Рабочая площадка производственного здания

МК1.dwg

Металлические конструкции рабочей
площадки производственного здания
Монтажная схема рабочей площадки
Катет угловых швов 6 мм
Ручную сварку выполнить электродами Э-50А
Все отверстия диаметром 27 мм
Принимать проволоку Св-08Г2С
производственного здания
Ведомость отправочных элементов
Монтажная схема рабочей площадки на отм. +9.200
Спецификация металла
Диаметр отверстий 27 мм.
Ручную сварку производить электродами Э42А
Использовать сталь марки С 285.
Катет сварных швов 7 мм

МК ПЗ.docx

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНАЯ АКАДЕМИЯ
Кафедра металлических и деревянных конструкций
«МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ КОНСТРУКЦИИ»:
производственного здания»
Компоновка и выбор схемы балочной клетки3
1 Компоновка схемы балочной клетки3
2 Подбор сечения балок настила3
3 Технико-экономические показатели5
Расчет главной балки5
1 Расчетная схема нагрузки и усилия5
2 Компоновка сечения главной балки6
3 Назначение размеров стенки и полок.7
4 Изменение сечения главной балки по длине пролета.8
5 Проверка и обеспечение устойчивости балки сжатого пояса и стенки 9
6 Расчет поясных швов10
7 Расчет опорного ребра главной балки.11
8 Проектирование укрупнительного стыка главной балки.14
8.1. Стык на сварке14
8.2. Стык на высокопрочных болтах15
Расчет и конструирование колонны.16
1 Расчетная схема. Расчетное усилие.16
2 Расчет колонны сплошного сечения16
3 Конструирование и расчет оголовка колонн18
Расчет и конструирование сопряжения БН с ГБ21
Компоновка и выбор схемы балочной клетки
1 Компоновка схемы балочной клетки
Балки настила укладываются на главные с шагом а кратным L=16м
Количество балок: n = 20
Принимаем шаг балок настила: а = 08 м
2.Подбор сечения балок настила
Вычисляем погонную нормативную нагрузку:
Вычисляем погонную расчетную нагрузку:
Вычисляем максимальный изгибающий момент и максимальную перерезывающую силу от расчетной нагрузки q:
Подбор сечения балок производят из условия их прочности без учета развития пластических деформаций. Из условия прочности определим требуемый момент сопротивления:
где γс - коэффициент условий работы (γс = 09).
Определим расчетное сопротивление для балок настила по т. В.5 [3]: Ry = 270 МПа
По сортаменту ГОСТ 26020-83 «Двутавры стальные горячекатаные» выбираем:
Линейная плотность кгм
Справочные величины для осей
Проверка жесткости балки по 2-му предельному состоянию:
жёсткость обеспечена.
Расчёт листового настила
Толщина настила находится из предельного соотношения
Пролет настила равен:
3 Технико-экономические показатели
Массу 1 м2 настила толщиной 1 мм можно принять равной 785 кг. Массу балок на 1м2 балочной клетки определяем путём деления 1 погонного метра на шаг соответствующей балки (ma).
Расчёт главной балки
1 Подсчёт нагрузок и определение расчётных усилий
Вычислим нормативную нагрузку:
Вычисляем расчетную нагрузку:
Определим максимальный изгибающий момент и максимальную перерезывающую силу:
2 Компоновка высоты сечения главной балки
Сечение главной балки компонуется из трех листов:
вертикального–стенкиидвух горизонтальных – полки.
Высота балки h принимается в результате сопоставления минимальной hmin оптимальной высоты hopt и строительной высоты hстр.
hmin рассчитывается из условия предельного прогиба:
Оптимальная высота определяется из условия минимума массы:
Высоту сечения h назначают в зависимости от соотношения между полученными значениями hmin hopt и hстр.
Если hстр ≥ hopt > hmin принимаем h = hopt.
Если hстр > hmin > hopt принимаем h = hmin.
Если hmin hстр hopt принимаем h = hстр.
Если hстр≤ hmin принимаем h = hстр.
Принимаем для расчета h = hmin. =16 м
3 Назначение размеров стенки и полок
Высоту стенки hw принимают на 40 60 мм меньше h. Окончательную высоту стенки принимают равной стандартной ширине прокатной стали (кратной 50 мм).
Толщина стенки twпринимается по возможности минимальной. Однако при этом должны выполняться следующие условия:
)Во избежание постановки продольных ребер жесткости из условия местной устойчивости:
)Прочности стенки на срез:
где Rs – расчетное сопротивление стали на срез (Rs= 058·Ry).
Принимаем tw = 12 мм
Для определения ширины bf и толщины tf полки нужно определить требуемую площадь одной полки Af.
Определим требуемую площадь полок из условия прочности балки:
- момент сопротивления стенки:
- момент сопротивления полок:
- приближенно площадь одной полки можно определить:
Назначим ширину полки из условия общей устойчивости сжатой полки:
Принимаем bf = 40см.
Определим толщину полки:
из условия прочности:
Принимаем tf = 25 см.
4Проверка прочности и жесткости подобранного сечения.
Вычисление геометрических характеристик:
Площадь одной полки: Af = bf ·tf = 40 · 25 =100 см2
Площадь стенки: Aw = hw·tw = 160 · 12 = 192 см2
Площадь всего сечения: Aгб = 2Af + Aw = 2 · 100 + 192 = 392 см2
Момент инерции стенки:
Момент инерции полки:
Момент инерции сечения:
Момент сопротивления:
Проверка прочности сечения балки по максимальным нормальным напряжениям:
Условие выполняется.
Проверяем жесткость подобранного сечения балки:
Условие выполняется.
5 Проверка и обеспечение устойчивости балки сжатого пояса и стенки.
Проверка общей устойчивости балки не требуется т.к. верхняя полка приваривается к настилу. Устойчивость сжатого пояса обеспечивается соотношением размеров в процессе расчета. Стенку балки следует укрепить поперечными ребрами жесткости если
Устанавливаем поперечные ребра жесткости.
Рtбра устанавливаются в местах примыкания балок настила с шагом не более 2hw=32 м.
Стенку укрепляем симметричными ребрами жесткости.
br принимаем br = 9 см (кратно 1 см)
см принимаем tr = 07 см (кратно 1 мм)
Проверку устойчивости произведем по приведенным напряжениям:
- нормальные напряжения в стенке:
- касательные напряжения в стенке:
- критические нормальные напряжения:
- критические касательные напряжения:
- минимальная из сторон пластины; =hw
Проверим устойчивость стенки:
Местная устойчивость стенки обеспечена.
6 Расчет поясных швов
Расчет швов ведется на максимальную поперечную силу (на опоре) Qmax а толщина швов принимается постоянной по длине балки. Расчетное сдвигающее усилие на единицу длины шва равно:
К расчету соединения полки и стенки
Sf=Af*(=100* = 8125 см3
Расчет сварного соединения с угловыми швами при действии силыN проходящей через центр тяжести соединения следует выполнять на срез (условный) по одному из двух сечений (рисунок 20) по формулам:
припо металлу границы сплавления
где- расчетная длина швов в сварном соединении равная суммарной длине всех его участков за вычетом по 1 см на каждом непрерывном участке шва;
- коэффициенты принимаемые по таблице 39.
Шов рассчитывается на срез (условный) по двум сечениям:
Rwf – расчетное сопротивление по металлу шва зависит от типа электрода
Rwz – расчетное сопротивление по границе сплавления
Принимаем электрод Э42
Вид сварки - полуавтоматическая
Run=460 тогда Rwz=207
По металлу границы сплавления:
7 Расчет опорного части главной балки
К расчету опорного ребра.
Расчетом должны быть проверены опорные ребра на смятие опорная часть балки на устойчивость.
Определяем размеры ребра (bp tp) из условия смятия торцевой поверхности:
Зададимся толщиной опорного ребра tp = 20 мм.
Rp – расчетное сопротивление смятию торцевой поверхности по т. В.7 от Run.
- сталь C275 С285 – Run = 39 кНсм2 - Rp = 370732 МПа.
Из конструктивных условий ширина ребра не должна быть менее 200 мм
Принимаем bp =20 см (по ГОСТ).
Проверка устойчивости опорной части балки из плоскости стенки как центрально-сжатой стойки нагруженной Fоп:
γс – коэффициент условия работ γс = 1;
φ – коэффициент продольного изгиба зависит от λ и
Аоп – расчетное сечение стойки включающее сечение ребра и примыкающий к нему участок стенки шириной b1.
Геометрическая длина опорного ребра равна hw [1]: l = hw = 1655 см.
Расчетная длина: см где - зависит от способа закрепления стержня ( = 1).
Определим условную гибкость опорного ребра:
Коэффициент находим по таблице Д.1 СП [3]: (тип сечения Б).
Проверка устойчивости:
Проверка местной устойчивости опорного ребра:
Принимаем условную гибкость
Проверка местной устойчивости (табл. 10 [2]):
где см - свес опорного ребра.
Местная устойчивость опорного ребра обеспечена.
Определение катета шва для крепления опорного ребра:
Опорная реакция с главной балки на стенку передается через вертикальные угловые швы. Учитывая что в расчет должен включаться участок вертикального шва не более 85kf определяем требуемый катет шва
Принимаем kf = 6 мм.
8 Проектирование укрупнительного стыка главной балки.
Рис. 12. Укрупнительный стык главной балки на сварке
Сварной стык требует следующих конструктивных мероприятий:
) Стык растянутого пояса проектируют с равнопрочным косым стыковым швом он выполняется без физического контроля сварки поэтому Rwy = 085
) Участки поясных швов длинной до 500 мм от стыка на заводе оставляют незаваренными;
) Сварку стыка следует производить в последовательности указанной цифрами (во избежание больших напряжений): 1 - сваривается стенка; 2 – свариваются полки в стык; 3 – провариваются недоваренные участки;
) Следует предусмотреть разделку кромок свариваемых деталей и зазоры в стыке.
Прочность укрупнительного стыка обеспечена.
8.2. Расчет высокопрочного болта
Принимаем болты диаметром 24мм из стали 40Х «селект». Диаметр отверстия 27мм.
Rbun – расчетное сопротивление высокопрочного болта
Расчетное усилие которое может быть воспринято каждой плоскостью трения элементов стянутых одним высокопрочным болтом следует определять по формуле
Rbh – расчетное сопротивление болта по резьбе принимаем согласно таблице Г9
Определяем количество болтов для объединения полок
Расчетное усилие в стыке пояса и условия несущей способности:
N = Апояса * Ry * γc = 100*25*09 = 2700 кН
Количество болтов n с одной стороны стыка определяется по формуле
k - количество поверхностей трения соединяемых элементов (k = 2)
- коэффициент условий работы соединения зависящий от количества болтов (=1)
Принимаем n = 16 шт.
Определяем количество болтов для объединения стенки
Cтык стенки перекрывается парными накладками из листа толщиной t = 16 см.
Вычисляем момент приходящийся на стенку:
Mw = Mmax = 256864* =608153
Наибольшее усилие воспринимаемое одним болтом которое будет передаваться одной поверхностью трения определяется по формуле:
mf - количество поверхностей трения (mf = 2)
m - количество вертикальных рядов с одной стороны стыка (m = 2)
hmax - самое большое расстояние между рядами болтов (h8 = 143 см)
=0.12+0.32+0.52+0.72+0.92+1.12+1.32=4.55м2
Nmax = = = 434 кН Qbh=кН
Расчёт и проектирование колонны.
1 Определение расчётного усилия.
В курсовом проекте принимаем опирания главной балки на колонны сверху. Несмещаемость верха колонны обеспечивается системы вертикальных связей.
Для стержня колонны:
Расчетная сосредоточенная сила действующая на колонну:
2 Расчет колонны сплошного сечения
Расчет на устойчивость элементов сплошного сечения при центральном сжатии силой N:
Задаемся гибкостью: = 80
Коэффициент находим по таблице Д.1 [3]:
Подбор сечения сплошной колонны
Определяем требуемый радиус инерции сечения по принятой λ (ось y):
Определяем требуемую ширину полки:
где – коэффициент учитывающий форму сечения (для двутавра )
Принимаем bf = 400 мм.
Чтобы обеспечить возможность сварки высота стенки hw принимаем равной ширине полки.
Толщина стенки tw принимается в пределах 6 15 мм из условия ее устойчивости (п.7.3.2 т. 9).
При толщина стенки определяется
Проверка подобранного сечения
Определяем геометрические характеристики сечения колонны.
Площадь всего сечения: Aф = 2Af + Aw = 10688 см2
Проверка полученного сечения.
Коэффициент находим по таблице Д.1 [3]: =0643
Проверка устойчивости колонны
Устойчивость колонны обеспечена
3 Конструирование и расчет оголовка колонн
Конструкция узла головка должна обеспечивать надёжную передачу нагрузку с главной балки на колонну. Принимаем опирание главной балки на колонну сверху следовательно давление передается через опорное ребро главной балки и воспринимается четырьмя угловыми швами крепящими ребро оголовка. Толщина опорной плиты принимается 20 мм. Торец стержня колонны после сварки фрезеруется. Ширина ребра назначается из расчёта обеспечения необходимой длины участка смятия.
= + 2* to = 80 + 2*2= 12 см
Толщину ребра находят из условия смятия его торца:
Принимаем tp = 3 см.
Длину ребра определяем из условия прочности сварных швов прикрепляющих его к стенке п. 14.1.16 [3]:
Проверяем стенку колонны на срез вдоль ребра по касательному напряжению
Необходимо устройство вставки.
4 Конструкция и расчет базы
Требуемая площадь плиты из условия смятия бетона
Принимаем участки с1с2=100мм
Ширина плиты из геометрических условий равна
Для определения толщины плиты вычисляем изгибающий момент на единицу длины d=1см на различных ее участках.
Среднее напряжение в бетоне под плитой базы
Определение толщины плиты.
Для определения толщины плиты (п. 8.6.1 [3]) определяем изгибающие моменты на единицу длины на различных участках. Нагрузкой на плиту является опорное давление фундамента а ее опорами – траверсы полки и стенки колонны.
Изгибающие моменты в расчетных участках опорной плиты будут следующие.
Участок 1. Плита на консольном участке. Вылет равен с = 10 см. Изгибающий момент:
Участок 2. Плита опирается на три стороны.
Участок 3. Плита опирается на четыре стороны.
Принимаем tпл =25 мм.
Принимаем расчетную схему траверсы как двух консольную балку нагруженную равномерно распределенной нагрузкой.
Погонная нагрузка на траверсу составляет опорное давление ф-та на d траверсы
Ширина грузовой площади dt для траверсы
Расчет погонной нагрузки на траверс определяем по формуле:
Прикрепление траверсы к колонне выполняется полуавтоматической сваркой сварочной проволокой 08ХМ (СВ-10ГА)
Rwf=215 (по таблице Г2)
f=09 (по таблице 39)
Принимаем kf = 0.5 см.
Требуемую высоту траверса определяем из условия прочности сварных швов.
Проверяем прочность траверсы на изгиб и срез.
Изгибающий момент и перерезывающая сила:
Прочность траверсы проверяем на совместное действие изгибающего момента и перерезывающей силы.
- нормальные напряжения:
- касательные напряжения:
- приведенные напряжения:
Прочность траверсы обеспечена.
Толщина шва прикрепляющего траверсу к плите рассчитывается на передачу усилия приходящегося на траверсу.
Расчет и конструирование сопряжения БН с ГБ
Принимаем болты нормальной точности М24;
- диаметр болта: d = 24 мм;
- площадью сечения болта (брутто) (т. Г.9): Аb = 452 см2;
- класс прочности (т. Г.5): 5.8 ;
- расчетное сопротивление срезу (т. Г.5)=210 МПа = 21 кНсм2
- класс точности болта: B (C) => do = d + 3 мм = 24 + 3 = 27 мм.
Расчетное сопротивление смятию элементов (т. Г.6) Rbp = 485 МПа = 485 кНсм2
- сталь С285 – Run = 39 кНсм2 - Rp = 515 кНсм2.
Принимаем толщину накладки равной толщине ребра ГБ: tн = tr = 7 мм
Определим количество болтов
Несущая способность односрезного болта:
γb1 - коэффициент условий работы болтового соединения на срез (т. 41) (b1 = 1)
ns – число расчетных срезов болта (ns = 1)
Несущая способность по смятию более тонкого элемента:
γb2 - коэффициент условий работы болтового соединения на смятие (т. 41) (b2 = 1)
Опорная реакция БН (в соответствии с выбранной БК)
Необходимое количество болтов определяется по формуле:
- меньшее из двух значений либо на срез либо на смятие.
Проверяем прочность накладки
Проверка прочности накладки на срез производится по ослабленному сечению.
Площадь ослабленного сечения:tн(hн-2dотв)
Проверка прочности сварных швов
Швы проверяем на совместное действие моментов и сдвигающей силы.
Напряжение от сдвигающей силы
(M)= = =135320018 МПа
Проверим прочность шва
Прочность швов обеспечена.
СП 16.13330.2011 Стальные конструкции. Актуализированная редакция СНиП II-23-81. 2011.
СП 63.13330.2012 Бетонные и железобетонные конструкции .