Рабочая площадка производственного здания

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Самарский государственный архитектурно-строительный университет

Контрольная работа по дисциплине: «Металлические конструкции»

На тему: «Рабочая площадка производственного здания»

Выполнил: студент 5 курса

Факультета ПГС Группы П-901

Шифр 290690 Красиев А.Д.

Проверил: Соловьёва О.Н.

Самара 2013

Исходные данные:

1. Продольный шаг колонн рабочей площадки L=16м.

2. Поперечный шаг колонн l=5,2м.

3. Отметка верха настила =9,2м.

4. Подплощадочный габарит =7,4м.

5. Временная нормативная нагрузка p=13кПа.

6. Сечение колонны балочной клетки при деталировке: сплошное.

7. Сталь С275.

8. Укрупнительный стык ГБ: на высокопрочных болтах.

9. Класс бетона фундамента В20.

Типовая ячейка состоит из следующих конструктивных элементов:

1. Настил.

2. Балка настила (БН).

3. Главная балка (ГБ).

4. Колонна.

5. Связи.

Поверх балки настила приваривается стальной листовой настил.

,

где 20 - количество балок.

Определение нормальной нагрузки:

,

где p - нормативная нагрузка здания p=13 кН.

Определение расчетной колонной нагрузки:

,

где коэффициент надёжности по нагрузке.

Из условия прочности изгибаемых элементов:

;

,

,

По СНиПу таблица 51 270 МПа.

.

.

Находим данные по профиль 20Б1 Масса m=21,3кг.

Проверка жёсткости подобранного сечения:

Е=2,06*=2,06*.

;

Условие жёсткости не выполняется.

;

Принимаем для БН двутавр 25Б1 Масса m=25,7кг.

Расчёт настила.

Подбор толщины настила:

,

.

.

.

Т.к. минимальная толщина настила 6 мм, значит толщину принимаем 6 мм.

Определение веса 1 рабочей площадки.

Показатель	Вес
Настил	46,8 кг
БН	32,12 кг
Сумма ?	79 кг

Масса 1 настила толщиной 1 мм. равна 7,8 (7,8*6=46,8 );

Масса БН приходится на 1 определяется путём деления массы п.м. на шаг a:

.

Расчёт главной балки.

Определение погонной нормативной нагрузки:

;

g - вес 1 покрытия 79 кг.

;

Определение расчётной нормативной нагрузки:

;

где - коэффициент надёжности по нагрузке - 1,1

- коэфф. надёжности собственному весу конструкции - 1,05.

,

Определение максимального изгибающего момента.

,

Максимально перерезывающая сила:

,

Сечение ГБ комплектуем из трёх листов: одного вертикального - стенка, и двух горизонтальных - полок.

Высота ГБ выбирается из трёх условий:

;

где

;

.

? - зазор учитывающий прогиб ГБ равен 50 мм.

=(9,2 м-7,4 м) - (0,006 м+0,05 м) = 1,7 м.

1. Из условия минимум массы:

,

,

,

Принимаем h главной балки равное

Компановка сечений главной балки.

Высоту стенки назначаем на 50 мм меньше принятой и принимаем его равным стандартной ширине проката: =1,6 м.

Толщина стенки принимается по возможности минимальной, однако должны выполняться следующие условия:

1. Во избежание постановки рёбер жёсткости:

,

2. Из условия прочности стенки на срез:

,

.

3. принимаем - как большее из этих значений равным 12 мм.

,

Т.к. момент сопротивления балки состоит из суммы момента сопротивления стенки и момент сопротивления полки , то

;

.

Задаёмся шириной полки ; (53ч32 см)

Принимаем

.

Примем

.

Минимальная толщина полки 20 мм, т.к. у нас 9 мм , то принимаем (20, 22, 25, 28, 30, 32, 36, 40)

Проверка прочности и жёсткости подобранного сечения:

,

Определяем геометрические характеристики:

,

,

,

,

,

.

Проверка жёсткости подобранного сечения:

,

Жёсткость подобранного сечения обеспечена.

Расчёт поясных швов.

Поясные швы препятствуют сдвигу полок относительно стенки от действия поперечной силы Q:

;

;

.

Угловые сварные соединения рассчитываются по двум сечениям: по металлу шва и по границе сплавления.

- по металлу шва

- по границе сплавления.

где ; ;

.

Принимаю электрод Э42 . N=T=290

По металлу шва:

0,29?1

По границе сплавления:

0,24?1

Прочность сварных швов обеспечена.

Расчёт опорной части главной балки.

Расчётом проверяем рёбра на смятие, опорную часть на устойчивость и сварные швы на срез.

Находим площадь ребра из условий его работы на смятие:

,

где ;

,

.

Толщину ребра задаём

Минимальная ширина ребра 180 мм.

Принимаем опорное ребро сечением:

Выступающая часть опорного ребра принимаем

Устойчивость опорной части проверяем как для стойки нагруженной сосредоточенной силы

Условие устойчивости центрально сжатых колонн:

,

,

;

,

,

,

,

По таблице Д1 в СП 16.13330.2011 Стальные конструкции

Делаем проверку:

,

,

.

Устойчивость опорного ребра обеспечена.

Расчёт укрупнительного стыка.

Укрупнительный стык устанавливается в середине балки, что позволяет получить два одинаковых отправочных элемента.

Укрупнительный стык на высокопрочных болтах.

Проектирование заключается в выборе диаметра и материала болтов, размера накладок поясов и стенки, способа обработки поверхности, а также в определении схемы размещения болтов. Расчёт стыка состоит в определении количества болтов и проверки стыка стенки на усилие в наиболее нагруженном болте.

= 2568 кН*м. = 2 см.

= 160 см. = 162 см.

= 164 см. = 80 .

= 1,2 см. = 1433,6* .

= 40 см. = 409600 .

Принимаем болты d=24 мм. из стали 40Х «Селект», отверстия d=27 мм.

=1100 МПа ; = 4,52 .

Способ обработки поверхности - газопламенный, способ регулирования натяжения болтов - по углу поворота гайки.

= 0,42; = 1,02.

Расчётное усилие на 1 болт, которое может быть воспринято каждой поверхностью трения соединяемых элементов, определяем:

,

= 0,7* = 0,7*1100 МПа = 770 МПа.

Стык поясов перекрываем накладками из стали 10Г2С1. Накладки проектируем так, чтобы суммарная площадь сечения была не менее площади пояса.

Площадь накладок верхнего и нижнего поясов: = 80 .

Верхняя накладка = 40 см. = 1,6 см. = 40*1,6+2*15*1,6=112 .

Максимально допустимое расчётное усилие на стык поясов составит:

,

.

Требуемое количество болтов:

Принимаем 12 болтов.

Стык стенок перекрываем парными накладками из листа толщиной 11 мм.

.

Болты ставим в 2 вертикальных ряда с каждой стороны стыка на расстоянии а=100мм.(. Число болтов в ряду - 12 штук, расстояние между крайними болтами в вертикальном ряду

Момент приходящий на стенку:

.

Наибольшее усилие на 1 болт, которое передаётся 1 поверхностью трения определяем:

.

= 2 - количество поверхностей трения;

= 2 - количество вертикальных рядов с одной стороны стыка;

= 2,86 .

; 70,6 кН 143,3 кН.

Расчёт конструирования колонны.

Колонна рабочей площадки рассчитывается на центрально сжатый элемент, схема опирания ГБ на колонну принимаем сварку.

Определение расчётной длины колонны:

,

- отметка верха настила = 9,2 м.

- толщина настила = 6 мм.

.

a - выступающая часть опорного ребра ГБ = 3 см.

- глубина заглубления = 70 см.

.

Усилия действующие в колонне.

,

,

.

Подбор сечения колонны:

Принимаем колонну сплошного сечения из сварного двутавра и рассчитываем её из условия устойчивости.

;

Задаёмся гибкостью 70 и находим:

,

,

,

.

Для сечения связи двутавры коэфф. фермы

.

.

принимаем равным в пределах от 6 до 14 мм исходя из некоторых условий:

,

,

,

,

,

Принимаем =8 мм.

Требуемая площадь сечения полки:

,

.

должно быть в пределах от 8 до 40 мм. Или

;

,

.

Принимаем =14 мм.

Определение геометрических цифр сечения:

,

,

,

,

,

,

.

Проверка устойчивости:

,

,

.

Устойчивость подобранного сечения обеспечена.

Конструкция и расчёт оголовка колонны.

При опирании ГБ на колонну сверху давление передаётся через опорное ребро, которое приваривается к стенке колонны четырмя угловыми швами.

Ширина ребра определяется из расчёта обеспечения необходимого участка смятия:

- ширина ребра;

где толщина плиты задаёмся 20 мм.

b - ширина опорного ребра ГБ =180 мм.

.

Толщину ребра находим из условия смятия:

,

По СНиПу от 11мм до 16мм =5 (минимальный катет швов)

Длина ребра:

находим по таблице 39 =1,1

.

.

Проверяем стенку на срез:

,

- толщина стенки колонны 8 мм.

- расчётное сопротивление срезу (

.

.

Условие не выполняется, требуется устройство вставки.

,

,

Устраиваем вставку =49 см. =1,2 см.

Расчёт базы колонны.

,

марка бетона В20

,

Расчётное сопротивление бетона смятию:

,

Определяем толщину плиты из условия смятия бетона:

,

Принимаем и задаёмся консольным участком

,

,

примем =12,5см.

,

Делим плиту на три участка:

1. Консольный;

2. Опёртый на три стороны;

3. Замкнутый по контуру.

Определение момента на участке 2:

где - участок плиты шириной 1 см.

a - незакреплённая сторона участка

- зависит от отношение закреплённой стороны к свободной.

,

,

,

Определение момента на участке 1:

,

Определение момента на участке 3:

,

- зависит от отношения большей стороны B к меньшей A.

,

если соотношение только 2, то .

.

.

Выбираем максимальный момент

Находим толщину плиты из условия работы на изгиб:

,

,

.

Расчётная схема траверсы представляет двухконсольную балку нагруженную равномерно распределённой нагрузкой.

Погонная нагрузка на траверсу равна:

,

где - грузовая площадь траверсы.

,

,

Траверсу прикрепляем к колонне двумя сварными швами полуавтоматической сваркой.

,

Требуемая высота траверсы:

,

Проверка прочности траверсы на изгиб и срез:

,

,

,

,

Проверка по приведённым напряжениям:

,

,

,

Сопряжение главной балки и балки настила.

Толщину накладки принимаем

Толщину ребра

Проектируем сопряжение на болтах нормальной точности d=24мм, класс точности 6,6. настил сплавление болт

Расчётное сопротивление болтов срезу

Расчётное сопротивление смятию сопротивляемых элементов - площадь болта.

Болты работают на срез и смятие.

Несущая способность одного болта на срез:

,

Несущая способность одного болта на смятие:

, , .

Принимаем не менее двух болтов.

Размещено на Allbest.ru

...