Подякувати Студентському архіву довільною сумою
Admin
26.02.2023 12:38
Дякуємо, що користуєтесь нашим архівом!
Інформація про навчальний заклад
ВУЗ:
Національний університет Львівська політехніка
Інститут:
Інститут будівництва та інженерії довкілля
Факультет:
Не вказано
Кафедра:
Не вказано
Інформація про роботу
Рік:
2008
Тип роботи:
Пояснювальна записка до курсового проекту
Предмет:
Будівельні конструкції
Група:
ПЦБ-41
Частина тексту файла (без зображень, графіків і формул):
Міністерство освіти і науки України
Національний університет
“Львівська політехніка”
Інститут будівництва та інженерії довкілля
Кафедра будівельних конструкцій та мостів
Пояснювальна записка
до курсового проекту
з курсу
“Металеві конструкції”
Розрахунок і конструювання основних несучих металевих конструкцій і балочної клітки робочої площадки
1. Вибір схеми балочної клітки.
1.1. Варіант 1 – нормальний тип балочної клітки.
Навантаження на 1м смуги настилу:
– корисне навантаження (нормативне) – ;
– вага підлоги – .
Сумарне навантаження: .
Знаходимо співвідношення прольоту настилу до його товщини:
де – відношення прольоту настилу до його граничного прогину;
.
Приймаємо крок балок настилу а=1м, прийнявши, що ширина поясних балок bf=10см, отримаємо розрахунковий проліт настилу ln=a-bf=100-10=90см. Мінімальна товщина настилу
Приймаємо , тоді .
Нормативне навантаження на 1м погонний довжини балки настилу:
;
розрахункове навантаження:
.
Максимальний згинальний момент посередині прольоту і поперечна сила на опорі:
Потрібний момент опору:
.
Приймаємо двотавр № 24, , , маса .
Розрахункові зусилля з врахуванням власної ваги балки:
навантаження:
зусилля:
Перевіряємо міцність підібраної балки:
.
Загальна стійкість балки забезпечена суцільною приваркою настилу.
Прогин балки:
.
Отже, переріз відповідає вимогам міцності, стійкості та жорсткості.
1.2. Варіант 2 – ускладнений тип балочної клітки.
Крок балок настилу .Товщину настилу приймаємо . Проліт балок настилу , проліт другорядних балок .
Нормативне навантаження на 1м погонний довжини балки настилу:
;
розрахункове навантаження:
.
Максимальний згинальний момент посередині прольоту і поперечна сила на опорі:
Потрібний момент опору:
.
Приймаємо двотавр № 20, , , маса .
Максимальний згинальний момент з врахуванням власної ваги балки:
.
Перевірка міцності підібраного січення балки:
.
Прогин балки:
.
Підібрана балка задовольняє умові міцності, і задовольняє умові жорсткості.
Нормативне навантаження на 1м погонний довжини другорядної балки:
;
розрахункове навантаження:
.
Максимальний згинальний момент посередині прольоту:
Потрібний момент опору:
.
Приймаємо двотавр № 45, , , маса .
Нормативне навантаження на 1м погонний довжини балки з врахуванням її власної ваги:
.
Максимальний згинальний момент з врахуванням власної ваги балки (по епюрі):
.
Максимальне напруження в балці:
.
Перевірка прогину другорядної балки:
.
Підібрана балка задовольняє умовам міцності і жорсткості.
1.3. Техніко-економічне порівняння варіантів.
1 варіант.
2 варіант.
Перший варіант є вигідніший. Його і приймаємо для подальших розрахунків.
2. Розрахунок і конструювання головної балки.
2.1. Розрахункова схема.
2.2. Визначення висоти головної балки.
Навантаження на погонний метр балки:
;
.
Розрахункові зусилля:
Потрібний момент опору:
.
Приймемо приблизно . Розрахунковий опір сталі С245 (вважаємо, що товщина поясних листів ).
Мінімальна висота (з умови жорсткості):
.
Оптимальна висота балки при гнучкості стінки :
.
Приймаємо висоту стінки , товщину поясів . Тоді висота балки:
Прийнята висота більше і майже дорівнює .
2.3. Підбір перерізу головної балки.
Визначаємо товщину стінки балки:
.
.
.
Приймаємо товщину стінки , товщина пояса орієнтовно .
Знаходимо потрібну площу одного поясу :
Приймаємо, що пояси виготовлені з листів універсальної сталі .
Площа поясу .
Умови , , , , задовольняються:
Перевіряємо умову забезпечення стійкості верхнього стиснутого поясу:
– умова задовольняється;
– умова задовольняється.
Отже поличка стійка.
2.4. Остаточна перевірка балки на міцність і жорсткість.
Характеристики перерізу балки:
– площа перерізу:
;
– момент інерції відносно нейтральної осі :
;
– момент опору:
.
Відношення .
Перевірка міцності балки за нормальними напруженнями:
.
Недонапруження:
.
Прогин балки можна не перевіряти, тому що .
2.5. Зміна перерізу головної балки по її довжині.
Стикуємо розтягнутий пояс прямим стиковим швом з візуальним контролем якості. Приймаємо ширину зменшеного перерізу пояса , що більше за , більше за , більше за і відповідає стандартній ширині універсальної сталі за ГОСТ 81-70. Геометричні характеристики зменшеного перерізу:
– площа пояса:
;
– момент інерції:
;
– момент опору:
.
Граничний згинальний момент, який сприймає змінений переріз:
.
Значення згинального моменту в довільному перерізі:
.
Прирівнюємо частини рівнянь:
.
Розв’язуючи квадратне рівняння, знаходимо:
.
, .
Перевірка міцності зміненого перерізу:
а) Максимальні розтягуючи напруження в точці А (для матеріалу стикового шва), на віддалі від опори:
.
б) Нормальні напруження
.
Перерізуюча сила в перерізі з абсцисою :
.
Статичний момент площі перерізу пояса відносно нейтральної осі:
.
Дотичні напруження на рівні поясних швів (по грані стінки):
.
Приведені напруження:
.
Перевірка міцності опорного перерізу на максимальні дотичні напруження.
Статичний момент площі перерізу:
;
.
Перевірка місцевих напружень в стінці від тиску балок настилу:
;
.
Таким чином, міцність прийнятого зменшеного перерізу головної балки забезпечена.
Перевірка за зведеними напруженнями на відстані х=2,5м
На рівні верхньої грані стінки:
Міцність зменшеного перерізу забезпечена.
2.6. Перевірка забезпечення загальної стійкості балки.
Навантаження на головну балку передаються через балки настилу, які закріпляють головну балку з площини через 1,0 м. Перевіряємо умову посередині прольоту (розрахунок виконаний з урахуванням пластичних деформацій):
;
.
Загальна стійкість балки забезпечена.
2.7. Перевірка місцевої стійкості стиснутого пояса і стінки.
Умовна гнучкість:
– необхідно ставити поперечні ребра жорсткості.
Оскільки і необхідно перевірити місцеву стійкість стінки. Максимальна віддаль між ребрами при : .
В середній частині балки, розрахованої з врахуванням пластичних деформацій, ребра жорсткості ставимо під кожною балкою настилу. Ребра жорсткості приймаємо двосторонні завширшки: . Приймаємо 82 мм. Товщина ребра:
.Приймаємо th=8мм.
Необхідна перевірка місцевої стійкості стінки.
Відсік 1. Перевірку стійкості у відсіку №1 виконуємо з врахуванням пластичних деформацій. Для цього відсіку:
;
;
Стійкість стінки забезпечена.
Перевіряємо міцність балки за нормальними напруженнями:
;
;
;
.
Визначаємо довжину зони використання пластичних деформацій посередині прольоту балки. Для цього вираховуємо граничний згинальний момент в балці без врахування розвитку пластичних деформацій:
.
Визначаємо розрахунковий момент від зовнішнього навантаження у довільному перерізі балки:
.
Прирівнюємо частини рівнянь:
Розв’язуючи квадратне рівняння, знаходимо:
.
, .
Довжина зони використання пластичних деформацій:
. В цій зоні поперечні ребра ставимо під кожною балкою настилу.
Перевірка місцевої стійкості стінки у відсіку №3. В цьому відсіку стінка працює в пружній стадії. Розрахункові зусилля приймаємо в перерізі з абсцисою , під балкою настилу. Згинальний момент і поперечна сила:
Нормальні напруження на грані стінки:
.
Місцеві напруження .
Середні дотичні напруження:
.
Визначення критичних напружень.
Відношення сторін відсіку:
.
Коефіцієнт защемлення стінки в поясах балки:
.
Відношення напружень:
.де 0,445 мінімальне значення,
Таким чином, критичні нормальні та місцеві напруження:
;
;
;
Критичні дотичні напруження:
.
Визначені напруження та їх критичні значення підставляємо у формулу:
Стійкість стінки забезпечена.
Стійкість стінки відсіку №2 можна не перевіряти, тому що цей відсік знаходиться в зоні повного перерізу і напруження і тут менші, ніж у відсіку №1. Стійкість стінки відсіку №4 так само можна не перевіряти – , бо нормальні напруження значно менші, ніж у відсіку №3, а критичні напруження більші завдяки тому, що довжина відсіку №4 менша, ніж відсіку №3.
2.8. Розрахунок поясних швів головної балки.
Головна балка розрахована з врахуванням розвитку пластичних деформацій, поясні шви виконуються двосторонніми;
– перевіряють міцність поясних швів.
Розраховуємо найнапруженішу ділянку шва біля опори під балкою настилу.
Розрахункові зусилля на одиницю довжини шва:
,
де – поперечна сила в перетині з абсцисою (під балкою настилу):
.
.
Зварювання автоматичне, виконується в положенні „в човник” зварним дротом Св-08А. Для цих умов і для сталі С245 розрахунковий опір металу кутових швів .
;
.
Катет шва:
.
Конструктивно мінімальне значення при .
Перевірка міцності шва по металу межі сплавлення:
.
Перевірку міцності по металу шва можна не виконувати.
Таким чином, при мінімально допустимій висоті катета шва міцність поясних швів забезпечена.
2.9. Конструювання та розрахунок опорної частини балки.
Приймаємо конструктивне рішення опорної частини балки з торцевим ребром. Ребро прикріпляється до стінки балки двома вертикальними кутовими швами. Зварювання напівавтоматичне у середовищі вуглекислого газу, зварний дріт Св-08А, . Розмір виступаючої вниз частини опорного ребра приймаємо . Потрібна площа перетину опорного ребра з умови зм’яття торця:
,
де .
Враховуючи, що ширина балки біля опор , знаходимо:
.
Приймаємо . Площа , що більше за .
Перевіряємо стійкість опорної частини балки:
;
.
Розрахункова площа опорної частини:
.
Радіус інерції:
.
Гнучкість:
.
.
Перевіряємо місцеву стійкість ребра:
Умова задовольняється. Місцева стійкість ребра забезпечена.
Підбираємо розміри катетів швів кріплення ребра до стінки балки:
По металу границі сплавлення можна не перевіряти, тому що .
Приймаємо .
2.10. Конструювання та розрахунок монтажного стику головної балки.
Стик стінки. Перекриваємо парними листовими накладками завтовшки . Приймаємо по два вертикальних ряди болтів з кожного боку від осі стику. Крок болтів у вертикальних рядах приймаємо .
Максимально допустима віддаль між крайніми горизонтальними рядами:
.
Кількість болтів в одному вертикальному ряду:
.
Приймаємо .
Згинальний момент, що сприймається стінкою:
.
Максимальне зусилля в болтах крайніх горизонтальних рядів при :
.
Приймаємо болти зі сталі 40Х «селект»: , обробку контактних площин газополуменеву без консервації (коефіцієнт тертя.), різниця діаметрів болта і отвору 3 мм., зусилля натягу болта регулюється за величиною кута закручування гайки - коефіцієнт надійності γh = 1,02
Визначаємо потрібну площу болта нетто:
Abn = Nmax γh / (0.7 Rbun γb μ γc mтр) =
Приймаємо болти діаметром (М 20), отвори діаметром 23 мм, площу болта нетто Abn = 2.45 см2 > 1,97 см2.
Для цих болтів граничне зусилля зсуву на один болт при двох площинах тертя (mгр=2)
Nb =
Таким чином
Nmax = 124,3 кН. < Nb = 155,36кН.
Площа брутто
Стінка ослаблена, необхідна перевірка міцності
Згинальний момент
На один ряд:
Розрахункове зусилля в перерізі:
Умовні геометричні характеристики перерізу:
Міцність у перерізі,ослабленому отворами, забезпечена.
Стик поясних листів. Приймаємо перетин поясних накладок:
– ззовні: ;
– зсередини: дві накладки .
Сумарна площа накладок більша за площу перетину поясів .
Згинальний момент, що сприймається поясами балки:
.
Зусилля в поясі (поясних накладках):
.
Кількість болтів для закріплення накладок:
Приймаємо 8 болтів.
Найвіддаленіший переріх полички ослаблений двома отворами. Для цього перерізу
. Перевірку міцності перерізу, ослабленого отворами під болти, у місці монтажного стику можна не проводити.
Міцність полички забезпечена.
3. Розрахунок та конструювання колони.
3.1 Добір перерізу суцільної колони триярусного робочого майданчика.
Вихідні дані: довжина нижнього ярусу колони колони l = 8– 1,583 +0,6= 7,017 м. Заглиблення колони нижче рівня підлоги 0,6 м. Опорна реакція головної балки 754,32 кН. Матеріал колони сталь С245. Для листового прокату при t = 10...20 мм Ry = 245 МПа. Приєднання колони до фундаменту шарнірне (μ = 0,7).
Розрахункова довжина колони lef = l0·μ =7,017·0,7 = 4,9119м. Розрахункове стискальне зусилля
Задаємося гнучкістю відносно матеріальної осі λх = 60. Відповідно φх = =0,8025.
Потрібна площа
Приймаємо ,
Перевірка місцевої стійкості стінки:
Тобто стійкість стінки забезпечена
Потрібна площа однієї полички
Потрібна товщина полички
Приймаємо стандартну товщину .
Реальна площа полички:
Перевірка місцевої стійкості полички
Стійкість забезпечена
Геометричні характеристики підібраного перерізу:
Оскільки перевірку стійкості виконуємо тільки стосовно осі y-y:
Недонапруження ,що допустимо.
Перевіряємо необхідність посилення стінки ребрами жорсткості:
Поперечні ребра не потрібні
3.2 Розрахунок основних вузлів колони
Розрахунок опорного столика.
Реакція Qmax передається на опорний солик,який приварюється до поличок колони. Товщина столика 30мм (ts=12мм), монтажний зазор с=10мм. Ширина b=250мм. Приймаю, що kf=8мм. Зварювання напівавтоматичне, зварний дріт Св-08га
Необхідна сумарна довжина зварних швів
Довжина кожного з двох вертикальних швів
Приймаємо h=32см.
3.3 Розрахунок бази колони.
Бази колон призначені для передачі зусилля N на бетонний (або залізобетонний) фундамент.
Площа плити в плані визначається з умови міцності бетону фундаменту на стиск A > N/Rb·γ,
де у - коефіцієнт, який враховує збільшення несучої здатності бетону за рахунок того, що площа фундаменту в плані звичайно приймається більше площі плити. В проекті можна орієнтовно взяти у = 1,2; приймаємо бетон фундаменту класу В 12,5 з Rb = 7,5 МПа.
A > 4571,2/7,5·10-1 ·1,2 = 5079,1см2.
Ширина плити В приймається конструктивно, виходячи з того, що плита повинна виступати за межі колони с = 60...100 мм. Товщина траверс попередньо береться ts=10...16 мм. Приймемо ts = 16 мм і с = 64 мм.
В = bf + 2 (ts + с) = 400 + 2 (16 + 64) = 560 мм.
Тоді довжина плити
L > A/B = 5079,1/56 = 90,7 см
Приймаємо L = 92 см. Визначимо дійсне значення напруження під плитою бази:
σ = N/A = 4571,2/(56·92) =0,887 кН/см2
Товщина плити визначається з умови її міцності на згин. При цьому плиту розглядаємо як пластину, навантажену знизу рівномірно розподіленим тиском σ= 0,887 кН/см2 фундаменту. Пластина опирається на жорсткий контур перерізу колони, а також на траверси. Для розрахунку її розділяють на окремі ділянки (рис. 3.2.1) - дві ділянки, які опираються по всьому контуру (на чотири канти) - ділянки типу 1; дві ділянки типу 2 (опирання на три сторони) і дві ділянки типу 3 (защімлення тільки одного канта).
Для ділянки 1, опертої на чотири канта відношення більшої сторони до меншої b/а = =400/196 = 2,04;
Для такого відношення табличний коефіцієнт α = 0,125. Згинальний момент М1 = =α· σ· а2 = 0,125· 0,887· 19,62 = 42,6 кН·см
Для ділянок 2, опертих на три канта, відношення b1/а1 = 232/400 = 0,58 (а1 -довжина вільної сторони). За таблицею β = 0,08
М2 = β· σ · а12 = 0,08·0,887·402 = 113,54 кН·см
Для ділянки 3 момент рахується як для консольної балки довжиною с
М3 = σ·а2/2 =0,887·6,42/2 = 18,2 кН·см
Товщину плити визначаємо з умови її міцності на згин найбільшим моментом
Ммах = М2 = 113,54 кН·см
що перевищує допустиме значення
t = 4 см (найбільша товщина прокатних листів).
Для зменшення моменту на ділянку 2, приварюємо консольні ребра t=12мм, які зменшують розмір ділянки удвічі. b1/а1 = 232/194 = 1,2). За таблицею β = 0,126
М2 = β· σ · а12 = 0,126·0,887·19,42 = 42,1 кН·см
Тепер Ммах = М1 = 42,6 кН·см
Приймаємо t = 36 мм.
Висота траверс hs визначається з умови міцності швів, якими вони кріпляться до колони. Важається, що колона не спирається торцем на плиту, а зависає на швах, якими вона приварюється до траверс і консольних ребер (загальна кількість таких швів n = 8).
Загальна довжина швів
Довжина одного шва
Враховуючи можливий непровар по 1 см на кожному кінці швів, отримуємо:
hs > ls + 2 см = 39,96 см
Приймаємо hs = 40 см < 85 βf · kf = 85·0,7·1 = 59,5 см. Торець колони конструктивно варимо до плити швами kf = 6 мм.
Література:
1. Металеві конструкції Ф.Є. Клименко, В.М. Барабаш ЛЬВІВ Видавництво „Світ” 1994.
2. Металлические конструкции / Под общей редакцией проф. Е.И. Беленя /.
3. СНиП 2.01.07-85 Нагрузки и воздействия М.. Стройиздат, 1987.
4. СНиП 23-81 Стальные конструкции. Нормы проектирования. М.. Стройиздат, 1988.
5. Методичні вказівки кафедри.
Ділись своїми роботами та отримуй миттєві бонуси!
0%
Оголошення від адміністратора