МК №1 Рабочая площадка 42 х 16 м

3 лист.dwg

Спецификация стали С
Вес наплавленного металл
5 по ГОСТ 27 772-2015
Требуется изготовить
Рассматривать совместно с листами
Сварные швы выполнять полуавтоматической сваркой в среде защитных газов СО 2
Изделие защитить от коррозии двумя слоями эмали ПФ115 по грунту ГФ021
Курсовая работа по металлическим

1 лист.dwg

Схема расположения балок и колонн
Рассматривать совместно с листами 2 и 3
Схема расположения балок и
Курсовая работа по металлическим
Изделие защитить от коррозии двумя слоями эмали ПФ115 по грунту ГФ 021
Для обеспечения равнопрочности сварного стыка
достаточен скос с наклоном реза 1:5

Пояснительная записка.docx

Министерство науки и высшего образования
Липецкий государственный технический университет
Кафедра металлических конструкций
РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
к курсовой работе №1
по дисциплине: «Металлические конструкции»
Группа Сп-18-1 Назарова С.А.
докт.тех.наукпроф. Зверев В.В.
Сравнение вариантов балочной клетки3
1 Расчет балочной клетки в 3-х вариантах3
2 Выбор варианта балочной клетки8
Расчет главной балки8
2 Определение расчетных усилий в сечениях балки9
3 Назначение высоты сечения балки9
4 Назначение размеров сечения стенки10
6 Изменение сечения полки12
7 Расчет поясных швов15
8 Проверка общей устойчивости балки15
9 Проверка местной устойчивости элементов балки16
10 Расчет опорного ребра18
Расчет центрально-сжатых сквозных колонн20
1 Подбор типа сечения и сечения стержня сквозной колонны20
1.1 Расчет относительно материальной оси20
1.2 Расчет относительно свободной оси Y21
3.2 Расчет траверсы26
4 Расчет оголовка.28
Библиографический список:30
Сравнение вариантов балочной клетки
В курсовом проекте рассмотрены два варианта нормального и один вариант усложненного типа балочной клетки.
1 Расчет балочной клетки в 3-х вариантах
Временная нагрузка на настил: p н = 34 кНм2;
Коэффициент надежности по нагрузке: f.р.=12;
Коэффициент надежности по нагрузке для собственного веса конструкций: f.g.=105;
Коэффициент учитывающий развитие пластических деформаций: Сх = 112;
Коэффициент условия работы: с = 11;
Отношение пролета настила к предельному прогибу: n0 = = 150;
Собственный шаг балок настила и второстепенных балок:
Е1= Е ( 1- 2) = 226*104 кНсм2;
Материал настила – Сталь С245
Расчетное сопротивление стали по пределу текучести: Ry=24 кНсм2;
Находим отношение толщины настила к пролету:
т.к. ln =140 см тогда tп = 17 мм
Назначаем tп = 17 мм.
Масса настила составляет gнп = 11 кНм2.
Расчет балки настила.
Погонная нагрузка на балку составляет:
qн1 = (рн + gнп) * а =(34+11) * 14 = 4914 кНм = 04914 кНсм;
q1 = (рн *f.р.+ gнп * f.g)*а =(34*12+11*105)*14= 58737 кНм ;
Расчетный изгибающий момент:
М мах = = =117474 кН*м
Требуемый момент сопротивления:
Wтреб== = 397301 см3
Принимаем 30; Wх =472 см3 J х = 7080 см4;
Проверяем прогиб подобранной балки:
= * = 000255 0004 т.е. прогиб недопустим.
Окончательно назначаем 30
Масса балки настила на 1 м2 площадки составляет:
где 0365 кНм – масса 1 метра балки 11 м - шаг балок настила.
Назначаем tп = 12 мм.
Масса настила составляет gнп = 094 кНм2.
Расчет балки настила
qн1 = (рн + gнп ) * а =(34 + 094)*1= 38434 кНм
q1 = (рн*f.р.+gнп *f.g) * а =(34*12+094*105)*1 = 41787 кНм;
М мах = = = 83574 кН*м
Принимаем 27; Wх =371 см3 Jх = 5010 см4;
== 00028≤0004 т.е. прогиб не допустим.
Окончательно назначаем 27
где 0273 кНм – масса 1 метра балки 08 - шаг балок настила.
qн1 = (рн + gнп)*а =(34+094)*35 = 3494 кНм
q1 = (рн *f.р.+ gнп *f.g) * а = (34*12+094*105)*1 = 41787 кНм;
М мах = = = 65986 кН*м
Wтреб== = 216404 см3
Принимаем 22; Wх = 232 см3 J х = 2550 см4;
=* = 00033 0004 т.е. прогиб не допустим.
Окончательно назначаем I 22
где 024 кНм – масса 1 метра балки 1 м - шаг балок настила.
Расчет второстепенной балки.
qн2 = (рн + gнп + qн1) * в = (34 + 094+ 024) *35= 12313 кНм
q2 = ( рн *f.р. + ( gнп + qн1 ) * f.g ) * в = (34 * 12 +( 094 + 024 ) * 105 )*35= = 1471365 кНм
где gнп qн1 – нормативные значения собственной массы соответственно настила и балок настила кНм2;
М мах = =225302кН*м
Wтреб== = 761981 см3
Принимаем 40; Wх =953 см3 J х = 19062 см4;
= = 00015 ≤ 0004 т.е. прогиб не допустим.
Окончательно принимаем I 40
Масса второстепенной балки на 1 м2 площадки составляет:
где 057 кНм – масса 1 метра балки 35 м - шаг второстепенных балок
2 Выбор варианта балочной клетки
В курсовом проекте условно за наиболее экономичный принимаем вариант балочной клетки в котором суммарная масса второстепенных балок и настила будет наименьшая
вариант оказался наиболее экономичным.
Расчет главной балки
Отметка верха настила: 11 м;
Отметка габарита под площадку: 91 м;
Коэффициент учитывающий собственную массу балки: = 102;
Материал настила – Сталь С255.
Пролет главной балки: А =14 м
Шаг главных балок В = 4 м;
Распределенная нагрузка на балку:
qн = (рн + gнр + qн1) * В = (34+094 +0171+0273)*35= 140852 кНм;
q1 = (рн *f.р. + (gнр + qн1) * f.g) *В = (34 * 12 +(094+0273)*105)*35 = 168294 кНм
2 Определение расчетных усилий в сечениях балки
Мн мах == * 102 = 3519891 кН*м;
Ммах = = * 102 = 21012305 кН*м;
Qмах = = * 102 = 1201623 кН
3 Назначение высоты сечения балки
W = = = 15930613 cм3;
Нормальные напряжения:
Минимальная высота балки:
Ориентировочная толщина стенки:
Принимаем tw = 10 мм.
Оптимальная высота балки:
h opt = = = 126216 см;
Высота балки из условия габарита:
Где 1100 см – отметка верха настила; 910 см –отметка верха габарита;
см - толщина настила;27 см – высота балок настила;
Назначаем высоту стенки
4 Назначение размеров сечения стенки
Толщина стенки из условия среза:
Для обеспечения местной устойчивости стенки без дополнительного укрепления ее продольным ребром толщина стенки должна быть:
Окончательно назначаем сечение стенки 1700 х 10 мм.
5 Определение размеров сечения поясов
Задавшись толщиной пояса tf = 20 мм вычисляем момент инерции сечения балки:
Момент инерции стенки:
Требуемые момент инерции и площадь сечения поясов:
Jf = J – J w = 13859634 – 409416.667 = 976546737 cм4;
( )*1700=(5666 340)мм
Назначаем сечение пояса 340х20мм с
Проверяем прочность назначенного сечения.
Момент инерции сечения:
Наибольшее нормальное напряжение:
При этом перенапряжение не допускается а недонапряжение должно составлять не более 5%.
Недонапряжение составляет:
6 Изменение сечения полки
Сечение балки назначается по максимальному изгибающему моменту действующему в середине пролета. Ближе к опорам этот момент значительно уменьшается и поэтому для балок пролетом более 10 м с целью экономии стали целесообразно изменять сечение. Наиболее удобно изменять сечение поясов уменьшив только ширину.
Ширина пояса в измененном сечении должна быть не менее:
Изменение сечения балки по длине производится на расстоянии:
Рис. Расчётная схема главной балки
Изгибающий момент в этом сечении:
Опорная реакцию в этом сечении:
Требуемый момент сопротивления в этом сечении:
Далее производим назначение ширины пояса аналогично подбору его ширины в неизмененном сечении:
назначаем сечение пояса 150 х 20 мм с А’f = 28998 см2;
При этом перенапряжение не допускается а недонапряжение приемлемо разное.
Следует иметь в виду что в месте изменения сечения на уровне поясных швов действуют большие нормальные и касательные напряжения поэтому необходимо проверить прочность стенки по приведенным напряжениям.
Кроме этого необходима проверка прочности по максимальным касательным напряжениям на опоре:
- статический момент полусечения.
7 Расчет поясных швов
Поясные швы воспринимают сдвигающие усилия между полкой и стенкой. Сварные соединения с угловыми швами рассчитываются на срез по двум сечениям: по металлу шва и по металлу границы оплавления. В курсовой работе допускается производить расчет только по металлу шва.
Требуемый катет поясных швов:
где S’f –статический момент полки (в измененном сечении)
f – коэффициент зависящий от способа сварки; при автоматической сварке f=11;
Rwf – расчетное сопротивление металла шва;
wf –коэффициент условий работы шва равный 1.
По конструктивным требованиям принимаем катет швов 5 мм.
8 Проверка общей устойчивости балки
Устойчивость главных балок не требуется проверять при отношении расчетной длины балки (шаг второстепенных балок опирающихся на главную балку) l*ef к ширине сжатого пояса bf’ не превышающем значения:
Дополнительная проверка не требуется.
9 Проверка местной устойчивости элементов балки
Стенки балок для обеспечения их устойчивости укрепляются ребрами жесткости. В сварных двутаврах балочных клеток применяются как правило односторонние поперечные ребра жесткости расположенные с одной стороны балки.
Поперечные ребра жесткости ставятся если -условная гибкость стенки определяемая по формуле:
Значит необходима установка ребер жесткости.
Размеры ребер принимается:
Принимаем bs=50 мм а ts=4 мм.
Расстояние между ребрами жесткости не должно превышать
Принимаем расстояние от опоры 500 мм а шаг ребер жесткости 1000 мм.
В данном случае локальные напряжения отсутствуют т.к. ребра жесткости расположены в местах опирания балок настила. Т.к. >32 то необходима проверка местной устойчивости стенки балки:
Изгибающий момент и поперечная сила в сечении А-А (изменение сечения поясов):
Момент инерции измененного сечения:
Напряжение в стенке:
Поскольку loc=0 проверяем устойчивость по формуле:
Находим коэффициент :
Ccr=346; принимаемый по табл 2.2
Условная гибкость стенки:
Критические напряжения:
Проверим устойчивость отсека стенки:
Устойчивость балки обеспечена.
10 Расчет опорного ребра
Площадь сечения опорного ребра определяется из условия проверки его на смятие от опорной реакции балки (Qmax). Рёбра жесткости строгаем поэтому .
Определяем толщину ребра:
По конструктивным требованиям принимаем th = 15 мм.
Кроме того необходим расчет опорного ребра на продольный изгиб из плоскости стенки. При этом в расчетное сечение ребра следует включать часть стенки длиной:
Принимаем длину стенки включаемую в расчетное сечение ребра 16 мм.
Расчет на устойчивость производится по формуле:
По табл. 72 [5] коэффициент h=0882;
Необходимо также определить катет угловых швов прикрепляющих ребро к стенке:
f –коэффициент зависящий от способа сварки и положения шва при полуавтоматической сварке и вертикальном положении шва f=11;
Rwf-расчетное сопротивление металла шва равный 18 кНсм2;
– коэффициент условий работы шва равный 1.
По конструктивным требованиям принимаем угловых швов 5 мм.
Расчет центрально-сжатых сквозных колонн
Материал колонны – сталь С45 (Ry=24 кНсм2 )
Материал фундамента – бетон В10 (Rф= 06 кН см2 ).
Определяем геометрическую высоту (l) колонны:
Продольная сила (N) равна сумме опорных реакций
от двух главных балок опирающихся на колонну.
N = 2 * Qmax = 2*= 2403246 кН.
Рис. Расчетная схема колонны
1 Подбор типа сечения и сечения стержня сквозной колонны
Задаемся значением коэффициента φ (07 09) φ=08
Определяем требуемую площадь сечения:
Принимаем [40 для которых А = 2*615 = 123 см2 ix =1570 см
1.1 Расчет относительно материальной оси
где – коэффициент зависящий от способа закрепления колонны. Для жесткого закрепления фундаментных болтов к плите базы - = 07.
Находим φх : λх = 43154 φх = 0845.
Окончательно назначаем сечение из 2 швеллера 40.
1.2 Расчет относительно свободной оси Y
Задаёмся λ1 = 35 (в пределах 30 40) тогда
где λеf = λх = 4315 – из условия равноустойчивости.
Определяем требуемый радиус инерции:
Приближённое расстояние между двутаврами:
где α 2 = 044 – коэффициент учитывающий приближенное значение радиусов инерций сечений
Принимаем b = 61 см.
Вычисляем характеристики назначенного сечения:
Вычисляем приведенную гибкость стержня:
Находим φy : λef = 38327 φy = 0894
Проверяем условие устойчивости:
Предварительно назначаем размеры планок:
Ширина ls = (05 075) *b = (05 075) *61= (305 4575) см.
Толщина ts = (110 125)*ls =(110 125)*31 = (31 124) см.
Расстояние между планками в свету lm = λ1 * iу1 = 35 * 323=11305см.
Условная поперечная сила приходящаяся на планку одной грани:
Перерезывающая сила в планке:
Изгибающий момент в планке:
Момент сопротивления сечения планки:
Проверяем прочность планки:
Проверяем прочность сварных швов прикрепляющих планку к ветвям:
Задаемся катетом швов kf = 10 мм = 1 см;
Полуавтоматическая сварка f = 07;
Для стали С255 тип электрода СВ-08 Rwf =18 кНсм2
Значит прочность обеспечена.
Прочность сварных швов:
Рис. Конструктивная схема сквозного решения на планках
3 Расчет базы колонны
Рис. Конструкция базы колонны
Собственная масса колонны :
где qветви –масса 1п. м. двутавра №40;
– коэффициент учитывающий массу планок оголовка и базы;
Полная продольная сила в колонне на уровне обреза фундамента:
N’= N + G =2403248 +577= 240901 кН;
Требуемая площадь опирания плиты на фундамент:
Свес с= (100 150) мм назначаем с =100 мм;
Толщина траверс tt = (8 12 ) мм назначаем tt = 10 мм тогда ширина плиты
В =40+2*10+1*2=62 см а длина
Принимаем Lp = 70 cм тогда b2 = (75-61)2 = 45см
Напряжение в бетоне фундамента будет:
Определим изгибающие моменты на участках плиты:
Плита работает как консольная балка:
Плита работает как пластинка опертая на 3 стороны. Максимальный момент на этом участке:
где 2 – коэффициент для расчета пластинки опертой на 3 стороны
Плита работает как пластинка опертая на 4 стороны. Максимальный момент на этом участке:
где 3 – коэффициент для расчета пластинки опертой на 4 стороны
d – меньшая из сторон участка.
По максимальному моменту М = 49734 кН*см определяем толщину плиты:
Принимаем tp = 40 мм.
3.2 Расчет траверсы
Высоту траверсы определяем исходя из длины сварных швов прикрепляющих траверсу к ветвям колонны задавшись катетом сварных швов kf = 5 мм = 05 см (полуавтоматическая f = 09):
принимаем ht= 56 см.
Определяем расчетный катет швов прикрепляющих траверсы и ветви к плите:
Принимаем kf = 5 мм.
Проверяем траверсу на изгиб от реактивного давления фундамента:
Погонная нагрузка на траверсу:
Рис. Расчетная схема траверсы
M t = M t2 - Mt1 =887772-60264 = 873268 кН*см;
Момент сопротивления сечения траверсы:
т.е. прочность траверсы обеспечена.
Рис. Конструкция оголовка колонны
Толщина оголовка принимается без расчета в пределах t = 20 25 мм
= 36 кНсм2 – расчетное сопротивление проката смятию торцевой поверхности.
Определяем высоту диафрагмы задавшись катетом сварных швов 8 мм:
принимаем hh = 60 см.
принимаем th = 30 мм
где bh = b1 –2 *tw = 595-2 *1 =575 см;
Проверяем прочность диафрагмы на срез:
прочность диафрагмы не обеспечена.
Увеличиваем толщину диафрагмы: принимаем th = 2 см
Прочность диафрагмы обеспечена.
Библиографический список:
Металлические конструкции. В 3 т. Т1. Элементы стальных конструкций Под ред. В.В. Горева. –М.: Высшая школа 1997.-527 с.
Строительные нормы и правила. Часть II. Нормы проектирования. Гл.23. Стальные конструкции (СниП II-23-81*). –М.: Стройиздат 1988.-
Расчет конструкций балочной клетки: методические указания к курсовой работе по металлическим конструкциям Липецкий государственный технический университет; Сост. В.М. Путилин Н.В. Капырин. Липецк 1999. 27с.
Расчет центрально-сжатых сквозных колонн: методические указания к курсовой работе по металлическим конструкциям Липецкий государственный технический университет; Сост. В.М. Путилин Н.В. Капырин. Липецк 1999. 19с.

2 лист.dwg

Спецификация стали С
Требуется изготовить
Вес наплавленного металл
5 по ГОСТ 27 772-2015
Рассматривать совместно с листами 1 и 3
Сварные швы выполнять полуавтоматической сваркой в среде защитных газов СО2
Изделие защитить от коррозии двумя слоями эмали ПФ115 по грунту ГФ021
Для обеспечения равнопрочности сварного стыка достаточен скос с наклоном 1:5
Курсовая работа по металлическим