Расчёт и проектирование конструкций балочной клетки - курсовая работа

Расчёт и проектирование конструкций балочной клетки - курсовая работа

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РФ

КАФЕДРА Строй КОНСТРУКЦИЙ И ГИДРОСООРУЖЕНИЙ

Курсовая работа по дисциплине

«Металлические конструкции»

Тема: РАСЧЁТ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ КОНСТРУКЦИЙ БАЛОЧНОЙ Клеточки

2009 г.


РЕФЕРАТ

В данной объяснительной записке рассмотрены два типа балочных клеток. Дана последовательность расчёта и проектирования железного настила, главной балки и центрально сжатой колонны для более экономного варианта.

Объяснительная записка состоит из страничек, таблиц, рисунков Расчёт и проектирование конструкций балочной клетки - курсовая работа.


СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1.Сборка в балочной клеточке

Расчёт железного настила

Расчёт и конструирование главной балки

2. Расчёт и конструирование главной балки

Расчётные нагрузки и усилия

Подбор сечения главной балки

Изменение сечения балки по длине

Проверка общей стойкости главной балки

Проверка прочности поясных швов

Расстановка рёбер жёсткости. Проверка местной стойкости стены

Сварной монтажный стык главной балки

Расчёт и конструирование монтажного стыка Расчёт и проектирование конструкций балочной клетки - курсовая работа главной балки на прочных болтах

Расчёт и конструирование опорной части балки

Расчёт и конструирование центрально – сжатой колонны

Расчётное усилие и длина

Подбор и сборка сечения колонны

Расчёт и конструирование базы колонны

Заключение

Литература


ВВЕДЕНИЕ

Балочная клеточка представляет собой систему пересекающихся несущих балок, созданных для опирания настила перекрытий. Зависимо от схемы расположения балок балочные клеточки делят на три типа Расчёт и проектирование конструкций балочной клетки - курсовая работа: облегченные, обычные и усложненные.

В облегченной балочной клеточке нагрузка от настила передается конкретной на балки, располагаемые обычно параллельно недлинной стороне перекрытия, потом на вертикальные несущие конструкции (стенки, стойки и др.). Таковой вариант балочной клеточки употребляется обычно в штатских бескаркасных зданиях, где маленькие нагрузки и маленькие просветы.

В промышленных строения обычно Расчёт и проектирование конструкций балочной клетки - курсовая работа употребляют нормальную и усложненную сборку балочных клеток. Тут настил опирается на балки настила, которые опираются на главные балки (нормальны вариант балочной клеточки) либо на вспомогательные балки, а последние - на главные балки (усложненный вариант балочной клети). В данной курсовой работе рассмотрены эти варианты опирания и приведен расчет Расчёт и проектирование конструкций балочной клетки - курсовая работа более экономного из их.

В текущее время железные конструкции используют во всех видах построек и инженерных сооружений.

Зависимо от конструктивной формы и предназначения железные конструкции делят некоторое количество видов.

Конструкции одноэтажных промышленных построек делают в виде цельнометаллических либо смешанных каркасов. Цельнометаллические каркасы в главном используются в зданиях с большенными пролётами.

Большепролётные строения Расчёт и проектирование конструкций балочной клетки - курсовая работа с пролётами до 150 м более целенаправлено перекрывать металлическими конструкциями. Системы и конструктивные схемы большепролётных покрытий очень многообразны. Тут вероятны балочные, рамные, арочные, висящие, комбинированные, причём как плоские, так и пространственные системы.

Листовые конструкции являются тонкостенными оболочками различной формы и должны быть не только лишь крепкими, да и плотными Расчёт и проектирование конструкций балочной клетки - курсовая работа.


1. Сборка В БАЛОЧНОЙ Клеточке

1.1. Расчёт железного настила

Определим отношение пролёта настила к его толщине из условия обеспечения допустимого относительного прогиба:

, (1.1.1)

где пролёт настила, мм;

толщина настила, мм;

норма прогиба, задаётся по заданию

;

, МПа

цилиндрическая жёсткость настила (пластинки);

коэффициент Пуассона;

кПа

величина данной полезной нагрузки, МПа.

Набросок 1 – Расчётная схема железного настила

1.2. Сопоставление вариантов сборки балочной клеточки

Набросок Расчёт и проектирование конструкций балочной клетки - курсовая работа 2 –Варианты компановки балочной клеточки

а) Обычный;

б) Усложнённый.

1.2.1 Обычная сборка

количество пролётов настила на длину главной балки:


Тогда шаг балок настила

, м, (1.2.1)

мм.

Нагрузки на опору настила:

- нормативная

, кН/м, (1.2.2)

где вес 1 м2 настила при его толщине равной 10 мм;

, кПа, (1.2.3)

кПа;

временная равномерно-распределённая нагрузка, кПа.

кН/м.

- расчётная полная

, кН/м, (1.2.4)

кН/м.

Расчётный Расчёт и проектирование конструкций балочной клетки - курсовая работа изгибающий момент:

кН* м.


Условия прочности по I группе предельных состояний:

;

где коэффициент условия работы.

Относим балки настила к III группе конструкций по [4].

Назначаем для балок настила Ст 18КП (С235), с расчётным сопротивлением .

Требуемый момент сопротивления балки настила с учётом упругопластичной стадии работ:

;

Избираем по сортаменту Расчёт и проектирование конструкций балочной клетки - курсовая работа прокатный I 30Б1 c ;

;

.

Проверим жёсткость избранного сечения:

условие удовлетворяется.

Расход материала:

.


1.2.2 Усложнённый вариант (набросок 2б).

Шаг вспомогательной балки принимаем кратно (2.5…4 м):

; ;

;

;

;

Назначим по сортаменту I 23Б1 c ;

;

.

Проверим жёсткость избранного сечения:

условие удовлетворяется

Рассчитываем вспомогательные балки:

;

.

Назначим по сортаменту I 70Б1 c ;

;

.

Проверим жёсткость избранного сечения:

условие удовлетворяется

Расход материала:

,

.

ВЫВОД: расход Расчёт и проектирование конструкций балочной клетки - курсовая работа материалов примерно схож, но по трудоёмкости 2-ой вариант труднее, потому для предстоящей разработки принимается 1-ый вариант, потому что он более комфортен для производства, монтажа и уменьшает строительную высоту перекрытия.


2. РАСЧЁТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ ГЛАВНОЙ БАЛКИ

2.1. Расчётные нагрузки и усилия

Нагрузки на более нагруженные балки по средним осям:

;

.

Момент посреди пролёта:

;

Поперечная сила Расчёт и проектирование конструкций балочной клетки - курсовая работа на концах:

.

Относим главную опору к II группе конструкций по [4] и назначаем для неё сталь 18ПС (С245) с расчётным сопротивлением .

2.2. Подбор сечения главной балки

Набросок 3 – Поперечное сечение главной балки

Малая высота сечения главной балки по требованиям жёсткости при норме прогиба .

Найдём меньший момент сопротивления:

,

где коэффициент условия работы Расчёт и проектирование конструкций балочной клетки - курсовая работа конструкции.

Определяем высоту сечения :

Малая высота сечения из суждения жёсткости при :

Лучшая высота сечения из суждений экономии:

,

где упругость стены.

Предельная высота сечения главной балки определяется из условия обеспечения данной строительной высоты перекрытия.

Исходя из условия , назначаем высоту сечения, близкой к хорошей:

.

Определим толщину стены:

Из условия прочности на срез в опорном Расчёт и проектирование конструкций балочной клетки - курсовая работа сечении:

,

где ;

.

Из условия постановки только поперечных рёбер жёсткости, толщина стены:

Из условия получения хорошей, ранее предполагаемой гибкости стены :

.

Совсем назначим толщину стены по сортаменту .

Определяем сечение поясных листов:

Совсем по сортаменту принимаем размеры поясных листов:

;

;

.

Проверим условие свариваемости:

условие свариваемости выполнено.

2.3. Проверка принятого сечения

Вычисляем геометрические свойства Расчёт и проектирование конструкций балочной клетки - курсовая работа сечения:

Момент инерции:

, (2.3.1)

,

где ,

.

Момент сопротивления:

условие удовлетворяется.

Определим относительное превышение:

условие удовлетворяется.

Проверка по обычным напряжениям:

кН/см2 , (2.3.2)

условие прочности производится.

Изменение напряжения (недогруз):

.


2.4. Изменение сечения главной балки по длине

Набросок 4 – Схема к расчёту

Проектируем изменение сечения балки конфигурацией сечения поясных листов на расстоянии м от каждой из опор, уменьшаем сечения Расчёт и проектирование конструкций балочной клетки - курсовая работа поясных листов.

Расчётные усилия в месте конфигурации сечения

, кН* м, (2.4.1)

кН* м;

, кН, (2.4.2)

кН

В месте конфигурации сечения размещен стыковой сварной шов. Сварка автоматическая Св – 08А с расчётным сопротивлением шва .

Подразумевается наличие физического контроля шва, потому назначаем:

Определяем геометрические свойства уменьшенного сечения:

см3 ;

см2 ;

см;

, (2.4.4)

Принимаем лист мм

см2

см4

см3 , (2.4.5)

Статический Расчёт и проектирование конструкций балочной клетки - курсовая работа момент

, см3 , (2.4.6)

см3

Проверка по большим касательным напряжениям на опоре:

, кН/см2 , (2.4.7)

кН/см2 ,

кН/см2 .

Условие ,кН/см2 , (2.4.8)

- условие производится.

2.5. Проверка по приведённым напряжениям

Проверка приведённых напряжений в стене в месте конфигурации сечения балки производим в высочайшей точке стены:

, кН/см2 , (2.5.1)

где , кН/см2 , (2.5.2)

кН/см2 ;

кН/см2 , (2.5.3)

кН/см2 ;

;

;

.

1) С Расчёт и проектирование конструкций балочной клетки - курсовая работа учётом локальных напряжений;

2) Без учёта локальных напряжений:

Вывод: условие прочности по приведённым напряжениям удовлетворяется.

2.6. Проверка прогиба главной балки

условие удовлетворяется жёсткость балки обеспечена.

2.7 Расчёт поясных швов

Потому что опора несёт статическую, семетрично – приложенную нагрузку, то проектируем однобокие поясные швы.

Сварка полуавтоматическая- свариваемая проволока Св 08А.

Расчётные сопротивление шва

;

Набросок 5 – Схема поясного шва

Положение Расчёт и проектирование конструкций балочной клетки - курсовая работа шва «в лодочку».

,

Сначало назначим катет шва при

Проверяем катет шва на малое значение:

, кН/см, (2.7.1)

кН/см ;

, кН/см, (2.7.1)

кН/м;

кН/см;

таблица 38* [4].

Проверка прочности швов


,

,

.

Условия прочности производятся, как следует малого катета шва довольно.

2.8. Расстановка рёбер жёсткости. Проверка местной стойкости

Условная упругость стены равна:

, потому что то поперечные Расчёт и проектирование конструкций балочной клетки - курсовая работа рёбра жёсткости нужно устанавливать.

Потому что опора несёт статическую нагрузку, то применяем однобокие рёбра жёсткости, устанавливая их со стороны обратной однобоким поясным швам.

Набросок 6 – Сечение стены


Для однобокого ребра

.

Толщина ребра мм.

Назначаем ширину выступающей части ребра мм, толщину ребра мм.

Рекомендуемое расстояние меж нормами жёсткости для железных Расчёт и проектирование конструкций балочной клетки - курсовая работа балок несущих статическую нагрузку: мм. Принимаем мм.

Набросок 7 - Расстановка рёбер жёсткости

Проверка местной стойкости стены делается по формуле:

(2.8.1)

Проверку местной стойкости стены исполняем для отсека, в каком изменяется сечение верхнего пояса, потому что в нём относительно высочайший уровень и обычных и касательных напряжений в стене, а локальные напряжения схожи во всех точках приложения Расчёт и проектирование конструкций балочной клетки - курсовая работа нагрузок на главную опору (от балок настила), устойчивость стены в приопорном отсеке обеспечена его маленькими размерами.

В припас стойкости полагаем расчётные значения обычных и касательных напряжений в границах отсека равными их величине в месте конфигурации сечения.

Расчётные значения напряжений:

- обычные кН/см2 (из проверки по приведённым напряжениям в стене Расчёт и проектирование конструкций балочной клетки - курсовая работа);

- касательное кН/см (2.8.2)

кН/см.

Для вычисления критичных значений напряжений вычисляем вспомогательные характеристики:

(2.8.3)

;

Фактическое значение:

.

Коэффициент условного защемления:

Определим граничное условие:

по таблице24 [4].

избираем 2-ой вариант.

Критичные напряжения местного смятия определим по формуле:

, кН/см2 (2.8.4)

где

коэффициент принимаемый по таблице 23 [4]

кН/см2

, кН/см2 (2.8.5)

кН/см Расчёт и проектирование конструкций балочной клетки - курсовая работа2

где

коэффициент принимаемый по таблице 25 [4]

, кН/см (2.8.6)

кН/см.

где (2.8.7)

местная устойчивость стены обеспечена с установкой поперечных рёбер жёсткости в 2000 мм.

2.9. Расчёт и конструирование монтажного стыка на прочных болтах

Принимаем для стыка болты ø24 мм из стали 40Х “ Селект ” с .

Отверстия под болты .

Метод подготовки поверхности – газопламенный без консервации.

Метод регулировки Расчёт и проектирование конструкций балочной клетки - курсовая работа усилия натяжения болтов – по моменту закручивания.

Набросок 8 – Монтажный стык главной балки на прочных болтах

Расчётное усилие, воспринимаемое одной поверхностью трения при наличии 1-го болта:

, (2.8.1)

где

- принимаем по таблице 62* [4]

коэффициент условия работы болтовых соединений,

- потому что число болтов >10;

.

кН.

2.9.1. Расчёт соединений поясных швов

Количество болтов в стыке поясов определяем по расчётному усилию растяжения Расчёт и проектирование конструкций балочной клетки - курсовая работа воспринимаемому растянутым (нижним) поясом

, кН, (2.8.2)

кН.

Количество болтов с каждой стороны от стыка поясов

,

где число поверхностей трения (число отрезов);

.

Принимаем 14 болтов.

Ширина накладки снаружи 560 мм (равны ширине пояса).

Толщину накладок определяем из условия их равнопрочности с поясом:

, см, (2.8.3)

.

2.9.2. Расчёт стыка стен

Определяем шаг:

Стену балки перекрываем парными накладками из условия их Расчёт и проектирование конструкций балочной клетки - курсовая работа равнопрочности со стеной на извив.

2.9.3. Проверка ослабленного сечения

Для расчёта стыка стены определяем долю изгибающего момента воспринимаемого стеной:

, кН* м, (2.9.3.1)

кН* м.


Стену балки перекрываем 2-мя накладками шириной 10 мм:

Назначаем шаг болтов по высоте стены 100 мм.

Исходя из суждений конструирования, назначаем: .

Для расчёта стыка стен, определяя долю изгибающего момента, воспринимающему стеной Расчёт и проектирование конструкций балочной клетки - курсовая работа балки

, кН*м, (2.9.3.2)

, кН, (2.9.3.3)

,где см4 .

Из опыта проектирования принимаем 2 вертикальных ряда, n=2

Более нагруженный болт в примыкающей стене удовлетворяет требованиям прочности.

Проверим крепкость сечения поясов по ослабленному сечению:

условие удовлетворяется.

Определим расчётное значение площади:

.

Определим действующие усилия в поясных листах:

.

Проверка ослабленного сечения.

Условие прочности:

,

условия прочности ослабленного сечения Расчёт и проектирование конструкций балочной клетки - курсовая работа соблюдаются.

2.10 Конструкция сварного монтажного стыка главной балки

Ручная электродуговая сварка.

На монтаже сжатый пояс и стену соединяют прямым стыковым швом, растянутый – наклонным под углом 600 для обеспечения равнопрочности.

Чтоб уменьшить сварочные напряжения: поначалу сваривают поперечный стыковой шов стены (1) и поясов (2), имеющие маленькую поперечную усадку. Другие незаверенные на заводе участки поясных Расчёт и проектирование конструкций балочной клетки - курсовая работа швов длиной около 500 мм дают возможность поясным листам несколько растянуться при усадке швов (2). Последними завариваются угловые швы (3), имеющие маленькую продольную усадку.


Набросок 9 – Монтажный стык составной сварной балки

2.11 Расчёт и конструирование опорной части

Набросок 10 – Опирание сварной балки на колонну


Назначаем ширину опорных рёбер

.

Требуемая площадь сечения рёбер: , см2 , (2.9.1)

где кН/см2 ;

см Расчёт и проектирование конструкций балочной клетки - курсовая работа2 .

Толщина ребра: , см, (2.9.2)

где см;

см.

Принимаем наиблежайшее по сортаменту значение: мм.

Проверяем опорную часть балки на устойчивость:

см;

см.

Набросок 11 – Сечение опорной стойки

Определим геометрические свойства:

, см2 , (2.9.3)

см2 .

, см4 , (2.9.4)

см4 ;

см;

;

приложение IV, таблица 1 [2].

кН/см2 кН/см2 – условие стойкости удовлетворяется.

Сварка автоматическая сварочной проволокой Св 08ГА с Расчёт и проектирование конструкций балочной клетки - курсовая работа расчётным сопротивлением кН/см2 .

Положение шва нижнее,

;

;

;

;

Длина шва:

см.

см см, означает принимаем.

см.


3. РАСЧЁТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ ЦЕНТРАЛЬНО-СЖАТОЙ КОЛОННЫ

3.1 Расчётная нагрузка на колонну

Набросок 12 – Центрально-сжатая сквозная колонна

, кН, (3.1.1)

кН.

Расчётная длина колонны

, м, (3.1.2)

где отметка верха настила, м;

толщина настила, м;

высота сечения балки настила, м;

высота сечения главной балки Расчёт и проектирование конструкций балочной клетки - курсовая работа, м.

м.

Расчётная длина:

м.

Верхний и нижний конец колонны предполагаются шарнирно-опёртыми, означает .

3.2. Подбор и сборка сечения колонны

Колонна относится к III группе конструкций по СНиП2-23-81* «Стальные конструкции», назначим для неё сталь 18кп (С245) с

Определяем требуемую площадь поперечного сечения:

, см2 , (3.2.1)

Задаёмся параметром гибкости из опыта проектирования:

, тогда

см Расчёт и проектирование конструкций балочной клетки - курсовая работа2 .

Площадь сечения 1 ветки:

см2 .

Зададимся профилем.

см.

Назначим по сортаменту I 40Б2 c ;

;

;

;

,

.

Определим упругость относительно вещественной оси:

.

Условие стойкости:

.

Зададимся гибкостью ветки:

Определим расстояние меж планками в свету:

см , как следует назначаем см.

Определим требуемую упругость колонны относительно не вещественной оси:

.

Определим радиус инерции:

см.

.

Конструктивное условие:

условие Расчёт и проектирование конструкций балочной клетки - курсовая работа удовлетворяется.

Назначаем размеры планок:

.

Толщина планки:

.

Проверка принятого сечения.

Определим геометрические свойства:

см4 ,

условие удовлетворяется.

Для определения гибкости колонны относительно свободной оси, находим соотношение погонных жёсткостей планки и ветки:

,

где см4 ,

.

Условие экономичности:

условие удовлетворяется.

3.3. Расчёт и конструирование базы колонны

Соединение базы колонны с фундаментом условно принимаем шарнирным.

Набросок Расчёт и проектирование конструкций балочной клетки - курсовая работа 13 – База колонны

Принимаем фундамент из бетона В12,5 с 0.75кН/см2 - призменная крепкость бетона – по СНиП 2.03.01-87* «Бетонные и железобетонные конструкции».

Определим расчётное сопротивление бетона смятию:

кН/см2 ,

где ,

при классе бетона меньше В25,

площадь смятия, равна площади плиты базы колонны,

расчётная площадь сечения, равна площади обреза фундамента.

Тогда Расчёт и проектирование конструкций балочной клетки - курсовая работа требуемая площадь:

условие удовлетворяется.

Фактическая площадь плиты:

см2 .

Фактическое напряжение в плите под фундаментом:

условие выполнено.

Толщину плиты определяем из условия её прочности на извив.

Определяем изгибающие моменты на отдельных участках плиты:

кН* см/см, (3.3.1)

кН* см/см,

где вылет консоли, см.

, кН* см/см, (3.3.2)

где определяем из таблицы 8.7 [1]., зависимо от Расчёт и проектирование конструкций балочной клетки - курсовая работа .

Hо , означает 2-ой участок рассматриваем как консольный, , получаем:

кН* см/см,

, кН* см/см, (3.3.3)

где определяем из таблицы 8.6 [1]., зависимо от .

большая сторона,

наименьшая.

кН* см/см.

Толщина плиты:

см, (3.3.4)

см,

назначаем толщину плиты мм.

Высоту траверсы определяем из условия прочности на срез 4 угловых швов, крепящих траверсы к стержню Расчёт и проектирование конструкций балочной клетки - курсовая работа колонны.

Назначаем катет шва мм.

Сварочная проволока Св-08ГА с кН/см2 .

Положение шва нижнее, как следует .

Требуемая длина 1-го шва:

(3.3.5)

условие производится.

Назначим высоту траверсы 500 мм.


ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данной работе была рассчитана балочная клеточка, а конкретно:

-Произведён расчёт железного настила;

-Выполнен расчёт и конструирование главной балки с проверкой стойкости Расчёт и проектирование конструкций балочной клетки - курсовая работа стены;

-Выполнены расчёт и конструирование центрально-сжатой колонны, куда заходит подбор и сборка сечения колонны.


ЛИТЕРАТУРА

1. «Металлические конструкции» - под редакцией проф. Е.И.Беленя, М., Стройиздат 1996г.,

2. «Примеры расчёта железных конструкций» - 2-е издание, переработанное и дополненное – под редакцией А.П.Мандрикова, М., Стройиздат 1998 г.,

3. «Металлические конструкции» - под редакцией А.А. Васильева, М Расчёт и проектирование конструкций балочной клетки - курсовая работа., Стройиздат 1976 г.,

4. СНиП 2-23-81* «Стальные конструкции»,

5. СНиП 2-01-07-85* «Нагрузки и воздействия»,

6. СНиП 2.03.01-87* «Бетонные и железобетонные конструкции».



raschetnaya-plotnost-naseleniya-territorii-zhilogo-rajona-i-mikrorajona.html
raschetnaya-rabota-po-obzh-referat.html
raschetnaya-tablica-nekompensiruemih-rashodov-ooo-komfort-ne-obespechivayushih-polnogo-vozmesheniya-zatrat-ot-proizvodstva-teplovoj-energii-za-yanvar-dekabr-2012g-tisrub.html