По МК

КП 1.docx

1 ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ
Конструкция площадки:
РАСЧЕТ СТАЛЬНОГО НАСТИЛА
Приняв для настила сталь марки С235 в соответствии с исходными данными для проектирования находим
Принимаем мм при тогда
Определяем силу растягивающую настил:
Выбираем тип электрода для выполнения углового шва прикрепляющего настил к балкам.
Принимаем тип электрода Э46 для которого расчетное сопротивление срезу по металлу шва
Расчетную величину катета углового шва соединяющего настил с балками определяем из расчета на срез (условный) по двум сечениям:
- по металлу границы сплавления:
Минимальное значение катетов поясных швов принимаем согласно таблице 38 [1].
КОМПАНОВКА БАЛОЧНОЙ КЛЕТКИ И ВЫБОР ВАРИАНТА ДЛЯ БОЛЕЕ ДЕТАЛЬНОЙ РАЗРАБОТКИ
Материал прокатных балок клетки - сталь класса С235 по ГОСТ 27772-88.
1 Расчет нормального типа балочной клетки
Количество балок укладываемых в пролете главной балки:
Тогда расстояние между балками настила (рисунок 1):
Масса настила в соответствии с его толщиной
Погонная равномерно распределенная нагрузка на балку настила
где и - коэффициенты надежности по нагрузке (11 и 12 соответственно).
Расчетная поперечная сила на опоре и расчетный изгибающий момент
Требуемый момент сопротивления балки
где - коэффициент условий работы (;
- коэффициент учитывающий развитие пластических деформаций ().
Рисунок 1 - Нормальный тип балочной клетки
Принимаем двутавр имеющий площадь полки и площадь стенки массу одного погонного метра . По отношению определяем значение коэффициента которое равно . С его учетом требуемый момент сопротивления балки
Проверяем прогиб подобранной балки
Таким образом условие прочности и жесткости для принятого сечения балки выполняются.
Определяем расход металла на 1 перекрытия по первому варианту:
Полный расход металла
2 Усложненный тип балочной клетки
Настил принимаем такой же как в первом варианте балочной клетки. Расстояние между балками настила . тогда количество балок настила укладываемых в пролете вспомогательной балки:
Пролет балки настила равен шагу вспомогательных балок и равен (рисунок 2).
Расчет балки настила.
Рисунок 2 – Усложненный тип балочной клетки
Принимаем двутавр №20 имеющий площадь полки и площадь стенки массу одного погонного метра . По отношению определяем значение коэффициента которое равно 1084. С его учетом требуемый момент сопротивления балки
Переходим к двутавру №20а который имеет: . Прогиб в этом случае
Таким образом условие прочности и жесткости для принятого сечения балки выполняются.
Расчет вспомогательной балки
Нагрузка на вспомогательную балку:
– временная нагрузка
– вес балки настила .
Масса настила масса балок настила и временная нагрузка передаются на вспомогательную балку в виде четырех сосредоточенных грузов:
Расчетные значения нагрузки
Опорные реакции от нормативной нагрузки
Опорные реакции от расчетной нагрузки
Определяем максимальные изгибающие моменты:
Принимаем двутавр №50 имеющий площадь полки и площадь стенки . По отношению определяем значение коэффициента которое равно . С его учетом требуемый момент сопротивления балки
Принятое сечение удовлетворяет условиям прочности и жесткости.
Определяем расход металла на перекрытия по второму варианту:
где – шаг балок настила;
- вспомогательные балки ;
где – шаг вспомогательных балок.
Полный расход металла .
Для детальной разработки принимаем первый вариант балочной клетки как более выгодный по расходу металла и более простой в конструктивном отношении.
РАСЧЕТ ГЛАВНОЙ БАЛКИ
Материал балки - сталь класса С235 по ГОСТ 27772-88.
Определим нагрузки и расчетные усилия действующие на балку.
Собственный вес балки принимается ориентировочно 1-2% от величины нагрузки на балку:
Нормативная погонная нагрузка на балку:
Расчетная погонная нагрузка на балку:
Рисунок 3 – Расчетная схема главной балки.
Расчетный изгибающий момент в середине пролета
Расчетная поперечная сила на опоре
1 Подбор сечения главной балки
Сечение главной балки в соответствии с заданием принимаем составным сварным. Балку принимаем переменного по длине сечения а поэтому рассчитываем ее без учета развития пластических деформаций.
Определяем требуемый момент сопротивления балки:
Определяем высоту сечения главной балки:
а) минимальную высоту сечения из условия обеспечения жесткости балки определяем по формуле:
б) оптимальную (по расходу стали) высоту сечения определяем по формуле:
где – толщина стенки балки;
– конструктивный коэффициент для сварной балки переменного сечения.
Предварительно ориентировочно задаем высоту балки около её пролета:
Вычисляем толщину стенки по эмпирической формуле:
Тогда оптимальная высота сечения
Откорректируем толщину стенки и высоту балки в соответствии с таблицей 4.1 [3]. Соотношениями. Задавшись сделаем перерасчет оптимальной высоты:
в) выбор высоты балки. Принятая высота балки в сумме с толщиной настила высотой настила и величиной предельного прогиба не должна превышать заданную строительную высоту перекрытия:
Принимаем высоту главной балки .
В данном случае в соответствии с заданной строительной высотой проходит конструкция этажного сопряжения главной балки и балок настила.
Проверяем принятую толщину стенки:
а) по эмпирической формуле
б) из условия работы стенки на срез
в) из условия обеспечения местной устойчивости без конструирования продольных ребер жесткости
Вывод: Сравнивая полученные толщины стенки видим что принятая ее толщина может быть оставлена без изменений так как она отвечает условию прочности на действие касательных напряжений и не требует укрупнения стенки продольными ребрами жесткости.
Размеры горизонтальных поясных листов находим исходя из необходимой несущей способности балки. Для этого вычисляем требуемый момент инерции сечения балки:
Момент инерции стенки балки:
Момент инерции приходящийся на поясные листы:
приблизительно равен моменту инерции поясных листов относительно нейтральной оси балки
где – расстояние между центрами тяжести поясных листов (моментом инерции листов относительно их собственной оси ввиду его относительной малости пренебрегаем).
Отсюда получаем требуемую площадь горизонтальных листов:
Подбираем по сортаменту (ГОСТ 82-70 и 19903-74*) поясные листы из универсальной стали мм а стенку – из мм.
От отношения ширины свеса полки к ее толщине зависит местная устойчивость поясных листов сжатого пояса которая обеспечивается выполнением следующего условия:
Для принятых листов это условие выполняется:
Рисунок 4 – Полученное сечение балки
Вес одного метра балки:
где - плотность стали;
- ускорение свободного падения.
Момент инерции принятого сечения балки
Момент сопротивления
Нормальное наибольшее напряжение в балке сниженное на коэффициент условий работы:
Недонапряжение составляет
Проверку балки на прогиб делать не надо так как принята высота сечения больше минимальной и регламентированный прогиб обеспечен.
Изменение сечения балки по длине
При равномерной нагрузке наивыгоднейшее по расходу стали место изменения поясов однопролетной сварной балки находится примерно пролета балки от опоры.
Находим расчетный момент в сечении
Требуемый момент сопротивления в рассматриваемом сечении
где – расчетное сопротивление стыковых сварных соединений сжатию растяжению и изгибу по пределу текучести (растянутый пояс балки соединен упрощенным способом – прямым стыком).
Рисунок 5 – Вид измененного сечения балки по длине.
Требуемый момент инерции измененного сечения:
в том числе момент инерции стенки . Момент инерции приходящийся на поясные листы:
Требуемая площадь поясных горизонтальных листов:
Сечение изменяем за счет изменения ширины поясного листа Принимаем пояс измененного сечения балки листа .
В месте изменения сечения:
(здесь – ширина поясного листа измененного сечения)
Проверяем снижение на коэффициент условий работы наибольшие касательные напряжения по нейтральной оси сечения расположенного у опоры балки:
где - статический момент полусечения балки нейтральной оси:
расчетное сопротивление стали сдвигу.
Нормальные напряжения в месте изменения сечения на уровне поясных швов:
Касательное напряжение в той же точке:
где – поперечная сила в месте изменения сечения:
– статический момент пояса измененного сечения относительно нейтральной оси:
Приведенные напряжения сниженные на коэффициент условий работы :
Условие прочности выполняется.
2 Расчет поясных швов
Постоянные швы рассчитываются на сдвигающее усилие возникающее между стенкой и поясами при изгибе балки.
Ввиду значительных усадочных напряжений при сварке поясов со стенкой поясные швы следует делать сплошными одинаковой толщины по всей длине балки применяя автоматическую сварку. Исходя из принятой марки стали с пределом текучести и с временным сопротивлением разрыву выбираем марку сварочной проволоки для поясного шва который имеет расчетное сопротивление срезу по металлу границы сплавления Сварочная проволока должна иметь расчетное сопротивление срезу по металлу шва удовлетворяющее следующим условиям:
Коэффициенты и в общем случае зависят от вида сварки диаметра сварочной проволоки положения шва и его катета. При автоматической сварке «в лодочку» проволоке диаметром и катете ; таблица 34 [1]. Тогда
Принимаем проволоку Св-08ГА с
Необходимую величину катета поясного шва определяем из расчета на срез (условный) по двум сечениям:
3 Проверка общей устойчивости балки
Согласно пункту 5.16 [1] устойчивость балок не требуется проверять при отношении расчетной длины балки к ширине сжатого пояса не превышающем значений определяемых по формулам таблицы 8* [1] когда расстояние между осями поясных листов ширина полки и ее толщина удовлетворяют неравенствам:
Таким образом проверка общей устойчивости необходима.
Выполняем ее в следующей последовательности.
) Определяем параметр :
где – размер равный
– расчетная длина балки расстояние между точками закрепления
) Момент инерции сечения балки относительно вертикальной оси:
где – момент инерции сечения балки относительно горизонтальной оси.
) Так как значение то определяется по формуле:
Коэффициент не может быть больше единицы. Поэтому получив по расчету большую величину принимаем . Коэффициент условий работы при расчете балки на общую устойчивость имеет значение 095. В итоге:
т.е. общая устойчивость балки обеспечена.
4 Обеспечение местной устойчивости сжатого пояса и стенки балки
Проверка устойчивости сжатого пояса балки была выполнена ранее.
Условную гибкость стенки балки определяем по формуле (пункт 7.3 [1]):
где – расчетная высота стенки в сварных балках совпадает с высотой стенки .
Поперечные ребра следует устанавливать в местах больших неподвижных сосредоточенных грузов и на опорах. Расстояние между основными поперечными ребрами не должно превышать при и при . Устанавливаем ребра жесткости в местах опирания балок с шагом .
Ширина выступающей части парного симметричного ребра должна быть:
Принимаем . Требуемая толщина ребра:
Принимаем . Увеличение размеров и против требуемых принято конструктивно.
На концах ребер жесткости. В местах примыкания их к поясам и стенке должны устраиваться скосы с размерами по высоте и по ширине . Ребра привариваются к стенке балками сплошными швами минимальной толщины.
Проверим устойчивость стенки в месте изменения сечения балки где нормальные и касательные напряжения имеют высокие значения (первый отсек).
Сжимающее напряжение у расчетной границы стенки удаленной от нейтральной оси на расстояние у определяется по формуле:
Для сварной балки т.е. вычисляется на уровне поясных швов. Среднее касательное напряжение определяется по формуле:
Здесь и – средние значения момента и поперечной силы в пределах отсека.
Рисунок 6 – К определению места проверки местной устойчивости стенки балки
В данном случае местное напряжение отсутствует и устойчивость стенки балки будет обеспечена при выполнении условия:
Последовательность определения критического нормального напряжения:
а) вычисляем коэффициент по формуле:
где и – соответственно ширина и толщина сжатого пояса балки;
– коэффициент принимаемый по таблице 22 [1].
б) в зависимости от по таблице 21 [1] принимаем значение коэффициента .
в) коэффициент подставляем в формулу:
Последовательность определения критического касательного напряжения:
где – меньшая из сторон отсека .
б) подставляем в формулу:
где – отношение большей стороны отсека к меньшей.
Проверку устойчивости которая в данном случае необходима для первого и второго отсеков выполняем в табличной форме.
Вывод: Местная устойчивость стенки главной балки обеспечена.
5 Расчет опорного ребра жесткости
Конструкция опорного ребра балки показана на рисунке 7.
Напряжение на нижних торцах ребер при действии опорной реакции не должны превосходить расчетного сопротивления смятию торцевой поверхности основного металла. В случае приварки ребер к нижнему поясу балки сварные швы должны быть рассчитаны на воздействие опорной реакции. Необходимая площадь смятия торца опорного ребра:
где – расчетное сопротивление проката смятию.
Толщина опорного ребра (без учета работы стенки):
где – ширина выступающей части опорного ребра за вычетом катета скоса ребра принимаемого на опоре 20мм.
Рисунок 7 – Схема устройства опорного ребра жесткости
Участок стенки балки на опоре укрепленной ребром жесткости должен быть проверен на устойчивость из плоскости балки как стойка нагруженная силой равной опорной реакции. В расчетное сечение стойки входят ребра жесткости и полосы стенки шириной:
с каждой стороны ребра.
Момент инерции сечения стойки относительно оси -:
Другие геометрические параметры стойки:
где – расчетная длина стойки принимаемая равной высоте стенки .
Вывод: Устойчивость опорного ребра жесткости главной балки обеспечена.
6 Расчет сопряжения балок настила с главной балкой
По заданию строительная высота равна . Суммарная высота запроектированных элементов в середине пролета при этажном опирание балок настила: . Этажное сопряжение удовлетворяет заданной строительной высоте. При этажном сопряжении балок расчет сопряжения не производится. Крепление балок настила осуществляется на монтажных болтах или путем приварки к верхнему поясу.
7 Расчет монтажного стыка
Назначаем стык на расстоянии от левой опоры балки.
Найдем изгибающий момент и поперечную силу в назначенном сечении балки:
По заданию монтажный стык главной балки – сварной.
Рассчитаем прямое соединение балок встык ручной сваркой с усилением полок накладками. Расчет момента в таком сечении производится по формуле
где – момент сопротивления сечения балки ;
– расстояние между осями накладок;
– усилие в накладке;
– расчетное сопротивление стыкового сварного соединения по пределу текучести по таблице 3 [1].
Тогда площадь поперечного сечения накладки
Приняв ширину накладки находим толщину накладки
Принимаем . Рассчитаем длину углового шва прикрепляющего одну сторону полунакладки к балке:
а) по металлу шва формула (120) [1]
где – коэффициент учитывающий глубину проплавления шва по таблице 34* [1] ;
– минимальный катет шва (по таблице 38* [1]);
– расчетное сопротивление срезу по металлу шва по таблице 56* [1] ;
– коэффициент условий работы шва пункт 11.2 [1] ;
– коэффициент условий работы по таблице 6* [1] примечание 4 .
б) по металлу границы сплавления формула (121) [1]
где – коэффициент учитывающий границы сплавления шва по таблице 34 [1] ;
– расчетное сопротивление срезу по металлу границы сплавления по таблице 3 [1]
где – нормативное сопротивление растяжению сжатию изгибу по временному сопротивлению по таблице 51* [1] тогда
– коэффициент условий работы шва пункт 11.2 [1] .
Окончательно примем общую длину накладки .
РАСЧЕТ СКВОЗНОЙ КОЛОННЫ
1 Определение усилия действующего на колонну и ее расчетной длины.
Длина колонны по фактическим размерам перекрытия будет равна:
где – отметка верха настила рабочей площадки;
– высота сечения главной балки;
– заглубление колонны ниже уровня пола (высота базы колонны) принимаемое в пределах 03000600м.
Собственный вес колонны следует принимать приближенно от 0390 до 0785 кНм:
Расчетное усилие действующее на колонну равно опорному давлению главных балок и собственному весу колонны:
где – коэффициент перегрузки для постоянной нагрузки.
Принимаем закрепление концов колонны – шарнирным .
Расчетная длина колонны
2 Подбор сечения колонны
Конструируем колонну сквозной из двух швеллеров с расположением полок внутрь и соединением ветвей на планках. Материал колонны – сталь класса С235 с .
Зададимся гибкостью тогда по таблице 72* [1] находим .
а) Расчет относительно материальной оси -
Требуемая площадь сечения
Требуемый радиус инерции
По сортаменту подбираем два швеллера №33 (площадь поперечного сечения радиус инерции ).
Проверяем напряжение:
Недонапряжение составляет .
б) Расчет относительно свободной оси -
Определяем расстояние между ветвями из условия равноустойчивости колонны в двух плоскостях: .
Гибкость относительно свободной оси при гибкости ветви
Полученной гибкости соответствует радиус инерции
По таблице 8.1 [4] находим откуда
Полная ширина колонны должна быть не меньше двойной ширины полок швеллера плюс зазор необходимый для последующей окраски: .
Окончательно принимаем .
3 Конструирование и расчет планок
Длина назначается такой чтобы края планки заходили на полки швеллера на 20-30мм. Высота планки принимается 05075 от ширины колонны. Толщина планки назначается обычно в пределах от 6 до 10мм.
Принимаем соединительную планку 2509 мм и привариваем ее к полкам швеллера угловыми швами с катетом 5 мм.
Расстояние между приваренными планками в свету определится из принятой гибкости ветви
тогда расстояние между центрами планок
Окончательное расстояние между планками определится при конструировании колонны. Оно должно быть равно или меньше принятого в расчете.
Планки рассчитываются на условную поперечную силу принимаемую постоянной по всей длине стержня.
где – коэффициент равный меньшему из отношений или .
– коэффициент принимаемый для колонны в плоскости соединительных элементов;
– меньший из коэффициентов продольного изгиба (в плоскости соединительных элементов или в плоскости перпендикулярной к ней);
– напряжение сжатия в колонне.
следовательно . Тогда
Условная поперечная сила приходящаяся на одну систему планок:
Изгибающий момент и поперечная сила в месте прикрепления планки:
Проверим напряжение в сварных швах.
Первый случай - расчетное сечение проходит по металлу шва. Момент сопротивления расчетного сечения:
Напряжение в расчетном сечении от момента и поперечной силы:
Результирующее напряжение:
Второй случай - расчетное сечение проходит по металлу границы сплавления:
Для предотвращения сдвига одной ветви колонны относительно другой параллельно оси Y-Y устанавливаются поперечные горизонтальные диафрагмы на расстоянии не более 4м друг от друга и не менее 1на колонну.
4 Расчет базы колонны
Конструкция базы должна обеспечить принятое в расчете шарнирное опирание колонны на фундамент. Это достигается креплением анкерных болтов за гибкую опорную плиту. Класс бетона по заданию – В15.
Размеры опорной плиты определим из условия смятия бетона под плитой.
Расчетное давление на фундамент . Требуемая площадь плиты башмака:
где – нагрузка на колонны включая ее собственный вес;
– расчетное сопротивление бетона смятию по формуле (102) [7]:
где – расчетное сопротивление бетона сжатию по таблице 13 [7] ;
для бетона класса ниже В25;
– площадь фундамента на которую опирается плита.
Предварительно принимаем тогда
Конструируем башмак с шириной опорной плиты:
где – выпуск плиты за листы траверсы.
Т.к. то конструктивно принимаем равным .
Принимаем плиту размером а верх фундамента .
Проверим напряжение
Что меньше принятой площади плиты
Вылет консольной части траверсы равен
Для определения толщины плиты вычисляем изгибающие моменты от контактных напряжений по площади плиты на различных ее участках.
а) Для участка опертого на четыре канта внутри сечения колонны (рисунок 8) при отношении находим из таблице 5.1 [3] коэффициент . Тогда:
Рисунок 8 – База колонны
б) Для участка опертого на три канта между ветвями траверсы и ветвью колоны отношение следовательно изгибающий момент находим как в консольной балке:
с) Расчетный момент на консольном участке плиты:
Найдем толщину по наибольшему значению изгибающего момента:
Принимаем (большой ближайший размер по сортаменту).
Определение высоты траверсы. Высота траверсы определится из условия размещения суммарной длины сварных швов прикрепляющих траверсу к ветвям колонны:
где 4 – количество сварных швов прикрепления траверсы к ветвям колонны.
Толщина швов прикрепляющих листы траверсы к плите определится из расчета передачи вертикального усилия. Учитывая что на консольных участках листы траверсы привариваются с двух сторон находим:
Проверяем траверсу на изгиб назначив толщину листов траверсы .
Опорное давление на один погонный сантиметр одной ветви траверсы:
Момент сопротивления:
Напряжение в листе траверсы у места приварки к колоне сниженное на коэффициент условий работы:
5 Расчет оголовка колонны
Опирание балок на колонну осуществляется сверху через ребра расположенные над гранями колонн. Толщина опорной плиты в этом случае назначается конструктивно . Нагрузка с балок передается на опорную плиту оголовка и далее через швы или фрезерованный торец на стержень колонны.
При передаче давления балки через швы требуемый катет шва будет равен:
Принимаем . Величина равна периметру сечения колонны так как ветви колонны у оголовка усилены двумя планками приваренными к плите и стержню колонны.
СНиП II-23-81. Стальные конструкции. Нормы проектирования. – срок введения 1.01.82 – М.: Стройиздат 1982 - 96 с.
СНиП 2.01.07-85*. Нагрузки и воздействия. Нормы проектирования. – срок введения 1987-01-01 - М.: Стройиздат 1987 - 72 с.
Семенов А.А. Учебно-методическое пособие по проектированию площадки промышленного здания. – Уфа: УГНТУ 2001г.
Беленя Е.И. и др. Металлические конструкции - М.: Стройиздат 1976 – 600 с.
СНиП 2.03.01- 84. Бетонные и железобетонные конструкции. Нормы проектирования. – срок введения 1.01.1986 – М.: Стройиздат 1986 -77 с.
Шестак Г.А. Стальные конструкции. - М.: Стройиздат 1968 - 208 с.
СНиП 2.03.01-84*. Бетонные и железобетонные конструкции. - М.: Стройиздат 1989.
Пособие по проектированию стальных конструкций (к СНиП II-23-81*).-М.: Стройиздат 1985.
Мандриков А.П. Лялин И.М. Проектирование металлических конструкций. - М.: Стройиздат 1982.

Чертеж.dwg

Реконструкция здания N115 со строительством пристроя и надстроя
ДАННЫЙ ЧЕРТЕЖ НЕ ПОДЛЕЖИТ РАЗМНОЖЕНИЮ ИЛИ ПЕРЕДАЧЕ ДРУГИМ ОРГАНИЗАЦИЯМ И ЛИЦАМ БЕЗ СОГЛАСОВАНИЯ С ТАФ "АРХПРОЕКТ
по проспекту Октября в Орджоникидзевском районе г. Уфы.
С О Г Л А С О В А Н О
Рабочая площадка промышленного здания
Балочная клетка рабочей площадки
Проект рабочей площадки выполнен на основании задания кафедры СК. Полезная нормативная нагрузка на площадку 16кНм. Материалконструкции стали С235 и С245 применяется по ГОСТ 27772-88. Расчет элементов балочной клетки произведен в соответствии со СНиП 2.01.07-85 "Нагрузки и воздействия" и СНиП II-23-81* "Стальные конструкции". Изготовление и монтаж конструкций производить в соответствии со СНиП III-18-75* "Металлические конструкции. Правила производства и приемки работ" и СНиП 3.03.01-87 "Несущие и ограждающие конструкции". Поясные швы выполнить автоматом
сварочная проволока Св-08ГА ГОСТ 2446-70*
электроды для ручной сварки Э42 ГОСТ 9467-75*.
Схема балочной клетки
Схема главной балки Б1
Отправочная единица Б1-1
Шов не доводить до края балки на 600мм
Стальной настил Н1 t=10мм
Отправочная единица Б1-2

содержание.docx

Исходные данные для проектирования
Расчет стального настила
Компоновка балочной клетки и выбор варианта для детальной разработки:
1 Нормальный тип балочной клетки
2 Усложненный тип балочной клетки
Расчет главной балки
1 Подбор сечения главной балки
2 Расчет поясных швов
3 Проверка общей устойчивости балки
4 Обеспечение местной устойчивости сжатого пояса и стенки балки
5 Расчет опорного ребра балки
6 Сопряжение балок настила с главной балкой
7 Расчет монтажного стыка
Расчет сквозной колонны:
1 Определение усилия действующего на колонну и ее расчетной длины
2 Подбор сечения колонны
3 Конструирование и расчет раскосов
4 Конструирование и расчет базы колонны
5 Конструирование и расчет оголовка колонны