Министерство общего и профессионального
образования Российской Федерации
Новосибирский государственный
архитектурно – строительный университет (СибСТРИН)
Кафедра металлических
Конструкций
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ КОНСТРУКЦИИ
Выполнила: Фролова Л.А.
студентка 311 группы
Проверил: Шафрай К.А.
Новосибирск 2011г.
Оглавление
Исходные данные. 2
Сбор нагрузок на покрытие производственного здания. 2
Сбор нагрузок на балочную клетку рабочей площадки. 2
Расчет второстепенной балки. 2
Расчет главной балки. 2
Расчет колонны рабочей площадки. 2
Расчет фермы покрытия. 2
Расчет связей. 2
Список используемой литературы.. 2
Исходные данные
L=30 м
l=6 м
Hвк=14,4 м
∆=1,4 м
qн=2 тс/м2

Сбор нагрузок на покрытие производственного здания
№ п/п
| Наименование нагрузки
| Нормативная нагрузка, кН/м2
| γf
| Расчетная нагрузка, кН/м2
| |
|
| Постоянная
|
|
|
| |
| Ограждающие элементы
|
|
|
| |
| Защитный слой из гравия,
|
|
|
| |
| втопленного в битумную
| 0,21
| 1,3
| 0,273
| |
| мастику, t=10мм
|
|
|
| |
| Гидроизоляционный ковер
|
|
|
| |
| из 4 слоев рубероида
| 0,2
| 1,3
| 0,26
| |
| Цементно-песчанная стяжка
|
|
|
| |
| t=40мм
| 0,72
| 1,3
| 0,936
| |
| Утеплитель,t=200мм
| 0,2
| 1,2
| 0,24
| |
| Пароизоляция из одного
|
|
|
| |
| слоя рубероида
| 0,05
| 1,3
| 0,07
| |
| Несущие элементы
|
|
|
| |
|
|
|
| |
| Стальной профилированный
|
|
|
| |
| настил, t=0,9 мм
| 0,1
| 1,05
| 0,105
| |
| Прогоны прокатные
|
|
|
| |
| пролетом 6 м
| 0,08
| 1,05
| 0,09
| |
| Фермы пролетом 30 м
| 0,35
| 1,05
| 0,3675
| |
| Связи по покрытию
| 0,08
| 1,05
| 0,084
| |
| Итого постоянная, q
| 1,99
|
| 2,422
| |
|
| |
| Временная (снеговая) нагрузка
|
|
|
| |
| на покрытие, р
| 1,68
| 0,7
| 2,4
| |
| Всего: p+q
| 3,67
|
| 4,822
| |
Сбор нагрузок на балочную клетку рабочей площадки
№ п/п
| Наименование нагрузки
| Нормативная нагрузка, кН/м2
| γf
| Расчетная нагрузка, кН/м2
| |
|
| Постоянная
|
|
|
| |
| Пол бетонный, t=30 мм
| 0,54
| 1,3
| 0,702
| |
| Монолитная ж/б плита, t=140 мм
| 3,5
| 1,1
| 3,96
| |
| Собственный вес второстепенных
|
|
|
| |
| Балок
| 0,2
| 1,05
| 0,21
| |
| Итого постоянная, q
|
|
|
| |
| 4,24
|
| 4,872
| |
| Временная (технологическая), р
|
| 1,2
|
| |
| Всего: p+q
| 24,24
|
| 28,872
| |
Расчет второстепенной балки
За основу принимаем балочную клетку нормального типа, опирающуюся на центрально-сжатые колонны. Неизменяемость клетки в плоскости главных балок обеспечивается за счет жесткого примыкания колонны к фундаменту в этой плоскости. В плоскости, перпендикулярной главным балкам, неизменяемость клетки обеспечивается постановкой связей по колоннам. Шаг вспомогательных балок принимаем 2,5 м. Схема вспомогательных балок принимается в виде однопролетных шарнирно-опертых балок.
| | | | | |
| | |
| | | qр.н.=(q+p) р . а=28,872*2,5=72,18 кН/м
qн.н.=(q+p) н . а=24,24.2,5= 60,6 кН/м
a=2.5
Максимальный изгибающий момент:
M max =ql2/8=72.18.62/8=324.81 кН.м
Опорные реакции:
Q=RA= RB= ql/2=72.18.6/2=216.54 кН
Максимальная поперечная сила:
Q max = ql/2=63,01.6/2=189,03 кН
| |
|
|  |
|
Выбираем стальС255:
Ry=24.5 кН/м2,
gс=1
см3
Зная Wтр, подбираем по сортаменту прокатных двутавров балок, ближайший номер профиля с избытком, W x > W тр и выписываем из сортамента для него геометрические характеристики:
Двутавр 45Б2:
Wх = 1486,8 см³;
Wy = 187,1см³;
Ix =33453см
4;
Sx= 839,6 cм3;
Iy = 1871,3 см;
ix = 18,59см;
iy = 4,4 см;
h = 450 мм;
b =200 мм;
t = 14 мм;
s = 9 мм;
А = 96,76 см2;
Проверка на прочность
Af/Aw=5600мм2/3798мм2 =1,5
С1=1,055
кН/см2
Проверка выполняется.
Проверка на устойчивость
Общая устойчивость балок двутаврого сечения определяется по формуле:

Для балок двутаврового сечения с двумя осями симметрии коэффициент φb вычисляется по формуле (по пункту 5.15 и приложению 7 СНиП II-23-81*):
,
где ψ принимается по таблице 77 и 78* СНиП II-23-81*):, в зависимости от характера нагрузки и параметра α, который вычисляется по формуле:
ψ= 1,6+0,08α, 0,1≤ α ≤40
,
где lef – расчетная длина балки,
Jt – момент инерции сечения при кручении,
J y – момент инерции сечения относительно оси y.
h – расстояние между осями поясов;
8,0029
ψ= 1,6+0,08.8,003=2,24024;
,
Так как φ1 ≤0,85, принимаем φв= φ1;

Общая устойчивость балки не выполняется.
Проверка на деформативность
, где
-нормируемый относительный вертикальный прогиб балки(п. 10.7, табл. 19 п.2 СНиП 2.01.07-85*)


Проверка выполняется.
Расчет главной балки
Выбираем сталь С245: Ry=240кН/см2

F=2Qвт.б.max k1,
F=2*216.54*1.05=454.734кН
qр.н.= 1,05∙∑ р.l =1,05∙28,872.6 = 181.893 кН/м
qн.н.= 1,05∙∑ н.l =1,05∙24,24.6 = 152.712 кН/м
Максимальный изгибающий момент:
M maxp = ql2/8== 181.893.152/8 = 5115.74 кН.м
M maxн = ql2/8=152.712.152/8 =4295.03 кН.м
M 1 = ql2/8=181.893.52/8 = 568.42 кН.м
Опорные реакции:
RA= RB= ql/2=181.893.15/2=1364.1975 кН
Максимальная поперечная сила:
Q max = ql/2=181.893.15/2=1364.1975 кН
Q 1 = ql/2=181.893.5/2=454.7325 кН
Проверка на прочность.
Проверка прочности по нормальным напряжениям:

кН/см2
Проверка не выполняется.
Корректируем сечение:
Принимаем
см
см

cм = 8,5 мм
мм.
1918440 см4
см4
см2
см
см
,
,
. Условие выполняется.
Вычисляем окончательные значения:
см,
см,
см,
см,
см
A=Aw + 2∙Af =1∙176+2∙90 =356 см2
,
см4
см3
см3
Проверка:

кН/см2
Проверка выполняется.


Проверка выполняется.
Проверка стенки на совместное воздействие σ и τ:

;
кН/см2
;
кН/см2

5.8<27.6
Проверка выполняется.
Проверка на жесткость
,где 


Проверка выполняется.
Расчет сварного шва

для одной полки
- статический момент одной полки.
см3;

см4:
Q=
кН;
коэффициент для автоматической сварки стали,
коэффициент условия работы шва,
расчетное сопротивление сварного углового шва угловому срезу для сварочной проволоки Св-08А под флюсом АН-348-А (По табл. 55*,56)

Проверка сварного шва на прочность

расчетное сопротивление сварного углового шва по границе сплавления шва
коэффициент условия работы шва,
10.3≤18
Проверка выполняется.

коэффициент для автоматической сварки стали,

6.3≤16.5
Проверка выполняется
Расчет фермы покрытия
Нагрузка на ферму приложенная в узлах верхнего пояса:
F=(q+p)табл∙B∙ln,
где В – шаг ферм, ln – длина панели верхнего пояса, ln=3м.
Fнорм=3,67∙6∙3=66,06
Fрасч=4,822∙6∙3=86,796
Пролёт фермы L = 30 м, высота по наружным граням hrо = 3150 мм.. При составлении расчётной схемы принимаем расстояние между осями поясов на 50 мм меньше, тогда hr = 3100 мм. Расчётная схема плоская, составляется из стержней с шарнирными сопряжениями в узлах. Стержни работают только на осевую силу.
RA=RB=∑P/2=(2∙43,398+9∙86,796)/2=433,98


Место расположения элемента
| № элемента
| Усилие N, кН
| Площа-дь сечения, А, см2
| Расчетная длина, см
| Радиус инерции, см
| Гибкость
| Предельная гибкость, [λ]
| |
Lef,x
| Lef,y
| ix
| iy
| λx
| λy
| |
|
Верхний пояс
|
| -671,69
| 39,38
|
|
|
| 3,87
| 5,55
| 77,51937
| 54,05405
| 119,08
| |
| -671,69
| 39,38
|
|
| 3,87
| 5,55
| 77,51937
| 54,05405
| 119,08
| |
| -1007,54
| 62,86
|
|
| 4,96
| 6,97
| 60,48387
| 43,04160
| 122,76
| |
| -1007,54
| 62,86
|
|
| 4,96
| 6,97
| 60,48387
| 43,04160
| 122,76
| |
| -1007,54
| 62,86
|
|
| 4,96
| 6,97
| 60,48387
| 43,04160
| 122,76
| |
| -1007,54
| 62,86
|
|
| 4,96
| 6,97
| 60,48387
| 43,04160
| 122,76
| |
| -671,69
| 39,38
|
|
| 3,87
| 5,55
| 77,51937
| 54,05405
| 119,08
| |
| -671,69
| 39,38
|
|
| 3,87
| 5,55
| 77,51937
| 54,05405
| 119,08
| |
Нижний пояс
|
| 377,826
|
|
|
| 2,28
| 3,57
| 263,1578
| 168,0672
|
| |
| 881,594
| 52,56
|
|
|
| 4,68
|
| 128,2051
|
| |
| 1049,516
| 62,86
|
|
| 4,96
| 6,97
| 120,9677
| 86,08321
|
| |
| 881,594
| 52,56
|
|
|
| 4,68
|
| 128,2051
|
| |
| 377,826
|
|
|
| 2,28
| 3,57
| 263,1578
| 168,0672
|
| |
Сжатый раскос
|
| -301,836
| 18,76
| 345,1
| 431,4
| 2,47
| 3,72
| 139,7165
| 115,9677
| 122,5
| |
| -60,367
| 6,16
| 345,1
| 431,4
| 1,22
| 2,12
| 282,8688
| 203,4906
| 145,00
| |
| -60,367
| 6,16
| 345,1
| 431,4
| 1,22
| 2,12
| 282,8688
| 203,4906
| 145,00
| |
| -301,836
| 18,76
| 345,1
| 431,4
| 2,47
| 3,72
| 139,7165
| 115,9677
| 122,5
| |
| -543,305
| 34,4
| 345,1
| 431,4
| 3,39
| 4,95
| 101,7994
| 87,15151
| 123,59
| |
| -543,305
| |
Растянутый раскос
|
| 422,57
| 25,66
| 345,1
| 431,4
| 2,27
| 3,59
| 152,0264
| 123,2571
|
| |
| 181,102
| 10,82
| 345,1
| 431,4
| 1,72
| 2,77
| 200,6395
| 155,7400
|
| |
| 181,102
| 10,82
| 345,1
| 431,4
| 1,72
| 2,77
| 200,6395
| 155,7400
|
| |
| 422,57
| 25,66
| 345,1
| 431,4
| 2,27
| 3,59
| 152,0264
| 120,1671
|
| |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |
Стойки
|
| -86,76
| 6,16
|
|
| 1,22
| 2,12
| 203,2787
| 146,2264
| 129,699
| |
| -86,76
| 6,16
|
|
| 1,22
| 2,12
| 203,2787
| 146,2264
| 129,699
| |
| -86,76
| 6,16
|
|
| 1,22
| 2,12
| 203,2787
| 146,2264
| 129,699
| |
| -86,76
| 6,16
|
|
| 1,22
| 2,12
| 203,2787
| 146,2264
| 129,699
| |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |
| | | | | | | | | | | | | |
Верхний пояс фермы:
1. Тип сечения – 2∟, С255, N=1007,54 кН
2. lef, x =3м и из плоскости фермы lef, y =3м.
3. φ = 0,7
Ry = 240МПа
γс =1

4. Сечение стержня по сортаменту 2∟160х160x10
5. Геометрические характеристики подобранного стержня:
A=31,43*2=62,86см2
i x=4,96, i y=6,97
6. Определение гибкостей:
λx= lef, x/ i x=300/4,96=60,48
λy= lef, y/ i y.=300/6,97=43,04
7. Проверка гибкостей стержня в плоскости и из плоскости фермы:

; 

λx≤ [λ], λу≤ [λ]
60,48≤ 122,8; 43,04≤122,8
8. Проверка устойчивости стержня:
,
где φmin – коэффициент, соответствующий максимальной гибкости (большей из λx и λу).

22,9≤24 кН/см2, устойчивость стержня обеспечена.
Нижний пояс фермы:
1. Тип сечения – 2∟, С255, N=1049,516кН
2. lef, x =6м и из плоскости фермы lef, y =6м.
3. λ =
φ = 0,7
Ry = 240МПа
γс =1

4. Сечение стержня по сортаменту 2∟125х125x9
5. Геометрические характеристики подобранного стержня:
A=22*2=44см2
i x=3,86, i y=5,56
6. Определение гибкостей:
λx= lef, x/ i x=600/3,86=155,44
λy= lef, y/ i y.=600/5,56=107,91
7. Проверка гибкостей стержня в плоскости и из плоскости фермы:
λx≤ [λ], λу≤ [λ]
155,44≤ 400; 107,91≤400
8. Проверка прочности стержня:

где Аn – площадь сечения стержня с учётом ослаблений (у сварных ферм ослаблений нет).

23,85≤24 кН/см2, прочность стержня обеспечена.
Растянутый раскос:
1. Тип сечения – 2∟, С255, N=422,57кН
2. lef, x =0,8*4,314=3,451м и из плоскости фермы lef, y =4,314м.
3. φ = 0,7
Ry = 240МПа
γс =1

4. Сечение стержня по сортаменту 2∟80х80x6
5. Геометрические характеристики подобранного стержня:
A=9,38*2=18,76см2
i x=2,47, i y=3,72
6. Определение гибкостей:
λx= lef, x/ i x=345,1/2,47=139,72
λy= lef, y/ i y.=413,4/3,72=111,129
7. Проверка гибкостей стержня в плоскости и из плоскости фермы:
λx≤ [λ], λу≤ [λ]
139,72≤ 400; 111,129≤400
8. Проверка прочности стержня:

где Аn – площадь сечения стержня с учётом ослаблений (у сварных ферм ослаблений нет).

22,53≤24 кН/см2, прочность стержня обеспечена.
Опорный раскос:
1. Тип сечения – 2∟, С255, N=543,305кН
2. lef, x =4,314м и из плоскости фермы lef, y =4,314м.
3. φ = 0,7
Ry = 240МПа
γс =1

4. Сечение стержня по сортаменту 2∟125x125х8
5. Геометрические характеристики подобранного стержня:
A=19,69*2=39,38см2
i x=3,87 i y=5,55
6. Определение гибкостей:
λx= lef, x/ i x=431,4/3,87=111,47
λy= lef, y/ i y.=431,4/5,55=77,73
7. Проверка гибкостей стержня в плоскости и из плоскости фермы:
λx≤ [λ], λу≤ [λ]

; 
111,47≤130,73;
77,73≤130,73
8. Проверка устойчивости стержня:
,
где φmin – коэффициент, соответствующий максимальной гибкости (большей из λx и λу).

19,709≤22,8 кН/см2, устойчивость стержня обеспечена.
Сжатый раскос:
1. Тип сечения – 2∟, С255, N=301,836Н
2. lef, x =0,8*4,314=3,451м и из плоскости фермы lef, y =4,314м.
3. φ = 0,7
Ry = 240МПа
γс =1

4. Сечение стержня по сортаменту 2∟70x70х7
5. Геометрические характеристики подобранного стержня:
A=9,42*2=18,84см2
i x=2,14; i y=3,36
6. Определение гибкостей:
λx= lef, x/ i x=345,1/2,14=161,26
λy= lef, y/ i y.=431,4/3,36=128,39
7. Проверка гибкостей стержня в плоскости и из плоскости фермы:
λx≤ [λ], λу≤ [λ]

; 

Проверка не выполняется.
4. Сечение стержня по сортаменту 2∟100x100х7
5. Геометрические характеристики подобранного стержня:
A=13,75*2=27,5см2
i x=3,08; i y=4,52
6. Определение гибкостей:
λx= lef, x/ i x=345,1/3,08=112,05
λy= lef, y/ i y.=431,4/4,52=95,44
7. Проверка гибкостей стержня в плоскости и из плоскости фермы:
λx≤ [λ], λу≤ [λ]

; 

112,05≤ 140,8; 95,44≤140,8
8. Проверка устойчивости стержня:
,
где φmin – коэффициент, соответствующий максимальной гибкости (большей из λx и λу).

15,68≤24 кН/см2, устойчивость стержня обеспечена.
Стойки:
1. Тип сечения – 2∟, С255, N=86,76 кН
2. lef, x =0,8*3,1=2,48м и из плоскости фермы lef, y =3,1м.
3. φ = 0,7
Ry = 240МПа
γс =1

4. Сечение стержня по сортаменту 2∟40х40x4
5. Геометрические характеристики подобранного стержня:
A=3,08*2=6,16см2
i x=1,22; i y=2,12
6. Определение гибкостей:
λx= lef, x/ i x=248/1,22=203,28
λy= lef, y/ i y.=310/2,12=146,23
7. Проверка гибкостей стержня в плоскости и из плоскости фермы:
λx≤ [λ], λу≤ [λ]

; 

Проверка не выполняется.
4. Сечение стержня по сортаменту 2∟70х70x5
5. Геометрические характеристики подобранного стержня:
A=6,86*2=13,72см2
i x=2,16; i y=3,30
6. Определение гибкостей:
λx= lef, x/ i x=248/2,16=114,81
λy= lef, y/ i y.=310/3,30=93,94
7. Проверка гибкостей стержня в плоскости и из плоскости фермы:
λx≤ [λ], λу≤ [λ]

; 

114,81≤ 157,4; 93,94≤157,4
8. Проверка устойчивости стержня:
,
где φmin – коэффициент, соответствующий максимальной гибкости (большей из λx и λу).

9,03≤24кН/см2, устойчивость стержня обеспечена.
Расчет опорного узла
Проверка на прочность:


78,6< 327, проверка выполняется
Прочость сварных швов по «обушку»
,
где
коэффициент для автоматической сварки стали,
коэффициент условия работы шва,
расчетное сопротивление сварного углового шва угловому срезу для сварочной проволоки Св-08А под флюсом АН-348-А (По табл. 55*,56),
катет углового шва,
длина сварного шва

13,37<18, проверка выполняется.
Прочость сварных швов по «перу»


17,66<18, проверка выполняется.
Список используемой литературы
1. Методические указания по выполнению курсовой работы по курсу ‘Металлические конструкции’. Новосибирск: НГАСУ, 2005.
2. СНиП II-23-81*. Стальные конструкции / Госстрой СССР. – М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1990.
3. СНиП 2.01.07-85. Нагрузки и воздействия / Госстрой СССР. – М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1988.
4. Т.1. Элементы стальных конструкций / В.В.Горев, Б.Ю.Уваров, В.В.Филипов и др.; Под ред. В.В.Горева. – М.: Высш.шк., 1997.
Министерство общего и профессионального
образования Российской Федерации
Новосибирский государственный
архитектурно – строительный университет (СибСТРИН)
Кафедра металлических
Конструкций
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ КОНСТРУКЦИИ
Выполнила: Фролова Л.А.
студентка 311 группы
Проверил: Шафрай К.А.
Новосибирск 2011г.
Оглавление
Исходные данные. 2
Сбор нагрузок на покрытие производственного здания. 2
Сбор нагрузок на балочную клетку рабочей площадки. 2
Расчет второстепенной балки. 2
Расчет главной балки. 2
Расчет колонны рабочей площадки. 2
Расчет фермы покрытия. 2
Расчет связей. 2
Список используемой литературы.. 2
Исходные данные
L=30 м
l=6 м
Hвк=14,4 м
∆=1,4 м
qн=2 тс/м2
