Подякувати Студентському архіву довільною сумою
Admin
26.02.2023 12:38
Дякуємо, що користуєтесь нашим архівом!
РОЗРАХУНОК І ПРОЕКТУВАННЯ МЕТАЛЕВИХ КОНСТРУКЦІЙ БАЛКОВОЇ КЛІТКИ
Інформація про навчальний заклад
ВУЗ:
Національний університет Львівська політехніка
Інститут:
Не вказано
Факультет:
Не вказано
Кафедра:
Кафедра БКтМ
Інформація про роботу
Рік:
2007
Тип роботи:
Курсовий проект
Предмет:
Металеві конструкції
Частина тексту файла (без зображень, графіків і формул):
Міністерство освіти і науки України
Національний університет “Львівська політехніка”
Кафедра БКтМ
КУРСОВИЙ ПРОЕКТ
з курсу: Металеві конструкції
на тему:
РОЗРАХУНОК І ПРОЕКТУВАННЯ МЕТАЛЕВИХ КОНСТРУКЦІЙ БАЛКОВОЇ КЛІТКИ
Львів - 2007
Зміст.
Зміст…………………………………………………………………………………………………2
1. Вибір схеми балкової клітки…………………………………………………………..………3
1.1. Загальні відомості…………………………………………………………………….………3
1.2. Варіант І – нормальний тип балкової клітки…………………………………..……………3
1.3. Варіант ІІ – ускладнений тип балкової клітки……………...………………………………4
1.4. Техніко-економічне порівняння варіантів………………………………………………..…5
2. Розрахунок і конструювання головної балки………………………………………………6
2.1. Розрахункова схема. Розрахункові навантаження і зусилля………………………………6
2.2. Визначення висоти головної балки……………………………………………………….…6
2.3. Підбір січення головної балки…………………………………………………………….…6
2.4. Кінцева перевірка балки на міцність та жорсткість………………………………………..7
2.5. Зміна січення головної балки по її довжині………………………………………………...8
2.5.1. Перевірка міцності зміненого січення…………………………………………………….8
2.6. Перевірка забезпечення загальної стійкості балки…………………………………………9
2.7. Перевірка місцевої стійкості стиснутого поясу і стінки…………………………………...9
2.8. Розрахунок поясних швів головної балки…………………………………………………12
2.9. Конструювання і розрахунок опорної частини балки…………………………………….13
2.10. Конструювання і розрахунок монтажного стика головної балки на високоміцних болтах………………………………………………………………………………………………14
3. Розрахунок і конструювання колони………………………………………………………
3.1. Розрахункове зусилля. Тип січення і розрахункова схема колони………………………
3.2. Підбір січення колони………………………………………………………………………
3.3. Розрахунок і конструювання бази колони…………………………………………………
3.4. Розрахунок і конструювання опорного столика…………………………………………..
Використана література…………………………………………………………………………
1. Вибір схеми балкової клітки.
1.1 Загальні відомості.
Балковою кліткою називається система несучих балок з вкладеним по них настилом.
Розрізняють три типи балкових кліток: спрощений, нормальний і ускладнений. Вибір типу балкової клітки зв’язаний з питанням про спряження балок між собою по висоті. В зв’язку з цим розрізняють наступні види опирання балок: поверхове, в одному рівні і понижене.
Основні розміри робочого майданчика в плані і по висоті будівлі зазвичай обговорюються в технологічному завданні на проектування, виходячи з потреби розміщення обладнання або функціонування виробничого процесу.
В балковій клітці нормального типу балки настилу встановлюють на головні балки. На балки настилу вкладається настил: стальний або залізобетонний. Головні балки опираються на колони і розміщуються зазвичай вздовж більших кроків між колонами.
1.2. Варіант І – нормальний тип балкової клітки.
Корисне нормативне навантаження:
Визначаємо відношення прольоту настилу до його товщини в залежності від нормативного навантаження і відносного прогину настилу:
де - відношення прольоту настилу до його допустимого прогину;
- коефіцієнт Пуассона (для сталі );
Приймаємо
Мінімальна товщина настилу:
Приймаємо
Розрахунок балок настилу.
Нормативне навантаження на 1м погонний довжини балки настилу:
Розрахункове навантаження:
Розрахункові зусилля: максимальний згинальний момент посередині прольоту і поперечна сила на опорі:
Необхідний момент опору:
Приймаємо з: ; ; ;
Розрахункові зусилля з врахуванням власної маси балки:
Навантаження:
Зусилля:
Перевіряємо міцність підібраної балки:
Загальна стійкість балки забезпечена суцільним при варенням настилу.
Прогин балки:
Таким чином, підібрана балка відповідає вимогам міцності, стійкості і жорсткості.
1.3. Варіант ІІ – ускладнений тип балкової клітки.
В варіанті ІІ крок балок настилу залишається таким як і у варіанті І, тому товщина настилу теж залишається незмінною (,).
Проліт балки настилу , проліт другорядних балок .
Навантаження на балки настилу:
Максимальні зусилля:
Згинальний момент:
Поперечна сила:
Необхідний момент опору:
Приймаємо з: ; ; ;
Розрахункові зусилля з врахуванням власної маси балки:
Навантаження:
Зусилля:
Перевірка міцності підібраного січення балки:
Прогин балки:
Вимоги міцності і жорсткості задовольняються.
Навантаження на другорядну балку:
Нормативне:
Розрахункове:
Максимальний згинальний момент:
Необхідний момент опору:
Приймаємо з: ; ; ;
Розрахункові зусилля з врахуванням власної маси балки:
Навантаження:
Максимальний згинальний момент:
- уточнений коефіцієнт для .
Перевірка міцності підібраного січення другорядної балки:
Прогин другорядної балки:
Вимоги міцності і жорсткості задовольняються.
1.4. Техніко-економічне порівняння варіантів.
Витрата сталі на площі перекриття:
Варіант І – нормальний тип балкової клітки:
Варіант ІІ – ускладнений тип балкової клітки
Порівнявши дані значення бачимо, що варіант І з нормальним типом балкової клітки є більш вигідний. Цей варіант приймаємо як основний для подальших розрахунків.
2. Розрахунок і конструювання головної балки.
2.1. Розрахункова схема. Розрахункові навантаження і зусилля.
Навантаження на 1м погонний головної балки:
Нормативне:
Розрахункове:
- враховує власну масу балки.
Розрахункові зусилля:
Необхідний момент опору:
Приймаємо орієнтовно .
2.2. Визначення висоти головної балки.
Мінімальна висота (із умов жорсткості):
Оптимальна висота балки при гнучкості стінки :
Приймаємо висоту стінки , а товщину полички .
Тоді висота балки буде:
2.3. Підбір січення головної балки.
Визначення товщини стінки з умови міцності на зріз, місцевої стійкості (без повздовжніх ребер жорсткості), та з досвіду проектування:
Приймаємо товщину стінки .
Знаходимо необхідну площу поясів :
Приймаємо пояси з листів універсальної сталі . Площа поясу: .
При цьому зберігаються умови:
Перевіряємо умови забезпечення стійкості верхнього стиснутого поясу:
Умови виконуються.
2.4. Кінцева перевірка балки на міцність та жорсткість.
Характеристики січення балки.
Площа січення:
Момент інерції відносно нейтральної осі x-x:
Момент опору:
Знаходимо коефіцієнт с:
Перевірка міцності по нормальних напруженнях:
Недонапруження:
Перевірку прогину балки можна не виконувати, оскільки .
2.5. Зміна січення головної балки по її довжині.
Стикуємо розтягнутий пояс прямим стиковим швом з візуальним контролем якості. Приймаємо ширину зменшеного січення поясу , що більше , більше , і більше і відповідає стандартній ширині універсальної сталі по ГОСТ 81-70. Геометричні характеристики зменшеного січення:
Площа поясу:
Момент інерції:
Момент опору:
Граничний згинальний момент, який сприймає змінене січення:
Значення згинального моменту в довільному січенні, визначеному аналітично:
Розв’язуючи квадратне рівняння, знаходимо:
2.5.1. Перевірка міцності зміненого січення.
Максимальні розтягуючи напруження у стиковому шві нижнього поясу становлять:
Приведені напруження на рівні поясних швів (по грані стінки):
де: - нормальні напруження;
- дотичні напруження.
Перерізуюча сила у перерізі з абсцисою :
Статичний момент площі перерізу поясу відносно нейтральної осі:
Міцність на дію максимальних дотичних напружень перевіряємо в опорному перерізі:
де: - статичний момент площі половини перерізу;
- половина висоти стінки.
Перевірка місцевих напружень у стінці від тиску балок настилу має вигляд:
де: - місцеве навантаження, зумовлене балками настилу;
- ширина розподілу місцевого тиску;
- ширина балки настилу.
Таким чином, міцність прийнятого зменшеного січення головної балки забезпечена.
2.6. Перевірка забезпечення загальної стійкості балки.
Навантаження на головну балку передається через балки настилу, які кріплять головну балку в горизонтальній площині через 1м.Перевіряємо умову в середині прольоту (розрахунок виконано з врахуванням пластичних деформацій):
де:; оскільки , а .
Умова задовольняється. Загальна стійкість балки забезпечена.
2.7. Перевірка місцевої стійкості стиснутого поясу і стінки.
Умовна гнучкiсть стiнки:
Отже, необхiднi поперечнi ребра жорсткостi. Максимальна вiдстань мiж ребрами при - . Конструктивно крок ребер приймаємо кратним кроковi балок настилу. У середнiй частинi балки, яку розрахували, приймаючи до уваги пластичнi деформацi , ребра жорсткостi ставимо пiд кожною балкою настилу, а у приопорних зонах — через 2 м. Ребра жорсткостi одностороннi шириною . Товщина ребра . Приймаємо .
Перевірку відсіку №1 виконуємо з урахуванням пластичних деформацiй. Для цього вiдсiку:
; ;
Стійкість стінки не забезпечена.
Збільшуємо переріз полички до: .
Площа поясу:
Тоді ;
Тобто прийнятий переріз поясів достатній для забезпечення місцевої стійкості стінки у середині прольоту балки.
Перевіряємо місцеву стійкість стиснутої полички:
Звис полички становить : , а співвідношення:
Стиснена поличка стійка.
Перевіряємо балку за нормальними напруженнями:
;
Визначаємо довжину зони використання пластичних деформацій в середині прольоту балки. Для цього обчислюємо граничний згинальний момент в балці без врахування розвитку пластичних деформацій:
Визначаємо розрахунковий згинальний момент від зовнішнього навантаження в довільному січенні балки:
Прирівнюємо дві частини рівнянь:
Розв’язуючи квадратне рівняння, отримуємо:
Довжина зони використання пластичних деформацій:. В цій зоні ребра ставимо під кожною балкою настилу.
Перевіряємо місцеву стійкість стінки у відсіку №3. В цьому відсіку стінка також працює у пружній стадії. Розрахункові зусилля приймаємо у перерізі з абсцисою під балкою настилу. Згинальний момент і поперечна сила для відсіку №3:
Нормальні напруження на грані стінки:
Місцеві напруження:
Середні дотичні напруження:
Визначення критичних напружень. Обчислюємо співвідношення сторін відсіку:
Співвідношення напружень становить:
де - граничне значення згідно табл. 5.3. [1] при і коефіцієнтові защемлення стінки в поясах балки:
Визначаємо критичні нормальні і місцеві напруження:
- коефіцієнт за табл. 5.4. [1];
- коефіцієнт за табл. 5.5. [1];
Визначаємо критичні дотичні напруження:
Перевіряємо стійкість стінки у відсіку №3 за формулою:
Умова не задовольняється. Стійкість стінки у відсіку №3 не забезпечена.
Отже у при опорних зонах теж ставимо ребра жорсткості під кожною балкою настилу. Тоді ми виключимо вплив місцевих напружень:
Умова задовольняється. Стійкість стінки у відсіку №3 забезпечена.
Стійкість стінки в інших відсіках можна не перевіряти, оскільки напруження в них менші ніж у відсіку №3.
2.8. Розрахунок поясних швів головної балки.
Головна балка розрахована з врахуванням розвитку пластичних деформацій, поясні шви виконуються двосторонніми. Розраховуємо найбільш напружену ділянку шва біля опори під балкою настилу. Розрахункові зусилля на одиницю довжини шва:
де - поперечна сила в січенні з абсцисою (під балкою настилу):
;
Зварювання автоматичне з використанням зварювального дроту . Для цих умов і для сталі розрахунковий опір металу зварних кутових швів (табл. П.2.4. [5]).
; - по табл. 34 [4].
Розраховуємо катет шва:
Конструктивно мінімальний при - по табл. 38 [4].
Перевірка міцності шва:
Таким чином, при мінімально допустимій товщині шва міцність поясних з’єднань забезпечена.
2.9. Конструювання і розрахунок опорної частини балки.
Опорне ребро виконуємо торцевим. Ребро кріпиться до стінки балки двома вертикальними кутовими швами. Зварювання напівавтоматичне в середовищі вуглекислого газу, зварювальний дріт ; . Розмір виступаючої вниз частини опорного ребра приймаємо . Необхідну площу опорного ребра із умов зминання торця обчислюємо за формулою:
Величина опорної реакції рівна:
- по табл. П.2.1. [5]
Беручи до уваги, що ширина балки біля опор складає , приймаємо опорне ребро з листа . Площа , більше .
Перевіряємо стійкість опорної частини балки:
Площа опорної частини:
Радіус інерції:
Гнучкість:
З табл. П.1.1. [5] по інтерполяції визначаємо .
Перевіряємо місцеву стійкість ребра:
Місцева стійкість ребра забезпечена. Підбираємо розміри катетів вертикальних швів кріплення ребра до стінки балки:
; - по табл. 34 [4]; ; ;
Перевірку по металу границі сплавлення можна не робити, оскільки .
Приймаємо .
2.10. Конструювання і розрахунок монтажного стику головної балки на високоміцних болтах.
Стик проектуємо в середині прольоту балки, розрахункові зусилля в січенні стику ; . Момент інерції відносно осі х-х балки , стінки .
Стик стінки перекриваємо парними листовими накладками товщиною.
Приймаємо по два вертикальних ряди болтів з кожного боку від осі стику. З метою використання кондукторів при свердлінні отворів приймаємо єдиний крок болтів в вертикальних рядах рівний . Прийнятий крок є меншим від максимально допустимого з умов щільного прилягання накладок .
Максимальна допустима відстань між крайніми горизонтальними рядами:
Кількість болтів в одному вертикальному ряді:
Згинальний момент, який сприймає стінка:
Для спрощення розрахунку виражаємо через кількість болтів в вертикальному ряді і :
Значення взято з табл. 2.1. [5] для .
Приймаємо: болти із сталі , обробку поверхні газополум’яну без консервації – коефіцієнт тертя , різниця діаметрів болта та отвору не більше , зусилля натягу болта регулюється по величині кута закручування гайки – коефіцієнт надійності .
З умови визначаємо необхідну площу нетто болта:
Приймаємо болти діаметром , отвори діаметром , площа нетто болта .
Для цих болтів граничне зусилля зсуву на один болт при двох поверхнях тертя буде рівне:
Таким чином:
Міцність стику стінки забезпечена.
Стик поясних листів.
Приймаємо січення поясних накладок: із зовнішнього боку , з внутрішнього .
Сумарна площа накладок є більшою за площу січення поясу .
Згинальний момент, який сприймається поясами балки:
Зусилля в поясних накладках:
Кількість болтів для прикріплення накладок:
Конструктивно приймаємо болтів.
Ділись своїми роботами та отримуй миттєві бонуси!
0%
Оголошення від адміністратора