Строительство и архитектура \ Металлические конструкции

Проектирование рабочей площадки (строительная высота перекрытия – 1,5 м, расстояние от пола до верха настила – 13,8 м)

Страницы работы

27 страниц (Word-файл)

Скачать файл

Фрагмент текста работы

Министерство образования Республики Беларусь

Учреждение образования

«Белорусский государственный университет транспорта»

Кафедра: « Строительные конструкции, основания и фундаменты»

Курсовая работа

По дисциплине «Металлические конструкции»

«ПРОЕКТИРОВАНИЕ РАБОЧЕЙ ПЛОЩАДКИ»

Выполнил: Проверил:

студент гр. ЗП-41 преподаватель

Васильцов С.А. Прасол В.Д.

Шифр ОЗ-ЗП

2008

Содержание стр

1 Разработка схемы балочной клетки

1.1. Расчет ребристого стального настила.

1.2. Определение шага балок настила. Подбор сечения балок настила, определение массы стали площадки в кг/м², количества сварных швов, м/м² и узлов сопряжения на одну секцию

2 Проектирование главной балки.

2.1. Определение нагрузок и расчетных усилий в балке.

2.2. Подбор сечения сварной балки. Проверка ее прочности, жесткости и устойчивости

(общей и местной)

2.3 Расчет поясных швов и опорных ребер главной балки

3. Проектирование колонны.

3.1. Подбор сечения центрально-сжатой сплошной колонны

3.1.1. Колонна из 3-х двутавров

3.1.2. Колонна из сварного двутавра

3.2. Подбор сечения сквозной колонны.

3.3. Расчет крепления планок.

3.4. Проектирование оголовка и базы с траверсой.

4 Защита конструкций от коррозии

Литература

1 Разработка схемы балочной клетки

1.1. Расчет ребристого стального настила.

Толщина и пролет настила являются исходными величинами, определяющими схему балочной клетки. Пролет настила зависит от нагрузки q, толщины настила t и требуемой жесткости настила .

модуль упругости стали

коэффициент Пуассона

Предельный прогиб составляет 1/200, значит вычисление пролёта настила определяем по формуле.

Принимаем по ГОСТ 82 – 70 800мм.

Для расчета настила вырезаем полосу

Цилиндрическая жёсткость:

Балочный прогиб и момент при

;

Из уравнения находим α=0,497;

Расчетный прогиб:

Прогиб обеспечен, условие выполняется.

Распор на единицу (длины) ширины настила определим:

Прочность настила обеспечена.

Рассчитываем толщину сварных швов на единицу длины. Для ручной сварки.

; . (т. 34 СНиП [1])

В таб. 55 СНиП [1] выбираем электрод марки Э 50

В таб. 56 СНиП [1] по электроду

=> расчёт ведём по металлу шва

По таб. 38 СНиП [1] принимаем 5 мм.

1.2. Определение шага балок настила. Подбор сечения балок настила, определение массы стали площадки в кг/м², количества сварных швов, м/м² и узлов сопряжения на одну секцию

Шаг второстепенных балок с ребристым настилом при нормальной балочной клетке:

принимаем шаг балок 1420 мм.

Для определения нагрузки на второстепенную балку, определим размеры ребра настила и проверим его на прочность.

Рисунок 2 – Поперечное сечение ребра

Расчет сечения ребра настила.

Нагрузка, действующая на ребро:

Момент сопротивления

Размеры ребра находим из выражений :

принимаем h=56 мм

принимаем d=7мм. Сечение ребра 56х7 мм.

Определение геометрических характеристик:

данное сечение удовлетворяет требованиям.

Прочность одностороннего шва проверяем по формуле:

Прочность шва обеспечена.

Рисунок 3 – Схема расположения балок

Требуемый момент сопротивления балки в упругой стадии

Принимаем по сортаменту двутавр 36 :; ;

Проверяем жесткость:

Принятое сечение удовлетворяет условиям прочности и жесткости.

Расчет в упругопластической стадии.

принимаем с₁ = 1,07

Принимаем двутавр №33 : ; ;

h =330мм; b =140мм; d =7мм; t =11,2мм;.

с₁ = 1,095

Проверяем жесткость:

Принимаем двутавр 36 :

Масса стали площадки:

Количество сварных швов составляет 1,85 м/м².

Количество узлов сопряжения на одну секцию – 24 шт.

2 Проектирование главной балки.

2.1. Определение нагрузок и расчетных усилий в балке.

Таблица 1 – Нагрузки, действующие на главную балку, кПа.

Наименование нагрузок	Нормативная, кПа	γf	Расчетная, кПа
Настил, t=10мм	0,010·78,5=0,785	1,05	0,824
Ребра настила 7х56 мм	0,007·0,056·78,5/0,8=0,038	1,05	0,04
Балка настила	0,486/1,42=0,342	1,05	0,359
Нормативная нагрузка на площадку	21,5	1,2	25,8
ИТОГО	22,665		27,023

где 1,02 – коэффициент учитывающий массу главной балки;

2.2. Подбор сечения сварной балки. Проверка ее прочности, жесткости и устойчивости (общей и местной)

Минимальная высота балки из условия требуемой жесткости при [f/l]=1/400, no=400:

Высота балки при усредненной гибкости стенки;

Толщина стенки:

- Из условия прочности на срез

МПа

;

- Из условия постановки поперечных ребер.

принимаем по ГОСТ 82-70.

Оптимальная высота балки из условия минимума массы:

к = 1,1

142см;

По (ГОСТ 19903 – 74) принимаем 1400мм, .

Определение ширины пояса:

Площадь одного пояса:

Ширину пояса находим из условия:

По (ГОСТ 19903 – 74) принимаем 400мм

Тогда

Тогда по (ГОСТ 19903 – 74) принимаем 30мм.

Проверка местной устойчивости пояса:

Для снижения массы балки уменьшаем ширину её пояса на приопорном участке:

Рисунок 4 – Схема изменения ширины пояса на опоре

Для нахождения определяем

принимаем 180мм.

Длина приопорного участка, на котором ,

Проверочные расчеты главной балки.

По предварительно заданным размерам пояса и стенки вычерчиваем в масштабе поперечные сечения главной балки, и определяют их геометрические характеристики.

На опоре: 1400х10мм; 180х30мм;

В пролете: 1400х10мм; 400х30мм.

На опоре В середине пролета

Рисунок 5 – Поперечное сечение главной балки на опоре и в пролете.

Геометрические характеристики сечений:

- в середине пролета:

Момент инерции

Момент сопротивления

Статический момент площади пояса

Статический момент площади полусечения:

- на опоре:

Момент инерции

Момент сопротивления

Статический момент площади пояса

Статический момент площади полусечения

Проверка напряжений:

- нормальных в середине пролета:

- касательных на опоре:

Проверка приведенных напряжений в месте изменения сечения балки:

Проверяем напряжение в стенке балки в месте изменения сечения:

Проверяем жесткость:

Проверка общей и местной устойчивости балки.

. Общая устойчивость обеспечена.

Местная устойчивость стенки зависит от нормальных и касательных напряжений и от условия гибкости стенки:

Размер ребра:

принимаем 85мм по (ГОСТ 103 – 76).

Ребро выполняют из полосовой стали принимаем:

Проверку местной устойчивости сделаем в 3-х сечениях:

Расчет местной устойчивости сделаем в таблице 1 .

Таблица 1. Расчет местной устойчивости стенки балки.

№	Формула или обозначение	Отсеки
№	Формула или обозначение	1	3	5
1	кН/м	165,4	165,4	165,4
2	х, м	0,92	3,76	7,3
3	кН·м	1041	3371	4407
4		780789	1455607	1455607
5		93,3	162	221
6	кН	1055	586	0
7	МПа	75	42	0
8		29,3	29,3	29,3
9		35,5	35,5	35,5
10		1,42	1,42	1,42
11		1,4	1,4	1,4
12		1,01	1,01	1,01
13		240	240	240
14		139,2	139,2	139,2
15		373	373	373
16		4,78	4,78	4,78
17		110	110	110
18		0,53	0,58	0,59

Так как во всех сечениях условие выполняется, то в установке продольных ребер нет необходимости. Местная устойчивость обеспечена.

2.3 Расчет поясных швов и опорных ребер главной балки

Расчетные характеристики материалов металла шва:

180МПа;

Расчетные характеристики металла границы плавления:

МПа; 5

Расчет шва можно вести по одному, менее прочному сечению. Так, если ;

162=162, то катет определяют по металлу шва:

Минимальный катет шва, принимаем по таблице 38 [1] в зависимости от вида сварки и толщины соединяемых элементов.

7мм

;7мм > 2 мм, то принимаем 7мм

Расчет опорного ребра балки.

Давление балки на оголовок колонны передается через опорное ребро (стойку). Опорные ребра могут располагаться в торце балки. Торец ребра фрезеруется.

Рисунок 7 – Опорное ребро главной балки

Опорные ребра рассчитываем на смятие и устойчивость:

На смятие:

МПа, таблица 51 [1].

принимаем опорное ребро 180х20мм.

Условие выполняется.

Проверка на устойчивость:

Расчетная площадь стойки

;0,912

Вывод: условие на смятие и устойчивость опорного ребра выполнено.

3. Проектирование колонны.

Полная длина колонн с оголовком и базой при наличии заглубления

где - расстояние от пола до верха настила; - заглубление базы, равное 0,15 м; h_стр – строительная высота

13,8м; 0,15м; 1,5м.

13,8+0,15-1,5=12,45м

Расчетная длина колонны:

Расчетная сила:

Рисунок 7 – Конструктивная и расчетная схемы колонны

3.1. Подбор сечения центрально-сжатой сплошной колонны

Центрально сжатые колонны рассчитывают методом попыток. Коэффициент продольного изгиба задают в пределах . Требуемую площадь сечения определяют из условия устойчивости по формуле

Выбираем

3.1.1. Колонна из 3-х двутавров

По требуемой площади выбираем подходящий номер прокатного элемента и определяем действительную гибкость стержня.

Для 3-х двутавров определяем оптимальное сечение исходя из требуемого, получаем, что нам подходит двутавр

3 I №33

53,8см²;

Выбираем 0,699;

;

Условие устойчивости выполняется, принимаем двутавры №33.

3.1.2. Колонна из сварного двутавра

Принимаем b=h. При подборе сечения задаемся : и вычисляем радиус инерции

По радиусу инерции устанавливаем ширину колонны:

0,685

При изменой ширине пояса, его толщина: принимаем 12мм.

принимаем 8мм.

Принимаем сечение: 420х8мм; 450х12мм.

; 0,706

Для обеспечения местной устойчивости пояса необходимо соблюдение условия:

где

;

Местная устойчивость стенки считается обеспеченной, если:

3.2. Подбор сечения сквозной колонны.

Сквозные колонны состоят из ветвей, соединенных планками. Основным условием проектирования сквозных колонн является обеспечение их равноустойчивости в обеих плоскостях, так как в этом случае достигается наилучшее использование металла.