Введение

В курсовой работе выполнены расчеты колонны, главной балки, балки настила и настила технологической площадки. Расчет конструкций проведен по методу предельных состояний: настил, балки настила и главная балка рассчитаны по первой и второй, а колонна - по первой группе предельных состояний. К технологической площадке приложены нагрузка от собственного веса конструкций и временная нормативная нагрузка. Нагрузка, воспринимаемая настилом, передается на балки настила, которые в свою очередь передают ее на главные балки, опирающиеся на колонны и далее на фундамент. Стержни центрально сжатых колонн состоят из двух ветвей, связанных между собой по высоте планками, приваренными к ветвям колонны. Для повышения сопротивления закручиванию и сохранения ее контура устанавливаем диафрагмы, которые располагаем у торцов отправочных элементов. Балки настила проектируем из прокатных профилей – двутавров, а главные балки - составными. Настил приварен к балкам настила, что делает невозможным сближение балок настила при его прогибе под нагрузкой. Кроме того, путем приварки настила к поясам балок создается частичное защемление настила, появляются опорные моменты, снижающие моменты и прогиб в пролете.

Взаимное расположение балок в балочной клетке согласно заданию на курсовую работу принято поэтажным.

Колонны в рабочих площадках проектируем центрально-сжатыми, состоящими из оголовка, стержня и базы. Стержень колонны выполняем из двух двутавров. Передача давления от стержня колонны на фундамент осуществляется через базу. Для соединения базы с фундаментом используем анкерные болты, диаметр которых из условий коррозии принимаем не менее 20 мм. Для обеспечения геометрической неизменяемости технологической площадки между колоннами устраиваем связи.

Исходные данные:

Временная нормативная нагрузка кН/м². Размеры балочной клетки: м; м. Отметка верха настила м. Сопряжение балок настила с главной балкой – этажное. Материал конструкций: настил –18Гпс; балка настила – 09Г2; главная балка – ВСтТпс; колонна – 15ХСНД.

1.1 Расчёт стального настила

Предельный относительный прогиб настила принимаем равным [6].

Для настила применяем толстолистовую сталь по ГОСТ 19903-74.

Предварительно принимаем толщину стального настила в зависимости от временной нормативной нагрузки по [2]; t =14 мм. Шаг балок настила принимаем равным а = 0,6 м; количество балок настила n_b = 15:0,6 = 25.

Проверим принятую толщину листов настила, для чего определим отношение пролета настила к его толщине

При жестком закреплении тонкого настила (40   300), его рассчитываем на изгиб с распором (рисунок 1).

Рисунок 1 - К расчету плоского стального настила

Толщину листа при работе настила на изгиб с распором определяем по формуле [1]

, (1.1)

где - цилиндрическая жесткость пластинки;

;

- коэффициент Пуассона; для стали принимается равным 0,3 [4];

- поправка, учитывающая отсутствие в настиле поперечной линейной деформации;

МПа - модуль упругости прокатной стали [4];

- расчетная ширина полосы настила; принимается равной 1 м;

- заданное отношение пролета настила к его предельному прогибу;

- нормативная нагрузка на 1 см полосы настила;

- собственный вес настила. По таблице 2.2 [7] для ромбической стали толщиной 12 мм масса 1 м² = 129,5 кг.

Н/см.

МПа.

см=8,14 мм.

Принимаем толстолистовую сталь толщиной t = 10 мм, g_n=78,5 кг/м²

Силу распора определяем по формуле [3]

, (1.3)

где - коэффициент надежности по нагрузке; принимаем [5];

Н/см.

Расчетное значение катета шва, прикрепляющего настил к балкам при ручной сварке определяем по одной из формул:

или , (1.4)

где - расчетная длина шва; принимаем см;

и - коэффициенты, принимаемые при сварке элементов; принимаем и ;

и - расчетные сопротивления сварных соединений угловых швов при срезе соответственно по металлу шва и металлу границы сплавления [4]; принимаем ; ;

здесь R_wun = R_un ; R_wun – нормативное сопротивление металла шва по временному сопротивлению; R_un – временное сопротивление стали разрыву; R_un=490 МПа;

тогда МПа; МПа.

- коэффициент надежности по материалу шва; принимаем = 1,25;

и - коэффициенты условий работы шва; принимаем , ;

- коэффициент условий работы [5]; принимаем .

см; см.

Принимаем катет шва k_f = 4 мм.

2.Расчёт балки настила

2.1.Подбор сечения балки настила

Балки настила принимаем из прокатных двутавров по ГОСТ8239-72 (таблица 3.1) [7].

Расчетная погонная нагрузка на балку [1]

, (2.1)

где - коэффициент надежности по нагрузке для равномерно распределенной нагрузки; при полном нормативном значении равномерно распределенной нагрузки 2,0 кПа [5];

- коэффициент надежности по нагрузке; для металлических конструкций [5];

- собственный вес настила; ранее определен Н/м²;

- собственный вес 1 м балки; принимаем Н/м [2].

кН/м².

Расчетная схема представлена на рисунке 2.1.

Максимальный изгибающий момент M находим по формуле

. (2.2)

кН·м.

Рисунок 2.1 - К расчету балки настила

Наибольшая поперечная сила определяется по формуле

. (2.3)

кН.

Требуемый момент сопротивления сечения балки «нетто» для случая упругопластической работы при изгибе балки в одной из главных плоскостей можно определить по формуле [4]

, (2.4)

где - коэффициент, учитывающий развитие пластических деформаций по сечению; предварительно принимаем [1];

- расчетное сопротивление материала; принимаем по [1] в зависимости от марки стали (таблицы 2.5 и 2.6) МПа;

- коэффициент условий работы; предварительно принимаем .

см³.

По сортаменту [2] принимаем прокатный двутавр № 40, имеющий см³, масса 1 метра 57,0 кг, см⁴.

Определяем соотношения площадей пояса и стенки балки по формуле

, (2.5)

где и - ширина и толщина пояса выбранного двутавра; мм;

мм;

- толщина стенки двутавра; мм;

- высота двутавра; мм.

.

По таблице 3.3 [7] принимаем значение .