Расчет технологической площадки
Определение прогиба настила при равномерно распределённой нагрузке и расчетной длины сварного шва, прикрепляющего настил к балкам настила. Рассмотрение и анализ процесса компоновки сечения главной балки. Расчёт сквозной центрально-сжатой колонны.
Рубрика | Строительство и архитектура |
Вид | курсовая работа |
Язык | русский |
Дата добавления | 22.03.2018 |
Размер файла | 461,5 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
100 мм - минимальный необходимый зазор в свету между полками ветвей.
(мм).
Окончательно принимаем расстояние между ветвями колонны b = 480 мм.
4.4 Проверка колонны относительно свободной оси
Определяем расчётную длину ветви колонны в соответствии с формулой:
, (85)
где л1 - принятая гибкость ветви, л1 = 30;
iy1 - момент инерции двутавра № 40 относительно оси у-у, iy1 = 3,03 см.
(см).
Определяем момент инерции колонны относительно свободной оси:
, (86)
где I1 - момент инерции двутавра № 40 относительно оси у-у, I1 = 667см4;
А - площадь поперечного сечения одного двутавра № 40, А = 72,6 см2;
b - принятое расстояние между ветвями колонны, b = 48 см.
(см4).
Радиус инерции сечения стержня колонны относительно свободной оси определяется по формуле:
, (87)
где Iу - момент инерции колонны относительно свободной оси, Iу = 84969,2 см4;
А - площадь поперечного сечения одного двутавра № 40, А = 72,6 см2.
(см).
Определяем гибкость колонны относительно свободной оси:
, (88)
где lef - расчётная длина колонны, lef = 592 см;
iy - радиус инерции колонны относительно свободной оси, iy = 24,19 см.
.
Проверяем отношение погонных жесткостей ветви и планки:
, (89)
где Is - собственный момент инерции соединительных планок, определяемый по формуле:
, (90)
где ts - толщина соединительной планки, ts = 0,02 м;
hs - высота соединительной планки, hs = 0,40 м.
l1 - расстояние между центрами соседних соединительных планок, l1 = 125 см;
I1 - момент инерции ветви относительно оси у-у, для двутавра № 40 I1 = 667 см4;
b0 - расстояние между осями ветвей колонны, b0 = 32,5 см.
(см3).
.
При значении отношения погонных жесткостей ветви и планки более 5, приведенная гибкость колонны определяется в соответствии с формулой:
, (91)
где лy - гибкость колонны относительно свободной оси, определённая по формуле (88); лy = 30,67;
лy1 - принятая гибкость ветви, лy1 = 30.
.
Проверяем устойчивость принятого стержня колонны в соответствии с неравенством:
, (92)
где N - продольная сила, действующая на колонну, N = 2295414,68 Н;
А - площадь поперечного сечения одной ветви колонны, А = 72,6 см2;
цу - коэффициент продольного изгиба колонны, принимаемый в зависимости от значения гибкости колонны относительно свободной оси по таблице 72 «Коэффициент продольного изгиба для центрально-сжатых элементов» [3];
Для определения значения коэффициента цу воспользуемся методом интерполяции:
.
.
Подставляем полученное значение в формулу (91):
(Н/м2).
196507260,64 Н/м2 = 196,51 МПа,
(МПа),
196,51 МПа < 335 МПа.
Условие выполняется, устойчивость принятого стержня колонны обеспечена.
Рисунок 7 - Стержень колонны с планками
4.5 Расчёт соединительных планок
Соединительные планки в проектируемой центрально-сжатой сквозной колонне рассчитываются на условную поперечную силу, возникающую при продольном изгибе ветвей колонны при потере ими устойчивости. Условная поперечная сила распределяется поровну межу планками, лежащими в плоскостях, перпендикулярных оси, относительно которой производилась проверка устойчивости.
Расчёт планок состоит в проверке их сечения и расчёте прикрепления к ветвям колонны.
Определяем значение поперечной силы, приходящейся на систему планок, расположенных в одной плоскости:
, (93)
где Qfic - значение условной поперечной силы, принимаемое в соответствии с таблицей 5.2 методических указаний в зависимости от расчётного сопротивления материала колонны; при Ry = 290 МПа Qfic = 0,40 · А, при Ry = 380 МПа Qfic = 0,50 · А (А - площадь поперечного сечения колонны, А = 72,6 см2); для определения значения Qfic при Ry = 230 МПа воспользуемся методом интерполяции:
.
Подставляем полученное значение в формулу (93):
(кН).
Определяем изгибающий момент в месте крепления планки:
, (94)
где Qs - поперечная сила, приходящаяся на систему планок, расположенных в одной плоскости, Qs = 32670 Н;
l1 - расстояние между центрами соседних планок, l1 = 125 см = 1,25 м.
Рисунок 8 - К расчету планок
(Н м).
Определяем поперечную силу в месте крепления планки:
, (95)
где b0 - расстояние между осями ветвей, b0 = 32,5 см = 0,325 м.
(Н).
Принимаем катет сварного шва, служащего для крепления планки к колонне, равным толщине соединительной планки (kf = 12 мм). Расчётную длину шва lw принимаем равной высоте соединительной планки hs = 400 мм.
Для сварки соединительных планок и ветвей колонны, изготовленных из стали С 345, необходимо использовать покрытые электроды Э 42 ГОСТ 9467-75*([3], приложение 2, таблица 55* «Материалы для сварки, соответствующие стали»).
Расчётное сопротивление сварного соединения углового шва при срезе по металлу шва Rwf для электродов Э 42 составляет 180 МПа, нормативное сопротивление металла шва Rwun - 410 МПа ([3] приложение 2, таблица 56 «Нормативные и расчётные сопротивления металла швов сварных соединений с угловыми швами»). Расчётное сопротивление сварного соединения с угловыми швами на срез по металлу границы сплавления Rwz для стали С 255 составляет 171 МПа.
Проверку прочности сварного соединения проверяем по наименьшему из произведений (Rwf · вf) и (Rwz · вz).
Rwf · вf = 180 · 0,7 = 126 (МПа),
Rwz · вz = 162 · 1 = 162 (МПа),
Rwf · вf = 126 МПа < Rwz · вz = 162 МПа.
Проверяем прочность сварного шва на совместное действие нормальных и касательных напряжений по металлу шва:
, (96)
где Мs - изгибающий момент в месте крепления планки, рассчитанный по формуле (94); Мs = 23881,77 Н · м;
вf - коэффициент, принимаемый при сварке элементов из стали с пределом текучести до 530 МПа по таблице 34* [3] (предел текучести стали С 345 составляет 335 МПа); при полуавтоматической сварке вf = 0,7;
kf - катет сварного шва, kf = 0,012 м (соответствует толщине соединительной планки);
lw - расчётная длина сварного шва, lw = 0,40 м (соответствует высоте соединительной планки);
Fs - поперечная сила в месте крепления планки, рассчитанная по формуле (95); Fs = 146964,74 Н;
Rwf - расчётное сопротивление сварного соединения углового шва при срезе по металлу шва, Rwf = 180 МПа;
гwf - коэффициент условий работы шва, гwf = 1 ([3] п. 11.2*);
гс - коэффициент условий работы, гс = 1.
(Н/м2),
Н/м2 = 121,18 МПа,
(МПа),
121,18 МПа < 180 МПа.
Условие выполняется, прочность сварного шва обеспечена.
4.6 Расчёт и конструирование базы колонны
База колонны предназначена для равномерного распределения сосредоточенного усилия от стержня колонны на фундамент. В рамках настоящей курсовой работы проводится расчёт базы, обеспечивающей шарнирное сопряжение колонны с фундаментом (крепления осуществляется посредством анкерных болтов).
Проектирование базы с траверсами следует начинать с определения размеров опорной плиты в плане. Размеры опорной плиты, в соответствии с технологическими требованиями, должны быть кратными 10 мм.
Для запроектированной центрально-сжатой колонны размеры опорной плиты в плане следует определять исходя из условия прочности фундамента:
, (97)
где N - расчётное усилие в колонне на уровне базы, N = 2295414,68 Н;
- коэффициент, принимаемый при равномерном распределении напряжений под плитой равным 1,0;
fcud - расчётное сопротивление бетона смятию, определяемое в соответствии с формулой:
, (98)
б - коэффициент, для тяжёлого бетона принимаемый равным 1,0;
щu - коэффициент, учитывающий повышение прочности бетона при смятии, щu = 1,2;
Рисунок 9 - К расчету базы колонны
fcd - расчётное сопротивление бетона сжатию, определяемое по формуле:
, (99)
где fck - нормативное сопротивление бетона осевому сжатию; для бетона класса С 16/20 fck = 16 МПа;
гс - частный коэффициент безопасности для бетона, гс = 1,5.
Подставляем значения в соответствующие формулы:
(МПа),
(МПа),
(м2).
Определяем требуемую ширину опорной плиты:
, (100)
где h - высота сечения ветви колонны, h = 400 мм = 0,4 м;
ttr - толщина траверсы, принимаем ttr = 10 мм = 0,01 м;
с - вылет консольной части опорной плиты, принимаем с = 90 мм = 0,09 м.
(м).
Определяем требуемую длину опорной плиты:
, (101)
(м2).
Определяем минимальную возможную длину опорной плиты:
, (102)
где bf - ширина полки профиля, использованного для ветви колонны, для двутавра № 40 bf = 155 мм = 0,155 м;
0,1 м - требуемый зазор между ветвями колонны;
с - вылет консольной часть опорной плиты, принимаем с = 90 мм = 0,09м.
(м).
По конструктивным соображениям принимаем Lpl = 0,6 м.
Фактическая площадь опорной плиты Аpl = Bpl · Lpl = 0,6 · 0,6 = 0,36 м2.
Толщина опорной плиты определяется её работой на изгиб как пластинки, опёртой на торец колонны, траверсы и рёбра. Расчётной нагрузкой на плиту является давление, равное напряжению в фундаменте при контакте с базой колонны:
, (103)
где N - расчётное усилие в колонне на уровне базы, N = 2295414,68 Н;
Аpl - фактическая площадь опорной плиты, Аpl = 0,36 м2;
fcud - расчётное сопротивление бетона смятию, fcud = 12,8 МПа.
(Н/м2),
у f = 10846927 Н/м2 = 10,85 МПа,
у f = 10,85 МПа < 12,8 МПа.
Определяем изгибающий момент на первом расчётном участке (при опирании на четыре канта):
, (104)
где a - свободная сторона рассчитываемой пластинки, a = 570 мм,
б - коэффициент, зависящий от отношения длины закреплённой стороны пластинки b к свободной стороне a:
.
При b/a = 1 б = 0,048, при b/a = 1,1 б = 0,055 (методические указания, таблица 5.4 «Коэффициенты б для расчёта на изгиб плит, опёртых на четыре канта»). Для определения значения коэффициента б при b/a = 1,51, воспользуемся методом интерполяции:
.
Подставляем полученное значение в формулу (104):
(Н · м).
Определяем изгибающий момент на втором расчётном участке (при консольном закреплении):
, (105)
где с - величина консольного свеса, с = 90 мм = 0,09 м.
(Н · м).
Участок 3 не проверяем, так как он имеет меньший консольный свес.
Определяем требуемую толщину опорной плиты:
, (106)
где Мmax - наибольший из определённых моментов, действующих на опорную плиту, Мmax = 181494,58Н · м;
Ry - расчётное сопротивление материала колонны, Ry = 335 МПа;
гс - коэффициент условий работы, гс = 1.
(м).
В соответствии с сортаментом листового проката принимаем tpl = 70 мм.
Усилие стержня колонны передаётся на траверсу через сварные швы, длина которых и определяет высоту траверсы.
Требуемая высота траверсы (при приварке каждой ветви колонны к траверсе двумя швами) определяется по формуле:
, (107)
где N - расчётное усилие в колонне на уровне базы, N = 2295414,68 Н;
kf - принятый катет сварного шва, kf = 0,016 м;
вf - коэффициент, принимаемый при сварке элементов из стали с пределом текучести до 530 МПа по таблице 34* [3] (предел текучести стали С 345 составляет 335 МПа); при полуавтоматической сварке вf = 0,7;
Rwf - расчётное сопротивление сварного соединения углового шва при срезе по металлу шва, Rwf = 180 МПа.
(м).
Принимаем высоту траверсы htr = 0,7 м.
Проверяем правильность расчёта высоты траверсы:
(108)
.
Условие выполняется, окончательно принимаем ht = 0,7 м.
Проверяем подобранное сечение траверсы на прочность по нормальным напряжениям:
, (109)
где М - изгибающий момент в опорном сечении траверсы, определяемый как для двухконсольной балки, загруженной равномерно распределённой нагрузкой, равной нагрузке на траверсу от реактивного давления грунта:
, (110)
где уf - давление, равное напряжению в фундаменте при контакте с базой колонны; уf = 10846927 Н/м2;
с - вылет консольной части опорной плиты, с = 0,09 м;
Bpl - принятая ширина опорной плиты, Bpl = 0,6 м;
Lpl - принятая длина опорной плиты, Lpl = 0,6 м.
ttr - принятая толщина траверсы, ttr = 0,01 м;
htr - принятая высота траверсы, htr = 0,7 м;
Ry - расчётное сопротивление материала базы колонны, Ry = 335 МПа;
гс - коэффициент условий работы, гс = 1.
Подставляем необходимые значения в соответствующие формулы:
(Н · м),
(Н/м2),
у = 22309824,9 Н/м2 = 223,09 МПа,
(МПа),
у = 223,09 МПа < Ry · гc = 335 МПа.
Условие выполняется, прочность сечения траверсы на действие нормальных напряжений обеспечена.
4.7 Расчёт и конструирование оголовка колонны
Оголовок состоит из плиты и рёбер, поддерживающих плиту и передающих нагрузку на стержень колонны.
Рисунок 10- К расчету оголовка колонны: 1 - плита оголовка; 2 - вертикальное ребро; 3 - горизонтальное ребро
Рёбра оголовка привариваются к опорной плите и стенке колонны. Сварные швы, служащие для крепления оголовка к плите, должны выдерживать полное давление на оголовок. Высота ребра оголовка определяется требуемой длиной швов, передающих нагрузку на стержень колонны, в соответствии с формулой (107):
,
где N - расчётное усилие в колонне, N = 2295414,68 Н;
kf - принятый катет сварного шва, kf = 0,016 м;
вf - коэффициент, принимаемый при сварке элементов из стали с пределом текучести до 530 МПа по таблице 34* [3] (предел текучести стали С 345 составляет 335 МПа); при полуавтоматической сварке вf = 0,7;
Rwf - расчётное сопротивление сварного соединения углового шва при срезе по металлу шва, Rwf = 180 МПа.
(м).
Принимаем высоту ребра оголовка hr = 0,7 м.
Проверяем правильность расчёта высоты ребра оголовка в соответствии с изменённой формулой (108):
,
.
Условие выполняется, окончательно принимаем hr = 0,7 м.
Ширина ребра оголовка принимается равной расстоянию между внутренними гранями стенок ветвей: сварной балка колонна
, (111)
где b - расстояние между осями ветвей колонны, b = 480 мм;
tw - толщина стенки профиля, использованного для ветви колонны; для двутавра № 40 tw = 8,3 мм.
(мм).
Требуемая толщина ребра оголовка определяется из условия сопротивления на смятие под полным опорным давлением:
, (112)
где N - расчётное усилие в колонне, N = 2295414,68 Н;
lp - ширина ребра оголовка, lp = 471,7 мм;
Rp - расчётное сопротивление стали смятию торцевой поверхности, принимаемое в зависимости от значения временного сопротивления проката Run; при Run = 380 МПа Rp = 346 МПа ([3], таблица 52* «Расчётные сопротивления проката смятию торцевой поверхности, местному смятию в цилиндрических шарнирах, диаметральному сжатию катков»).
(м).
В соответствии с сортаментом листового проката принимаем tr = 0,03 м.
Проверяем принятую толщину ребра на срез:
, (113)
где N - расчётное усилие в колонне, N = 2295414,68 Н;
hr - принятая высота ребра оголовка, hr = 0,7 м;
tr - принятая толщина ребра оголовка, tr = 0,03 м;
Rs - расчётное сопротивление стали сдвигу, Rs = 194,3 МПа.
(Н/м2),
ф = 46486831,9 Н/м2 = 46,48 МПа.
ф = 46,48 МПа < Rs = 194,3 МПа.
Условие выполняется, прочность ребра оголовка при работе на срез обеспечена.
Список использованных источников
1. СНБ 5.03.01-02. Бетонные и железобетонные конструкции. - Минск: Минстройархитектуры РБ, 2003. - 139 с.
2. СТБ 21.504-2005. Система проектной документации. Конструкции металлические. Правила выполнения чертежей марки КМ. - Минск: Минстройархитектуры РБ, 2006. - 25 с.
3. СНиП II-23-81*. Стальные конструкции. Нормы проектирования. - М.: Стройиздат, 1991. - 96 с.
4. СНиП 2.01.07-85. Нагрузки и воздействия. Госстрой СССР. - М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1988. - 36 с.
5. СНиП 2.01.07-85. Нагрузки и воздействия. Дополнения. Разд. 10. (Прогибы и перемещения)/ Госстрой СССР. - М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1988. - 8 с.
6. Металлические конструкции. Общий курс: учебник / Ю. И. Кудишин [и др.]; под общей редакцией Ю. И. Кудишина. - 9-е изд., перераб. и доп. - М.: Академия, 2007.
7. Сопротивление материалов. Учебник / А. М. Михайлов - М.: Стройиздат, 1989. - 352 с.: ил.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Компоновка балочной клетки. Подбор сечения балок настила. Определение массы балок настила. Проверка прочности и жесткости подобранного сечения. Расчетная схема, нагрузки, усилия. Подбор сечения центрально-сжатой колонны. Расчет поясных швов главной балки.
курсовая работа [912,0 K], добавлен 06.05.2012Расчет соединения листа настила с балкой настила. Подбор поперечного сечения балок. Проверка общей и местной устойчивости. Расчет соединения поясов со стенкой балки, опорного ребра главной балки, центрально сжатой колонны и соединительных планок.
курсовая работа [2,0 M], добавлен 15.12.2011Методы расчёта стального настила и балки настила. Сбор нагрузок на главную балку и изменение ее сечения. Расчет соединения поясов со стенкой. Проверки местной устойчивости элементов балки. Расчет центрально сжатой колонны: сплошного и сквозного сечения.
курсовая работа [3,0 M], добавлен 04.10.2010Технико-экономическое сравнение вариантов различных типов балочной клетки: толщина настила, сечение балок настила и второстепенных балок. Проектирование сварной главной балки составного симметричного сечения. Расчет центрально-сжатой сквозной колонны.
курсовая работа [1016,9 K], добавлен 21.03.2011Расчетная схема настила, его толщина и действующая нагрузка. Нагрузки, действующие на второстепенную и главную балки. Изменение сечения, фрикционный стык главной балки. Расчёт центральной сжатой колонны, ее базы. Снижение материалоёмкости главной балки.
курсовая работа [643,4 K], добавлен 07.08.2013Компоновка в балочной клетке. Расчёт и конструирование главной балки. Определение отношения пролёта настила к его толщине из условия обеспечения допустимого относительного прогиба. Расчёт и конструирование центрально-сжатой колонны, компоновка сечения.
курсовая работа [681,2 K], добавлен 22.06.2009Расчёт пролётов балки, настила балочной площадки нормального и усложнённого типов. Проверка общей устойчивости вспомогательной балки. Определение расхода стали при различных вариантах компоновки площадки. Подбор и конструирование стержня сквозной колонны.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 16.09.2017Проектирование рабочей площадки внутри здания для размещения технологического оборудования, материалов и обслуживающего персонала. Выделение средней расчетной ячейки и нагрузки площадки. Расчет главной балки, балки железобетонного настила и базы колонны.
курсовая работа [1,5 M], добавлен 06.05.2011Рассмотрение монтажной схемы балочной площадки. Расчет балок настила с применением схемы балочной клетки нормального типа и расчетной схемой. Показ расчета центрально сжатой колонны и технические характеристики двутавров стальных горячекатаных полок.
контрольная работа [491,9 K], добавлен 09.02.2011Расчет и конструирование балочной клетки: компоновка и выбор варианта, определение крепления настила. Подбор и проверка сечения главной балки, изменение сечения поясов. Расчет параметров и конструирование колонны, ее базы и оголовки, расчетной длины.
курсовая работа [1,5 M], добавлен 07.08.2013Нормальный тип балочной клетки. Определение нагрузки на балки настила. Проектирование главной балки, компоновка и подбор ее сечения. Расстановка поперечных ребер. Проверка прочности главной балки. Проектирование стержня центрально-сжатой колонны.
курсовая работа [859,1 K], добавлен 09.02.2015Особенности и порядок компоновки рабочей площадки, ее предназначение и исходные данные. Выбор материалов для конструкций и соединений. Расчет балки, настила, главной балки и колонны. Сопряжение главных балок и балок настила между собой и их монтаж.
курсовая работа [1,8 M], добавлен 31.05.2010Сравнение вариантов балочной клетки. Проверка общей устойчивости балки. Проектировании центрально-сжатых колонн. Определение расчетной силы давления на фундамент с учетом веса колонны. Подбор сечения балки. Расчет сварной главной балки балочной клетки.
курсовая работа [569,4 K], добавлен 10.10.2013Компоновка балочной клетки и выбор стали. Расчет железобетонного настила. Проектирование монтажного стыка главной балки. Расчет соединения пояса со стенкой. Подбор сечения сквозной колонны. Определение высоты траверсы. Конструирование базы колонны.
курсовая работа [663,6 K], добавлен 08.12.2013Подбор сечения балок: настила, главной, составной. Проверка их прочности, жесткости, общей и местной устойчивости. Расчет и конструирование узлов, соединений. Проектирование центрально-сжатой колонны и ее нижней опорной части. Выбор стали для конструкций.
курсовая работа [221,5 K], добавлен 27.11.2015Расчет стального настила. Компоновка балочной клетки и выбор варианта для детальной разработки. Подбор сечения главной балки, изменение ее сечения по длине. Проверка общей устойчивости балки. Конструирование и расчет планок, базы и оголовка колонны.
курсовая работа [410,6 K], добавлен 28.04.2011Проектирование металлических конструкций для производственного здания. Расчеты стального настила и его балок, подбор сечения главной балки. Проверка прочности, общей устойчивости и прогиба сварной балки. Расчёт соединения поясов балки со стенкой.
контрольная работа [1,3 M], добавлен 14.12.2010Расчет и конструирование балки настила. Подбор, компоновка основного сечения главной балки. Составление расчетной схемы и определение расчетных длин колонны. Монтажный узел главной балки, компоновка соединительных элементов. Проверки подобранного сечения.
курсовая работа [2,9 M], добавлен 18.04.2018Расчет несущего настила балочной клетки. Расчет балочных клеток. Компоновка нормального типа балочной клетки. Учет развития пластических деформаций. Расчет балки настила и вспомогательной балки. Подбор сечения главной балки. Изменение сечения балки.
курсовая работа [336,5 K], добавлен 08.01.2016Компоновка и выбор схемы балочной клетки. Подбор сечения балок, расчет стального листового настила. Расчетная схема, нагрузки и усилия главной балки, соединение поясных листов со стенкой. Расчет и конструирование колонны, компоновка и подбор сечения.
курсовая работа [343,9 K], добавлен 08.07.2012