Проектирование встроенной рабочей площадки под технологическое оборудование промышленного предприятия

Металоконструкции1.dwg

Балочная клетка рабочей площадки
Кафедра металлических
деревянных и пластмассовых конструкций
Материал балок Б1-Б5 сталь класса С245 по ГОСТ 27772-88. 2. Конструкции сварные. Сварку производить электродами типа З-42 по ГОСТ 9467-75. 3. Высота катетов угловых швов Кf=8 мм
кроме оговоренных. 4. Все отверстия сверлить диаметром d=25 мм
под болты нормальной точности М20
Условные обозначения
- Заводской сварной шов
- Заводской сварной шов с невидимой стороны
- Болт нормальной точности

металлические конструкции .docx

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ МОЛОДЕЖИ И СПОРТА УКРАИНЫ
ОДЕССКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ СТРОИТЕЛЬСТВА И АРХИТЕКТУРЫ
Кафедра металлических деревянных и пластмассовых конструкций
по металлическим конструкциям
” Проектирование встроенной рабочей площадки под технологическое оборудование промышленного предприятия”
Виноградова Е.В 11158
Пролёт главных балок: L — 12 м
Шаг главных балок: l2= 56 м
Отметка уровня пола площадки: Н – м
Временная длительная нормативная нагрузка:=23кНм2
Материал металлических конструкций - сталь С245
Тип настила - железобетонная плита.
Расчет балок настила.
Определение величин нагрузок действующих на балку:
= (+)a кНм – нормативная нагрузка
q = (+)a кНм – расчетная нагрузка
– нормативная постоянная нагрузка от собственного веса настила;
=25 кН– плотность материала настила (тяжелый бетон);
=12 и =11 – коэффициент надежности по нагрузке;
а - шаг балок настила м;
– толщина настила м.
q = (+)a = (2312+311)=618 кНм
Определение максимальных усилий в балке от действующей на нее расчетной нагрузки:
Определение требуемого момента сопротивления балки:
= 24 кН- расчетное сопротивление стали изгибу;
= 11 – коэффициент изгибающий развитие пластических деформаций;
– максимальный изгибающий момент кН×см(1кНм=кН×см)
По сортаменту принимаем номер двутавра так чтобы при этом удовлетворялось условие .
Принимаем двутавр №40:
; =19062 ; =545; d=083 см.
Проверяем прочность назначенного сечения балки по первой группе предельных состояний:
-нормальные напряжения: = кН×
= = = 23 1094 кН× = 24 кН×
Прочность подобранного сечения обеспечена.
Вычислим недонапряжение балки:
Сечение подобранно удовлетворительно.
Жесткость назначенного сечения проверяется по второй группе предельных состояний:
– предельно допустимое значение относительного прогиба;
– нормативная погонная нагрузка на балку кН×см;
E = 2 06× кН× – модуль упругости стали.
Жесткость подобранного сечения обеспечена.
Общую устойчивость балок допускается не проверять при передачи нагрузки через сплошной жесткий настил непрерывно опирающийся на сжатый пояс конструкции и надежно с ним связанный что имеет место в рассматриваемом случаи.
Местная устойчивость элементов прокатных профилей не проверяется так как она обеспеченна при проектировании их сортамента.
Расчет и конструирование главных балок.
1 Подбор сечения балки.
Определение величины сил которыми загружается главная балка:
P = ql = 618×56 =34608 кН
Определение величины опорных реакций и внутренних усилий в главной балке:
== = 6346082=1036.24 кН
=×× =102×103624×22=105696 кНм;
= = 102(103624(2+22)-34608×2)=246489 кНм;
= =12(103624×(2+2+22)-346.08×2×2-34608×2=316681 кНм;
=×=102×103623=105696 кН;
==102(103624-34608)=70396
==102(103624-2×34608)=3509616
Определяем требуемый момент сопротивления сечения главной балки из расчета в упругой стадии работы материала:
– максимальный изгибающий момент по длине главной балки
=24 кН-расчетное сопротивление стали главной балки.
Высота сечения главной балки из условия минимального расхода материала:
Окончательная высота стенки увязывается с сортаментом листовой прокатной стали и принимается
В соответствии с рекомендуемой гибкостью стенки k=1140 ее толщина определяется как
Окончально принимаем = см.
Найденная толщина увязывается с сортаментом листовой стали после чего делается проверка прочности стенки при ее работе на срез под действием максимальной поперечной силы
=105694 – максимальная поперечная сила в сечениях главной балки;
=+5=140+5=145 см. – высота балки;
=0 58=0 58×24 = 1392 кН- расчетное сопротивление стали срезу.
Площадь поперечного сечения отдельного пояса балки
Задаваясь шириной пояса:
Находим его толщину:
Увязываясь с сортаментом листовой стали окончательно принимаем
Проверяем скомпонованное сечение в соответствии с требованиями:
Конструктивные требования выполнены.
Условие свариваемости выполнены.
Условия равномерного распределения напряжений по ширине пояса выполнено.
Условие обеспечения местной устойчивости пояса выполнено.
Определяем геометрические характеристики скомпонованного сечения:
- момент сопротивления
- статический момент полки балки относительно нейтральной оси х
- статический момент половины сечения относительно нейтральной
Проверим прочность по нормальным направлениям при максимальном моменте
Проверим прочность балки на срез при действии максимальных касательных напряжений
Прочность обеспечена.
Требуемая жесткость балки регламентированная второй группой предельных состояний была обеспечена в процессе проектирования из условия
Определим при принятой расчетной схеме конструкции главной балки относительный прогиб
2 Выбор сопряжения главных балок с балками настила.
Принимаем сопряжение главных балок с балками настила в одном уровне.
3 Проверка общей устойчивости балки.
Проверка общей устойчивости балки не выполняется.
3 Проверка местной устойчивости элементов главной балки.
Местная устойчивость сжатого пояса обеспечена при компоновке сечения балки:
- свес поясного листа
Местная устойчивость стенки.
Местная устойчивость стенки составной балки может обеспечиваться ее толщиной однако подобное решение приводит к значительному перерасходу стали при сечениях большой высоты. Более рациональным считается усиление стенки составной балки ребрами жесткости устанавливаемыми в местах расположения балок настила.
Часть стенки ограниченная поясами и ребрами жесткости называется “отсеком”. Длина отсека ограничивается в зависимости от величины гибкости балки.
max =2×140=280 см при
Ребра жесткости усиливающие стенку балки могут быть одно- и двухсторонними. Т.к. мы приняли сопряжение главных балок с балками настила в одном уровне мы выбираем двухсторонние ребра жесткости.
Определим ширину ребер из условия
Округляясь до 05 см принимаем =85 см.
Толщина ребер жесткости зависит от их ширины и определяется из условия
Окончательно увязываем с сортаментом листовой стали принимаем =08 см =85 см.
Определим среднее значение изгибающих моментов и поперечных сил в пределах каждого отсека
Нормальные расчетные сжимающие напряжения на уровне поясных швов при симметричном сечении балки и средние касательные напряжения определяются по формуле
Критические напряжения по достижении которых стенка теряет устойчивость
- коэффициент принимаемый для сварных балок в зависимости от коэффициента
Т.к. мы приняли сопряжение в одном уровне т.е. плиты опираются на балку непрерывно принимаем = 355;
– отношение большей стороны рассматриваемого отсека к меньшей;
– условная гибкость стенки на меньшей стороне рассматриваемого отсека;
– меньшая из сторон рассматриваемого отсека.
Проверка местной устойчивости каждого отсека стенки выполняется по формуле
Где - коэффициент условий работы равный 1.
Допускается использование односторонних поясных швов.
Местная устойчивость обеспечена допускается использование односторонних поясных швов.
5 Расчет поясных швов.
Поясные угловые швы выполняются автоматической сваркой. Расчет этих швов производится на сдвигающее усилие действующее на единицу их длины.
Поясной шов рассчитывается на условные срез по двум сечениям
- по металлу шва (сечение1)
Прочность на срез по металлу шва обеспеченна.
- по металлу границы сплавления(сечение 2)
Прочность на срез по металлу границы плавления обеспечена.
n – количество швов для односторонних составляет n=1;
- катет шва. Принимаем = 08см ;
– коэффициенты глубины провара шва. Соответственно при автоматической сварке проволкой с d = 3..8 мм и положении шва “в лодочку”
- расчетное сопротивление срезу по металлу шва. Принимаем проволку марки Св-08 с =18
- расчетное сопротивление срезу по металлу границы плавления
- нормативное значение временного сопротивления =41
6 Расчет опорных частей балки.
Узел опирания на колонну крайнего ряда
На опоре балки действует реакция восприятие которой предусматривается через опорные ребра.
При размещении опорных ребер в узле расположенном над колонной крайнего ряда используем решение предусматривающее их постановку непосредственно по оси колонны. Нижние торцы ребер в этом случае фрезеруется для плотной пригонки к поясу балки а для пропуска поясных швов в ребрах срезают углы что уменьшает их ширину по торцу 40 мм.
Задаемся шириной опорных ребер исходя из условия
=28 см - ширина пояса главной балки;
= толщина стенки главной балки.
Толщину опорных ребер назначаем из условия смятия торцов принимаем во внимание срезы углов
Из условия местной устойчивости проверяем найденную толщину опорного ребра.
=151 см = 2 = 092 см
Окончательно увязываясь с сортаментом листовой стали принимаем =16 мм.
Устойчивость опорной части балки из плоскости стенки проверяют рассматривая ее как условный шарнирно-опертый стержень равный по высоте стенке балки. Площадь поперечного сечения такого стержня включает кроме опорных ребер еще и части балки участвующие в восприятии опорной реакции:
Определим момент инерции радиус инерции сечения и гибкость этого стержня:
Устойчивость обеспечена.
Узел опирания на колонну среднего ряда.
На колоне среднего ряда устанавливаются две главные балки что приводит к необходимости более компактного решения их узлов опирания. В этом случае единое опорное ребро приваривается к торцу балки. Ширина такого ребра назначается из условия
Толщина опорного ребра из условия смятия
Окончательно увязываясь с сортаментом листовой стали принимаем
Устойчивость из плоскости стенки проверяется с учетом участия в работе части принадлежащей стенки балки. В этом площадь момент инерции радиус инерции поперечного сечения и гибкость условного стержня будет равны.
7 Расчет и конструирование сопряжений балок настила с главными балками.
В случаи сопряжения балок в одном уровне стенка балки настила крепиться к ребру жесткости главной балки на болтах для чего в полке и части стенки делаются вырезы.
Максимально допустимый диаметр отверстия в балке настила =25 см.
Определяем наружный диаметр болтов соединения его величина для болтов класса точности В принимается на 3мм меньше диаметра отверстия т.е.
d = - 03= 25 - 03= 22 см
Окончательно увязываясь с существующими диаметрами болтов принимаем d=18мм.
В соответствии с принятым диаметром болтов уточняем диаметр их отверстий
Расчетное усилие воспринимаемое одним болтом определяется для случаев:
-среза болта соединяемыми элементами
- смятие наиболее тонкого из соединяемых элементов
– расчетное сопротивление болтов срезу;
– расчетное сопротивление смятию соединяемых элементов;
– коэффициент условий работы соединения для многоболтовых соединений при болтах класса точности В равен 09;
d – наружный диаметр болта см;
A – расчетная площадь сечения болта
число расчетных срезов одного болта в данном случаи =1;
наименьшая суммарная толщина элементов сминаемых в одном направлении; в данном случае равняется толщине ребра жесткости
Кудишин Ю.И. Беленя Ю.И. Игнатьева В.С.. Металлические конструкции. М.: Издательский центр «Академия» 2006.
СНиП II-23-81* «Стальные конструкции». М.: ЦИТП Госстроя СССР 1990.
СНиП 2.01.07-85 «Нагрузки и воздействия». М.: ЦИТП Госстроя СССР 1986.
ГОСТ 27772-88 «Прокат для строительных стальных конструкций.
Общие технические условия». М. 1989.
ГОСТ 82-70 «Прокат стальной горячекатаный широкополосный универсальный. Сортамент». М. 1972.
Методические указания к курсовому проекту на тему:
“Проектирование металлических балочных клеток” Одесса 2007