МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ
ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Дальневосточный федеральный университет»
Инженерная школа
Кафедра механики и математического моделирования
ТЕМА РАБОТЫ
Курсовая
работа
Проектирование
прямоугольного перекрытия
Проверил __________
г. Владивосток, 2013
Курсовая работа
Проектирование прямоугольного перекрытия
Задание на проектирование
Требуется спроектировать плоское прямоугольное перекрытие,
состоящее из настила и подкрепляющего его набора, на действие нагрузки от
равномерного (гидростатического) давления.
Набор располагается со стороны, не подверженной нагрузке (с
внутренней стороны при наружном давлении).
Материал – малоуглеродистая сталь с пределом текучести sт = 235 МПа.
Перекрытие свободно опёрто по всем кромкам.
Схема перекрытия
Задание на проектирование
Набор состоит из одинаковых равноотстоящих балок главного
направления (БГН) и одной перекрёстной связи (ПС), которая делит перекрытие по
ширине пополам.
Допускаемые нормальные напряжения [s] для балок и пластин принять равными 0,6 sт = 141 МПа.
Исходные данные для расчёта
(пример):
·
длина L = 20 м;
·
ширина l = 6 м;
·
расстояние
между балками главного направления (шпация) а = 0,5 м;
·
определить
толщину листов по условиям прочности и устойчивости;
·
определить
момент сопротивления балок главного направления (БГН);
·
определить
момент инерции перекрёстной связи (ПС);
·
подобрать
профиль балок главного направления (полособульб несимметричный);
·
подобрать
профиль перекрёстной связи (сварной тавр);
·
рассчитать
напряжения в балках и пластинах;
·
рассчитать
массу спроектированного перекрытия.
При проектировании учитывается
следующее:
Листовые конструкции рассматриваются как пластины, жёстко
заделанные по контуру и загруженные равномерно распределённой нагрузкой. Ввиду
того, что один из размеров (длина) пластины значительно больше другого
(ширины), при расчёте пластина заменяется балкой-полоской. Напряжения от изгиба
пластины на её опорном контуре не должны превышать допускаемых. Сжимающие
напряжения, обусловленные работой пластин в качестве присоединённых поясков
перекрёстной связи, не должны вызывать потерю устойчивости с требуемым
коэффициентом запаса.
Подбор профилей балок, образующих
перекрытие, осуществляется с учётом предъявляемых требований:
1) рациональное использование материала (минимальная масса
при соблюдении условий прочности);
2) минимальные габариты (если помещение занято грузом или
оборудованием; к примеру, на танкере, перевозящем наливные грузы, это
требование не является определяющим);
3) обеспечение минимальных толщин элементов балок,
необходимых с точки зрения сопротивления износу, коррозии и пр. (в курсовой
работе введение надбавок на коррозию не предусмотрено);
4) конструктивность и технологичность узлов.
Предварительные замечания
Момент сопротивления профиля, работающего на изгиб, в
первом приближении (с ошибкой в безопасную сторону) можно определить как
произведение высоты профиля на площадь пояска (полки) балки. Экономия массы
достигается уменьшением отношения толщины стенки балки к её высоте. Но при этом
должны быть выполнены условия устойчивости стенки.
Площадь стенки должна быть достаточной для восприятия
действующей перерезывающей силы.
Прочность балки на срез заведомо выполняется при отношении
длины балки к её высоте, примерно равном 10 – 15 (в зависимости от вида
нагрузки, условий закрепления и соотношения площадей полки и стенки). При
известной площади полки её размеры (ширина и толщина) также должны
удовлетворять условиям устойчивости.
Предварительные замечания
Для балок из малоуглеродистой стали, находящихся в условиях
изгиба со сдвигом, устойчивость стенки до предела текучести обеспечивается при
отношении высоты к толщине не более 60. Из конструктивных соображений это
отношение можно принимать в пределах 30 – 50 (в среднем около 40).
Ширина полки, симметричной относительно стенки, должна
превышать её толщину не более чем в 35 раз. Обычно это отношение бывает
значительно меньше (примерно 10 – 15). Кроме того, должна обеспечиваться
устойчивость плоской формы изгиба профиля в целом.
Определение толщины настила
в первом приближении
Последовательность проектирования может быть несколько
различной. Здесь мы рассмотрим один из возможных инженерных подходов. В первом
приближении будут выбраны размеры БГН и ПС, а после проверки выполнения условий
прочности и устойчивости будет сделано второе приближение. Обратим внимание на
то, что в ходе расчётов будут встречаться величины, имеющие разные размерности.
Необходимо строго соблюдать соответствие размерностей.
