Ориентировочно принимаем, что толщина полки tf=1120мм.
  3.  По таблице 51* [1] для стали С245 при tf=1120мм расчетное сопротивление по пределу текучести Ry=2450кг/см2
    1.  Подбор основного сечения

Выполняем без учета пластических деформаций.

  1.  Требуемый момент сопротивления сечения:
  2.  Задаемся гибкостью стенки  тогда условная гибкость:
  3.  Оптимальная высота балки (при которой площадь сечения будет минимальной):

    Для балки переменного сечения оптимальная высота:
  4.  Минимальная высота балки (при которой балка отвечает требованиям жесткости при полном использовании прочностных свойств материала):

    где  определяется по таблице 40* [1].
  5.  Максимальная высота (при которой отметка низа балки d=d,min) при этажном сопряжении главных балок и балок настила:

    где максимальная строительная высота перекрытия
  6.  Т.к   сопряжение в уровень.
    Принимаем сопряжение главных балок и балок настила в уровень.
  7.  Принимаем:  ;
    Высота стенки: ;
    Принимаем  кратно модулю 5см;
  8.  Толщина стенки  с учетом принятой гибкости:
    ;
    По условиям коррозионной стойкости ;
    По условию прочности в опорном сечении при работе на сдвиг:
    ;
    где
    Rs=0,58Ry=0,58·2450=1421кг/см2.
  9.  Т. к. >1050мм принимаем стенку из прокатной толстолистовой стали (ГОСТ 199-74*) толщиной tw=10мм, из условия сохранения предварительно принятой гибкости w=130, при выполнении условий коррозионной стойкости и прочности. Таким образом, сечение стенки .
  10.  Требуемая площадь пояса из условия прочности:
    ;
    Проверим найденное значение:

    где


    Значения  и  принимаем по ГОСТ 82-70*. Принимаем изменение сечения по ширине. Назначаем =20 мм, тогда:
    ;
    Принимаем ;
    При этом удовлетворяются все условия:
  11.  
  12.  При изменении сечения по ширине:
    ;
  13.  По условию местной устойчивости, при изменении сечения по ширине:
    ;
  14.  ;
  15.   соответствует диапазону ;

Окончательные размеры основного сечения

  1.  стенка ;
    пояс ;
  2.  Геометрические характеристики основного сечения:





    Момент инерции стенки:

    Момент инерции пояса:

    Момент инерции основного сечения

    Момент сопротивления основного сечения:
    1.  Назначение размеров измененного сечения. Таблица геометрических характеристик
  3.  Ширина измененного сечения:

    Принимаем  по ГОСТ 82-70*
  4.  Окончательные размеры измененного сечения
    стенка
    пояс
  5.  Геометрические характеристики измененного сечения:




    Статический момент пояса:

    Статический момент половины сечения:

    Момент инерции стенки:

    Момент инерции пояса:

    Момент инерции измененного сечения

    Момент сопротивления измененного сечения:
  6.  Таблица геометрических характеристик основного и измененного сечений:

Сечение

, см2

, см2

, см2

, см3

, см3

, см4

, см4

, см4

, см3

основное

90

130

310

4,4

-

-

183·103

784·103

967·104

14433

измененное

50

230

3300

5412

183·103

436·103

619·103

9239

  1.  Определение места изменения сечения
  2.  Предельный изгибающий момент для измененного сечения в месте стыкового шва пояса:
    ;
    где
    Rwy – расчетное сопротивление сварного стыкового шва сжатию, растяжению, изгибу по пределу текучести. Используется полуавтоматическая сварка и физический метод контроля качества, тогда Rwy=Ry=2450кг/см2 (по табл. 3 [1]).
  3.  Уравнение изгибающего момента для II отсека:


    Аналогично находится величина Х
    пр. В нашем случае, при симметричной нагрузке на балку Хлевпр=1,18м.
  4.  Проверим, что сечения отстоят от ближайших ребер (границ отсеков) не менее чем на 10tw.
    ;
    1.  Проверка принятых сечений

По I – ой группе предельных состояний:

  1.  Проверка прочности основного сечения по нормальным напряжениям в месте действия максимального момента:
    ;
  2.  Проверка прочности измененного сечения по касательным напряжениям на опоре:

  1.  Проверка прочности измененного сечения по приведенным напряжениям в месте изменения сечения:

    где 1,15 – коэффициент, учитывающий развитие пластических деформаций;
    ;
    ;
  2.  Проверка общей устойчивости балки. Проверка проводится в соответствии с п. 5.16* [I].
    Предельное отношение расчетной длины балки к ширине сжатого пояса, при котором не требуется проверка устойчивости:

    где
    В нашем случае:

    Следовательно, проверка устойчивости не требуется.

По II – й группе предельных состояний (по деформативности при нормальных условиях эксплуатации):


где 0,9– коэффициент, учитывающий уменьшение жесткости балки вследствие перемены сечения.

  1.  Проверка местной устойчивости

Проверка местной устойчивости пояса. Выполняется согласно п. 7.24 [I].
Местная устойчивость обеспечена т. к.:

где bef – величина неокаймленного свеса пояса.

Проверка местной устойчивости стенки:

  1.  Расстановка ребер жесткости (согласно п. 7.10 [I]).
    Предусматриваем парные поперечные (вертикальные) ребра жесткости. Т. к. , то максимально допустимый шаг поперечных ребер жесткости . Поскольку шаг балок настила был принят равным 200см, то шаг опорных ребер принимаем равным
    aр=200см. Оставим это расстояние, но в дальнейшем выполним проверку стенки на местную устойчивость.
  2.  Определение размеров промежуточных ребер:
    Требуемая ширина: ; принимаем>
    Требуемая толщина: ;
    Тогда ;

Так как принято  сопряжение  на одном уровне, то размеры ребра : bh = 110 мм;

ts = 10 мм.

Принимаем

  1.  Проверка выполняется по формуле:
    ;
    где  по табл. 6 [
    I], критические напряжения  и  определяются в соответствии с п. 7.4 [I].
    Касательное напряжение:
    ;
    где
    Q – среднее значение поперечной силы на расчетной длине отсека .
    Максимальное нормальное сжимающее напряжение в стенке:
    при постоянном сечении балки в пределах отсека: ;
    если балка меняет сечение в пределах отсека: ;
    где
    M – средняя величина момента в пределах расчетной длины отсека;
    Mис – момент в месте изменения сечения.
    Расчетная длина отсека:
    в нашем случае при , расчетная длина отсека принимается .
  2.  Проверка устойчивости стенки в I отсеке (изменение сечения). 

;
;
;
;
По табл. 21 [
I] принимаем ccr=30,0
;
;
;
;
;

Проверка устойчивости стенки во II отсеке.
В нашем случае во 2-м отсеке балка меняет сечение при Х=1,18 от опоры. При Х=1,18 (см п. 5.10.3.):
;
;
;

Поверку местной устойчивости стенки в
IV,V,VI отсеках можно не выполнять, т. к. балка загружена симметрично.

  1.  Устойчивость стенки во всех отсеках обеспечена с небольшим запасом 0,80<1. Следовательно, сечение стенки подобрано экономично.
    1.  Расчет поясных швов

Расчет производится по п. 11.16 [I].

  1.  По п. 12.8 [I] максимальная величина катета углового шва:
    ;
    В соответствии с табл. 38 [
    I] минимальная величина катета углового шва:
    при 17мм<<22мм;
    Принимаем минимально допустимое значение ;
  2.  По табл. 34 [I] для автоматической сварки «в лодочку» и при диаметре проволоки  для  коэффициенты, учитывающие форму поперечного сечения шва: , .
  3.  В соответствии с п. 11.2 [I] коэффициенты условий работы шва будут:
  4.  По табл. 55 [I] для климатического района II5 и для 2й группы конструкций, для стали С245 принимаем флюс АН-348-А (ГОСТ 9087-81) и сварочную проволоку Св-08А (ГОСТ 2246-70*)
  5.  В соответствии с табл. 3 [I] расчетное сопротивление углового шва условному срезу по металлу шва:
    ;
    где
    Rwun – нормативное сопротивление металла шва по временному сопротивлению по табл. 4 [I];
    γ
    mn – коэффициент надежности по металлу шва по табл. 3 [I] (примечание 3);
    Расчетное сопротивление сварного шва по металлу границы сплавления:
    ;
    где
    Run – временное сопротивление стали по табл. 51 [I] для более толстого листа.
  6.  В соответствии с п. 11.2 [I]:
    (*);
    Следовательно, материалы для сварки подобраны правильно.
  7.  Проверка прочности по металлу шва:
    ;
    где сдвигающее усилие на единицу длины:
    ;
    Таким образом, прочность сварного шва по металлу шва обеспечена.
    Прочность по металлу границы сплавления обеспечивается, т. к. выполняется условие (*).
    1.  Расчет опорных ребер

Определение размеров опорных ребер из условия прочности на смятие.

  •  Требуемая ширина ребра на опоре по осям А и В:
    ;
  •  Длина площадки смятия:
    ;
  •  Требуемая толщина ребра из условия прочности на смятие:
    ;
    где
    Rp – расчетное сопротивление смятию торцевой поверхности при наличии пригонки. По табл. 1 [I]: . Здесь Run – временное сопротивление стали по табл. 51 [I], γm – коэффициент надежности по материалу, принимаемый по табл. 2 [I].
  •  По сортаменту широкополосной стали принимаем tр=16мм;
  •  Для ребра по оси Б площадка смятия будет:
    ;
  •  Назначаем для ребра по оси"Б" такую же толщину tр=16мм, а ширину , тогда площадь смятия для ребра по оси "Б" будет больше чем по оси "А", и прочность на смятие будет заведомо обеспечена.
  •  Сечение ребер по оси А и В (парных): ;
    Сечение ребер по оси 2: ;

Расчет опорных ребер на устойчивость в плоскости, перпендикулярной стенке.

  1.  В расчетное сечение условной стойки включается сечение ребра и часть стенки шириной: 2S на опоре по осям А и В, S на опоре по оси Б.
    ;

Проверяем устойчивость ребра по оси "Б", так как в этом случае расчетное сечение имеет меньшую площадь.
;
;
;
;
По табл. 72 [I]:
;
;

Расчет сварного шва, соединяющего опорное ребро по оси Б со стенкой.

  1.  По табл. 34 [I] принимаем полуавтоматическую сварку в углекислом газе проволокой d<1,4мм при нижнем положении сварного шва, тогда коэффициенты, учитывающие форму поперечного сечения шва будут: , .
  2.  В соответствии с п. 11.2 [I] коэффициенты условий работы шва будут: .
  3.  По табл. 55 [I] для климатического района II5 и для 2й группы конструкций, для стали С245 принимаем сварочную проволоку Св-08Г2С (ГОСТ 2246-70*).
  4.  В соответствии с табл. 3 [I] расчетное сопротивление углового шва условному срезу по металлу шва:
    ;
    где
    Rwun – нормативное сопротивление металла шва по временному сопротивлению по табл. 4 [I];
    γ
    mn – коэффициент надежности по металлу шва по табл. 3 [I] (примечание 3);
    Расчетное сопротивление сварного шва по металлу границы сплавления:
    ;
    где
    Run – временное сопротивление стали по табл. 51 [I].
  5.  В соответствии с п. 11.2 [I]:
    (*);
    Следовательно, материалы для сварки подобраны правильно.
  6.  Поскольку выполняется требование (*), то требуемая высота катета шва  определяется по величине Rwf:
    ;
  7.  Принимаем: ;
    При этом:
    по табл. 38 [
    I];
    по п. 12.8 [
    I];
    1.  Расчет монтажного стыка на высокопрочных болтах

Предварительная разработка конструкции

  1.  Т. к. высота балки в нашем случае , т. е. , то принимаем диаметр высокопрочных болтов . По табл. 62 [I] площадь сечения болта нетто: . Диаметр отверстия под болт: .

Материал болтов: принимаем сталь 30ХЗМФ «селект». Для этой марки стали по табл. 61 [I]:
;

  1.  Зазор между отправочными марками в стыке принимаем равным 10мм.
  2.  Количество вертикальных рядов на одной полунакладке на стенке принимаем равным . Расстояние между вертикальными рядами принимаем равным 60мм:
    2,5
    d=57,5=60мм;
  3.  Расстояние от центра крайних болтов до края накладки принимаем равным 30мм:
    1,3
    d=29,9=30мм;
  4.  Шаг болтов по вертикали принимаем равным 100мм (кратным 10мм).

Расстояние между крайним болтом в вертикальном ряду и внутренней гранью пояса будет равным , т. е. лежит в допустимом интервале ;
Принимаем в примере четырехрядное расположение болтов.

Определение места стыка

  1.  Момент инерции ослаблений сечения пояса:
    ;

То же сечения стенки

;

Момент инерции ослаблений всего сечения

;

  1.  Момент инерции сечения с учетом ослаблений:
    ;

Поскольку:
, то вводим условный момент инерции сечения нетто:

Условный момент сопротивления

  1.  Предельный изгибающий момент в месте монтажного стыка:
    ;

По эпюре изгибающих моментов определяем, что сечения с изгибающим моментом, равным предельному (334 тм), находятся в III-м и IV-м отсеках. Принимаем, что стык будет в III-м отсеке. Из уравнения для III-го отсека определим положение сты-ка ():


Расстояние от оси стыка до ближайшего поперечного ребра жесткости должно быть не менее 0,5м. В противном случае следует уменьшить величину
.

У нас: 

Окончательно принимаем стык на расстоянии  от левой опоры. Внутренние усилия в месте стыка:

,

Расчет стыка стенки

Момент, воспринимаемый стенкой

где -момент инерции стенки с учетом ослаблений (нетто).

Поперечная сила, воспринимаемая стенкой

Усилие, приходящееся на крайний болт вертикального ряда от момента

То же от поперечной силы :

, где m-число болтов в вертикальном ряду.

Суммарное усилие, приходящееся на крайний болт вертикального ряда

Предельное усилие многоболтового соединения, приходящееся на один болт в соответствии в п.11.13[I].

 

Здесь - наименьшее временное сопротивление материала болта разрыву. Материал болтов: принимаем сталь 40Х «селект». Для этой марки стали по табл. 61 [I]:
;

=2-количество плоскостей трения.

=1,0-коэффициент условия работы соединения при количестве болтов больше 10

=0,42-коэффициент трения, принимаемый по табл.36 Принимаем газопламенный способ обработки.

=1,0-коэффициент условия работы балки в месте стыка на высокопрочных болтах

=1,12-коэффициент надежности газопламенном способе обработки и при регулировании натяжения болтов по моменту закручивания.

 

Прочность соединения стенки обеспечена.

Расчет стыка пояса

Определение числа болтов в стыке пояса:
Момент воспринимаемый поясами

Продольное усилие в поясе

Определяем требуемое число болтов (по одну сторону от оси стыка):

;
Принимаем число болтов ;

Проверка прочности накладок:

Пусть толщина накладок в поясе

Ширина наружной накладки: ;
Ширина внутренней накладки: ;

Площадь сечения накладок

Прочность накладок обеспечена.

  1.  Конструкция и расчет прикрепления балки настила к главной балке

Этот параграф следует выполнять только при сопряжении балок настила главной в одном уровне. Мы выбрали такое сопряжение.

Принимаем по табл. 57 [1], что балке настила присоединяется к ребру главной балки на болтах грубой точности класса "4.6".

Пусть диаметр болтов: , диаметр отверстия .

Расчетное усилие, которое может быть воспринято одним болтом на срез, по формуле 127 [1]:

,

Где  - расчетное сопротивление болтового соединения срезу по табл.58 [1];

 - коэффициент условий работы соединения в расчетах на срез согласно поз. 1 табл.35 [1];

 - площадь сечения стержня болта брутто;

 - число расчетных срезов одного болта.

Расчетное усилие, которое может быть воспринято одним болтом при работе соеди-нения на смятие, по формуле 128 [1]:

,

Где - расчетное сопротивление болтового соединения смятию по табл.59 [1];

 - коэффициент условий работы соединения в расчетах на смятие согласно поз. 1 табл.35 [1] при выполнении требований размещения болтов по табл.39 [1], т. е. при расстоянии вдоль усилия от края элемента до центра ближайшего отверстия  и расстоянии между центрами отверстий. .

- наименьшая суммарная величина элементов, сминаемых в одном направлении. В нашем случае , где  и  - толщина стенки балки настила и промежуточного ребра главной балки соответственно.

Количество болтов:

Принимаем 4 болта.

Выполним более точную проверку стенки балки настила на срез по ослабленному отверстиями и вырезами сечению.

  1.  Расчет колонны К1
    1.  Расчетная схема, определение нагрузки, статический расчет
  2.  Нагрузка на колонну N может быть определена как сумма опорных реакций главных балок, опирающихся на колонну К1:
    ;
    где 1,005 – коэффициент, учитывающий собственный вес колонны.
    Проверим приближенно значение
    N, определив нагрузку через грузовую площадь:
    ;
    где 1,04 – коэффициент, учитывающий собственный вес балок и колонны;
  3.  Определение отметки верха колонны. При сопряжении балок в одном уровне:
    ;
    где 0,015 – величина выступа опорного ребра главной балки;

Ориентировочно принимаем отметку низа колонны  (эта отметка должна быть уточнена при проектировании). Длина колонны: ;
Тогда расчетные длины относительно обеих главных осей:

  1.  Подбор сечения и проверка устойчивости колонны

Определение сечения ветвей

  1.  Принимаем сквозную колонну из двух прокатных швеллеров.
  2.  В соответствии с табл. 50 [I] колонна относится к третьей группе конструкций. По табл. 51 [I] принимаем сталь С245 (ТУ 14-1-3023-80). Для которой (для фасонного проката) при  .
  3.  Исходя из того, что в колонне отсутствуют ослабления, т. е. , расчет на прочность по п. 5.1 [I] не требуется, а определяющим будет расчет на устойчивость по п. 5.3 [I].
  4.  Задаемся гибкостью стержня . Тогда по табл. 72 [I]: .
  5.  Требуемая площадь сечения одного швеллера (одной ветви):
    ;
    Требуемый радиус инерции: ;
  6.  Подбираем прокатные швеллеры для ветвей колонны: принимаем швеллер №40П ГОСТ 8240-97. Геометрические характеристики швеллера:

Проверка устойчивости колонны относительно материальной оси x-x

  1.  Проверка гибкости принятого сечения:
    ;
    где  определен по табл. 72 [
    I] с помощью интерполяции;
  2.  Проверка устойчивости принятого сечения:
    ;
  3.  Недонапряжение:
    ; т.к. недонапряжение превышает 5% примем ближайший профиль меньшей площади №36 и произведём проверку устойчивости колонны относительно материальной оси х-х заново:

принимаем швеллер №36 ГОСТ 8240-89. Геометрические характеристики швеллера:

Проверка устойчивости колонны относительно материальной оси x-x

  1.  Проверка гибкости принятого сечения:
    ;
    где  определен по табл. 72 [
    I] с помощью интерполяции;
  2.  Проверка устойчивости принятого сечения:
    ;

Перенапряжение:

Окончательно принимаем швеллер № 40

Установление расстояния между ветвями и геометрические характеристики сечения

  1.  В основе расчета лежит требование равноустойчивости колонны, согласно которому:
    ;где приведенная гибкость колонны относительно свободной оси
    y-y:
    ;

Задаемся величиной , тогда:

Требуемое расстояние между центрами тяжести ветвей.

Требуемая ширина колоны.

Проверим полученный результат определив  по приближенной формуле


где  - коэффициент, принятый по прил. 10 [3]

Принимаем =42см. Зазор между ветвями не должен быть менее 10,0см

В нашем случае

,

Проверка устойчивости относительно свободной оси у-у:

Приведенная гибкость относительно свободной оси У-У:

При этом , следовательно, устойчивость относительно оси у-у можно не проверять, т.к. .

  1.  Расчет соединительных планок

Установление размеров планок

Принимаем а=25см

Длина планки  принимается такой , чтобы края планки заходили на полки швеллера на 3040мм

Чтобы избежать выпучивания должны быть удовлетворены условия:

                       

Принимаем t=1см, тогда

     

Формула, использованная выше для определения  справедлива, если выполняется условие:

     Здесь

Требуемое расстояние между планками в свету вычисления по принятой ранее гибкости ветви :

Окончательное расстояние между осями планок

Определение усилий в планках

Планки рассчитываются на условную фиктивную поперечную силу

Здесь - коэффициент, принимаемый равным меньшему из двух значений

  и     где  - меньший из коэффициентов  и

В нашем случае: ; .

         

Таким образом

Поперечная сила, действующая в одной плоскости планок:

Сила, срезывающая одну планку :

Момент, изгибающий планку в ее плоскости:
;

Проверка прочности приварки планок:

  1.  При изготовлении колонны предусматриваем использование ручной сварки. Принимаем, что планки прикрепляются к полкам двутавров угловыми швами с высотой катета  с заводкой швов за торец на 20мм.
  2.  По таблице 55* [1] принимаем для климатического района II5 и стали ВСт3пс6 электроды марки Э42 (ГОСТ 9467-75).
    β
    f=0,7; βz=1,0 (табл. 34* [1]);
    γwf=γwz=1 (п. 11.2* [1]);
    Rwf=1850кг/см2 (табл. 56 [1]);
    Rwz=0,45*Run=0,45*3700=1665кг/см2;
    где временное сопротивление принято по таблице 51* [1] для проката толщины 4÷20мм
  3.  В соответствии с 11.2* [1]:
    ;
    Следовательно, прочность следует проверять только по сечению металла шва.
  4.  
  5.  Проверка прочности сварного шва:
    ;

Уменьшаем Кf до 0,6см, тогда

Окончательно принимаем Кf=0,6см. Прочность самих планок заведомо обеспечена, т.к. толщина планки превышает величину .

  1.  Расчет базы
  2.  Расчет плиты
    Расчетное сопротивление смятию бетона фундамента:
    ; ( - призменная прочность бетона)
    Здесь  (предварительно принимаем );
    где  - площадь верхнего обреза фундамента,-площадь плиты;
  3.  Требуемая площадь плиты:
    ;
  4.  Ширина плиты из конструктивных соображений:
    ;

    Тогда требуемая длина плиты:
    ;
    А из конструктивных соображений:
    ;
    Следовательно, принимаем большее из найденных значений и назначаем: ;
    Определение толщины плиты.

Плита работает как пластина, опертая на траверсы и торцы ветвей колонны и загруженная давлением реакции фундамента.

  1.  Нагрузка от отпора фундамента (давление реакции):
  2.  Определим максимальные моменты для отдельных участков плиты.

I участок. (Плита работает, как пластинка, опертая по контуру):

В данном случае:   

II участок. (Плита работает, как пластинка, опертая по 3-м сторонам):

В данном случае:  

III участок. (Плита работает как кансоль):

  1.  Толщина плиты определяется:
    ;

Т.к. толщина плиты превышает 4см введём дополнительное ребро на участке 1:

а= hк= 36см. b=0,5 bк =0,5*42=21см;

a/b= 36/21=1,71; α = 0,091  

Мla = 0,091 *79,6*212 = 3194 кг*см

В этом случае Mmax = М2 = 3980 кг*см

Принимаем ;
Принимаем для плиты по таблице 50* [1] сталь С235 (ГОСТ 380-71*)
при , (табл.51* [1]).

  1.  Расчет траверсы.
    Требуемая высота траверсы определяется необходимой длиной каждого из четырех швов, соединяющих ее с ветвями колонны.
    Принимаем ;
    Принимаем катет шва ;
    Из условия прочности швов:
    ;
    Окончательно принимаем ;
  2.  Нагрузка на единицу длины одного листа траверсы:
    ;
    Усилия в месте прикрепления траверсы к ветвям колонны:
    ;
    ;
    Момент сопротивления изгибу сечения листа траверсы:
    ;
    Напряжения:

    ;
    ;

Расчёт дополнительного ребра:

Принимаем толщину ребра tр = 1,0см

Нагрузка на дополнительное ребро:

Принимаем высоту катета = 1,0 см

Из условия прочности швов:

Из условий прочности ребра на срез:

Принимаем hр= 23см  hртр= 22,1см.

Во избежании выпучивания ;

  1.  Расчет оголовка
  2.  Конструктивно принимаем  и  (как и для траверсы).
  3.  Высота диафрагмы из условия прочности сварных швов:
    ;
    Принимаем ;

Требуемая толщина диафрагмы из условия прочности торца на смятие:

Требуемая толщина из условия прочности на срез:
;
где расчетное сопротивление срезу ;
Следовательно окончательно принимаем ;

Толщина планок, к которым крепится диафрагма:
. Принимаем .


Список литературы:

  1.  СНиП II-23-81*. Стальные конструкции. Нормы проектирования. М.:Стройиздат, 1988. 96с.
  2.  СНиП II-6-74. Нагрузки и воздействия. Госстрой СССР. М.:Стройиздат, 1976. 54с.
  3.  Металлические конструкции: Учебник для вузов/Под ред.Е.И.Беленя.-6-е изд., перераб./М.: Стройиздат, 1985 560с.
  4.  Михайлов А.М. Сварные конструкции. М., Стройиздат, 1983. 367с.
  5.  Лапшин Б.С. К расчету балок в упругопластической стадии по СНиП П-23-81.-В
  6.  Металлические конструкции и испытания сооружений : Межвуз. Темат.сб.тр. Л.: ЛИСИ, 1984., 68-75с.

  1.  

 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

55014. Похідна як швидкість. Розв’язання задач прикладного характеру з застосуванням похідної. Похідна в математиці та фізиці 126.5 KB
  Мета уроку: Розкрити технологію розв’язання текстових фізичних задач із застосуванням похідної, дати уявлення про похідну як швидкість; систематизувати та поглибити теоретичні знання учнів; орієнтувати учнів на виявлення та вивчення багатогранності зв’язків між фізичними та математичними поняттями...
55015. Доба героїчних походів козаків. Петро Конашевич-Сагайдачний 102.5 KB
  Мета: розглянути напрями морських походів козаків; охарактеризувати діяльність гетьмана П.Актуалізація опорних знань учнів: фронтальна бесіда: Про кого ми вивчаємо у 8класіпро козаків; Хто такі козаки Які причини виникнення козацтва...
55016. Морські походи козаків. Гетьман П.Сагайдачний. Участь українського козацтва у Хотинській війні 74 KB
  Мета уроку: розкрити характерні особливості історії України першої половини ХVІІст. – «доби героїчних походів»; поглибити знання учнів про військове мистецтво українського козацтва; ознайомити учнів з військовою, суспільно-політичною та дипломатичною діяльністю видатного гетьмана Петра Конашевича-Сагайдачного...
55017. Використання надбудови. Пошук розв’язку електронних таблиць Microsoft Excel 466.5 KB
  В теоретичної частині роботи розглядається питання: Засіб Пошук розв’язку. Розв’язання задач з використанням функціональних можливостей електронних таблиць Microsoft Excel.
55018. Розв'язування показникових рівнянь 428 KB
  Мета: Систематизувати компетентність по розвязуванню показникових рівнянь. Виховувати наполегливість, вміння аналізувати, розвивати кмітливість. Обладнання: дошка, крейда, роздатковий матеріал.
55019. Інформація. Інформаційні процеси в системі. Апаратне забезпечення інформаційної системи 44 KB
  Мета: повторити і закріпити основні поняття вміння; поглибити розуміння учнями фактичного матеріалу: спонукати до самостійного опанування учнями предмета; розвивати пізнавальну активність увагу пам’ять уміння аналізувати;...
55020. СЕКРЕТНИЙ ПОКУПЕЦЬ 81.5 KB
  Мета конкурсу: узагальнення і поглиблення професійних знань, умінь та навичок продавця. Демонстрація досягнутого рівня підготовки студентів–практикантів та розвиток зацікавленості їх до майбутньої професії з предмету навчальна практика.
55021. ПОЛЕ ЧУДЕС 112.5 KB
  Цель: заинтересовать учащихся предметом; вовлечь их в самостоятельную работу; способствовать расширению кругозора учащихся; способствовать развитию внимания, мышления, памяти, смекалки, познавательной и творческой активности учащихся; воспитывать трудолюбие, ответственность, интерес к изучению математики.
55022. Наростання політичної боротьби у вересні – жовтні 1917р 37.5 KB
  Мета. Дати уявлення про платформу реформ які містила ЦР перед Демократичною нарадою у вересні 1917 року в Петрограді; розкрити фатальні наслідки прорахунків ЦР у воєнній політиці; показати вплив наростаючої анархії на становище в Україні; вказати на головні причини конфлікту ЦР та ТУ.