Типы оградительных сооружений в морском порту: По расположению оградительных сооружений в плане различают волноломы, обе оконечности...
Общие условия выбора системы дренажа: Система дренажа выбирается в зависимости от характера защищаемого...
Топ:
Установка замедленного коксования: Чем выше температура и ниже давление, тем место разрыва углеродной цепи всё больше смещается к её концу и значительно возрастает...
Выпускная квалификационная работа: Основная часть ВКР, как правило, состоит из двух-трех глав, каждая из которых, в свою очередь...
Особенности труда и отдыха в условиях низких температур: К работам при низких температурах на открытом воздухе и в не отапливаемых помещениях допускаются лица не моложе 18 лет, прошедшие...
Интересное:
Лечение прогрессирующих форм рака: Одним из наиболее важных достижений экспериментальной химиотерапии опухолей, начатой в 60-х и реализованной в 70-х годах, является...
Отражение на счетах бухгалтерского учета процесса приобретения: Процесс заготовления представляет систему экономических событий, включающих приобретение организацией у поставщиков сырья...
Уполаживание и террасирование склонов: Если глубина оврага более 5 м необходимо устройство берм. Варианты использования оврагов для градостроительных целей...
Дисциплины:
2022-07-03 | 63 |
5.00
из
|
Заказать работу |
|
|
Исходные данные
1. Тип колонны - сплошная.
2. Пролет главной балки рабочей площадки (l, м) – 20 м
3. Шаг главных балок рабочей площадки (a, м) – 8 м
4. Высота рабочей площадки (h, м) – 7,5 м
5. Временная нагрузка на рабочую площадку (Рн, кН/м2) – 22 кН/м2
Введение
Система балок, перекрывающих определенное пространство, образует балочную клетку.
Балочная клетка представляет собой сочетание следующих балок:
1. Балки настила;
2. Главной балки;
3. Вспомогательных или дополнительных балок.
Перекрывает эту конструкцию стальной балочный настил (металлические листы) и вся конструкция опирается на колонны или стены. Покрытием конструкции кроме настила может быть и плоские фермы, соединенные связями для обеспечения пространственной устойчивости.
Расчёт плоского стального настила
Нагрузка на балки рабочей площадки передается через стальной настил, который крепиться к балкам сварными швами. Плоский стальной настил принимаем опёртым по двум сторонам.
Толщину стального настила в начале принимаем ориентировочно, а затем уточняем в зависимости от действия нагрузки в соответствии с ГОСТ 82-70.
При р <10 кН/м2 => tн = 6 - 8 мм
р = 10 - 20 кН/м2 => tн = 8 - 10 мм
р = 20 - 30 кН/м2 => tн = 10 - 12 мм
Так как временная нагрузка на площадку р = 25 кН/м2, принимаем толщину настила
Рис.1 Расчётная схема настила
Плотность стали ,
Вес настила равен ,
Вычисляем нормативную нагрузку на 1м полосы настила шириной 1м:
.
а - шаг балок настила
а = 0,8 - 1,2 м => принимаем а = 1м
Определяем толщину настила по формуле:
, где
l наст см;
Е1 - модуль упругости с учетом коэффициента Пуассона = 0,3
|
;
- модуль упругости стали.
qn = 22,786 кН/м = 0,228 кН/см;
no - отношение пролета настила к его предельному прогибу
;
а = 100см;
Принимаем по ГОСТ 82-70 толщину настила t н = 14 мм.
Вес 1 м2 настила:
Расчет балки настила
Сбор нагрузок
Рис.2 Расчётная схема балок настила
- шаг главных балок.
- собственный вес балки настила
Предварительно принимаем .
Нормативная нагрузка на балку настила определится по следующим формулам:
,
= 0,236 кН/см.
Расчётную нагрузку находим по формуле:
,
коэффициент надежности по временной нагрузке, принимаемой в зависимости от ее величины, при Р >2 кН/м2 =>
- коэффициент надежности по постоянной нагрузке, принимаемой в зависимости от материала конструкции. Для металлических конструкций
.
Усилия от расчётной нагрузки на балку настила:
- максимальный изгибающий момент в середине пролёта
,
- максимальная поперечная сила на опорах
.
Проверка прочности и жёсткости балки настила
Прочность балки проверяется по нормальным и касательным напряжениям, а жесткость зависит от относительного прогиба балки.
Проверка двутавра на прочность, по нормальным напряжениям по формуле:
,
- уточнённый коэффициент, учитывающий пластическую работу материала, он зависит от отношения площади полки двутавра к площади стенки. Аf/ Aw
Рис.3 Схема сечения балки настила
- площадь полки двутавра,
- площадь стенки двутавра.
где,
По сортаменту для двутавра I №40:
h=400 мм – высота двутавра
hw = 374 мм – высота стенки,
tw = 8,3 мм – толщина стенки,
bf = 155 мм – ширина полки,
tf = 13 мм – толщина полки,
Wx = 953 см3 – момент сопротивления по оси х.
,
.
Определяем коэффициент , который зависит от отношения :
.
Используя табл. 66 СНиП "Стальные конструкции", определяем коэффициент Сх:
0,5 | 1,12 |
0,76 | 1,094 (Сх) |
1,0 | 1,07 |
Интерполяцией находим
,
Условие выполняется, следовательно, двутавр I №40 проходит по прочности по нормальным напряжениям.
|
Проверяем прочность двутавра по касательным напряжениям.
, где
- расчётное сопротивление на срез.
,
- толщина стенки,
- высота балки,
- максимальная поперечная сила на опорах;
,
условие выполняется.
Вывод: Выбранный по сортаменту двутавр №40 удовлетворяет условию прочности по нормальным и касательным напряжениям.
Проверяем жёсткость балки, используя СНиП "Нагрузки и воздействия". В этом СНиПе прогиб для неглавных балок равен = 0,004:
, где
- относительный прогиб
- шаг главных балок,
,
- момент инерции по оси х для I №40
- нормативная нагрузка на балку настила;
,
- условие выполняется.
Вывод. Окончательно принимаем двутавр I №40, т.к. он удовлетворяет условиям прочности и жесткости.
- вес балки настила
Расчёт главной балки
Рис.4 Расчетная схема главной балки
Главную балку проектируем составного сечения в виде двутавра, сварную, состоящую из 3 листов – одного вертикального (стенки) и двух горизонтальных поясов.
Нормативная нагрузка на главную балку определяется по формуле:
Р - нагрузка по заданию Р = 25 кН/м2
- вес настила = 1,1
- вес балки настила
= 0,422 кН/м2
a - шаг балок настила, a = 1м
b- шаг главной балки, b =6 м
- вес главной балки
= (1 - 2%) = 0,02 ∙ 25,58 = 0,512 кН/м
.
Расчётная нагрузка на главную балку определяется по формуле:
,
= 1,2 - коэффициент надежности по временной нагрузке
=1,05 - для металлических конструкций
.
l = 20 м - пролет главной балки
Усилия от расчётной нагрузки на главную балку:
- максимальный изгибающий момент в середине пролёта
,
- максимальная поперечная сила на опорах
.
Определяем требуемый момент сопротивления:
, где
- коэффициент надёжности здания по ответственности,
- коэффициент условия работы конструкции.
- нормативное сопротивление стали С-235.
- максимальный изгибающий момент в середина пролёта.
Принимаем балку из стали С-235.
.
Рис.5 Схема сечения главной балки
Любые балки бывают двух видов: прокатные и сварные.
Прокатные балки – это балки, выбранные из сортамента, но если нагрузка велика и в сортаменте не удается подобрать балку, то ее конструируют. Эта балка обычно сварная, реже на болтах и заклепках. Болты и заклепки используют в случае динамических нагрузок. Компоновку сечения сварной балки начинают с установлением ее высоты.
|
Рис.6 Схема сечения главной балки
Определяем геометрические характеристики поперечного сечения балки.
Площадь сечения главной балки:
, где
- площадь сечения стенки двутавра;
;
2. Статический момент половины сечения относительно нейтральной оси:
,
;
3. Осевой момент инерции сечения:
, где
- момент инерции сечения стенки двутавра,
- момент инерции сечения пояса главной балки;
;
4. Момент сопротивления сечения:
,
.
Должно выполняться условие: ≥
= 18528,38 см3
21321,8 см3 ≥ 18528,38 см3 условие выполняется.
Проверяем составную балку на прочность по нормальным напряжениям:
,
,
- условие выполняется.
Проверяем прочность балки по касательным напряжениям.
;
,
- условие выполняется.
3.4 Изменение сечения составной балки по длине
В целях экономии металла в балках, работающих в упругой стадии, при пролёте от 12 м и более на расстоянии от опоры сечение может быть уменьшено. В сварных балках для сохранения постоянной высоты изменяем ширину поясов.
Рис.7 Расчетная схема главной балки
,
;
,
.
Определяем момент сопротивления измененного сечения балки из условия прочности стыкового шва на растяжение:
, где
- расчетное сопротивление сварного соединения, определяется по табл. 3 СНиП "СК"
- при визуальном контроле шва.
,
,
Определяем требуемую площадь сечения пояса уменьшенной ширины:
,
,
,
.
По ГОСТ82-70, наименьшая ширина пояса составит 21см.
По конструктивным соображениям для определения b ' f должны быть выполнены условия:
1) 21 см 20,88 см – условие выполняется;
2) 21 см 14,06 см – условие выполняется;
Ширину измененного сечения пояса принимаем по ГОСТ равной 21см.
Проверяем прочность балки в месте изменения сечения.
Вычисляем геометрические характеристики нового сечения:
0,8*132,6 + 2·21·4 =274,1см2,
.
Проверяем прочность по нормальным напряжениям в месте изменения сечения:
,
- условие выполняется.
Проверка прочности по касательным напряжениям в опорном сечении.
- расчетное сопротивление на срез.
|
= 0,58 ∙ = 0,58 ∙23 = 13,34 кН/см2
,
- условие выполняется.
Окончательно принимаем ширину .
В месте изменения сечения действуют как нормальные, так и касательные напряжения, поэтому необходимо проверить прочность балки от совместного действия этих напряжений. Их совместное действие называют приведённым или редуцированным напряжением:
- условие выполняется.
3.5 Проверка общей и местной устойчивости элементов балки
Общая устойчивость считается обеспеченной, если на верхний пояс опирается и надежно с ним закрепляется сплошной жесткий настил (металлические листы).
В составных (сварных) балках местная устойчивость сжатого пояса будет обеспечена, если выполняется условие:
, где
;
,
.
Условие выполняется, следовательно, местная устойчивость сжатого пояса обеспечена.
Проверяем местную устойчивость стенки балки. Она считается обеспеченной, если выполняется условие:
, - при h балки ≥ 140 см
- условная гибкость или приведенная гибкость.
= - tf = 140 - 4 = 136 см
.
Условие не выполняется, следовательно, местная устойчивость не обеспечена.
В этом случае стенку балки необходимо укрепить поперечными парными ребрами жесткости. Расстояние между ними должно быть:
,
.
Кроме того, должны удовлетворяться условия:
а) Необходимо исключить размещение рёбер жёсткости в середине балки
(т. к. там место стыка).
б) Составная балка делится на нечётное количество отсеков (отсек - это участок балки, ограниченный поясами с одной стороны и ребрами жесткости с другой стороны) т.е.
, где
m - количество отсеков балки. m = 3,5,7,9...
.
условие выполняется, значит можно принять 7 отсеков.
в) В месте измененного сечения пояса должно ставиться не менее одного ребра.
Определяем размеры ребер, ширину и толщину.
Ширина выступающей части ребра определяется:
,
.
Толщина выступающей части ребра определяется:
,
;
Принимаем t р = 6 мм (ГОСТ 82-70)
Рис.8 Схема сечения главной балки
Расчёт опорной части балки
В рабочих площадках обычно принимаем шарнирное отпирание балок на колонны. При этом опорное давление главной балки на колонну передается через опорные ребра жесткости, расположенные в торце балки.
Рис.9 Схема опирания главной балки на колонну
Размер опорного ребра определяем из условия его прочности при работе на смятие торца.
Площадь смятия определяется по следующей формуле:
, где
;
, где
- расчетное сопротивление смятию (табл. 1 СНиП "СК")
- коэффициент надежности по материалу (табл. 2 СНиП "СК")
- временное сопротивление стали разрыву (табл.51 СНиП "СК")
Сталь С235
= 0,95
.
Для торцевого опорного ребра принимаем ширину, равную ширине изменённого пояса:
|
;
,
причем ;
.
Принимаем толщину опорного ребра .
Из условия местной устойчивости ребра должно выполняться условие:
,
,
- условие выполняется
Необходимо проверить устойчивость опорной части балки, состоящей из самого опорного ребра и участка стенки длиной с каждой стороны ребра из плоскости балки.
Проверяем устойчивость опорной части балки, состоящей из опорного ребра и участка стенки по формуле:
, где
– коэффициент продольного изгиба, определяемый по таблице 72 СНиП "Строительные Конструкции", в зависимости от гибкости, и расчетного сопротивления стали = 230 МПа.
- площадь опорного участка балки,
Для определения коэффициента необходимо знать гибкость опорной части балки .
, где
- радиус инерции сечения опорной части балки.
- момент инерции опорной части балки.
,
;
Гибкость опорной части балки определится:
.
По таблице 72 СНиПа "СК" определяем по и .
20 | 0,967 |
25,5 | 0,9516 |
30 | 0,939 |
,
, - условие выполняется.
Рис.13 Схема базы колонны
Расчёт базы начинаем с определения площади расчётной длины.
, где
N - давление на колонну, N = 2 ∙ Q max гл.б = 2467,2 кН
- среднее расчётное сопротивление бетона смятию.
.
- расчетное сопротивление бетона осевому сжатию, зависит от класса бетона.
Аф - площадь обреза фундамента.
Ап - площадь стальной плиты.
Поскольку на стадии расчёта базы отношение неизвестно, для предварительных расчётов этим значением задаются .
Принимаем .
.
.
Согласно требуемой площади, назначаем длину и ширину плиты.
Находим ширину плиты по формуле:
, где
- ширина пояса колонны;
- толщина траверсы (конструктивно ГОСТ 82-70).
Принимаем .
с – консольный вынос плиты за траверсу (конструктивно .
Принимаем с=9 см.
.
Находим длину плиты по формуле ,
.
Принимаем по ГОСТ 82-70 . По конструктивным соображениям принимаем
Проверка:
,
- условие выполняется.
Плита на разных участках работает неодинаково и разделяется на несколько видов закрепления:
1. Участок плиты, опёртый по 4 сторонам.
2. Участок плиты, опёртый по 3 сторонам.
3. Консольный участок.
Находим изгибающий момент в полосе шириной 1см на участках:
1. Участок плиты, опёртый по 4 сторонам.
, где
- коэффициент, зависящий от отношения более длинной стороны участка к более короткой
При принимаем по таблице .
а/b1 | 1,0 | 1,1 | 1,2 | 1,3 | 1,4 | 1,5 | 1,6 | 1,7 | 1,8 | 1,9 | ≥2 |
α | 0,048 | 0,055 | 0,063 | 0,069 | 0,075 | 0,081 | 0,086 | 0,091 | 0,094 | 0,098 | 0,125 |
.
2. Участок плиты, опёртый по 3 сторонам.
, где
- коэффициент, зависящий от длины закреплённой стороны участка к длине свободного края .
с1/а | 0,5 | 0,6 | 0,7 | 0,8 | 0,9 | 1 | 1,2 | 1,4 | 2 | >2 |
β | 0,06 | 0,079 | 0,088 | 0,097 | 0,107 | 0,112 | 0,12 | 0,126 | 0,132 | 0,133 |
При
Интерполируя находим, =0,0808
3. Консольный участок.
.
По максимальному из найденных значений изгибающих моментов определяем требуемую толщину плиты. Она должна быть в пределах .
, где
.
. Принимаем толщину плиты
Таблица 34*
Вид сварки при диаметре сварочной проволоки d, мм | Положение шва | Коэффициент | Значения коэффициентов β f и β z при катетах швов, мм | |||
3-8 | 9-12 | 14-16 | 18 и более | |||
Автоматическая при d = 3 - 5 | В лодочку | βf | 1,1 | 0,7 | ||
βz | 1,15 | 1,0 | ||||
Нижнее | βf | 1,1 | 0,9 | 0,7 | ||
βz | 1,15 | 1,05 | 1,0 | |||
Автоматическая и полуавтоматическая при d = 1,4 - 2 | В лодочку | βf | 0,9 | 0,8 | 0,7 | |
βz | 1,05 | 1,0 | ||||
Нижнее, горизонтальное, вертикальное | βf | 0,9 | 0,8 | 0,7 | ||
βz | 1,05 | 1,0 | ||||
Ручная; полуавтоматическая проволокой сплошного сечения при d < 1,4 или порошковой проволокой | В лодочку, нижнее, горизонтальное, вертикальное, потолочное | βf | 0,7 | |||
βz | 1,0 |
Таблица 38*
Вид соединения | Вид сварки | Предел текучести стали, МПа (кгс/см3) | Минимальные катеты швов kf, мм, при толщине более толстого из свариваемых элементов t, мм | ||||||
4-5 | 6-10 | 11-16 | 17-22 | 23-32 | 33-40 | 41-80 | |||
Тавровое с двусторонними угловыми швами; нахлесточное и угловое | Ручная | До 430 (4400) | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
Св. 430 (4400) до 530 (5400) | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 12 | ||
Автоматическая и полуавтоматическая | До 430 (4400) | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | |
Св. 430 (4400) до 530 (5400) | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | ||
Тавровое с односторонними угловыми швами | Ручная | До 380 (3900) | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 12 |
Автоматическая и полуавтоматическая | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
Таблица 56
Расчёт оголовка колонны
Это верхняя часть колонны, которая воспринимает нагрузку всех опирающихся на колонну конструкций.
Оголовок состоит из опорной плиты и горизонтальных и вертикальных ребер жесткости.
Ребра жесткости - это стальные пластины приваренные к стержню колонны, они необходимы для крепления верхней части колонны.
Опорная плита устанавливается на фрезерованный конец стержня колонны.
Плита выходит за контур колонны на длину и ширину до 15 мм.
Толщина опорной плиты принимается конструктивно, обычно от 16 до 20 мм.
Исходя из условия прочности на смятие определяют толщину и высоту ребра, и подобранное ребро проверяют на срез, если условие не выполняется, то увеличивают высоту и толщину ребра.
С опорной плиты давление передаётся на опорные рёбра оголовка через горизонтальные сварные швы, прикрепляющие торцы рёбер к плите.
Принимаем толщину опорной плиты t пл = 18 мм (1,8см)
Исходя из условия прочности на смятие, определяем толщину ребра:
где N = Q max гл.б = 2467,2 кН
= 0,95
(для главной балки)
- расчетное сопротивление на смятие торцевой поверхности
(по табл. 1 СНиП "СК")
по табл. 51 СНиП "СК" для С 235 = 36 кН/см2
- коэффициент надежности по материалу (табл. 2 СНиП "СК") = 1,025
кН/см2
Принимаем (ГОСТ 82-70)
Определяем высоту ребра из условия прочности сварных швов, прикрепляющих это ребро к стенкам колонны:
где - число сварных швов, = 4
- коэффициент глубины проплавления шва.
= 0,7
- катет шва, выбираем из табл. 38 СНиП "СК", ручная сварка при ts = 14 мм
= 6 мм = 0,6 см
= 20 кН/см2
= 1,1
Принимаем
Проверяем опорное ребро на срез:
,
,
- условие выполняется.
Список использованной литературы
1. Металлические конструкции / Под ред. Горева В.В- М.: Высш. шк., 2001.
2. ГОСТ 82-70 (1988). Прокат стальной горячекатаный широкополосный универсальный.
3. СНиП 2.01.-85*. Нагрузки и воздействия.-М.: Стройиздат,1996.
4. СНиП ІІ-23-81*. Стальные конструкции.-М.: Стройиздат, 2006.
5. Металлические конструкции: Учеб. Пособие для техникумов/ А.А. Васильев. – М: Стройиздат, 1979.
Исходные данные
1. Тип колонны - сплошная.
2. Пролет главной балки рабочей площадки (l, м) – 20 м
3. Шаг главных балок рабочей площадки (a, м) – 8 м
4. Высота рабочей площадки (h, м) – 7,5 м
5. Временная нагрузка на рабочую площадку (Рн, кН/м2) – 22 кН/м2
Введение
Система балок, перекрывающих определенное пространство, образует балочную клетку.
Балочная клетка представляет собой сочетание следующих балок:
1. Балки настила;
2. Главной балки;
3. Вспомогательных или дополнительных балок.
Перекрывает эту конструкцию стальной балочный настил (металлические листы) и вся конструкция опирается на колонны или стены. Покрытием конструкции кроме настила может быть и плоские фермы, соединенные связями для обеспечения пространственной устойчивости.
Расчёт плоского стального настила
Нагрузка на балки рабочей площадки передается через стальной настил, который крепиться к балкам сварными швами. Плоский стальной настил принимаем опёртым по двум сторонам.
Толщину стального настила в начале принимаем ориентировочно, а затем уточняем в зависимости от действия нагрузки в соответствии с ГОСТ 82-70.
При р <10 кН/м2 => tн = 6 - 8 мм
р = 10 - 20 кН/м2 => tн = 8 - 10 мм
р = 20 - 30 кН/м2 => tн = 10 - 12 мм
Так как временная нагрузка на площадку р = 25 кН/м2, пр
|
|
Особенности сооружения опор в сложных условиях: Сооружение ВЛ в районах с суровыми климатическими и тяжелыми геологическими условиями...
Своеобразие русской архитектуры: Основной материал – дерево – быстрота постройки, но недолговечность и необходимость деления...
Индивидуальные и групповые автопоилки: для животных. Схемы и конструкции...
История развития хранилищ для нефти: Первые склады нефти появились в XVII веке. Они представляли собой землянные ямы-амбара глубиной 4…5 м...
© cyberpedia.su 2017-2024 - Не является автором материалов. Исключительное право сохранено за автором текста.
Если вы не хотите, чтобы данный материал был у нас на сайте, перейдите по ссылке: Нарушение авторских прав. Мы поможем в написании вашей работы!