Проектирование конструкции стальной балочной клетки рабочей площадки промышленного здания (стр. 1 из 6)

МПС РФ

ДВГУПС

Кафедра "Строительныеконструкции"

КУРСОВАЯ РАБОТА

Проектирование конструкции стальной балочной клетки

рабочей площадки промышленного здания

Выполнил: Терентьева Ю.К.

94-ПГС-583

Проверил: Тимохин А.В.

Хабаровск

2001

СОДЕРЖАНИЕ

1. Исходные данные на проектирование стальной балочной клетки.

2. Расчет стальной балочной клетки.

2.1. Разработка вариантов стальной балочной клетки.

2.1.1. Вариант 1. Балочная клетка нормального типа.

2.1.2. Вариант 2. Балочная клетка усложненного типа.

2.2. Проектирование составной сварной главной балки.

2.2.1. Подбор сечения главной балки

2.2.2. Проверка прочности главной балки

2.2.3. Проверка прогиба главной балки.

2.2.4. Определение типа сопряжения вспомогательной и главной балок.

2.2.5. Изменение сечения главной балки.

2.2.6. Расчет поясных сварных швов.

2.2.7. Проверка на устойчивость сжатой полки.

2.2.8. Проверка устойчивости стенки балки.

2.2.9. Расчет опорного ребра жесткости главной балки.

2.2.10. Расчет болтового соединения

2.3. Проектирование колонны сплошного сечения

2.3.1. Расчетная длина колонны и сбор нагрузки

2.3.2. Подбор сечения колонны

2.3.3. Проверка устойчивости полки и стенки колонны.

2.3.4. Расчет базы колонны.

2.3.5. Расчет оголовка колонны.

Литература

1. Исходные данные на проектирование стальной балочной клетки

Рабочие площадки служат для размещения производственного оборудования на определенной высоте в помещении цеха промышленного здания. В конструкцию площадки входят колонны, балки, настил и связи (рис. 1). Система несущих балок стального покрытия называется балочной клеткой.

Балочные клетки могут быть упрощенного, нормального или усложненного типа (рис.2)

Исходные данные:

- временная нагрузка - q^Н₀ = 12 кН/м²;

- толщина настила площадки нормального типа - 12 мм

- толщина настила площадки усложненного типа - 6 мм

- пролет главной балки - 17,50 м

- пролет вспомогательной балки - 7,00 м

- габарит помещения под перекрытием - h = 6,6 м

- отметка верха настила (ОВН) - Н = 8,4 м

- тип сечения колонны - сплошная

- сталь настила и прокатных балок - С235

- сталь главной балки и колонны - С375

2. Расчет стальной балочной клетки

2.1. Разработка вариантов стальной балочной клетки

2.1.1. Вариант 1. Балочная клетка нормального типа

Расчет настила

Сбор нагрузки на 1 м² настила.

Таблица 1

Наименование нагрузки	Нормативная нагрузка, кН/м²	g_f	Расчетная нагрузка, кН/м²
1	Временная нагрузка - Р	12	1,2	14,4
2	Собственный все настилаg_Н = g´ t_Н =где удельный вес стали-g = r´ g = 7850 ´ 9,81´ 10^-3	0,924	1,05	0,97
Итого q = g +Р		qⁿ = 12,924	q = 15,37

Средняя величина коэффициента надежности по нагрузке

Примем расчетную схему настила (рис.4)

Сварные швы крепления настила к балкам не дают возможности его опорам сближаться при изгибе. Поэтому в настиле возникают растягивающие цепные усилия Н. Изгиб настила происходит по цилиндрической поверхности. Цилиндрический модуль упругости стали определяется по формуле:

В расчете определим наибольший пролет полосы настила единичной ширины при заданной толщине листа t_Н = 0,012 м и предельном прогибе

После подстановки величин qⁿ и t_Н в формулу, получаем:

Принимаем L = 1,944 м, т.е. пролет L_Н укладывается 9 раз по длине главной балки. Предельный прогиб для заданного пролета

. Вычисляем наибольший пролет: L_max = 2,12 м. По расчету принимаем L_Н = 1,944 м.

Разбивка главной балки показана на рис.5

Проверка прогиба настила.

Вычислим балочный прогиб, т.е. прогиб от поперечной нагрузки в середине полосы шириной b = 1 м, имеющий цилиндрическую жесткость Е₁J, без учета растягивающей силы Н:

Прогиб настила с учетом растягивающей силы Н:

, коэффициент a найдем по формулам.

Прогиб настила :

Относительный прогиб:

Предельный прогиб:

- проверка удовлетворяется

Проверка прочности настила:

Изгибающий момент с учетом приварки настила на опорах:

Растягивающая сила

Проверка прочности полосы настила шириной b = 1 м.

где W=(t²_Н)/6 =0,012²/6 = 2,4×10^-5 м³

g_СR_g =1,1×230 = 253 МПа, где R_g=230 МПа - расчетное сопротивление проката по табл. 51^* СНиП II-23-81^*

s<g_СR_g - условие выполняется.

Расчет сварного шва крепления настила к балке.

1. Расчет по металлу шва

- коэффициент глубины провара шва b_f = 0,7 (табл. 34^* СНиП II-23-81^*)

- коэффициент условия работы шва g_wf = 1 (по п.11.2 СНиП II-23-81^*)

В соответствии с табл. 55 СНиП II-23-81^* принимаем электроды типа Э42. Расчетное сопротивление металла шва R_wf = 180 МПа.

b_f×g_wf× R_wf= 0,7 × 1 × 180 = 126 МПа

2. Расчет по металлу границы сплавления.

- коэффициент глубины провара шва b_z = 1,0 (табл.34 СНиП II-23-81^*)

- коэффициент условия работы шва g_wz = 1 (п.11.2^* СНиП II-23-81^*)

Расчетное сопротивление по металлу границы сплавления:

R_wz= 0,45 R_un = 0,45 × 360 = 162 МПа (по табл. 3 СНиП II-23-81^*),

где R_un- нормативное сопротивление фасонного проката.

b_z×g_wz× R_wz= 1×1×162 = 162 МПа

Минимальная из величин при расчетах по металлу шва и по металлу границы сплавления (b×g_w× R_w)_min = 126 МПа

Требуемый катет шва

Принимаем К_f = К_fmin = 5 мм

Расчет балки настила

Балку рассчитываем как свободно опертую, загруженную равномерной нагрузкой. Пролет равен шагу главных балок 7 м.

Погонную нагрузку собираем с полосы шириной, равной пролету настила L_Н= 1,944 м.

а) нормативная нагрузка:

q^H_б = qⁿ L_H + g^H_б = qⁿ L_H + 0,02 qⁿ L_H = 12,924 × 1,944 + 0,02 × 12,924 × 1,944 =25,63 кН/м, где в первом приближении вес балки принимаем равным 2% от нагрузки.

б) расчетная нагрузка:

q_б = q L_H + g^H_бg_f = 15,37 × 1,944 + 0,502 × 1,05 = 30,41 кН/м

Изгибающий момент от расчетной нагрузки

Требуемый момент сопротивления

где с₁ = 1,1 - коэффициент, учитывающий развитие пластических деформаций в первом приближении.

Требуемый момент инерции по предельному прогибу (при L_бн = 7 м n₀ = 202,78)

Принимаем двутавр №40Б1 ГОСТ 26020-83 (J_х = 15 750 см⁴, W_х = 803,6 см³, А = 61,25 см², b_f = 165 мм, t_f = 10,5 мм, t_w = 7,0 мм, h = 39,2 см, масса m_бн = 48,1 кг/м)

Уточним коэффициент с₁: