Конструирование и расчет металлических сварных конструкций технологической площадки

Лист 1.cdw

Схема расположения конструкций
на отм. +6500 (М1:200)
Материал конструкций: настил - С255 по ТУ-14-1-3023-80 остальные элемены - С345
Заводские соединения - сварные монтажные соединения сварные и на болтах М20 класс
точности В класс прочности 6.6 (ГОСТ 7798-70). Монтажный стык балок Б1 - на высокопрочных
болтах М20 из стали марки 40Х "селект" (ГОСТ 22356-77*).
Поясные швы балок Б1 варить автоматической сваркой под флюсом АН-47 (ГОСТ 9087-81*)
сварочной проволокой Св-10Г2 (ГОСТ 2246-70*) диаметром d=4 мм. Остальные заводские
соединения - полуавтоматической сваркой в защитной среде углекислого газа по ГОСТ 8050-76
сварочной проволокой Св-08Г2С (ГОСТ 2246-70*) диаметром d=14мм.
На монтаже варить ручной дуговой сваркой сварочными электродами Э-50А (ГОСТ 9467-75).
Неуказанные катеты сварных швов 6мм.
Способ обработки поверхностей стыка балок Б1 - газопламенный двух поверхностей без
Все конструкции должны быть обезжирены окрашены одним слоем краски ПФ-1189.
Степень очистки металлоконструкций-3.
Ось монтажного стыка

Титульный.docx

Министерство образования и науки Российской Федерации
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Южно-Уральский государственный университет»
Физико-металлургический факультет
Кафедра «Оборудование и технология сварочного производства»
КОНСТРУИРОВАНИЕ И РАСЧЕТ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ КОНСТРУКЦИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ПЛОЩАДКИ
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА К КУРСОВОЙ РАБОТЕ
по дисциплине «ПРОЕКТИРОВАНИЕ СВАРНЫХ КОНСТРУКЦИЙ»
ЮУрГУ-ФМ-486.09.00.00 ПЗ КР
Автор работы студент группы ФМ-486
Работа защищена с оценкой

ферма.doc

Агентство науки и образования Российской Федерации
Южно-Уральский Государственный Университет
Кафедра «Оборудование и технологии сварочного производства»
по курсу «Проектирование сварных конструкций»
Параметр определяющий Величина Единицы
Шаг фермы в продольном 6 м
Высота фермы 3150 мм
Постоянная нагрузка 03 кПа
Временная нагрузка 24 кПа
Место строительства – г. Томск t min =-44C.
Материал фермы – сталь С345 с расчетным сопротивлением металла
растяжению сжатию изгибу по пределу текучести [pic] и временным
сопротивлением металла разрыву [pic] Соединение стержней в узлах фермы – на
ручной дуговой сварке. По СНиП II-23-81 (табл. 55) находим подходящие
электроды - электроды марки Э50. Коэффициент условий работы конструкции
Определение расчетных нагрузок
Рисунок 1. Геометрическая схема стропильной фермы
Вычисляем узловые нагрузки. Для этого предварительно намечаем длину
панели фермы 3м. Нагрузка будет передаваться непосредственно на узлы фермы.
Сосредоточенные силы [pic] приходящиеся на узел фермы определяются
[pic] - равномерно распределенная постоянная нагрузка
[pic] - равномерно распределенная снеговая нагрузка определяемая по
СНиП 2.01.07 – 85 «Нагрузки и воздействия»
[pic] - коэффициент надежности по постоянной нагрузке
[pic] - коэффициент надежности по снеговой нагрузке
[pic] - расстояние между фермами (шаг ферм)
[pic] - длина панели верхнего пояса фермы.
Последовательно определяем:
усилие на крайнюю стойку
усилие на средние узлы
опорную реакцию от полного загружения фермы определим из условия
Определение усилий в элементах фермы
Усилия в элементах фермы определяем из условий равновесия при этом
элементы фермы работают только на растяжение или сжатие.
Вычисленные усилия сведены в таблицу 1.
Таблица 1. Усилия в стержнях фермы
Элементы фермы Обозначение стержня Расчетное усилие
по диаграмме кН при
Верхний пояс 2-3 0 -
Нижний пояс 1-4 - +4810
Раскосы 1-3 -6802 -
Сечения подбираем по формулам центрального сжатия или растяжения.
Форму сечений стержней фермы выбираем следующими:
- верхний пояс – два неравнополочных уголка
- нижний пояс – два равнополочных уголка (полка вниз)
- раскосы – два равнополочных уголка (полка вверх)
- стойки – «крестовое» из двух равнополочных уголков.
Для верхнего пояса [pic]. Требуемая площадь сечения уголков при
коэффициенте продольного изгиба [pic] и коэффициенте условий работы [pic]
Требуемый радиус инерции
где [pic] - предельная гибкость.
Из сортамента находим неравнополочные уголки: [pic] [pic]. Тогда
радиусы инерции сечения верхнего пояса равны: [pic] [pic].
По таблице находим [pic] [pic].
Для нижнего пояса [pic]. Требуемая площадь сечения уголков при [pic]
где [pic] - предельная гибкость для растянутых элементов.
Из сортамента находим равнополочные уголки: [pic] [pic].
Тогда радиусы инерции сечения нижнего пояса равны: [pic] [pic].
Для раскоса 1 - 3 [pic]. Требуемая площадь сечения уголков при
Тогда радиусы инерции раскоса равны: [pic] [pic].
Для раскоса 3 – 4 [pic]. Требуемая площадь сечения уголков при
коэффициенте условий работы [pic] составит:
Тогда радиусы инерции сечения стойки равны: [pic] [pic].
Для раскоса 7 – 9 [pic]. Требуемая площадь сечения уголков при
Из сортамента выбираем равнополочные уголки для малонагруженного
стержня: [pic] [pic].
Тогда радиусы инерции сечения раскоса равны: [pic] [pic].
Для раскоса 9 – 10 [pic]. Требуемая площадь сечения уголков при
Для стойки 3 – 4 [pic]. Требуемая площадь сечения уголков при
Подобранные сечения элементов фермы сведены в таблицу 2.
Таблица 2. Таблица подбора сечений элементов фермы
ЭлементОбозначениРасчетное усилие кН: Принятое сечение Площадь А см2 Расчетная длина см
е стержня «-» сжатие
на обушок на перо у обушка kfb у пера kkp у обушка у пера у
обушка lfb у пера lkp 1 1-2 259 111 6 6 15 6 50 50 1-3
Схематическое изображение узлов фермы

Мой курсач1.docx

Металлические конструкции благодаря своим высоким технико-экономическим качествам применяются во всех отраслях промышленности. Широкое использование в строительстве металлических конструкций позволяет проектировать сборные элементы зданий с сооружений сравнительно малой массы организовать поточное производство на заводах и поточно-блочный монтаж их на строительной площадке ускоряя ввод объектов в эксплуатацию.
Задача конструктора состоит в том чтобы при соблюдении технологических и иных требований к объекту проектирования создать конструктивную схему с подбором параметров элементов и узловых соединений обеспечивающую простой и надежный путь для передачи силовых потоков. При этом каждый конструктивный элемент конструкция и сооружение в целом должны удовлетворять комплексу условий: прочности устойчивости жесткости долговечности ремонтопригодности и многим другим. В сочетании с экономическими ограничениями названные условия трудно реализуемы. Сложность проектирования состоит в том что база знаний и нормативная база о силовом сопротивлении конструкции построена не на принципах их синтеза а на принципах поверочных расчетов элементов с фиксированными геометрическими параметрами и идеализированными схемами работы свойствами материала условиями загружения.
Исходные данные для проектирования
Требуется запроектировать технологическую площадку представленную на рисунке 1.
Рисунок 1. Схема технологической площадки
На конструкцию действуют следующие нагрузки:
постоянная нагрузка: pn= 03 кПа;
временная нагрузка: gn =14 кПа;
Максимальная строительная высота перекрытия 16 м;
Отметка верха перекрытия: 6500 м;
Место строительства: г. Томск.
Стали для строительных конструкций выбираем в зависимости от степени ответственности конструкции условий их эксплуатации (настил балка настила колонна – группа 3 главная балка - группа 2) и климатического района строительства (г. Томск минимальная температура эксплуатации ) (табл. 50 [1]).
В соответствии с выбранными сталями выбираем вид сварки и материалы для сварки (табл. 55* [1]).
Сварку балок настила с настилом осуществляем ручной дуговой сваркой электродом Э50А в соответствии с ГОСТом 9467-75*. Сварка поясов главной балки – автоматическая под слоем флюса АН-47 (ГОСТ 9087-81*) сварочной проволокой Св-10Г2 (ГОСТ 2246-70*). Сварка ребер и фасонок – полуавтоматическая в среде углекислого газа сварочной проволокой Св-08Г2С (ГОСТ 2246-70*).
В данной конструкции настила примем схему представляющую собой гибкую пластину шарнирно прикрепленную к несмещаемым опорам (рисунок 2) - плоский настил. В такой схеме настил воспринимает наряду с изгибными и растягивающие напряжения возникающие в результате не смещения опор и появления распора.
Методика расчета стального настила основана на представлении его работы как гибкой пластины изгибаемой по цилиндрической поверхности.
При нагрузках не превышающих 50 кНм2 и предельном относительном прогибе фактором определяющим толщину плоского настила является жесткость поэтому расчет ведут на нормативную нагрузку.
Рисунок 2. Расчетная схема плоского настила.
Толщину листа настила можно определить по приближенной формуле:
– пролет настила (расстояние между балками настила);
- допустимое отношение пролета настила к его предельному прогибу;
модуль упругости при отсутствии поперечной деформации;
коэффициент Пуассона;
Таким образом получаем:
Устанавливаем два варианта шага балок настила — 11 м; 2 м.
Определяем толщину настила для каждого шага балок.
Назначаем в соответствии с сортаментом следующие толщины настила:
вариант — tn2=16 мм.
Размеры настила: ширина 21м длина 22м.
Исходя из этого находим:
при l=2м - 12 балок 11 пролетов.
Расчет балки настила
1 Расчет балки по прочности
Каждую балку в перекрытии рассматривают раздельно не связанной с другой (разрезная схема). Нагрузка на балку настила передается от настила с участков перекрытия расположенных на смежных от балки пролетах. Следовательно ширина грузовой площади для балок настила равна шагу этих балок или пролету настила (рисунок 3).
Рисунок 3. К определению нагрузки на балку настила
Погонная равномерно распределенная нагрузка на балку
где n — шаг балок настила;
нормативная временная нагрузка pn=14 кНм2;
нормативная постоянная нагрузка gn=03 кНм2;
коэффициент надежности по временной нагрузке 12;
коэффициент надежности по постоянной нагрузке 11;
m - объемный вес стали 79 кНм3.
Подставляя значения в формулы получаем:
Подбор сечения балок настила производят по максимальному изгибающему моменту:
погонная равномерно распределенная расчетная нагрузка
пролет балок настила l=7м.
Q2=q2l2=367*72=1285кН.
Рисунок 4. Расчетная схема и эпюры силовых факторов балки настила
Далее определяем требуемый момент сопротивления по которому находим из сортамента нужную балку. Сечение балки принимаем двутавровое. Тип балки принимаем по [2 прилож.16 табл.4] – двутавры стальные горячекатаные с параллельными гранями полок по ГОСТ 26020-83.
Требуемый момент сопротивления при допущении пластических деформаций
с1 — коэффициент учитывающий развитие пластических деформаций
по сечению принимаемый равным 112;
расчетное сопротивление стали по пределу текучести для стали С255 Ry=315 МПа;
=095 - коэффициент условий работы
Wп1=M1(c1Ryc) =120400(112*315*095) = 35923 см3
Wп2=M2(c1Ryc) = 224800(112*315*095) = 670 см3.
Определяем требуемый момент инерции сечения балки:
Подбираем два варианта балок по ГОСТ 26020-83:
) l1=1100мм - 21 балка 20 пролетов
балка I - №35Б1 (W h=346мм)
) l2=2000мм - 12 балок 11 пролетов
балка I - №40Б2 (W h=396мм)
2.Расчет балки настила по жесткости
Подбор сечений прокатных балок по жесткости идет на основе требуемой величины предельного относительного прогиба который определяется по табл. 19 [1] и предельного момента инерции сечения данной балки.
По п.5.18. [1] производим расчет на прочность:
Расчетное сопротивление стали сдвигу:
25МПа ≤ 29925МПа – условие выполняется;
3≤1747 - условие выполняется;
45МПа ≤ 29925МПа – условие выполняется;
5≤1747 - условие выполняется.
Определяем необходимое по условию прочности расчетное сопротивление стали:
Проверка по жесткости осуществляется по формуле:
qn - погонная равномерно распределенная нормативная нагрузка;
- предельный относительный прогиб;
Тогда по условию (6) получаем следующие значения прогибов:
Условия жесткости для (1) и (2) выполняются.
Таким образом после проверки балок настила по жесткости получаем два варианта:
l1=1100мм - 21 балка 20 пролетов
(W I m=389кгм; h=346мм; b=155; s=62мм; t=85мм);
l2=2000мм - 12 балок 11 пролетов
(W I m=547кгм; h=396мм; b=165; s=75мм; t=115мм).
3. Расчет веса настила и балки
Таким образом принимаем настил с наименьшим весом а именно по первому варианту:
толщина настила – 9 мм.
Силу распора на действие которой проверяют сварные швы присоединяющие настил к балкам определяют по следующей формуле:
Листы настила привариваем к балкам настила ручной дуговой сваркой электродами Э50А (ГОСТ 9467-75*) диаметром . Расчетные значения катетов углового шва прикрепляющего настил к балкам определяем по следующим формулам:
- катет по металлу шва;
- катет по металлу границы сплавления
- для катета по металлу шва (табл.34 [1]);
- по металлу границы сплавления (табл.34 [1]);
- расчетная длина шва;
- расчетное сопротивление сварного шва по металлу шва (табл.3 [1]);
- расчетное сопротивление сварного шва по металлу границы сплавления (табл.3 [1]);
- коэффициенты условий работы сварного шва.
Принимаем минимально допустимый катет .
Расчет и конструирование главной балки
1. Определение расчетных усилий
Расстояние между опорами - 17м. Длина главной балки- 22м. Тип сечения - симметричный сварной двутавр из листового проката стали С345 (гр. 2) ГОСТ 19281-89: Ry=300 МПа; Run=460 МПа. Предельный прогиб балки [fu]=250.
Расчетная схема главной балки и эпюры внутренних силовых факторов представлены на рисунке 5.
где n — шаг главных балок;
нормативная постоянная нагрузка pn=03 кНм2;
нормативная временная нагрузка gn=14 кНм2;
коэффициент надежности по постоянной нагрузке 105;
G - вес настила и балок настила
m - объемный вес стали 7850 кгм3;
tн - толщина настила;
n – количество балок настила;
m – линейная плотность балки настила;
lб – длина главной балки.
q=(03105+1412) 7+74105=128кНм;
Mmax=0125q(l12-4l22)=0125128(172-4252)=4220кНм.
Рисунок 5. Расчетная схема и эпюры силовых факторов главной балки
2. Компоновка и подбор сечения балки
Проектирование составных балок выполняют в два этапа: на первом - компонуют и подбирают сечение на втором – проверяют прочность и устойчивость балки в целом и ее элементов а также проверяют жесткость балки.
Компоновку сечения начинают с установления высоты балки – основного размера от которого зависят все остальные размеры сечения масса балки и ее жесткость.
) Оптимальная высота балки из учета прочности и минимума расхода стали:
коэффициент равный для сварных балок 12 115 принимаем k=12
толщина стенки ее принимаем предварительно по эмпирической формуле:
где: h=(18 115) h=(18) 17=2125м
- требуемый момент сопротивления сечения балки;
где: Mmax -максимальный изгибающий момент Mmax=4220 кНм
Ry - расчетное сопротивление стали по пределу текучести Ry=300 МПа
Таким образом нахожу оптимальную высоту стенки главной балки
) Минимальная высота балки из условия обеспечения жесткости для двухконсольной схемы
- предельный прогиб; fu принимают по табл. 19 [6];
при принятой предварительно толщине стенки 14 мм
Исходя из этого принимаем высоту балки h=1200 мм (из условия кратности h 100мм) что больше минимальной. Высота балки в сумме с высотой балки настила при поэтажном сопряжении не превышает значение строительной высоты перекрытия hстр=16м (по заданию).
) После установления высоты балки определяем минимальное значение толщины стенки из условия ее работы на срез:
- при наличии консольных участков и при включении в работу стенки c учетом поясов;
- максимальное значение поперечной силы;
hw=h-(004 005)=1156м - высота стенки при принятой толщине 14 мм;
- расчетное сопротивление стали на срез;
Принятая предварительно толщина стенки tw=14мм превышает минимально допустимую из условия среза.
Местная устойчивость стенки без дополнительного ее укрепления ребрами жесткости будет обеспечена если
Условие выполняется.
Рисунок 6. Сечение главной балки
Определяем требуемую площадь сечения поясов
где - расстояние между центрами тяжести полок.
Момент сопротивления полок находится по следующим формулам:
J=Wd(h2)=14807(1202)=888420 см4
Момент инерции стенки:
Jw=tw(hw)312=141156312=180227см4
Момент инерции поясов:
Jf =888420-180227 =708193 см4
Необходимая площадь поясов:
По полученной площади назначаем ширину bf и толщину tf пояса с учетом требований для сжатых поясов:
Для сжатых поясов их размеры должны удовлетворять условию определяемому по [табл.301]:
>58 - условие выполняется.
Кроме того должны выполнятся следующие условия:
условия выполняются.
Окончательно принимаю следующие размеры поясов tf=30 мм; bf=350мм
3. Проверка прочности балки
Проверку прочности проводят в соответствии п.п. 5.12. 5.13. 5.14. 5.18 [1]
Проверяем балку в середине пролета в сечении действия максимального момента.
Определяем геометрические характеристики:
Момент инерции сечения:
Статический момент полусечения принятого сечения балки:
Момент сопротивления:
Проверка прочности:
максимальный изгибающий момент действующий на балку;
максимальная поперечная сила действующая на балку;
Условия прочности выполняются.
Так как поэтажное сопряжение балок то необходимо проверить прочность стенки балки на действие местных напряжений:
где х и ху – нормальное и касательное напряжения в месте стыка балок в крайней части стенки (на уровне поясных швов):
N – опорная реакция балки настила;
G – вес балки настила;
4. Проверка жесткости и устойчивости балки
Проверку прогиба балки делать не нужно так как принятая высота сечения (h=120см) больше минимальной (hmin=99см)
Проверку устойчивости балки проводят в соответствии с положениями п.5.16* табл.8*[1]: проверку устойчивости проводить нет необходимости т.к. отношение расчетной длины к ширине сжатого пояса не превышает значений определенных в табл.8*. Нагрузка приложена к верхнему поясу:
-расстояние между осями поясных листов;
и см - ширина и толщина сжатого пояса;
расчетная длина балки - расстояние межу балками настила
Тогда: - условие выполняется;
- для балок с отношением b t 15 в формулах следует принимать b t = 15.
Условие выполняется устойчивость обеспечена.
5. Проверка местной устойчивости элементов балки
Стенки балок следует укреплять поперечными ребрами жесткости если значения условной гибкости стенки балки превышают 32 при отсутствии подвижной нагрузки.
Проверку местной устойчивости пояса производить не нужно если при компоновке сечения выполнены требования табл. 30 [1]
Устойчивость стенки балки не требуется проверять если выполняется условие [1 п.7.3.] где - условная гибкость стенки не превышает 35 (т.к. балка с двусторонними поясными швами без местных напряжений).
- условная гибкость стенки;
расстояние от пояса до пояса.
Значит в соответствии с [1 п.7.10.] стенки балок укреплять поперечными ребрами жесткости не требуется.
6. Расчет поясных швов главной балки
При соединении поясов со стенкой двухсторонними сварными швами при наличии поперечных ребер минимальный катет шва определяется по формулам:
где — статический момент брутто пояса;
F — опорная реакция балки настила;
ef — условная длина распределения нагрузки (рис. 5.3).
Принятый катет шва должен удовлетворять требованиям п. 12.8 [6]
Все коэффициенты принимаем для автоматической сварки под слоем флюса АН-47 проволокой Св-10Г2 (ГОСТ 2246-70*) диаметром .
- осевой момент инерции сечения балки
коэффициент надежности по металлу;
С учетом [1] табл. 38* катет сварного шва принимаем равным 7 мм.
7. Конструирование и расчет укрупнительного стыка балки
Укрупнительные (монтажные) стыки балок проектируют сварными или на высокопрочных болтах. Рассчитаем стык на высокопрочных болтах.
Расчет стыка на высокопрочных болтах:
Т.к. длина главной балки равна 22 м принимаем:
балка 1 – 105м балка 2 – 115м имеем в месте стыка и (рисунок 5).
Стык осуществляем высокопрочными болтами [1 табл. 61*] из стали 40Х имеющей - наименьшее временное сопротивление. Регулирование натяжения болта - по моменту закручивания. Тогда несущая способность болта имеющего две плоскости трения находится по формуле: [1 п.11.13*];
- расчетное сопротивление болта на растяжение [1формула 3];
-площадь сечения болта нетто [1 табл.62*];
-коэффициент условия работы болтового соединения;
- коэффициент надежности [1 табл.36*];
- коэффициент трения [1 табл.36*];
- количество плоскостей трения.
При конструировании такого типа стыка расчет каждого элемента сварной балки ведут раздельно распределяя изгибающий момент между поясами и стенкой пропорционально их жесткости.
Момент действующий на пояс равен:
момент инерции поясов сечения в месте стыка:
момент инерции всего сечения:
Тогда усилие в поясе находится по формуле:
Количество болтов для прикрепления накладок находится по следующей формуле:
Принимаем 20 болтов - на одной полунакладке. Болты ставятся на минимальном расстоянии друг от друга - чтобы уменьшить размеры накладок. Так же по [1 п.12.19.] расстояние от центра болта до края элемента равно .
Толщину накладок принимаем .
Каждый пояс балки перекрываем тремя накладками сечением:
момент инерции стенки сечения в месте стыка:
Принимаем расстояние между крайними по высоте рядами болтов:
Находим по следующей формуле коэффициент стыка:
где: количество вертикальных рядов болтов на одной половине накладки (из-за конструктивных соображений не меньше 2) принимаем .
Тогда: Из [1 табл.7.8.] находим что количество рядов болтов по горизонтали при . Принимаем 14 рядов. Отсюда шаг болтов равен 75 мм. Тогда .
Конструктивно стык стенки оформляем в виде двух накладок суммарная площадь сечения которых должна быть не менее площади сечения стенки. Причем накладки толщиной менее 0006м не применяют:
Стык стенки проверяем на действие изгибающего момента по формуле
Условие выполняется прочность болтового соединения стенки обеспечена.
Кроме изгибающего момента в стыке действует поперечная сила Q которую условно принимают распределенной равномерно только на болты стенки
Проверку прочности ведут для крайних (по вертикали) болтов ряда
- условие выполняется.
Рисунок 7. Схема стыка главной балки
Проверяем ослабление растянутого пояса отверстиями под болты
(на 2 мм больше диаметра болта).
Проверяем ослабление накладок в середине стыка четырьмя отверстиями
Согласно [6 п.11.14] должно выполняться условие:
- условие выполняется. Прочность стыка элементов осуществляется за счет сил трения.
8. Конструирование и расчет опорного узла балки
Размеры опорных ребер определяют из условия прочности поперечного сечения на смятие по формуле:
где: - расчетное сопротивление смятию торцевой поверхности;
- опорная реакция балки.
Рисунок 8. Схема опорного узла
Принимаем опорные ребра толщиной тогда ширина опорного ребра
Назначаем ребра шириной .
Принимаем ребро тогда
Теперь проверяем опорную стойку балки на устойчивость относительно оси Z
Определяем ширину участка стенки включенной в работу опорной стойки:
Далее определяем площадь сечения участка стенки включенной в работу:
Определяю момент инерции этого сечения:
По значению гибкости исходя из [1 Табл.72.] определяем коэффициент продольного изгиба центрально-сжатого элемента. Тогда определяю устойчивость исходя из формулы:
где - опорная реакция балки.
Тогда - устойчивость заданного ребра обеспечена.
Рассчитываем двусторонние сварные швы при соединении опорных ребер к стенке:
- катет по металлу границы сплавления;
Сварка производится полуавтоматом:
и - коэффициенты условия работы.
и - коэффициенты принимаемые при сварке элементов из стали с пределом текучести до 540МПа принимаемые по [1 п.11. Табл. 34*]. Сварка полуавтоматическая проволока Св-08Г2С диаметр проволоки 14 мм
расчетное сопротивление сварных соединений для углового шва при работе на срез по металлу шва.
- нормативное сопротивление металла шва для сварочной проволоки для автоматической и полуавтоматической сварки (по ГОСТ 2246-70). [1 п.3.4. Табл. 3 и 4.]
коэффициент надежности по металлу.
расчетное сопротивление сварных соединений для углового шва при работе на срез по металлу границы сплавления;
Теперь по следующим формулам определяем необходимый катет сварного шва:
По [1 табл.38] катет сварного шва при полуавтоматической сварке должен быть не менее 5 мм.
Расчет и конструирование сопряжения балки настила с главной балкой
Вид сопряжения балок — поэтажное опирание.
Рисунок 9. Схема сопряжения
Проверку прочности проводим по формуле:
b=175мм - длина передачи давления на балку настила;
k =85мм - расстояние от наружной грани полки до начала внутреннего закругления;
tw=62мм - толщина стенки прокатного двутавра;
Выполняем проверку устойчивости:
где — принимают как для центрально сжатой стойки по гибкости
= h(029tw)=346(02962)=1924; =0136
— условная длина распределения опорного давления.
Крепление балок настила к главным балкам осуществляем с помощью четырех болтов диаметром 20 мм.
Конструирование и расчет центрально сжатой колонны
1. Выбор расчетной схемы
Расчетная схема колонны постоянного сечения определяется способом закрепления ее в фундаменте а также способом прикрепления балок передающих нагрузку на колонну.
Принимаем закрепление колонны с шарнирным опиранием на фундамент и шарнирным присоединением балок.
Для проектирования колонны будем использовать сталь С345.
2. Компоновка сечения сквозной колонны
Для определения в первом приближении требуемой площади сечения принимаем гибкость колонны в пределах λ=100 70 для колонн с нагрузкой до P=2500кН.
По табл. 72 [1] находим значение коэффициента продольного изгиба φ и определяем требуемую площадь.
Нагрузка на колонну Nmax=1411кН принимаем гибкость колонны λ=80 тогда .
Определяем требуемую площадь
где Ry=315МПа - расчетное сопротивление по пределу текучести;
γс=095 - коэффициент условия работы;
и требуемый радиус инерции
где ef = =5445м— расчетная длина колонны;
=1 — коэффициент учитывающий способ закрепления опорных частей колонны;
Подбираем сечение сплошной колонны – двутавр (рисунок 10).
=043h – радиус инерции относительно оси х;
=024b – радиус инерции относительно оси y;
=043 =024 - коэффициенты соотношения радиуса инерции и генеральных размеров сечения.
Определяем ширину сечения
Обычно h = 13 b т.е. h=368 см.
Установив размеры сечения подбираем толщину элементов исходя из требуемой площади и условий обеспечения местной устойчивости:
=12+035 — наибольшая условная гибкость стенки;
Рисунок 10. – Сечение колонны
2 – условие выполняется.
7 – условие местной устойчивости выполняется.
- площадь сечения стенки;
= 37 - площадь сечения пояса;
> 78 - условие выполняется.
- момент инерции сечения сжатой колонны относительно оси х;
=043h=04348=2064 см – радиус инерции относительно оси x;
- момент инерции сечения сжатой колонны относительно оси у;
=024b=02434=816 см – радиус инерции относительно оси y;
подбираем = 0 766 — коэффициент продольного изгиба;
Проверка на устойчивость
- общая устойчивость колонны обеспечена.
При отношении стенки сплошных колонн не требуется укреплять поперечными ребрами жесткости.
Из ранее рассчитанного 587 – следовательно ребра не требуются.
3. Конструирование и расчет базы
Выбираем тип базы в зависимости от принятой схемы закрепления колонны и определяем требуемую площадь опорной плиты
где N — нагрузка на колонну включая ее собственный вес
где Rb =45 МПа— расчетное сопротивление сжатию бетона (фундамент из бетона класса В75);
b9 =09— коэффициент условий работы;
=1 — для бетона класса ниже В25;
Рисунок 11. – База колонны
Принимаем толщину траверсы t1=10мм вылет консольной части плиты с=100мм; тогда В=560мм L = 680мм.
Площадь плиты =BL=056068=380810-4 м2 > 261410-4 м2 - условие выполняется.
Проверим Rbloс по фактическим размерам фундамента
- принятые размеры удовлетворяют условию.
Для определения толщины плиты определяют реактивное давление фундамента
Выделяют характерные участки плиты: 1 — опертые на 4 канта; 2 — опертый на 3 канта; 3 - консольный (рисунок 11).
-й участок: следовательно = 0125
– изгибающий момент на 1 участке;
– изгибающий момент на 2 участке;
– изгибающий момент на 3 участке.
По наибольшему моменту М=224 кНм определим толщину плиты по формуле
принимаем толщину плиты 20 мм.
Высоту траверсы определим исходя из требуемой длины сварного шва для полной передачи усилия со стержня колонны на траверсу
где - минимальное значение из двух: и
- количество швов прикрепляющих траверсу к стержню колонны;
Листы будут привариваться полуавтоматической сваркой проволокой Св-08Г2С.
- нормативное сопротивление металла шва для сварочной проволоки для автоматической и полуавтоматической сварки (по ГОСТ 2246-70).
- временное сопротивление стали разрыву;
- расчетное сопротивление сварных соединений для углового шва при работе на срез по металлу границы сплавления;
Принимаем высоту траверсы . Толщину листа траверсы принимаем .
4.Конструирование и расчет оголовка колонны
Рисунок 12. – Оголовок колонны
На колонну сверху свободно опираются балки. Для передачи усилия на стержень колонны предусматриваем ребра поддерживающее плиту и передающее нагрузку на стержень колонны.
На колонну действует продольная сила равная опорной реакции балки.
Торец колонны фрезерован. Толщину плиты оголовка принимаем t=20мм.
Плита поддерживается ребрами приваренными к стенке колонны. Толщину ребер определяем из условия сопротивления смятию под полным опорным давлением.
где - длина сминаемой поверхности равная ширине опорного ребра балки плюс две толщины плиты оголовка;
- расчетное сопротивление смятию торцевой поверхности;
При недостаточности швов ставят дополнительные вертикальные ребра. Высоту ребра определяют по требуемой длине швов предварительно задаемся катетом шва .
Учитывая дефекты в концевых участках шва полную длину ребра принимаем .
СНиП II-23-81*. Стальные конструкции. Нормы проектирования. –М.1982.
Металлические конструкции Под общей редакции Е.И. Белени – М.: Стройиздат. 1986 .-560с.
Металлические конструкции: в 3 т.-Т.1. Элементы стальных конструкций : Учебное пособие для вузов Под редакцией В.В. Горева. – М.: Высшая школа1997.-527с.
Сидоров И.В. Стальные конструкции технологической площадки: Учебное пособие. – Челябинск: ЧГТУ1995. –31с.
Дедух А.Д. Альбом чертежей металлических конструкций. Част I. Общие требования к оформлению чертежей металлических конструкций. Часть II. Чертежи элементов металлических конструкций балочных клеток. – Челябинск1993.
СНиП 2.01.07-85. Нагрузки и воздействия –М.1986.

Лист 2.cdw

Изготовление конструкций производить согласно СП-53-101-98.
Поясные швы балок Б1-1 Б1-2 варить автоматической сваркой под флюслм АН-47
(ГОСТ 9087-81*) сварочной проволокой Св-10Г2 (ГОСТ 2246-70*). Остальные заводские
соединения - полуавтоматической сваркой в защитной среде углекислого газа сварочной
проволокой Св-08Г2С (ГОСТ 2246-70*) .
Неуказанные катеты сварных швов 6мм.
Все конструкции должны быть обезжирены окрашены одним слоем краски ПФ-1189.
Степень очистки металлоконструкций-3.
Схема расположения конструкций
на отм. +6500 (М1:200)
Наименование элемента
Второстепенная балка
Ось монтажного стыка
Спецификация металла по ГОСТ 27772-88
Ведомость отправочных элементов

Содержание.docx

Исходные данные для проектирования
Расчет балки настила
Расчет балки по прочности
Расчет балки настила по жесткости
Расчет веса настила и балки
Расчет и конструирование главной балки
Определение расчетных усилий
Компоновка и подбор сечения балки
Проверка прочности балки
Проверка жесткости и устойчивости балки
Проверка местной устойчивости элементов балки
Расчет поясных швов главной балки
Конструирование и расчет укрупнительного стыка балки
Конструирование и расчет опорного узла балки
Расчет и конструирование сопряжения балки настила с главной балкой
Конструирование и расчет центрально сжатой колонны
Выбор расчетной схемы
Компоновка сечения сквозной колонны
Конструирование и расчет базы
Конструирование и расчет оголовка колонны