Геометрические характеристики сечения. Пояснительная записка

Пояснительная записка

К курсовому проекту

РАБОЧАЯ ПЛОЩАДКА ПРОМЫШЛЕННОГО ЗДАНИЯ

По предмету Металлические конструкции

Студент:

Группы:

Преподаватель:

Санкт-Петербург

2014 уч.г.

Изм.

Лист

Проверил

Подп.

Дата

Лист

2013/3-П-3/КП1-КМД

Выполнил

Проверил

Пояснительная записка

Изм.

Листов

Гр.

СОДЕРЖАНИЕ

Оглавление

1. Исходные данные. 5

2. Разработка схемы балочной клетки. 5

3. Сбор нагрузок на 1м² настила. 6

4. Расчет балки настила Б3. 6

4.1. Расчетная схема. 6

4.2. Сбор нагрузок. 7

4.3. Статический расчет. 7

4.4. Выбор материала. 7

4.5. Подбор сечения. 8

4.6. Геометрические характеристики сечения. 8

4.7. Проверка принятого сечения. 9

5. Расчет главной балки Б1. 11

5.1. Расчетная схема. 11

5. 2. Сбор нагрузок. 11

5.3. Статический расчет. 11

5.4. Выбор материала. 12

5.5. Подбор основного сечения. 12

5.6. Назначение размеров измененного сечения. Таблица геометрических характеристик. 16

5.7. Определение места изменения сечения. 17

5.8. Проверки принятых сечений. 18

5.8.1. По первой группе предельных состояний. 18

5.8.2. По второй группе предельных состояний по деформативности при нормальных условиях эксплуатации 19

5.9. Проверки местной устойчивости. 19

5.9.1. Проверка местной устойчивости. 19

5.9.2. Проверка местной устойчивости стенки. 19

5.10. Расчет поясных швов. 22

5.11. Расчет опорных ребер. 23

5.11.1. Конструкция ребер на опорах "А" и "Б". 23

5.11.2. Определение размеров опорных ребер из условия прочности на смятие. 24

5.11.3. Расчет опорных ребер на устойчивость в плоскости, перпендикулярной стенке. 24

5.11.4. Расчет сварного шва, соединяющего опорное ребро по оси "Б" со стенкой. 25

5.12. Расчет монтажного стыка на высокопрочных болтах. 26

5.12.1. Общие указания. 26

5.12.2. Предварительная разработка конструкции. 26

5.12.3. Определение места стыка. 27

Изм.

Лист

N докум.

Подп.

Дата

Лист

2013/3-П-3/КП1-КМД

5.12.4. Расчет стыка стенки. 28

5.12.5. Расчет стыка пояса. 29

5.13. Подбор сечения с учетом развития пластических деформаций. 30

6. Расчет колонны К1. 30

6.1. Расчетная схема, определение нагрузки, статический расчет. 30

6.2. Подбор сечения и проверка устойчивости колонны. 31

6.2.1. Определение сечения ветвей. 31

6.2.2. Проверка устойчивости колонны относительно материальной оси X-X. 33

6.2.3. Установление расстояния между ветвями. 33

6.2.4. Проверка устойчивости колонны относительно свободной оси Y-Y. 34

6.3. Расчет соединительных планок. 34

6.3.1. Установление размеров планок. 34

6.3.2. Определение усилий в планках. 35

6.3.3. Проверка прочности приварки планок. 35

6.4. Расчет базы. 36

6.4.1. Определение размеров плиты в плане. 36

6.4.2. Определение толщины в плане. 37

6.4.3. Расчет траверсы. 38

6.4.4. Расчет дополнительного ребра. 39

6.5. Расчет оголовка. 39

Список литературы. 41

Изм.

Лист

N докум.

Подп.

Дата

Лист

2013/3-П-3/КП1-КМД

ВВЕДЕНИЕ

Современные производства размещаются как в многоэтажных, так и в одноэтажных зданиях, схемы и конструкции которых достаточно многообразны.

Ограждающие конструкции, защищающие помещение от влияния внешней среды, пути внутрицехового транспорта, различные площадки, лестницы, трубопроводы и другое технологическое оборудование крепятся к каркасу здания.

Каркас, т.е. комплекс несущих конструкций, воспринимающий и передающий на фундаменты нагрузки от массы ограждающих конструкций, технологического оборудования, атмосферные нагрузки и воздействия, нагрузки от внутрицехового транспорта, температурные технологические воздействия, может быть из железобетона, стали или смешанным. Выбор материала каркаса является важной технико-экономической задачей.

Металлические конструкции обладают следующими достоинствами, в сравнении с железобетонными:

· Надежность;

· Легкость;

· Индустриальность;

· Непроницаемость.

Понятие «Металлические конструкции» включает в себя их конструктивную форму, технологию изготовления и способы монтажа. Уровень развития металлических конструкций определяется потребностями в них экономики и возможностями технической базы.

Исходные данные

Изм.

Лист

N докум.

Подп.

Дата

Лист

2013/3-П-3/КП1-КМД

Разработка схемы балочной клетки

Исходя из принципа концентрации материала располагаем главные балки (балки, опирающиеся на колонны) в направлении большего пролета.

В реальном проектировании шаг балок настила определяется экономическим расчетом (с учетом стоимости железобетонного настила).

Шаг балок настила – 2,5 м

Рис. 1. Схема балочной клетки

Изм.

Лист

N докум.

Подп.

Дата

Лист

2013/3-П-3/КП1-КМД

Сбор нагрузок на 1м² настила

Сбор нагрузок выполнен в таблице 1.

Нагрузка на 1м2 настила

Вид нагрузки	Нормативная нагрузка g^н, т/м²	Коэффициент надежности по нагрузке γ_f	Расчетная нагрузка g=g^н*γ_f, т/м²
1. Постоянная
Собственный вес цементной стяжки: толщина - t = 0,025 м; плотность – γ = 2,2 т/м³	t* γ* γ_n=0,0252,21=0,055	1,3	0,071
Собственный вес железобетонной плиты: толщина - t = 0,1 м; плотность – γ = 2,4 т/м³	t* γ* γ_n=0,12,41=0,24	1,1	0,264
2. Временная
Полезная	g^н_пол* γ_n=2*1=2	1,2	2,4
Итого:	g^н=2,3		g=2,735

Примечания:

1. Коэффициенты надежности по нагрузке (коэффициенты перегрузки) принимаются по табл. 1 [2].

2.Коэффициент надежности по назначению γ_n принят равным 1 (в соответствии с исходными данными).

Расчет балки настила Б3

Расчетная схема

Расчетная схема балки Б1 с эпюрами внутренних усилий

Рис. 2.Расчетная схема балки Б3 с эпюрами внутренних усилий

Изм.

Лист

N докум.

Подп.

Дата

Лист

2013/3-П-3/КП1-КМД

4.2. Сбор нагрузок

Грузовая площадь балки настила Б1 показана на рис. 2. Нагрузка на 1 погонный метр балки:

а) нормативная q^н=g^н_*а+q_с.в.=2,3*2,5+0,1=5,85 т/пог.м, где нагрузка от собственного веса 1 погонного метра балки принята ориентировочно 0,1т/м.п.;

б) расчетная q=g_*а+q_с.в.* γ_f =2,735*2,5+0,1*1,05=6,94 т/м

где γ_f - коэффициент надежности по нагрузке [2,4].

Статический расчет

Максимальный расчетный изгибающий момент (в середине пролета)

Максимальный нормативный изгибающий момент

Максимальная расчетная поперечная сила (на опоре)

Выбор материала

По таблице 50 [1] для балок перекрытий, работающих при статических нагрузках при отсутствии сварных соединений (группа 3) в условиях климатического района II выбираем сталь С245 (ГОСТ 27772-88). Ориентировочно принимаем, что толщина полки прокатной балки (двутавра)

t_f=11-20 мм (Рис. 3)

Рис. 3.Фрагмент сечения балки

По таблице 51 (с. 60 [1]) для стали С245при t_f=2-30 мм расчетное сопротивление по пределу текучести R_y=2450 кг/см².

Изм.

Лист

N докум.

Подп.

Дата

Лист

2013/3-П-3/КП1-КМД

4.5. Подбор сечения

В соответствии с формулой (39) [1] требуемый момент сопротивления

где - коэффициент условий работы по таблице 6 [1];

- коэффициент, учитывающий развитие пластических деформаций и определяемый по пункту 5.18 [1].

В данном случае в месте действия и в непосредственной близости от него τ<0,5R_s; тогда в соответствии с формулой (42) [1] с₁=с, где с определяется по таблице 66 [1] в зависимости от отношения площадей сечений полки (пояса) и стенки A_f /A_w.

Принимаем ориентировочно A_f /A_w= 0,75, тогда с использованием линейной интерполяции с₁=с=1,095. Наиболее рационально применять тонкостенные высокие "нормальные" двутавры с параллельными гранями полок по ТУ-14-2-24-72 с буквой "Б" в обозначении (балочные). Во всех случаях критерием для выбора служит минимальная площадь поперечного сечения при выполнении условия.

Принимаем I 45Б3 (нормальный) с параллельными гранями полок по ТУ-14-2-24-72 с моментом сопротивления W_x=1410 см³ > W_x^тр=1366 см³.

Геометрические характеристики сечения

h=452,8 мм

b=180,7 мм

t_w=8,3 мм

t_f=14,7 мм

A=91 см²

I_x= 31950 см⁴

W_x=1410 см³ > W_x^тр=1366см³

Линейный вес составляет 71,5 кг/м

Высота стенки h_w=h-2t_f=452,8-2*14,7 =423,4 мм

Расчетная высота стенки h_ef=h_w-2r=423,4-2*18=387,4 мм

Условная гибкость стенки

где

A_f = t_f*b=1,47*18,07=26,56 см²

A_w= t_w*h_w=0,83*42,34=35,14 см²

A_f / A_w=26,56/35,14=0,756

Геометрические характеристики сечения представлены на рис. 4.

Изм.

Лист

N докум.

Подп.

Дата

Лист

2013/3-П-3/КП1-КМД

Рис. 4.Сечение балки