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

58 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

22744. Посилення холодної війни США проти соціалістичних країн у період першого президентства Д. Ейзенхауера 31 KB
  Посилення холодної війни США проти соціалістичних країн у період першого президентства Д. Они пожинали плоды послевоенного экономического подъема когда материальное благополучие США еще больше возросло. В 60е годы политизированное студенчество выступило против международной роли США особенно в разрушительной войне во Вьетнаме. Сама жизнь подводила граждан США к поискам нового социального равновесия в стране.
22745. Африканська політика адміністрації Дж. Картера 26.5 KB
  Киссинджер пытались наладить отношения с будущими партнёрами национальноосвободительными силами на юге Африки которые стремились расширить круг своих сторонников на международной арене использовать противоречия международного сообщества с Южной Родезией ЮАР и с колониальными властями Португальской Африки. В частности во время поездки по странам Африки в апрелемае 1976г. Киссинджера в ходе его поездки по странам Африки как прямое указание к действиям. Весомым практическим результатом этой политики для Африки стали посреднические усилия...
22746. Умисел як форма вини 128.5 KB
  Вина - це завжди умисел або необережність. Лише за наявності вини особи щодо вчиненої нею дії (бездіяльності) можна говорити про склад злочину як підставу кримінальної відповідальності.
22747. Доктрина Ейзенхауера 22 KB
  €œДоктрина Ейзенхауера€. У боротьбі за крісло у Білому домі Дуайт Ейзенхауер використав нову зовнішньополітичну доктрину замінивши політику стримування політикою відкидання звільнення ' від комунізму її теоретиком був Дж.Кеннана що у зовнішніх справах Ейзенхауер був людиною гострого політичного розуму і передбачуваності. Президент зазнав нищівної критики військові вимагали збільшення фінансування на звичайні озброєння але Ейзенхауер вистояв.
22748. Політика США щодо СРСР у першій половині 80-х рр 27.5 KB
  Політика США щодо СРСР у першій половині 80х рр. У зовнішньополітичній діяльності президента Рейгана варто розрізнити два періоди відповідно до термінів президентства: 19811984 рокичас різкої конфронтації з СРСР курсу на військову перевагу США у світі домінування силових методів у розв'язанні міжнародних конфліктів дії доктрини Рейгана доктрини неоглобалізму тобто протистояння з СРСР у будьякому куточку планети; 19851989 рокиперіод пошуку шляхів для виходу із політики глобального протистояння з СРСР нормалізації...
22749. Зрив США Паризької наради у верхах у 1960 р 25 KB
  обследовав сверхсекретные объекты Советского Союза Семипалатинский ядерный полигон авиабазу стратегических бомбардировщиков Ту95 близ него полигон противоракетной обороны в СарыШагане ракетный полигон ТюраТам космодром Байконур U2 выскользнул из пределов СССР южнее города Мары. Отмолчались и продолжили планирование разведывательных полетов над СССР. Дело в том что в мае должно было состояться совещание большой четверки США СССР Великобритании и Франции в Париже где предстояла новая встреча главы американского государства с...
22750. Теоретичні основи зовнішньої політики адміністрації Р. Рейгана 30.5 KB
  У зовнішньополітичній діяльності президента Рейгана варто розрізнити два періоди відповідно до термінів президентства: 19811984 рокичас різкої конфронтації з СРСР курсу на військову перевагу США у світі домінування силових методів у розв'язанні міжнародних конфліктів дії доктрини Рейгана доктрини неоглобалізму тобто протистояння з СРСР у будьякому куточку планети; 19851989 рокиперіод пошуку шляхів для виходу із політики глобального протистояння з СРСР нормалізації стосунків з СРСР підписання кардинальних договорів щодо...
22751. Провал інтервенції на Кубі 1961 р. та Карибська криза 23 KB
  Поскольку он сразу занял антиамериканскую позицию США поддержали противников Кастро и помогли им организовать высадку на Кубе апрель 1961 г. США поддержали высадку контрреволюционных групп на территорию Кубы в 1961 году. Поскольку Куба была расположена в 90 милях от побережья США большая часть их территории оказалась бы в сфере досягаемости ракет. США узнали об этом только из данных военной разведки когда ракеты уже были установлены и на этот раз действовали весьма жестко.
22752. Американсько-радянські переговори і угоди на найвищому рівні у 1991 р. Договір СНО-1 22.5 KB
  Этот и другие недостатки Договора разный подход к ограничению охватываемых документом видов СНВ вывод за скобки установленных количественных пределов крылатых ракет морского базирования отказ США подтвердить свою приверженность Договору по ПРО по существу ставили под вопрос соответствие этого Договора принципу равенства и одинаковой безопасности США обеспечили себе возможность достижения военностратегического перевеса над СССР не выходя формально за рамки принятых обязательств. В соответствии с Договором СНВ1 более строгому...