Содержание
Введение……………………………………………………………………2
Задание на проектирование…………………………………….….……4
Проектирование балочной площадки и сравнение вариантов компоновки…………………………………………………………………..…...5
Подбор составного сечения сварной главной балки…………….….10
Изменение сечения балки по длине………………………………….12
Проверка прочности, общей устойчивости и прогиба сварной балки……………………………………………………………………………..13
Проверка местной устойчивости сжатого пояса и стенки главной балки……………………………………………………………………………..14
Расчет поясных швов сварной главной балки………………………15
Расчет монтажного стыка сварной главной балки на
высокопрочных болтах…………………………………………………15
Подбор сечения шпренгельной балки………………………………...16
Подбор сечения сквозных колонн……………………………………..19
Список литературы……………………………………………………...23
Введение
Понятие «металлические конструкции» объединяет в себе их конструктивную форму, технологию изготовления и способы монтажа. Уровень развития металлических конструкции определяется, с одной стороны, потребностями в них народного хозяйства, а с другой - возможностями технической базы: развитием металлургии, металлообработки, строительной науки и техники. Исходя, из этих положений, история развития металлических конструкций может быть разделена на пять периодов:
Первый период характеризуется применением металла в уникальных по тому времени сооружениях в виде затяжек и скреп для каменной кладки. Затяжки выковывали из кричного железа и скрепляли через проушины на штырях. Одной из первых таких конструкций являются затяжки Успенского собора во Владимире.
Второй период связан с применением наклонных металлических стропил и пространственных купольных конструкций глав церквей. Стержни конструкций выполнены из кованых брусков и соединены на замках и скрепках горновой сварки.
Третий период связан с освоением процесса литья чугунных стержней и деталей. Строятся чугунные мосты и конструкции перекрытий гражданских и промышленных зданий. Соединения чугунных элементов осуществляется на замках или болтах. Первой чугунной конструкцией в России считается перекрытие крыльца Невьянской башни на Урале. В 1784 г. В Петербурге был построен первый чугунный мост. Совершенства чугунные конструкции в России достигли в середине XIX столетия.
Четвертый период связан с быстрым техническим прогрессом во всех областях техники того времени и , в частности , в металлургии и металлообработки. В начале XIX в. Кричный процесс получения железа был заменен более совершенным- пудлингованием , а в конце 80-х годов- выплавкой железа из чугуна в мартеновских и конверторных цехах. Наряду с уральской базой была создана в России южная база металлургической промышленности. В 30-х годах XIX в. появились заклепочные соединения, чему способствовало изобретение дыропробивного пресса; в 40-х годах был освоен процесс получения профильного металла и прокатного листа.
Пятый период начинается с конца 20-х годов, с первой пятилетки , когда молодое социалистическое государство приступило к осуществлению широкой программы индустриализации страны. К концу 40-х годов клепаные конструкции были почти полностью заменены сварными, более легкими, технологичными и экономичными. Развитие металлургии уже в 30-х годах позволило применить в металлических конструкциях вместо обычной малоуглеродистой стали более прочную низколегированную сталь. В середине столетия номенклатура применяемых в строительстве низколегированных и высокопрочных сталей значительно расширилось, что позволило существенно облегчить вес конструкций и создать сооружения больших размеров. Кроме стали в металлических конструкциях начали использовать алюминиевые сплавы, плотность которых почти втрое меньше.
Задание на проектирование
Данный курсовой проект, включает в себя подбор балочной клетки, вес сравнения 2-х вариантов (типов) балочных клеток, подбор и расчет размеров и толщины настила, подбор сечения балок настила двутаврового сечения, расчет и проверка на устойчивость ребер жесткости, расчет сварных швов и болтового соединения главной балки в середине пролета, изменение сечения главной балки по длине, расчет опорного ребра балки на смятие, расчет шпренгельной балки, сравнение шпренгельной балки и балки составного сечения, подбор сквозного сечения колонн и расчет базы колонны.
Исходные данные на проектирование
-
№ п/п
Номер схемы
Размеры ячеек
Временная нагрузка на настил, q (кН/м2)
Предельный прогиб для настила
Предельный прогиб для балок
сопряжение балок
Тип колонны
L, м
В,м
13
1;3
9.4
6,2
8
1/240
1/350
поэтажное
сквозной
Схемы
компоновки балок в ячейке:
Нормальный тип (рис 1.2)
Усложненный тип (рис 1.3)
1. Определение толщины настила и шага балок настила
Исходя из нагрузки, q=8кн/м2 принимаем толщину настила tн=8мм.
Определяем размеры настила исходя из формулы:
Где:
искомое
отношение пролета настила к ее толщине;
относительный
прогиб настила,нормируемый по условиям
эксплуатации величина,определяемая по
СниП П-23-81.
временная
нормативная равномерно распределенная
нагрузка
цилиндрическая
жесткость настил (точнее: модуль упругости
при цилтндрическом изгибе настила)
определяеиая по формуле:
В формуле (3,1а)
Е-
модуль упругости стали (Е=2,06*
);
коэффициент
Пуассона, равный в упругой стадии
Отношение
принимаем равным 103,2384 и вычисляем шаг
балок настила по формуле:
Расчетный
шаг балок настила окончательно назначаем
равным 826 мм (назначенный конструктивный
шаг
строго говоря, не должен превышать
расчетного шага
)
С целью выбора выгодного по расходу стали варианта балочной клетки рассмотрм два типа балочных клеток:
нормальный тип (рис 1.2);
усложненный тип (рис 1.3);
2.Проектирование балочной площадки и сравнение вариантов компоновки
Нормальный тип балочной клетки
Пролет
разобьем на 12 частей. Конструктивный
шаг балок
=0.783м.
Зная, что 1м2 стального листа толщиной 10 мм весит 78,5 кг, вычисляем вес настила для 8 мм:
0.8*78,5
= 62,8кг/м2=0,628кн/м2,
где:
вес 1
стального листа толщиной в 10 мм.
Нормативная нагрузка на балку настила:
(8
+
0.628
)*0.784м
=6.764
Здесь:
временнакя
нормативная равномерно распределенна
нагрузка на настил(
);
вес1
стального листа толщиной 8 мм (
)
конструктивный
шаг балок настила (
.
Расчетная нагрузка на балку настила:
=(1.2*8
+1.05*0.628
)*0,784м
=8,043
где:
и
коэффициенты
перегрузги,принимаемые по СниП «Нагрузки
и воздействия».
Максимальный расчетный изгибающий момент в середине пролета балки настила:
Mmax=
3864,66
кН*см
Требуемый момент сопротивления сечения при изгибе:
Wнт.тр=
169,73
По сортаменту ( приложение 12) принимаем двутавр №27, имеющий следующие характеристики :
момент инерции Ix=5010 см4
момент сопротивления Wx=371 см3
ширина полки b=125 мм
вес погонного метра g=31,5 кг/м
Проверяем прогиб балки:
1,26
см
(1/240)*620см
где:
момент
инерции балки (
);
;
по
заданию
Принятое сечение удовлетворяет условиям прочности и жесткости.
Проверку прочности по касательным напряженим в прокатных балках при отсутствии ослабления опорных сечений не производим, так как она легко удовлетворяется из-за относительно большой толщины стенок балок. Общую устойчивость балок настила также не следует проверять, так как их сжатые пояса закреплены горизонтальном направлении, приваренным к ним настилом.
Теперь определяем расход стали на 1 рабочей площадки и результате, заносим в таблицу1
-настил
1*62,8
62,8
-балка
настила
40,17
.
Расход стали составляет:
62,8 + 40,17 102,97 .