Разработка схемы балочной клетки нормального типа

Разработка схемы балочной клетки нормального типа

Расчет плоского стального настила

Рисунок 1 Расчётная схема настила

Согласно исходным данным нагрузка на настил не превышает 40-50 кПа, а требуемый прогиб не более 1/150. Следовательно, настил будем рассчитывать по второй группе предельных состояний – по жёсткости.

Толщина настила согласно заданию составляет  Тогда величина предельного пролёта настила определится по формуле:

Согласно ГОСТ 82-70 принимаем

Цилиндрическая жёсткость:

где  – модуль упругости ();

     – коэффициент Пуассона ().

Нагрузка на 1 м:

Определим балочный прогиб настила от нормативной нагрузки по формуле:

Балочный изгибающий момент от расчётной нагрузки (коэффициент надёжности по нагрузке ):

Из уравнения  определяем :

Изгибающий момент и прогиб:

Относительный прогиб:

Прогиб обеспечен, условие выполняется.

Распор на единицу ширины настила:

Напряжение в настиле:

Прочность настила обеспечена.

Определим катет одностороннего шва, прикрепляющего настил к балкам.

Для ручной сварки согласно табл. 34 СНиП [1] коэффициенты формы шва β_f=0,7 и β_z=1.

По табл. 55 СНиП [1] выбираем тип электрода Э42, после чего по табл. 56 определяем расчётное сопротивление металла шва R_wf=180 МПа. Расчетное сопротивление границы сплавления R_wz=0,45·R_un=0,45·360=162 МПа. (R_un=360 МПа по табл. 51).

Так как

то расчет ведем по сечению металла шва.

Катет шва:

Принимаем k_f=5 мм по СНиП [1] (т. 38).

Проектирование главной балки

Определение нагрузок и расчётных усилий в балке

Нагрузки, действующие на главную балку:

Максимальные значения изгибающего момента и поперечной силы:

Подбор сечения сварной балки. Проверка её прочности, жёсткости и устойчивости (общей и местной)

Вычисляем минимальную высоту, м, главной балки из условия требуемой жёсткости:

Требуемый момент сопротивления

коэффициент надёжности, зависит от класса сооружений.

Определим высоту сечения баки и условия предельной гибкости стенки

Принимаем большую высоту, находим высоту стенки балки

Определим толщину стенки:

-из условия прочности по касательным напряжениям

-из условия постановки поперечных рёбер жёсткости

Согласно ГОСТ принимаем

Оптимальная высота находится

Из двух значений принимаем большую и увязываем размеры с ГОСТом. Принимаем размеры стенки  мм. Необходимо определить площадь одного пояса. Для этого находим момент инерции поясов, принимаем высоту балки равную

Площадь одного пояса:

Принимаем ширину пояса равную 530 мм, что находится в пределах

Принимаем

Толщина пояса

 мм (106 см²) ГОСТ 82-70^*

Проверяем местную устойчивость пояса

Вычисляем ширину пояса

Принимаем

Требуемый момент сопротивления:

Сечение пояса на опоре:

Принимаем

Проверочные расчёты

 

Рисунок 4 – Размеры поперечного сечения главной балки

В середине пролёта

Момент инерции:

На опоре:

Статический момент пояса на приопорном участке

Проверяем погрешность по нормальным и касательным напряжениям

- нормальные напряжения

- касательные напряжения

Прочность стенки по напряжениям в месте изменения сечения пояса

коэффинциент влияния пластических деформаций

Проверяем условие жёсткости

Проверяем местную устойчивость стенки балки.

Поперечные рёбра жёсткости предусмотрены в пролёте через 2 м и на расстоянии 1,5 м от опорного ребра.

Так как расстояние между рёбрами жёсткости а>h_ef, то изгибающий момент определяется в середине отсека длиной: a’= h_ef.То есть в сечении Х=2,7м от опорного ребра.

Напряжение в стенке

Определим условную гибкость стенки

Для того что бы определить критическое напряжение необходимо по таблице 3 (методические указания) найти δ:

Определим критическое касательное напряжение

Расчёт деталей сварной балки

Рассчитываем поясные швы на сдвиг от силы

Проверку местной устойчивости выполняем в табличной форме.

 

Рисунок 5 – Схема балки для определения местной устойчивости стенки

Таблица 1 – Проверка местной устойчивости стенки

Формула или обозначение	Отсеки
	1	2	3

Условиевыполняется.

Проектирование колонн

Защита от коррозии

Коррозией называется разрушение поверхности металлов под влиянием химического и электрохимического воздействия внешней среды. Коррозия разъедает металл, делая непригодным его дальнейшее использование и эксплуатацию. С течением времени это приводит к снижению прочности, а в ряде случаев и к разрушению металлических изделий.

Современная защита металлов от коррозии базируется на следующих методах:

· повышение химического сопротивления конструкционных материалов,

· изоляция поверхности металла от агрессивной среды,

· понижение агрессивности производственной среды,

· снижение коррозии наложением внешнего тока (электрохимическая защита).

Эти методы можно разделитьна две группы. Первые два метода обычно реализуются до начала производственной эксплуатации металлоизделия (выбор конструкционных материалов и их сочетаний еще на стадии проектирования и изготовления изделия, нанесение на него гальванических и иных защитных покрытий). Последние два метода, напротив, могут быть осуществлены только в ходе эксплуатации металлоизделия (пропускание тока для достижения защитного потенциала, введение в технологическую среду специальных добавок-ингибиторов) и не связаны с какой-либо предварительной обработкой до начала использования.

При применении первых двух методов не могут быть изменены состав сталей и природа защитных покрытий данного металлоизделия при непрерывной его работе в условиях меняющейся агрессивности среды. Вторая группа методов позволяет при необходимости создавать новые режимы защиты, обеспечивающие наименьшую коррозию изделия при изменении условий их эксплуатации. Например, на разных участках трубопровода в зависимости от агрессивности почвы можно поддерживать различные плотности катодного тока или для разных сортов нефти, прокачиваемой через трубы данного состава, использовать разные ингибиторы.

Создание новых режимов защиты имеет особо важное значение для защиты готовых изделий, подвергающихся коррозионному разрушению.

Широко распространенный метод гальванического (металлического) антикоррозионного покрытия при больших площадях и объемах обрабатываемых поверхностей становится экономически невыгодным, т.к. требует больших затрат на подготовку процесса. Поэтому различные лакокрасочные покрытия не случайно занимают важное место среди противокоррозионных покрытий. Широкое применение на практике этого способа защиты металлов объясняется удачным сочетанием необходимых для защиты от коррозии свойств (гидрофобности, водоотталкивания, низких газо- и паропроницаемости, препятствующих доступу воды и кислорода к поверхности металла), технологичности и возможности получения различных декоративных эффектов. Другое преимущество лакокрасочных покрытий - их ремонт осуществляется легче и с меньшими экономическими затратами.

Однако, применение большинства широкораспространенных материалов влечет за собой ряд недостатков: неполное смачивание поверхности металла; нарушение адгезии покрытия к металлу, что может привести к накоплению электролита под защитным покрытием и усилит коррозию. Причиной повышения влагопроницаемости является также наличие пор на поверхности создаваемого покрытия. Тем не менее, лакокрасочное покрытие продолжает защищать металл от коррозии даже при частичном повреждении пленки, в то время как гальванические покрытия могут ускорять коррозию железа.

С целью повышения долговечности строительных конструкций, зданий, сооружений проводятся работы в области улучшения противокоррозионной защиты.

Широко применяются следующие основные решения защиты металлических конструкций от коррозии:

Защитные покрытия;

Обработка коррозионной среды с целью снижения коррозионной активности. Примерами такой обработки могут служить: нейтрализация или обескислороживание коррозионных сред, а также применение различного рода ингибиторов коррозии;

Электрохимическая защита металлов;

Разработа и производство новых металлических конструкционных материалов повышенной коррозионной устойчивости путем устранения из металла или сплава примесей, ускоряющих коррозионный процесс (устранение железа из магниевых или алюминиевых сплавов, серы из железных сплавов и т.д.), или введения в сплав новых компонентов, сильно повышающих коррозионную устойчивость (например хрома в железо, марганца в магниевые сплавы, никеля в железные сплавы, меди в никелевые сплавы и т.д.);

Переход в ряде конструкций от металлических к химически стойким материалам (пластические высокополимерныме материалы, стекло, керамика и др.);

Рациональное конструирование и эксплуатация металлических сооружений и деталей (исключение неблагоприятных металлических контактов или их изоляция, устранение щелей и зазоров в конструкции, устранение зон застоя влаги, ударного действия струй и резких изменений скоростей потока в конструкции и др.).

Для гарантированной защиты от коррозии следует использовать материалы с максимальными показателями гидрофобности, водоотталкивания, низких газо- и паропроницаемости, препятствующих доступу воды и кислорода к поверхности металла.

Органосиликатные композиции имеют высокую химическую стойкость, светостойкость, обладают гидрофобными свойствами, имеют низкоеводопоглощение. Кроме того, они имеют высокие показатели по адгезии (усилие на отрыв пленки превышает 2,5 Мпа) к бетону, металлу, керамике, атмосферостойкости, морозостойкости и срокам эксплуатации (безремонтный срок эксплуатации - 15 лет). Поэтому ОСК незаменимы в качестве антикоррозионного покрытия для различных, прежде всего металлических, поверхностей.

 

 

Списоклитературы

1. СНиП II-23-81*. Стальные конструкции. М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1990.

2. В. Д. Прасол, А. В. Степанова. Проектирование рабочей площадки. Гомель: БелГУТ, 2012.

3. И. Н. Чепурной, В. Д. Залеева. Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования по строительным конструкциям. Гомель: БИИЖТ, 1988.

 

Разработка схемы балочной клетки нормального типа