Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
Рабочая технологическая площадкаСтр 1 из 5Следующая ⇒
Рабочая технологическая площадка
Выполнил: Проверил:
Новосибирск 2009 Состав курсового проекта
Расчет второстепенной балки Проверки для второстепенной балки Проверяем прочность балки на срез согласно п.5.12 [2] по касательным напряжениям: . Прочность балки на срез обеспечена. Принимаем конструктивное решение, обеспечивающее при опирании монолитной железобетонной плиты на верхний пояс балки, надежную связь по всей длине балки между этим поясом и железобетонной плитой в горизонтальной плоскости. Такое закрепление можно создать, например, путем установки закладных деталей в монолитной плите с шагом не более значений, указанных в таблице 8* [2], с приваркой этих деталей к верхнему поясу балки. При принятии в проекте указанного конструктивного решения (или другого – так же создающего непрерывное закрепление сжатого пояса балки в горизонтальной плоскости), общая устойчивость второстепенных балок будет обеспечена (п. 5.16* [2]) и выполнять проверку по п.5.15 [2] не требуется. Проверку второстепенной балки на жесткость при изгибе проводим по формуле для относительного прогиба балки: , где - предельно допустимый относительный прогиб балки в соответствии с таблицей 19 [1], - модуль упругости стали. . Жесткость балки достаточна. Расчет главной балки. Проверка прочности главной балки Проверяем прочность балки согласно п.5.12 [2] на изгиб по нормальным напряжениям: - прочность на изгиб обеспечена. Недонапряжение составляет 1%. Корректировку сечения не производим. Размеры сечения требуется увеличить, если не обеспечена прочность балки. Если при проверке на изгиб недонапряжение получается более 5÷10%, то размеры сечения изменяют в меньшую сторону с целью экономии металла. Для сечения балки над опорой, где действует Qmax, выполняем проверку прочности по касательным напряжениям в соответствии с п.5.12 [2]. Принимая за расчетное сечение только стенку балки (пояса балки над опорой не успевают полностью включиться в работу на срез), преобразуем формулу проверки из п. 5.12 [2] к следующему виду: - прочность на срез обеспечена. Расчет поясных сварных швов Целью расчета поясных швов является определение их катетов kf из условия прочности на срез (п.11.16 [2]). Расчет производим для сечения, где действует Qmax: , где , Rwf =2050кгс/см2 – расчетное сопротивление металла шва для сварочной проволоки Св-08ГА и электродов типа Э46 (таблица 56 [2]), β = 1,1 – коэффициент по таблице 34*[2] для автоматической сварки для нижнего положения сварного шва, γwf = γс = 1 – коэффициенты условий работы. . Катеты назначают минимально возможной величины по условиям прочности, но не менее чем значения из таблицы 38*[2], и, как правило, по конструктивным соображениям не менее чем 6мм. Принимаем для поясных швов балки kf = 6мм. Расчет колонны Колонны рабочей площадки принимаем в виде сплошностенчатых стержней с сечением из сварного двутавра. Балки перекрытия могут опираться на колонну сверху, либо крепиться к ней сбоку. Опирание балок сверху позволяет загрузить колонну по центру тяжести сечения и обеспечить работу колонны на центральное сжатие (наиболее благоприятная работа для сжатого стержня). Боковое сопряжение с колоннами обеспечивает для балок высотой более 600мм надежное крепление от опрокидывания и смещения с опоры в процессе монтажа и эксплуатации каркаса рабочей площадки. Однако при этом колонны не только крайних рядов каркаса, но и средних, как правило, работают на внецентренное сжатие (более невыгодные условия работы по сравнению с центральным сжатием). Для колонн средних рядов это связано с тем, что часто встречаются варианты неравномерного распределения временной нагрузки в смежных пролетах перекрытия. При этом балки смежных пролетов имеют неравные по величине опорные реакции. Неравные опорные реакции, приложенные с двух сторон к противоположным граням стержня колонны, вызывают изгиб колонны помимо сжатия. Выбираем конструкцию колонн с боковым шарнирным креплением главных балок. В рамках нашего проекта (по условию задания на проектирование) мы не рассматриваем для колонн среднего ряда вариант неравномерного распределения полезной нагрузки на перекрытии. Колонны будем конструировать как центрально сжатые, а после подбора сечения в учебных целях выполним проверку на внецентренное сжатие для колонны крайнего ряда. С целью обеспечения геометрической неизменяемости каркаса рабочей площадки выбираем тип закрепления колонн к фундаментам и назначаем для них систему связей. Общий вид и расчетная схема колонны с условиями закрепления в двух взаимно перпендикулярных плоскостях показаны на рисунке 8. Рисунок – 8 Общий вид и расчетная схема колонны с условиями закрепления в двух взаимно перпендикулярных плоскостях. В вертикальной плоскости по направлению главных балок колонны жестко закрепляем к фундаментам. Согласно проектному заданию жесткий диск перекрытия, образованный монолитной железобетонной плитой и конструкциями балочной клетки, закреплен от перемещения в направлении главных балок. При этом принято, что место такого закрепления находится за пределами рассматриваемого фрагмента рабочей площадки. В силу указанного условия верх колонн закреплен от перемещения вдоль главных балок (рисунок 8). В направлении поперек главных балок колонны опираем на фундаменты по шарнирной схеме и устанавливаем систему вертикальных связей по колоннам (рисунок 8). Подбор сечения колонны Геометрическая длина колонны Нк= Н – tпокр – tпл + hз (рисунок 8), где Н = 7м – отметка верха перекрытия, tпокр =0,03м – толщина асфальтового покрытия пола, tпл = 0,1м – толщина монолитной железобетонной плиты, hз = 0,4м – заглубление подошвы колонны относительно уровня пола (находится в пределах 0,3- 0,8м, чтобы детали опорного узла колонны (базы колонны) не выступали над поверхностью пола). Нк = 7м – 0,1м – 0,03м+ 0,4м =7,27м. Расчетная длина колонны при потере устойчивости из плоскости «Х» (µх=1 рисунок 8). Расчетная длина колонны при потере устойчивости из плоскости «У» (µу=0,7 рисунок 8). По таблице 50* [2] назначаем для колонн сталь С245 по ГОСТ 27772-88* с расчетным сопротивлением по пределу текучести Ry = 2450кгс/см2 и с расчетным сопротивлением срезу Rs = 0,58Ry = 1421кгс/см2. Коэффициент условий работы γc = 1 (таблица 6* [2]). Колонна загружена силой N=2R2=2∙61571кгс=123,1тс. Силу N можно определить другим способом, как нагрузку с грузовой площади перекрытия размерами 12 x 6,2м: . Зададимся гибкостью колонны λ и определим площадь ее сечения, необходимую для обеспечения общей устойчивости (φ - коэффициент продольного изгиба). Гибкость колонны на основании опыта проектирования ориентировочно можно принять в пределах от 60 до 90. Выбираем, и из таблицы 72 [2] находим . Площадь . Сечение колонны назначаем в виде сварного двутавра (рисунок 9). Для создания наиболее экономичного сечения следует стремиться к выполнению условия равноустойчивости колонны . Приняв в первом приближении , получим требуемые величины радиусов инерции: , Используем зависимости для двутаврового сечения колонны , и получим , . По условию равноустойчивости ширина полок получается в 2,5 раза больше, чем высота двутавра, что дает весьма неудобное для изготовления и монтажа сечение колонны. По условиям изготовления ширина полок принимается обычно не более чем высота сварного двутавра. Кроме того, должны выполняться пропорции, характерные для стальных колонн зданий и сооружений, . Поэтому, используя приведенное выше соотношение между h и Нк, назначим высоту сечения h = 30см, а ширину полок примем b = h = 30см. Выберем толщину стенки колонны, назначив ее минимально возможной по требованиям местной устойчивости (п.7.14* [2]). Определяем для этого значение условной гибкости . Для двутаврового сечения при по таблице 27* [2] находим . Преобразовав формулу п.7.14* [2], определяем требуемую толщину стенки . Приняв hw≈0,97h, получим . В соответствии с ГОСТ на листовой прокат назначаем толщину tw = 6мм, и тогда толщина полок колонны получается равной . Принимаем tf = 1,2см. Для полок колонны должно выполняться требование п. 7.23* [2] по обеспечению местной устойчивости: , где bef = (b – tw)/2 = 14,7см свес полки колонны (см рисунок 9). Получим - для полок колонны требования местной устойчивости выполнены. Стенку будем изготавливать из универсальной стали и поэтому ее ширину округляем до ближайшего значения, указанного в ГОСТ 82-70. Скомпонованное сечение показано на рисунке 9. Рисунок – 9 Сечение колонны Определяем для сечения колонны все необходимые геометрические характеристики. . . . . Выполним проверку общей устойчивости колонны при центральном сжатии. В соответствии с п.5.2 [2]: , где - наименьшее из величин и . Гибкости колонны , . Наибольшей гибкости ( ) из значений и соответствует наименьшая величина ( ). По таблице 72 [2] с применением интерполяции для находим и выполняем проверку: . Устойчивость колонны обеспечена. Недонапряжение составляет . Если устойчивость колонны не обеспечена или недонапряжение получается более чем 10÷15%, то необходима корректировка размеров сечения колонны. Для окончательно подобранного сечения колонны, уточнив значение условной гибкости, которая будет равна , необходимо убедиться, что обеспечена местная устойчивость поясов и стенки в соответствии с п.7.14* и п.7.23* [2]. Расчет базы колонны. База колонны показана на рисунке 11. Для обеспечения жесткого закрепления колонны к фундаменту (в направлении главных балок) в конструкции узла применены траверсы. Рисунок 11 – База колонны. На разрезе 1-1 (1), (2), (3) – расчетные участки плиты, на которых она испытывает изгиб от отпора бетона фундамента. Определяем размеры опорной плиты в плане. Эти размеры должны быть достаточными для размещения на плите колонны с траверсами и для обеспечения прочности бетона фундамента под плитой. Размеры плиты обычно делают кратными 20мм. Ширину плиты назначаем по конструктивным требованиям: , где - толщина листа траверсы (принимаем конструктивно в пределах 10 - 14мм); в=300мм – ширина полок колонны; - ширина свеса плиты (выбирается конструктивно в пределах 30 – 100мм); Фундаменты (по проектному заданию) изготовлены из бетона класса прочности В12,5. Прочность бетона фундамента под плитой , где Rb=76,5кгс/см2 – призменная прочность бетона класса В12,5 (таблица 13 СНиП 2.03.01-84* «Бетонные и железобетонные конструкции»). Длина плиты в плане по условию прочности бетона фундамента . Принимаем длину плиты L = 40см. Напряжение сжатия в бетоне под подошвой фундамента . Опорная плита снизу равномерно по всей площади загружена отпором бетона фундамента и при этом опорой для плиты сверху служат торец стержня колонны (сечение колонны) и листы траверс. Таким образом, плита работает как пластина, изгибаемая отпором бетона фундамента. Для нее можно выделить расчетные участки изгиба, с опиранием на сечение колонны и траверсы по одной, трем и четырем сторонам (рисунок 12) . Определим толщину плиты tпл по условию ее прочности при изгибе. Расчетному участку плиты (1) (рисунок 11) соответствует схема 1 на рисунке 12 с опиранием пластины по четырем сторонам (на четыре канта). Наибольший изгибающий момент в полосе шириной 1см составит: , где α – коэффициент, принимаемый по таблице 2 в зависимости от отношения длинной стороны в1 к короткой а1. Таблица 2 – Коэффициенты для расчета на изгиб прямоугольных пластинок, опертых на четыре канта в зависимости от отношения длинной стороны в1 к короткой а1
Соотношения сторон в1/а1 = 280/147 = 1,9. Коэффициент α = 0,098. Изгибающий момент . В пластине с опиранием на три канта наибольший изгибающий момент в полосе шириной 1см, при отношении закрепленной стороны к свободной в2/а2 ≥ 0,5 (схема 2 рисунка 12), составит: , где β – коэффициент, принимаемый в зависимости от отношения в2/а2 по таблице 3. Таблица 3 – Коэффициенты для расчета на изгиб прямоугольных пластинок, опертых на три канта в зависимости от отношения закрепленной стороны в2 к свободной а2
При отношении закрепленной стороны к свободной в2/а2 < 0,5 (схема 2 рисунка 12) , наибольший изгибающий момент в полосе шириной 1см будет равен: . Для расчетного участка плиты (2) (рисунок 11) в2/а2 = 48/300 = 0,16 < 0,5. Изгибающий момент . Формулы вычисления наибольших изгибающих моментов для пластинок с закреплением по трем сторонам можно использовать для пластинок с опиранием на два канта, сходящихся под углом, приняв при этом за размер а2 диагональ между кантами, а за в2 расстояние от вершины угла до диагонали (схема 4 на рисунке 12). Консольному участку плиты соответствует схема 5 на рисунке 12. Наибольший изгибающий момент в полосе шириной 1см, для консольного участка плиты, составит: . Для консольного участка (3) плиты (рисунок 11) изгибающий момент . Рисунок 12 – Схемы пластин с различными типами опирания по краям. На схемах выделены полосы шириной 1см, проходящие через самое напряженное место в пластине и используемые для расчета наибольших изгибающих моментов. Максимальный изгибающий момент в опорной плите (наибольший из М1, М2 и М3) Мmax = М1 = 1630кгс·см/см. Толщина плиты tпл по условию ее прочности при изгибе будет равна: , где (таблица 6* [2]). По конструктивным соображениям толщину плиты принимают обычно не менее, чем 20мм. Назначаем толщину плиты tпл = 20мм. Высоту траверс назначаем по условию прочности сварных швов, которыми она крепится к колонне. Приняв (в запас прочности), что усилие N полностью передается со стержня колонны через четыре сварных шва на листы траверс, и затем с траверс на опорную плиту, получим: , где - катеты сварных швов, Rwf =2050кгс/см2 – расчетное сопротивление металла шва для ручной дуговой сварки электродами типа Э46 (таблица 56 [2]), β = 0,7 – коэффициент по таблице 34*[2] для ручной дуговой сварки, γwf = γс = 1 – коэффициенты условий работы. Высота траверсы . Принимаем . Траверсу необходимо проверить по прочности на изгиб. Для расчета нашу траверсу можно представить в виде однопролетной балки с двумя консолями. Эта балка загружена снизу вверх отпором бетона, а опорами у нее служат сварные швы (рисунок 13). Рисунок 13 – Схема для расчета траверсы как изгибаемой балки. Погонная нагрузка q=0,5·В·σф Погонная нагрузка на траверсу (рисунок 13) q = 0,5·40·77 = 1540кгс/см2. Изгибающий момент в траверсе над опорой . Изгибающий момент в траверсе в пролете . Наибольший изгибающий момент в траверсе Мmax = М2 = 160160кгс·см. Момент сопротивления изгибу траверсы . Согласно п.5.12 [2]: - прочность на изгиб обеспечена. Подбор сечения связей Сечение связей будем подбирать по предельной гибкости. Схема связей по колоннам показана на рисунке 14. Рисунок 14 – Схема связей по колоннам Геометрическая длина связи . Расчетные длины связи . Колонны, второстепенная балка и диагональный элемент связей образуют треугольную стержневую систему. Для обеспечения неизменяемости этой системы диагональный элемент должен надежно работать на сжатие. Поэтому подбираем наклонный элемент связей по предельной гибкости на сжатие [λ] = 200 (таблица 19* [2]). Требуемые радиусы инерции сечения связи , . Принимаем сечение связи в виде гнутосварной квадратной трубы Гн.140х4 по ТУ 36-228-80 с радиусами инерции и . Список использованной литературы 1. СНиП 2.01.07-85 Нагрузки и воздействия. М.: 1996 г. 2. СНиП II-23-81* Стальные конструкции. М.: 2003 г. 3. Металлические конструкции: Общий курс: Учебник для вузов. Веденников Г.С., Беленя Е.И., Игнатьев В.С. и др. М.: Стройиздат, 1988 – 760 с. 4. Металлические конструкции. В.К. Файбишенко, М.: Стройиздат, 1984. 5. Металлические конструкции (вопросы и ответы). Учебное пособие для вузов. Под редакцией В.В. Бирюлева, М.: Изд. АСВ, 1994- 336 с. 6. Справочник конструктора металлических конструкций//В.Т. Васильченко, А.Н. Рутман, Е.П. Лукьяненко – 2-е изд., перераб. и доп. - Киев: Будивельник, 1990,- 312 с. Рабочая технологическая площадка
Выполнил: Проверил:
Новосибирск 2009 Состав курсового проекта
|
Последнее изменение этой страницы: 2019-05-08; Просмотров: 572; Нарушение авторского права страницы