Расчет и конструирование несущих элементов рабочей площадки

Металлы.docx

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Уральский Государственный университет
Курсовой проект на тему: «Расчет и конструирование несущих элементов рабочей площадки».
Преподаватель Студент
Проектирование настила и компоновка балочной клетки рабочей площадки4
Проектирование настила5
2Конструктивный расчет7
Проектирование и расчет главной балки9
1 Проектирование поясных швов19
3 Монтажный стык главной балки на высокопрочных болтах20
4 Стыки балок в балочной клетке24
5 Проектирование опорных узлов главной балки27
Расчет и конструирование центрально сжатой колонны29
1.Определение расчетной нагрузки на колонну29
2.Определение длины колоны32
4.Проектирование базы колонны33
5.Проектирование оголовка колонны37
Расчет и конструирование центрально сжатой колонны сквозного сечения38
1.Компоновка сечения относительно х-х38
2.Компоновка относительно у-у.40
3.Компоновка планки40
4.Работа и расчет планок сквозной колонны41
5.Проверка планок на прочность по нормальным касательным и приведенным напряжениям42
6.Расчет швов крепления планки к ветвям42
Библиографический список:46
Цель курсового проекта – научиться проектировать элементы балочной клетки рабочей площадки.
В процессе проектирования необходимо выполнить следующие задачи:
Скомпоновать балочную клетку рабочей площадки;
Выбрать расчетные схемы элементов балочной клетки (настила балки настила главной балки);
Выполнить статический расчет элементов балочной клетки;
Подобрать и скомпоновать сечения элементов балочной клетки;
Произвести проверки подобранных сечений по первой и второй груп-пам предельных состояний;
Рассчитать поясные швы элементов сварного сечения;
Запроектировать узлы элементов балочной клетки;
Подобрать сечение и рассчитать колонну сплошного и сквозного сече-ния;
Выполнить чертежи КМ и КМД.
Проектирование настила и компоновка балочной клетки рабочей площадки
При =17 кН назначим толщину настила =10мм.
Исходя из получившегося результата назначим пролёт настила =109 см.
Значит количество балок настила на одной главной балке принимаем
009Принимаем количество балок настила 12 шт.
Схема опирания настила на балку настила
Размещаем балки настила на главной балке с шагом
План балочной клетки
Используем привязку «а»=0
Проектирование настила
Сбор нагрузки. Производится на рядовую балку настила с грузовой площади
1.Нормативная погонная нагрузка на балку настила.
Где: коэффициент надежности для промышленных объектов
нормативная полезная нагрузка
нормативная нагрузка от веса настила
Расчетная погонная нагрузка на балку настила:
Расчетная схема балки настила:
Усилия. Расчетные усилия.
2Конструктивный расчет
Выбор стали по табл. 50 СНиП «Стальные конструкции» учитывая что проектируемая балка рабочей площадки.
Принимаем сталь марки С285.
Работа прокатных балок. Расчетная формула.
С учетом пластической деформации:
Геометрические характеристики сечения.
Проверка по 1й группе предельных состояний.
По нормальным напряжениям
По длине ( в середине пролета)
По высоте (в крайних волокнах).
По п.5.18 принимаем
Коэффициент недонапряжений
Сечение подобрано верно.
Проверка по 2й группе предельных состояний (жесткость).
Деформация в пределах нормы если
В зависимости от длины балки настила см.
Проектирование и расчет главной балки
Нормативная погонная равномерно распределенная нагрузка:
Где: - коэффициент надежности для промышленных зданий (
-коэффициент учета собственного веса
- вес одного метра прокатной балки см. сортамент.
Расчетная схема. Балка разрезная однопролетная.
Выбор стали по табл. 50 СНиП «Стальные конструкции».
Расчетное сопротивление стали см. табл. 51 для листовой С285
Расчетная формула условной прочности по нормальным напряжениям при расчете по упругой работе.
Подбор сечения (компоновка).
Высота в первом приближении:
Из условия экономичности материала определяем оптимальную высоту:
Из условия жесткости расчитываем минимальную высоту:
Компоновочные требования:
Компонируем оси сечений.
Требуемый момент ширины сечения:
Требуемая площадь пяса:
Ширина пояса основного сечения
Геометрические характеристики основного сечения:
Момент инерции сечения:
Момент сопротивления
Компонуем измененное сечение в области опор:
Ширина пояса измененного сечения
Геометрические характеристики измененного сечения.
Момент инерции сечения
Длина измененного сечения:
1.Статический момент половины сечения относительно оси Х-Х.
1.Проверки прочности
1.1.По нормальным напряжениям.
Прочность бетона обеспечена если:
Расчетное сопротивление
Сечение не изменилось – дополнтиельная проверка на прочность не требуется.
1.2. Проверка по касательным напряжениям:
По длине в области опор
По высоте посередине
1.3.Проверять на прочность по местным напряжениям в случае одноуровнего сопряжения балок не требуется.
Проверка по приведенным напяжениям. При отсутствии местных напряжений.
Где: - нормальное напряжение в стенке на уровне поясных швов.
Проверка по приведенным напряжениям
1.Общая устойчивость проверка и обеспечение.
Обеспечена т.к. сопряжение балки настила и главной балки в одном уровне.
2.1.Местная устойчивость пояса.
Устойчивость обеспечена если
3.Проверка и обеспечение местной устойчивости стенки.
Критерием устойчивости стенки является её условная гибкость:
Поскольку то необходимо проверить на устойчивость по форм. 79
Так как а меняем длину измененого сечения
– для высокопрочных болтов.
- отношение бльшей стороны пластинки к
– Установка продольных ребер не требуется.
Проверка балки по деформациям. - прогиб Г.Б. по середине пролета с учетом изменения сечения.
1 Проектирование поясных швов
Поясные швы обеспечивают совместную работу пояса со стенкой.
Если сопряжение балок в одном уровне то сдвигающая сила в области опор.
Прочность угловых швов обеспечена если:
3 Монтажный стык главной балки на высокопрочных болтах
Поскольку длина главной балки большая то делят на отправочные марки:
Таким образом расчетным ус
илием для стыка будет
Определяем несущую способность одного высокопрочного болта ( соединение 2 парные поверхностей трения).
)Сталь 40х «Селект» высокопрочного болта по т.61 СНиП*
Расчетное сопротивление высокопрочного болта растяжению
Обработка поверхности: Дробью одной поверхности с консервацией полимерным клеем и посыпкой.
Спосо регилурования по Моменту .
Коэффициент работы болтового соединения табл.35
Площадь болта нетто:
Компонируем накладки (в первом приближении):
Стык поясов и стенки проектируется автономно.
Условие выполняется.
Проектируем стык поясов: заменяем момент силами
Высчитываем количество болтов на половине накладки:
Проектируем стык стенки:
Болты размещаются с помощью коэффициента стыка
Так как принимаем количество дорожек
Проверка стыка стенки:
4 Стыки балок в балочной клетке
Расчетное усилие для опорного участка:
Высота опорного фланца (о.ф.) :
Толщина принимаем конструктивно:
Шов угловой сварка полуавтоматическая.
Болты размещаем на участке от высоты h.
Отверстия диаметром 23мм болты диаметром 20мм. Расстояние между болтами максимум от возможного согласно СНиП т.39
Расстояние между центрами болтов 8d.
d- диаметр отверстия болта.
На прочность при смятии торца опорного фланца.
Где: -расчетное сопротивление смятию ;
по т.51 СНиП «Стальные конструкции»
Условие №1 выполняется.
Проверяется на устойчивость опорного участка Г.Б.
Устойчивость обеспечена если:
Условие №2 выполняется.
-радиус инерции опорного участка
–радиус инерции опорного участка.
Проверка на прочность швов крепления (вертикального).
Сварочная проволока марки: Св08А по ГОСТ 2246-70* электрод: Э42А.
Флюс марки: АН-348-А по ГОСТ 9087-81*
Сварка полуавтоматическая d=1.4-2
Расчетное сопротивление материала шва при срезе:
фактическая выбираем min
5 Проектирование опорных узлов главной балки
Сопряжение балок в одном уровне.
Болт: болта 16мм отверстия 19мм. Болты марки стали 40х «селект». Высокопрочные класс прочности 10.9
Способ оброботки: стальными щетками без консервации.
Несущая способность болта:
- расчетное сопротивление растяжению высокопрочного болта.
- ослабленная площадь сечения болта (нетто) табл. 62[1].
- коэффициент трения.
- коэффициент надежности. По табл. 36
– коэффициент условия работы зависимый от n=2.
Несущая способность обеспечена если:
Принимаем количество болтов .
- ослабленная площадь балки настила.
- коэффициент условия работы конструкций. У нас равен 1.
Расчет и конструирование центрально сжатой колонны
1.Определение расчетной нагрузки на колонну
Постоянная нормативная нагрузка от собственного веса главной балки:
Расчетная продольная сила действующая по центру тяжести:
Поскольку главная балка примыкает с колонне сбоку а сопряжение балки настила с главной балкой в одном уровне то:
Принимаем сталь С235
По сортаменту выбираем двутавр №30К3
1.Определение длины колоны
Устойчивость колонны.
Сечение принималось по гибкости поэтому учитывать недонапряжения не нужно.
В плане того что мы имеем прокатный двутавр проверку на местную устойчивость проводить не нужно.
2.Проектирование базы колонны
Расчитываем сопротивление бетона при местном смятии (предварительно).
Условно берём бетон марки В12 с расчетным сопротивлением
Так как колонна центрально сжата то анкерные болты назначаются конструктивно по таблице 60 СНиП.
Рассчитываем фактическое напряжение в бетоне под опорной плитой
Проектирование траверсы
Траверса работает как балка на 2х опорах. Опоры – швы крепления траверсы к поясам колонны.
Из двух моментов максимальный
Проверяем траверсу по нормальным напряжениям по условию:
Расчет швов крепления траверса к колонне
Шов проектируем угловой свариваемый полуавтоматической сваркой.
В расчёте 4 шва. Условие прочности:
Рис. Конструктивный шов
Выбираем обработку строганием. При максимальной толщине свариваемых элементов 21мм выбираем по т.38 СНиП «Стальные конструкции» .
Условие прочности шва:
Тип электрода Э42 расчетное сопротивление материала шва
3.Проектирование оголовка колонны
Примыкание главной балки к колонне сбоку.
Шов угловой (вертикльно);
Расчет швов крепления столика к колонне:
Суммарная длина швов:
Расчет и конструирование центрально сжатой колонны сквозного сечения
1.Компоновка сечения относительно х-х
Основной принцип – равноустойчивость.
Производится с целью подбора сечения ветвей.
Расчетная формула усл. устойчивости центрально сжатого стержня:
Принимаем площадь сечения одного швеллера берём швеллер № 27П (Сталь по табл. 51 берём С285 с ) с характеристиками:
Геометрические характеристики в целом:
На гибкость относительно оси х-х планки влияния не оказывают.
Гибкость колонны относительно х-х :
Проверяем на устойчивость колонну относительно оси х-х
Условие выполнено изменение сечения не требуется.
1.Компоновка относительно у-у.
Предварительно радиус инерции сечения в целом колонны относительно у-у:
Исходя из находим Принимаем 31 см.
Поскольку делаем планки.
Размещаем планки по высоте колонны.
Расставляем планки по высоте исходя из принятой гибкости ветви относительно оси 1-1
Расставляем планки на равном расстоянии.
3.Работа и расчет планок сквозной колонны
Расчет планок выполняем на условную поперечную силу принимаемую постоянной по всей длине стержня и определяемую по формуле:
Где N- продольное усилие в составном стержне колонны.
- коэффициент продольного изгиба принимаемый для составного сечения в плоскости соединительных элементов .
Условная поперечная сила приходящаяся на планки одной стороны колонны:
Сила срезывающая плану:
Момент изгибающий планку:
4.Проверка планок на прочность по нормальным касательным и приведенным напряжениям
Планка работает на поперечный изгиб относительно оси
Проверка прочности планки по нормальным напряжениям обеспечена если
Прочность обеспечена.
Проверка прочности по касательным напряжениям:
Проверка на прочность по касательным напряжениям обеспечена.
Проверка прочности планки по приведенным напряжениям:
Проверка на прочность по приведенным напряжениям пройдена.
5.Расчет швов крепления планки к ветвям
Проверяется на расчетные усилия .
Выбираем материалы для сварки по табл. 55
Сварочная проволока марки – Св-08А по ГОСТ 9087-70*
Флюс марки – АН-348А по ГОСТ 9087-81*
Сварка полуавтоматическая шов угловой фланговый.
Расчетное сопротивление наплавляемого металла шва
Максимальные и минимальные толщины соединяемых элементов рвны:
Расчетное сопротивление материала и нормативное временное сопротивление по табл. 51
Расчетное сопротивление металла границы сплавления:
Минимальный катет шва по табл. 38
Коэффициенты глубины проплавления по табл. 34
Коэффициенты условий работы угловых швов по п.11.2
. Считаем по металлу шва при
Расчетная длина швов прикрепляющих одну планку:
Момент сопротивление сечения шва:
Площадь сечения шва:
Прочность обеспечена если:
Прочность не обеспечена увеличиваем катет шва:
Прочность обеспечена если:
Условие выполняется прочность шва обеспечена.
В результате выполнения курсового проекта я получил навыки проектирования стальных конструкций балочной клетки рабочей площадки: настила балки настила главной балки а так же сплошной и сквозной колонны в соответствии с требованиями нормативных документов. Научился выполнять чертежи КМ и КМД в соответствии с расчетами. Так же мною были запроектированы узлы сопряжения балочной клетки.
Библиографический список:
СНиП II.23-81*. Нормы проектирования. Стальные конструкции. – М. : Госстрой РФ 1990.
СНиП 2.01.07-8*. Нагрузки и воздействия (с изменениями). – Введ. 1987-01-01. – М.: Госстрой России ГУП ЦПП 2000.
СНиП 2.03.01-84*. Бетонные и железобетонные конструкции. – М. : Гос-строй РФ 1991.
Металлические конструкции. Общий курс: Учебник для вузовпод ред. В.В. Горева. В трех томах – Москва Высшая школа 1986.
Металлические конструкции. Общий курс: Учебник для вузовЕ.И. Беле-ня Г.С. Балдин Г.С. Ведерников и др.; под ред. Е.И. Беленя. – Москва: Стройиз-дат 1986.

Металлы.dwg

Спецификация металла С285 по ГОСТ 27772-88
Схема элементов рабочей площадки
Расчетная схема колонны
Схема отправочных марок Б 1
анкерный болт ∅ 24 мм
Ведомость элементов рабочей площадки
Материал конструкций С285
С235 по ГОСТ 27772-88 . 2. Неоговоренные катеты швов kf=6 мм. 3. Неоговоренный диаметры отверстий d=23 мм. 4. Сварочные материалы: флюс АН-348-А по ГОСТ 9087-81*
электроды Э42А по ГОСТ 2246-70 5. Поясные швы главной балки выполнять автоматической сваркой kf=7 мм. 6. Стык поясов главной балки выполнять с полным проваром
качество шва контролировать. 7. Монтажный стык главной балки производить на высокопрочных болтах d=20 мм из стали 40Х "селект" по ГОСТ 4543-71*. 8. Обработка поверхности под высокопрочные болты: стальными щетками без консервации. 9. Контроль усилия натяжения высокопрочных болтов по Моменту М. 10. Стыки балок в балочной клетке производить с помощью обычных болтов d=16 мм класса 10.9 по ГОСТ 22356-77 грубой точности. 11. Стык главной балки и колонны пизводить с помощью обычных болтов d=20 мм класса 10.9 по ГОСТ 22356-77 грубой точности. 12. Закрепление колонны к фундаменту производить анкерными болтами d=20 мм сталь 09 Г 2 С по ГОСТ 19281-73* 13. - не грунтовать.
УрГУПС кафедра "СК и СП

для пз.dwg

Схема элементов рабочей площадки
Расчетная схема колонны