Санкт-Петербургский Государственный Политехнический Университет
Инженерно-строительный факультет
Кафедра строительных
конструкций и материалов
Пояснительная записка
к курсовому проекту
по дисциплине «Металлические конструкции»
«Проектирование рабочей площадки»
Выполнила студентка группы 3019/2 Давыдова И.В.
Руководитель Бучнев А.Н.
Санкт-Петербург
2010 г.
Введение
Настоящий проект рабочей площадки разработан в соответствии с заданием на проектирование и действующими СНиП.
Исходные данные для проектирования следующие:
- нормативная полезная нагрузка на рабочий настил – 1700 кгс/м2;
- размеры площадки в плане в осях – 64х32 м*м;
- материал – С255;
- характер опирания главной балки на колонну – верхнее с внутренним расположением опорного ребра;
- класс сооружения по степени ответственности – II.
Площадка предназначена для размещения, обслуживания и ремонта производственного оборудования с полезной нагрузкой >20 кН/м2. Площадки такого типа представляют собой самостоятельные сооружения, встроенные в здание.
1. Разработка конструктивной схемы рабочей площадки
Основными несущими элементами площадки являются фундаменты, колонны, главные балки, балки настила, настил. Настил устраивается по верхнему поясу балок настила, опирающихся на главные балки, которые в свою очередь опираются на колонны. Колонны через фундаменты передают нагрузку на грунт.
В качестве настила в настоящем проекте выбрана плоская листовая сталь. Настил шарнирно прикрепляется к верхнему поясу балок. Толщина настила зависит от шага балок настила, находится в диапазоне 6 – 16 мм. Исходя из несущей способности листов стали, расстояние между балками настила находится в диапазоне от 0,6 до 1,6 м.
В настоящем проекте для балки настила выбран прокатный двутавровый профиль. Пролет балок настила должен находиться в диапазоне 3,5 – 5 м.
Главные балки представляют собой профили составного двутаврового сечения. Пролет главных балок составляет порядка 14 – 18 м.
Исходя из всего вышеперечисленного, возможен следующие вариант компоновки балочной клетки: пролет главных балок L = 16 м, пролет балок настила lбн = 4 м, шаг балок настила lp – 1 м (рис. 1)
Рис. 1. Компоновка балочной клетки.
2. Назначение толщины настила
При
нагрузках, не превышающих 50 кН/м2
прочность шарнирно-закрепленного
настила всегда обеспечена. Необходимо
проверить настил на жесткость. Определить
толщину настила, удовлетворяющую условие
жесткости
,
можно по следующей формуле:
,
где ln – пролет настила (шаг балок настила lp);
tn – толщина настила;
n0 – предельный относительный прогиб (n0 = 150);
E1 – цилиндрическая жесткость; определяется по формуле:
E1 = E / (1-ν2) = 2,26*104 кН/см2 = 2,26*1010 кг/м2;
pn – нормативная нагрузка.
Таким образом:
Тогда:
Принимаем толщину настила tн=9 мм.
Крепление настила к балкам осуществляется сварными швами. Катет шва определяется по формуле:
,
где H – усилие, действующее на шов:
,
n0
= 150,
yf=1,1,
=
0,7,
Но, так как Кf должен быть равен или больше 4 мм, то примем Кf = 4 мм.
3. Проектирование балки настила
3.1. Статический расчет
Балка рассчитывается как статически определимая шарнирная опертая однопролетная балка, загруженная равномерно распределенной нагрузкой по всей длине (рис. 2):
Рис. 2 Расчетная схема балки настила
,
где 
= 30 кг/м – вес балок настила,
3.2. Назначение поперечного сечения балки настила
Сечение балки настила принимается из прокатных двутавровых профилей. Оно определяется из условий прочности при изгибе.
Определяем значение требуемого момента сопротивления.
,
где 
Тогда:
По сортаменту принимается двутавр №20 по ГОСТу 8239-89:
,
,
,
,
.
3.3. Проверка принятого сечения по I и II группам предельного состояния
Проверка прочности при изгибе:
,
Проверка прочности на срез:
,
Тогда:
Проверка общей устойчивости балки
Проверка общей устойчивости не требуется, так как общая устойчивость балки обеспечена жестким стальным настилом, прикрепленным к верхнему поясу балки.
Проверка местной устойчивости
Проверка не требуется, потому что заведомо обеспечена большой толщиной прокатного профиля.
По допустимости прогибов:
