Главная страница
Образовательный портал Как узнать результаты егэ Стихи про летний лагерь 3агадки для детей
qrcode

Способы изготовления и монтажа конструкций рабочей площадки


Скачать 246.61 Kb.
НазваниеСпособы изготовления и монтажа конструкций рабочей площадки
Дата23.03.2019
Размер246.61 Kb.
Формат файлаdocx
Имя файлаKursovik_Metallicheskie_konstrukci.docx
ТипДокументы
#44101
КаталогОбразовательный портал Как узнать результаты егэ Стихи про летний лагерь 3агадки для детей
Образовательный портал Как узнать результаты егэ Стихи про летний лагерь 3агадки для детей



Лист
33333333



  1. Способы изготовления и монтажа конструкций рабочей площадки


При проектировании стальных строительных конструкций необходимо чётко представлять себе технологию изготовления, монтажа и условия эксплуатации проектируемого сооружения, чтобы отработать принятые конструктивные решения на технологичность.

Стальной листовой настил поступает на монтаж в виде отдельных листов или листов с подкрепляющими рёбрами, удобных для транспортирования.

Вспомогательные балки изготавливают из прокатных двутавров.

Главные балки сварные, составного сечения из листового проката. Присоединение поясов к стенке производится полуавтоматической сваркой под слоем флюса. Соединения стальных элементов выполняются полуавтоматической сваркой в среде СО2. Монтажные стыки главных балок выполняются сварные.

Колонны (стойки) – сплошные, двутаврового составного сечения. Присоединение полок к стенке в сплошных колоннах выполняется автоматической сваркой.

Конструктивное оформление всех элементов рабочей площадки осуществляется полуавтоматической сваркой в среде СО2.

Монтажные соединения вспомогательных балок с главными выполняются на болтах нормальной точности диаметрами 18, 20мм или на сварке.

Крепление колонны к фундаментам осуществляется на анкерных болтах, выбранных конструктивно, диаметром 20мм из стали ВСт 3сп2-1 по ГОСТ 535-88.


  1. Назначение стали для конструкций

и материалов для сварки
Для сварных конструкций 3 группы, работающих при статической нагрузке (колонны, стойки настил, связи) при расчётной температуре и эксплуатации конструкций выше или равной -300 С и климатического района ІІ5 (г.Курск), можно принять сталь С235 по ГОСТ 27772-88.

Для сварных конструкций 2 группы, работающих при статической нагрузке (балки перекрытий), принимаем сталь С245 по тому же ГОСТу.

Нормативные и расчётные сопротивления проката принимают в зависимости от стали, вида и толщины проката.

Для сварных соединений деталей и элементов конструкций необходимо выбрать материалы для сварки. Расчётные сопротивления сварных соединений определяют по табл. 3 и 56 приложения 2 СНИП II-23-81*.

Результаты выбора стали и сварочных материалов приведены в табл. 2.1 и 2.2.

Таблица 2.1. - Стали для конструкций рабочей площадки.

Наименова-

ние конст-

рукции


Сталь


ГОСТ

Вид прока-та



Толщина проката,

мм

Норматив- ное

сопро-

тивление,

МПа

Расчёт-ное сопро- тивление, МПа

Балки:

сварные

С255

27772-88

лист

4-20

20-40

245

235

240

230

Балки:

прокатные

С245

27772-88

фасон

2-20

245

240

Колонны:

сварные

С235

27772-88

лист

2-20

20-40

40-100

235

225

215

230

220

210

Колонны:

прокатные

С235

27772-88

фасон

2-20

235

230

Настил

С235

27772-88

лист

2-20

235

230

Связи


С235

27772-88

лист

фасон

2-20

2-20

235

235

230

230



Таблица 2.2. – Материалы для сварки стали С235 и С245.

Вид сварки

Сварные швы

Материалы для сварки

Автоматическая под

слоем флюса

Поясные швы сварных

балок и колонн

Флюс АН-60 по ГОСТ 9087-81*.Сварочная проволока Cв-08А по ГОСТ 2246-70*

Полуавтоматическая

в СО2

Сварка элементов

конструкции

Углекислый газ по ГОСТ 8050-85. Сварочная проволока Cв-08Г2С по ГОСТ 2246-70*

Ручная

Прихватки при сборке

конструкции, монтажная сварка

Электроды типа Э42 по ГОСТ

9467-75*



  1. Расчёт настила


3.1 Расчет пролёта настила

Настил опирается на вспомогательные балки (балки настила) и крепится к ним на монтажной сварке (рис. 3.1).

c:\users\kate\desktop\мк.png

Рис. 3.1 Конструктивная схема и расчетная схема настила
Расчётный пролёт настила (шаг балок) определяется по формуле:

,

где tн – толщина настила (толщиной настила задаются в соответствии сортаментом на толстолистовую сталь ГОСТ 19903-74;

– временная равномерно-распределённая нагрузка, кПа;

- предельный относительный прогиб.


  1. Принимаем lн = 1 м, = 26 кПа, тогда



Принимаем

  1. Принимаем lн = 1,5 м, = 26 кПа, тогда



Принимаем

  1. Принимаем lн = 0,6 м, = 26 кПа, тогда



Принимаем


    1. Расчет распора настила

Распор настила Н определяется по формуле:

,

где n – коэффициент перегрузки для действующей нагрузки, n = 1,2;

- предельный относительный прогиб;

= 0,3 для стали (коэффициент Пуассона);

Е = 2,06∙104 кН/см2.















3.3 Расчёт катета углового шва

Расчётный катет углового шва Кf , прикрепляющего настил к балке, определяется по формуле:



где βf = 0,7 – коэффициент глубины проплавления;

Rwf = 180МПа =18 кН/см2 – расчётное сопротивление срезу металла шва;

– коэффициент условий работы сварного шва;

- коэффициент условий работы настила.





Принимаем Kf = 4 мм (СНиП II-23-81);





Принимаем Kf = 4 мм (СНиП II-23-81);





Принимаем Kf = 4 мм (СНиП II-23-81).
3.4 Расчёт расхода стали на 1м2

Расход стали в кг на 1 м2 настила определяется по формуле:



где tн – толщина настила;

ρ = 7850кг/м3 – плотность стали.



;



;



.

4. Расчёт вспомогательной балки (балки настила)
4.1 Определение нагрузок на вспомогательную балку

На вспомогательную балку передаётся временная нагрузка и масса настила. Расчетная схема балки представлена на рис. 4.1.

Полная нормативная нагрузка на вспомогательную балку:



где – временная равномерно-распределённая нагрузка, кПа;

– шаг вспомогательных балок, м.












Полная расчётная нагрузка на балку:

,

где γр = 1,2 , γg = 1,05 – коэффициенты надёжности по нагрузке;

– ширина грузовой площади (шаг вспомогательных балок).

- временная нормативная нагрузка.



;



;





4.2 Определение Mmax и Qmax

Расчётный изгибающий момент (длина балки настила 6м):

, где В = 6 м– длина балки настила

.



















c:\users\kate\desktop\расчетная схема 2.png

Рис. 4.1 Расчётная схема вспомогательной балки

4.3 Расчёт требуемого момента сопротивления балки

Из условия , ,

где с = 1,1 – коэффициент для двутавровых балок;

Ry =240 МПа = 24 кН/см2 – расчётное сопротивление;

γ = 1 – коэффициент условий работы.





Принимаем двутавр № 33 по ГОСТ 8239-89 с изм., имеющий I = 9840 см4, W = 597 cм3, А = 53,8 см2. Проверяем только прогиб, т.к. W=597 см3 > W=536,59 см3

,

,

. ;

– сечение удовлетворяет условию прогиба.





Принимаем двутавр № 40 по ГОСТ 8239-89 с изм., имеющий I =19062 см4, W = 953 cм3, А = 72,6 см2.

– сечение удовлетворяет условию прогиба.





Принимаем двутавр № 27 по ГОСТ 8239-89 с изм., имеющий I = 5010 см4, W = 371 cм3, А = 40,2 см2.

– сечение не удовлетворяет условию прогиба.

Принимаем двутавр № 30 по ГОСТ 8239-89 с изм., имеющий I = 7080 см4, W = 472 cм3, А = 46,5 см2.

– сечение удовлетворяет условию прогиба.
4.4 Расчёт массы стали двутавра на 1 п.м:

Устанавливаем массу в кг 1 п.м. двутавра с площадью поперечного

сечения А :



- плотность стали.












4.5 Расчет расхода стали в кг на 1 м2 на вспомогательные балки:














4.6 Расчет общего удельного расхода стали на вспомогательные балки в кг на 1 м2:














.
4.7 Расчёт удельной стоимости стали (настил + балки настила) в кг на 1 м2 перекрытия:



- стоимость 1 т стали для настила и балок настила.
Таблица 4.3 – Стоимость стали в руб/т

Вид проката

Толщина

проката,

мм

Сталь по ГОСТ 27772-88

С235

С245

С255

Лист

2-20

15 000

17 000

18 000

Двутавр

2-20

16 000

18 000

20 000






.





.





.
Таблица 4.4 - Технико-экономические показатели вариантов компоновки рабочей площадки

Показатели

Единица измерения

Варианты

I

II

III

Расход металла

кг/м2

105,2

132,5

75,15

Стоимость металла

Руб/м2

1705

2101

1253

Кол-во монтажных единиц:

Настила

Балок насила


шт.
шт.

шт.



50
24

26


34
16

18


82
40

42


По результатам определения технико-экономических показателей самый экономичный вариант – III.


5. Расчёт главной балки.

5.1. Подбор сечения главной балки.

Главная балка воспринимает нагрузку от вспомогательных балок. Нагрузку можно считать равномерно-распределённой, если число опирающихся по длине балки вспомогательных балок более 6 (рис. 5.1.1.).


Рисунок 5.1.1. – Расчётная схема главной балки.
Нормативная равномерно-распределённая нагрузка на главную балку:

gгбн = (g +g0)∙В∙1,02 ,

где g0 – масса вспомогательных балок и настила, приходящаяся на 1 м2 рабочей площадки;

1,02 – коэффициент учитывающий собственную массу главной балки;

В – ширина грузовой площади (шаг главных балок).

gгбн = 1,02∙(22,5+1,3)∙3=72,828 кН/м.

Расчётная нагрузка на главную балку:

gгб = (g∙γр +g0∙γg0)∙В∙1,02 ,

gгб = (22,5∙1,2+1,3∙1,05)∙1,02∙3 =86,797 кН/м.

Расчётный изгибающий момент:

Мmax = = = 2777,5 кН∙м = 277750кН∙см .

Поперечная сила:

Qmax = = 694,376 кН .

Сечение главной балки сварное, представлено на рис. 5.1.2.

Рисунок 5.1.2. – Сечение главной балки.
Главная балка принимается переменного по длине сечения и рассчитывается без учёта развития пластических деформаций.

Для подбора сечения балки определяют требуемый момент сопротивления.

Wтр = = 10521 см3 .

Оптимальная высота балки, обеспечивающая минимальный расход стали определяют по формуле:

hопт = ,

где tст = 7+3∙h – толщина стенки, мм;

k = 1,15;

h = =1,6 м - высота балки.

tст = 7+3∙1,6 = 11,8мм.

Принимаем толщину стенки tст = 12мм.

hопт = 1,15∙ = 107,68см.

Минимальная высота балки определяется по формуле:

hmin = ,

hmin = = 89,6см.

Т.к. hопт > hmin, то принимаем высоту балки h = 110см.

Из условия работы стенки на срез определяют её толщину по формуле:

tст = = 0,701см,

где Rs = 13,5 кН/см2 .

Чтобы не применять продольных рёбер жёсткости, толщину стенки балки необходимо определить по формуле:

tст = h∙/5,5 = 110∙/5,5 = 0,68см.

Сравниваем полученную расчётным путём толщину стенки с принятой (12мм), приходим к выводу, что она удовлетворяет условию прочности на действие касательных напряжений и не требует укрепления её продольным ребром жёсткости для обеспечения местной устойчивости.

Размеры горизонтальных поясных листов находим исходя из необходимой несущей способности балки. Требуемый момент инерции сечения балки определяем по формуле:

I = W∙h/2 = 10521∙110/2 = 578655 cм4 .

Находим момент инерции стенки балки, принимая толщину поясов 2см.

hст = h – 2tn = 110-2∙2 = 106см.

Iст = tст∙h3ст/12 = 1,2∙1063/12 = 119101,6 см4 .

Момент инерции, приходящийся на поясные листы:

Iп = I – Iст = 578655-119101,6 = 459553 см4 .
Площадь сечения пояса:

Ап = ,

где h0 = h-tn = 110-2 = 108см.

Ап = = 78,799 см2 .

Уточним принятый ранее коэффициент учёта пластической работы с1 исходя из: Ап = bпּtп ,

где bп = Ап/tn = 78,799/2 = 39,4см, принимаем 400мм;

мм

Ап = 40∙2 = 80см2 .

Аст = hст∙tст = 106∙1,2 = 127,2см2

= 0,6289

По интерполяции принимаем с1 = 1,1071, которое практически соответствует заданному с1 = 1,1.

В балках отношение ширины свеса сжатого пояса bсв к его толщине tп не должно превышать: в сечениях, работающих упруго

; 10 14,65.

Подобранное сечение балки проверяем на прочность. Для этого определяем момент инерции и момент сопротивления балки:

I = Iст + Iп = Iст + 2∙bп∙tп,

I = 119101,6 + 2∙40∙2∙= 585661,6cм4;

W = = = 10648см4;

Наибольшее нормальное напряжение в балке:

= = = 23,56 кН/см2 < R=24кН/см2.

Подобранное сечение балки удовлетворяет проверке прочности и имеет недонапряжение 1,9% , что меньше требуемых 5%.

Проверку прогиба в балке делать не надо, т.к. принятая высота сечения больше минимальной и прогиб в балке не будет больше нормативного.

6. Расчёт центрально-сжатой стойки.

Расчётная схема колонны определяется способом закрепления её в фундаменте, а также видом прикрепления балок, передающих нагрузку.

Рисунок 6.1. - Расчетная схема колонны.
Длина стойки определяется по формуле:

= Н+0,5-hб.н. ;

где Н=12,4 – отметка верха площадки, м;

hб.н.= 40см = 0,4м - высота вспомогательной балки.

= 12,4+0,5-0,4 = 12,5м.

Расчетная длина стойки определяется по формуле :

= ּμ , где μ = 1.

= 12,5ּ1 = 12,5м.

Требуемая площадь сечения:

Атр = ;

где N– расчётное усилие в колонне;

N = Qгл.бл. ּ1,02 = 694,376ּ1,02 = 708,264

Ry= 23 кН/см2 ; γс = 1,0

= 120 ; φ = 0,434.

Атр = = 70,95 см2.

Радиус инерции определяем по формуле:

iтр = = 10,4см.

Ширина сечения : bтр = = = 43,3 см.

Принимаем bf = 42см, tf = 1,2см, hω = 39,6см, tω = 0,8см.

Фактическая площадь:

Аф = 2ּbfּtf +

Аф = 2ּ42ּ1,2+39,6ּ0,8 = 132,48 см2.

Проверяем напряжения по подобранному сечению:

Iy = = = 14817,6см2 ; iу = = 10,58см

λ = = 118,15; φ =0,44487.

= 12кН/см2 < 23кН/см2 .

Подобранное сечение удовлетворяет требованиям общей устойчивости.

Проверяем местную устойчивость стенки по формуле:

= 3,9;

= 49,5 ≤ (0,36+0,8)ּ = (0,36+0,8ּ3,92)ּ = 374,93.

Проверяем местную устойчивость полки:

= 22,45.

Расчеты показали, что стенка и полка удовлетворяют требованиям устойчивости.

Рисунок 6.2. – Сечение колонны.


7. Конструирование и расчёт узлов сопряжения

элементов рабочей площадки.

7.1. Поэтажное опирание балки настила на главную балку.

Рисунок 7.1. – Поэтажное сопряжение балки настила и главной балки.
Расчёт сопряжения состоит в проверке опорного участка прокатной балки на устойчивость по формуле:

,

где Qб.н.= 134,34 кН – опорная реакция балки настила;

φ – коэффициент продольного изгиба, определяется по гибкости:

λ ≈= 160,64 ; φ = 0,242 ;

h = 40см – высота балки настила;

tω = 8,3мм – толщина стенки балки;

Аоп.ч.= (b+k)ּtω – площадь опорной части стенки балки;

b = 19,5см - длина опорной части балки;

k = 30,5мм - расстояние от наружной грани балки до начала закругления стенки;

Ry = 24 кН/см2 – расчётное сопротивление стали;

γс = 1 – коэффициент условия работы.

Аоп.ч. = (19,5+3,05)ּ0,83 = 18,72 см2

= 29,65 кН/см2 > 24 кН/см2

Т.к. условие не выполняется, то применяем рёбра жёсткости.

Ix = tрּ+(b+k-tр)ּ ,

где tр = 6мм – толщина рёбер жёсткости ;

bI = 15,5см – ширина полки;

Ix = 0,6ּ310,32+21,95ּ0,048 = 187,25 см4

Аа = А+2ּАр = 18,72+2ּ8,802 = 36,324 см2

ix = = = 2,27 см

λ = = = 17,62 ; φ = 0,9882

= 3,7 кН/см2 < 24кН/см2 .

7.2. Узел примыкания главной балки к колонне.

Рисунок 7.2. – Примыкание главной балки к колонне.


1. Определяем размеры опорного ребра.

Аоп.р.= ,

где Rp – расчётное сопротивление стали смятию торца,

Rp = = 351,22 МПа = 35,122 кН/см2 ,

Run – нормативное сопротивление при растяжении, сжатии и изгибе по

временному сопротивлению;

γс – коэффициент надёжности по материалу.

Аоп.р. = = 19,8 см2

Принимаем толщину опорного ребра tоп.р.= 12мм, ширину bоп.р.= 180мм.

Аоп.рф = bоп.р.·tоп.р. = 1,2ּ18 =21,6 см2 .
2. Находим катет сварного шва, прикрепляющий опорное ребро к стенке:

Kfш1= ,

где Qг.б. – реакция главной балки;

lш1 – длина шва 1;

βf – коэффициент глубины провара при расчёте по металлу границы

сплавления;

Rwf – расчётное сопротивление срезу по металлу шва;

Rwf = = 215МПа =21,5кН/см2 ,

Kfш1= = 0,22см = 2,2мм

Kfш1 = ,

где βz – коэффициент глубины провара при расчёте по металлу границы

сплавления;

Rwz – расчётное сопротивление срезу по металлу границы сплавления;

Rwz = 0,45ּRun = 0,45ּ360 = 162МПа = 16,2кН/см2.

Kfш1 = = 0,2см = 2мм.

По таблице 38 СНиП II-23-81* принимаем kf min= 6мм

3. Определяем высоту опорного столика колонны из условия прикрепления его сварными швами:

hоп.ст =+ 2см ≤ 85βikf

Толщина опорного столика 40мм, с учётом таблицы 38 СНиП II-23-81* kf = 9мм.

Так как βfkfRwf = 13,55 < βzkfRwz = 14,58 , поэтому

hоп.ст. = +2см = 36,2см < 85ּ0,7ּ0,9 = 53,55см

Принимаем hоп.ст. = 360мм.
7.3. Узел опирания колонны на фундамент.


Рисунок 7.3.1. – Шарнирная база сплошной колонны.

  1. Находим размеры плиты:

L = h+2ּa = 420+2ּ120 = 660 мм;

В = b+2с+2tтр = 420+2ּ50+2ּ12 = 544 мм;

Площадь плиты:

Апл = ,

где Nк – расчётное усилие в колонне;

Rб = 8,5 МПа = 0,85кН/см2 – расчётное сопротивление бетона класса В15 сжатию.

Апл = = 833,25 см2

Аплф = 66ּ54,4 = 3590,4 см2.

  1. Определяем толщину плиты:

tпл =

Момент на консольном участке 1:

М1 = ,

где qф = = 0,2 кН/см2 < Rб = 0,85кН/см2 – расчётное давление на 1см2 плиты, равное напряжению на фундамент.

М1 = = 2,5 кНּсм

Момент на участке 2 (при опирании на 3 канта):

Т.к. b/a = 42/12 = 3,5 > 2, то участок рассчитывается как консоль:

М2 = = = 14,4 кНּсм.

Момент на участке 3 (при опирании на 4 канта):

М3 = αּqфּа12 ,

где α – коэффициент, зависящий от отношения более длинной стороны b1 к более короткой а1, при b11 = 396/206 = 1,9ּα = 0,098

М3 = 0,098ּ0,2ּ20,62 = 8,3 кНּм.

Толщина плиты:

tпл = = 1,938 см

Принимаем толщину плиты 20мм.

  1. Определяем высоту траверсы из условия прикрепления её к полкам колонны:

hтр. = + 1см,

где kf = 1,2ּtтр = 1,2ּ12 = 14,4мм, принимаем kf = 12мм

γwf – коэффициент условия работы, равный 1 во всех случаях.

Т.к. βfkfRwf = 18,06 < βzkfRwz = 19,44, поэтому расчёт ведём по металлу сварного шва:

hтр = + 1см = 10,8 см

hтр < 85βfkf = 71,4 см.

Принимаем высоту траверсы hтр = 10см.

  1. Определяем катет сварного шва ш2:

kfш2 = = 0,1см = 1мм

По таблице 38 СНиП II-23-81* принимаем kf min= 6мм


8. Список используемой литературы.


  1. Е. И. Беленя, В. А. Балдин, Г. С. Ведеников «Металлические конструкции» - М.: Стройиздат, 1986г.

  2. А. З. Белик, В. М. Белик «Пособие по конструированию и расчёту узлов стальных конструкций». – Тула, 1988г.

  3. СНиП II-23-81*. «Стальные конструкции». – М., 1990г.

  4. СНиП 2.01.07-85. «Нагрузки и воздействия». – М.,1988г.





ЮЗГУ-КР- 417033

Изм. Кол. Лист №док Подпись Дата

перейти в каталог файлов

Образовательный портал Как узнать результаты егэ Стихи про летний лагерь 3агадки для детей

Образовательный портал Как узнать результаты егэ Стихи про летний лагерь 3агадки для детей