Проектирование металлических конструкций рабочей площадки производственного здания

ЦЕЛЬ РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКОЙ РАБОТЫ:

        Цель курсовой расчетно-графической работы: приобретение навыков в решении основных вопросов проектирования металлических конструкций рабочей  площадки производственного здания. При этом необходимо решить следующие вопросы:

·  освоить методику компоновки простейших сооружений;

·  определить нагрузки на отдельные несущие элементы рабочей площадки;

·  выбрать расчетные схемы несущих элементов;

·  произвести расчет и конструирование несущих балок балочной клетки и их узлов;

·   произвести расчет и конструирование центрально-сжатых колонн рабочей площадки и их узлов.

СОДЕРЖАНИЕ РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКОЙ РАБОТЫ:

   Расчетно-графическая  работа состоит из трех частей: компоновочной, расчетной и графической.

   В компоновочной части выбирается тип балочной клетки на основе технико-экономического анализа нескольких вариантов.

   В расчетной части определяются размеры сечений всех несущих элементов рабочей площадки и рассчитываются  узлы. Расчету  подлежат: настил, второстепенная  балка  (балка настила), вспомогательная балка, главная балка, узлы главной балки, колонна, узлы колонны.

   В графической части разрабатываются чертежи КМ (конструкции металлические) для монтажа конструкций и КМД (конструкции металлические деталировочные) для изготовления конструкций рабочей площадки.

1. КОМПОНОВКА РАБОЧЕЙ ПЛОЩАДКИ.

Требуется выполнить компоновку рабочей площадки при следующих данных:

·  шаг колонн в продольном  направлении  - 12 (м);

·  шаг колонн в поперечном направлении  -  2,5 (м);

·  габариты площадки в плане 22,5х12(м);

·  временная (полезная) нормативная  равномерно  распределенная  нагрузка   на  площадке   Pn = 30 (kH/M²);

·  отметка верхней поверхности настила Н = 13 (м);

·  материал настила, второстепенных и вспомогательных балок, колонн - малоуглеродистая сталь обычной прочности, главных балок - сталь повышенной прочности;

·  сечение колонны сплошное

·  относительный прогиб [f / l] = 1 / 150 .

Главные балки

                                                                                                                B=2500

                                                                                                     Балки настила

                                    L=12000                                               

Рис. 1

1.1. Выбор схем балочных клеток.

   В расчетно-графической работе необходимо рассмотреть два варианта балочных клеток нормального типа с разной толщиной настила (разница в 2 мм).

ВАРИАНТ 1.

   Принимаем  нормальный тип балочной клетки. Толщину стального настила принимаем по [6] табл. 1.1, в зависимости от величины действующей нагрузки.

    При q = 48 кН/м ² принимаем толщину настила t₁= 12(мм).                  

Возможное отношение пролета настила к его толщине находим  по  приближенной формуле (7.2) [2] при [f / l] = 1/150.

,

.

Таким образом, предельный пролет настила равен:

l₁= t₁·82,927=1,2·82,927=0,995 (м).

Определяем теперь шаг второстепенных балок (балок настила). Для этого пролет главной балки делим на предельный пролет настила. В результате получим число шагов между балками:

n₁=

которое может быть только целым числом, большим или равным полученному.

Принимая число шагов n₁=13 и, разделив на него длину пролета главной балки, получим шаг второстепенных балок (рис. 1.1):

a₁=<0,995(м)

ВАРИАНТ 2.

   В балочной клетке нормального типа принимаем толщину настила равной:

t₂= t₁+2=12+2=14 (мм),

где t₁=16 (мм) - толщина настила в первом варианте.

Предельный пролет настила для этого варианта будет равен:

l₂ = t₂ ·82,927=1,4·82,927=1,161 (м).

Число шагов будет равно:

 Принимая число шагов n₂=11, получим шаг второстепенных балок (рис. 1.2):      

<1,161 (см).

1.2. Подбор сечения второстепенных и вспомогательных балок.

ВАРИАНТ 1.

   В качестве второстепенных и вспомогательных балок применяются обычно прокатные балки, подбор, сечения которых производится в следующей последовательности.

Определяется нормативная погонная нагрузка на балку по формуле:

где                                          =0.012·78.5=0,942 (кН/м²).

-нагрузка от 1 м³ стали,

t₁ = 0.012(м)-толщина настила.

Определяется расчетная погонная нагрузка на балку по формуле:

где   - коэффициенты надежности по нагрузкам.

Находится расчетный изгибающий момент из предположения, что нагрузка распределяется по длине балки равномерно:

,

где     - коэффициент, учитывающий собственный вес балки.

Определяется требуемый коэффициент момента сопротивления:

где С₁= 1.12 - коэффициент, учитывающий развитие пластических деформаций.

      Поскольку второстепенные и вспомогательные балки прокатного профиля относятся к 3-й группе конструкций, то принимаем для них сталь ВСтЗпс 6-1 по ТУ 14-1- 3023-80 (прил. 4[2]), для которой R_y=24кН/см²  (240МПа) при толщине полок 4 ... 20 мм.

     - принимаем равным единице исходя из данных СНиПа [1].

      По ГОСТ 26020-83 подбираем двутавр 16Б2 с  моментом сопротивления

W_x = 108,7 см³ большим или равным требуемому. Для дальнейших расчетов выписываем еще некоторые данные для выбранного двутавра:

          J_x = 869 (см) и g = 15,8 (кг/м) .

Производится проверка прогиба балки по формуле: Здесь  E = 2.06 (2.0610⁵МПа) - модуль упругости стали.

   Определяется расход металла на 1м² перекрытия:

v  настил равен:       

v  балки настила: 

 Весь расход металла составит: 94,2 + 64,783 = 158,983 (кг/м²).

ВАРИАНТ 2.

   Вычисляем нагрузки:

Максимальный изгибающий момент:

(кН·м).

Требуемый момент сопротивления:

По ГОСТ 8239 – 89 подбираем двутавр № 18 Б1 с W_x = 120,1 (см³), J_x = 1063 (см⁴) и

g = 18,8 (кг/м).

Проверка прогиба:  Определяется расход металла на 1м² перекрытия: