- •А.И. Савенков, и.А. Мяконьких расчет и конструирование элементов рабочей площадки
- •Иркутский государственный технический университет
- •664074, Иркутск, ул. Лермонтова, 83 Ангарская государственная техническая академия
- •665835, Ангарск, ул. Чайковского, 60
- •Оглавление
- •1. Введение
- •1.1. Базовые положения расчета металлоконструкций
- •1.2. Расчет соединений металлоконструкций
- •1.2.1. Сварные соединения
- •1.2.2. Болтовые соединения
- •1.3. Курсовая работа, содержание и оформление
- •1.3. Выбор марки стали и назначение расчетной схемы
- •2. Технико-экономическое обоснование балочной клетки
- •2.1. Выбор компоновочной схемы
- •2.2. Расчет настила
- •Толщина и пролет железобетонной плиты
- •2.3. Расчет балок настила и вспомогательных балок
- •2.3.1. Определение нормативных и расчетных нагрузок
- •2.3.2. Определение усилий и подбор сечения
- •2.3.3. Проверка принятого прокатного профиля
- •Проверка нормальных напряжений
- •- При ограниченном развитии пластических деформаций
- •Проверка касательных напряжений Касательные напряжения следует определять и проверять в опорном сечении:
- •Проверка жесткости
- •2.4. Выбор оптимального варианта
- •3. Расчет главной балки
- •3.1. Определение нормативных и расчетных нагрузок
- •3.2. Определение усилий
- •Максимальная величина опорной реакции двухконсольной балки
- •3.3. Компоновка сечения
- •Рекомендуемые соотношения высоты балки и толщины стенки
- •3.4. Проверка нормальных напряжений
- •Опорная реакция двухконсольной балки от собственного веса
- •3.5. Проверка жесткости
- •3.6. Изменение сечения балки по длине
- •Для измененного сечения балки вычисляют:
- •3.7. Проверка прочности балки в измененном сечении
- •3.8. Проверка касательных напряжений в опорном сечении
- •3.9. Проверка общей устойчивости
- •3.10. Проверка местной устойчивости элементов балки
- •3.11. Определение катетов поясных швов
- •3.12. Конструирование и расчет опорной части
- •3.13. Конструирование и расчет монтажного стыка главной балки
- •Lмакс@hw-(120-180) мм
- •4. Расчет колонны
- •4.1. Расчет стержня колонны сплошного сечения
- •Проверка местной устойчивости элементов стержня колонны
- •4.3. Расчет стержня колонны сквозного сечения
- •4.4. Расчет планок
- •4.5. Расчет оголовка колонны
- •4.6. Расчет базы
- •5. Пример выполнения курсовой работы Исходные данные расчета :
- •1.Технико-экономическое обоснование компоновки балочной клетки
- •1.1.Выбор компоновочной схемы
- •1.2. Выбор стали основных конструкций
- •1.3.Расчет настила
- •1.4.Расчет балок настила и вспомогательных балок
- •Нормативный изгибающий момент
- •Подбираем сечение вспомогательных балок
- •Сравнение вариантов балочной клетки
- •1.5.Выбор оптимального варианта
- •2.Расчет главной балки
- •2.1.Определение нормативных и расчетных нагрузок
- •2.2.Определение усилий
- •2.3.Компоновка сечения главной балки
- •2.4. Проверка нормальных напряжений
- •Изменение сечения балки по длине
- •2.6.Проверка прочности балки в измененном сечении
- •2.7.Проверка местной устойчивости элементов балки и расчет ребер
- •2.8.Проверка жесткости Проверяют жесткость разрезной балки
- •2.9.Расчет поясных швов
- •2.10.Конструирование и расчет опорной части балки
- •2.11.Расчет и конструирование монтажного стыка
- •Проверим прочность поясных накладок , ослабленных отверстиями под болты
- •3.Расчет колонны
- •3.1. Расчет стержня колонны сквозного сечения
- •Принимаем ветви из двух швеллеров № 40
- •3.2. Расчет планок
- •3.3.Расчет оголовка колонны
- •3.4. Расчет базы колонны
- •Список литературы
- •Исходные данные для проектирования
- •Расчетно-пояснительная записка
- •Продолжение приложения 2
Продолжение приложения 2
Окончание приложения 2
Приложение 3
Таблица 1
Сравнительная стоимость стального проката
-
Сталь
Марка стали
Вид проката
Толстолистовая
Универсальная
Рифленая
Двутавры
Швеллеры
Сталь малоуглеродистая
С235
ВСт3кп2
97 %
97 %
90%
95 %
97 %
С245
ВСт3пс6
102 %
101 %
100 %
101 %
С255
ВСт3сп5
113.5 %
113 %
111 %
112.5 %
Сталь низколегированная
С345
14Г2
121 %
119.5 %
116 %
117 %
09Г2
122 %
121 %
117 %
118 %
09Г2С
124 %
123 %
119 %
120 %
15ХСНД
155 %
154 %
147.5 %
149 %
С375
10Г2С1
126 %
126 %
121 %
122 %
С390
10ХСНД
182 %
181 %
147.5%
149 %
С440
16Г2АФ
157 %
155.5 %
Примечания: 1. Для определения стоимости низколегированной стали 6-й категории следует умножить табличное значение на коэффициент 0,973; 9-й категории - 1,01; 15-й категории - 1,037.
Для составных сварных балок, кроме стоимости металла, необходимо учитывать стоимость передела, составляющую в среднем 22-60 руб/т. Стоимость 1 ед. (100%) условно считать 10000 рублей.
Увеличение трудоемкости изготовления конструкция из низколегированной стали учитывается умножением табличных значения на коэффициент 1,1.
Приложение 4
Коэффициенты сcz;
с1;
с2
и предельные значения
для сварных балок
|
|
с1; с2 при d/hlf |
Предельные значения при d/hlf |
||||||||||||||||
d |
сcz |
0,5 |
0,6 |
0,8 |
1,0 |
1,2 |
1,4 |
1,6 |
1,8 |
2,0 |
0,8 |
0,9 |
1,0 |
1,2 |
1,4 |
1,6 |
1,8 |
³2,0 |
|
|
|
С |
|
||||||||||||||||
£0,8 |
30,0 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
£1 |
31,5 |
11,5 |
12,4 |
14,8 |
18,0 |
22,1 |
27,1 |
32,6 |
38,9 |
45,6 |
0 |
0146 |
0,183 |
0,267 |
0,395 |
0,445 |
0,54 |
0,618 |
|
2 |
33,3 |
12,0 |
13,0 |
16,1 |
20,4 |
25,7 |
32,1 |
39,2 |
46,5 |
55,7 |
0 |
0,109 |
0,169 |
0,227 |
0,406 |
0,543 |
0,652 |
0,799 |
|
4 |
34,6 |
12,3 |
13,3 |
16,6 |
21,6 |
28,1 |
36,3 |
45,2 |
54,9 |
65,1 |
0 |
0,072 |
0,129 |
0,281 |
0,479 |
0,711 |
0,930 |
0,132 |
|
6 |
34,8 |
12,4 |
13,5 |
16,8 |
22,1 |
29,1 |
38,3 |
48,7 |
59,4 |
80,4 |
0 |
0,066 |
0,127 |
0,288 |
0,536 |
0,874 |
1,192 |
1,468 |
|
10 |
35,1 |
12,4 |
13,6 |
16,9 |
22,5 |
30,0 |
39,7 |
51,0 |
63,3 |
76,3 |
0 |
0,059 |
0,122 |
0,296 |
0,574 |
1,002 |
1,539 |
2,154 |
|
³30 |
35,5 |
12,5 |
13,7 |
17,0 |
22,9 |
31,0 |
41,6 |
53,8 |
68,2 |
83,6 |
0 |
0,047 |
0,112 |
0,300 |
0,633 |
1,283 |
2,249 |
3,939 |
|
Приложение 5
Таблица 1
Значения коэффициентов bf и bz
Вид сварки при диаметре |
Положение |
Коэффици- |
Значения коэффициентов bf и bz при катетах швов, мм |
|||
сварочной проволоки d, мм |
шва |
ент |
3-8 |
9-12 |
14-16 |
18 и более |
Автоматическая при d=3-5 |
В лодочку |
bf |
1,1 |
0,7 |
||
|
|
bz |
1,15 |
1,0 |
||
|
Нижнее |
bf |
1,1 |
0,9 |
0,7 |
|
|
|
bz |
1,15 |
1,05 |
1,0 |
|
Автоматическая и полуав- |
В лодочку |
bf |
0,9 |
0,8 |
0,7 |
|
томатическая при d=1,1-2 |
|
bz |
1,05 |
1,0 |
||
|
Нижнее |
bf |
0,9 |
0,8 |
0,7 |
|
|
|
bz |
1,05 |
1,0 |
||
Ручная полуавтоматичес-кая проволокой сплошно- |
В лодочку, ниж-нее, горизон- |
bf |
0,7 |
|||
го сечения при d<1,4 или порошковой проволокой |
тальное, верти-кальное, пото-лочное |
bz |
1,0 |
|||
Примечание. Значения коэффициентов соответствуют нормальным режимам сварки.
Продолжение приложения 5
Таблица 2
Минимальные катеты швов по условию тепловложения (из табл.38* СНиП II-23-81*)
Вид соединения |
Вид сварки |
Предел текучести стали, МПа (кгс/см2) |
Минимальные катеты швов, мм, при толщине более толстого из свариваемых элементов, мм |
||||||
|
|
|
4-5 |
6-10 |
11-16 |
17-22 |
23-32 |
33-40 |
42-80 |
Тавровое с двусто-ронними угловыми |
Ручная |
До 430 (4400) |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
швами; нахлесточное и угловое |
Автоматическая и полуавтоматическая |
Св. 430 (4400) до 580 (5900) |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
12 |
Тавровое с односторонними угловыми швами |
Ручная |
до 380 (3900) |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
12 |
|
Автоматическая и полуавтоматическая |
|
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
Примечания: 1. В конструкциях из стали с пределом текучести свыше 580 МПа (5900 кгс/см2), а также из всех сталей при толщине элементов более 80 мм, минимальные катеты угловых швов принимаются по специальным техническим условиям.
2. В конструкциях, возводимых в климатических районах I1, I2, II2, II3, минимальные катеты швов следует увеличивать на 1 мм при толщине свариваемых элементов до 40 мм включительно и на 2 мм - при толщине элементов более 40 мм.
Окончание приложения 5
Таблица 3
Максимальные катеты угловых швов Кf макс (мм) при приварке элементов , имеющих скругления
Двутавры |
Швеллеры |
Уголки |
|||||
Номер профиля |
Кf макс
|
Номер профиля |
Кf макс |
t полки |
Кf макс |
||
10-12 |
4 |
5-8 |
4 |
6 |
-1 |
||
14-16 |
5 |
10-14 |
5 |
7-16 |
-2 |
||
18-27 |
6 |
16-27 |
6 |
16 |
-3 |
||
30-40 |
8 |
30 |
8 |
|
|
||
45 |
10 |
36-40 |
10 |
|
|
||
50-60 |
12 |
|
|
|
|
||
Примечание. При приварке листовых элементов Кf макс не более 1,2 меньшей из толщин свариваемых элементов.
Приложение 6
Таблица 1
Диаметр болтов, площадь сечения, диаметр отверстий под болты.
Диаметр болта, мм |
16 |
18 |
20 |
22 |
24 |
27 |
30 |
36 |
Площадь нетто, см2 |
1,57 |
1,92 |
2,45 |
3,03 |
3,52 |
4,59 |
5,6 |
8,26 |
Диаметр отверстия, мм |
|
|
|
|
|
|
|
|
для болтов норм. точности |
19 |
21 |
23 |
25 |
28 |
30 |
33 |
39 |
для болтов высокопрочных |
17 |
19 |
21 |
23 |
25 |
28 |
32 |
38 |
Примечание. Болты диаметрами 18, 22, 27 мм не рекомендуются для широкого применения.
Продолжение приложения 6
Таблица 2
Коэффициенты трения m и коэффициенты gh
Способ обработки (очистки) соединяемых поверхностей |
m |
Способ регулирования |
"gh " в зависимости от нагрузки и разности d, мм, номинальных диаметров и болтов |
|
|
|
натяжения болтов |
Динамические при d=3-6, статические при d=5-6 |
динамические при d=1, статические при d=1-4 |
Пескоструйная, дробеструйная или дро-беметная двух поверхностей кварцевым песком или дробью без консервации |
0,58 |
"по М" "по a" |
1,35 1,2 |
1,12 1,02 |
То же с консервацией металлизацией распылением цинка или алюминия |
0,5 |
"по М" "по a" |
1,35 1,2 |
1,12 1,02 |
Одна поверхность кварцевым песком или дробью с консервацией полимерным клеем и посыпкой карборундовым порошком, другая - стальными щетками без консервации |
0,5 |
"по М" "по a" |
1,35 1,2 |
1,12 1,02 |
Газопламенный двух поверхностей без консервации |
0,42 |
"по М" "по a" |
1,35 1,2 |
1,12 1,02 |
Стальными щетками двух поверхностей без консервации |
0,35 |
"по М" "по a" |
1,35 1,25 |
1,17 1,06 |
Без обработки |
0,25 |
"по М" "по a" |
1,7 1,5 |
1,3 1,2 |
Примечания: 1. Способ обработки 2 применяется в конструкциях, защита от коррозии которых выполнена по способу горячего цинкования или металлизации распылением, и допускается в других конструкциях.
2. Способ регулирования натяжения болтов "по М" означает регулирование по моменту закручивания, а "по a" - регулирование по углу поворота гайки.
Окончание приложения 6
Таблица 3
Размещение заклепок и болтов
Характеристика расстояния |
Расстояние |
Расстояние между центрами болтов в любом направлении |
|
Минимальное |
2,5d (3d)* |
максимальное в крайних рядах при отсутствии окаймляющих уголков при растяжении и сжатии |
3d или 12t |
максимальное в средних рядах, а также в крайних рядах при наличии окаймляющих уголков |
|
при сжатии |
12d или 12t |
при растяжении |
16d или 24t |
Расстояние от центра болта или закрепки до края элемента |
|
минимальное вдоль усилия |
2d |
минимальное поперек усилия |
|
при обрезных кромках |
1,5d |
при прокатных кромках |
1,2d |
Максимальное |
4d или 8t |
Минимальное расстояние от центра высокопрочного болта до края элемента в любом направлении и при любых кромках |
1,3d |
Принятые обозначения d - диаметр отверстия для болта или закрепки t - толщина наиболее тонкого наружного элемента |
|
* Для соединяемых элементов из стали с пределом текучести > 380 МПа.
Приложение 7
Таблица1
Коэффициенты j продольного изгиба центрально-сжатых элементов
Гиб- |
Коэффициенты j для элементов из стали с расчетным сопротивлением Ry, МПа (кгс/м2) |
|||||||||||
кость |
200 (2050) |
240 (2450) |
280 (2850) |
320 (3250) |
360 (3650) |
400 (4100) |
440 (4500) |
480 (4900) |
520 (5300) |
560 (5700) |
600 (6100) |
640 (6550) |
10 |
988 |
987 |
985 |
984 |
983 |
982 |
981 |
980 |
979 |
978 |
977 |
977 |
20 |
967 |
962 |
959 |
955 |
952 |
949 |
946 |
943 |
941 |
938 |
936 |
934 |
30 |
939 |
931 |
924 |
917 |
911 |
905 |
900 |
895 |
891 |
887 |
883 |
879 |
40 |
906 |
894 |
883 |
873 |
863 |
854 |
846 |
849 |
832 |
825 |
820 |
814 |
50 |
869 |
852 |
836 |
822 |
809 |
796 |
785 |
775 |
764 |
746 |
729 |
712 |
60 |
827 |
805 |
785 |
766 |
749 |
721 |
696 |
672 |
650 |
628 |
608 |
588 |
70 |
782 |
754 |
724 |
687 |
654 |
623 |
595 |
568 |
542 |
518 |
494 |
470 |
80 |
734 |
686 |
641 |
602 |
566 |
532 |
501 |
471 |
442 |
414 |
386 |
359 |
90 |
665 |
612 |
565 |
522 |
483 |
447 |
412 |
380 |
349 |
326 |
305 |
287 |
100 |
599 |
542 |
493 |
448 |
408 |
369 |
335 |
309 |
286 |
267 |
250 |
235 |
110 |
537 |
478 |
427 |
381 |
338 |
306 |
280 |
258 |
239 |
223 |
209 |
197 |
120 |
479 |
419 |
366 |
321 |
287 |
260 |
237 |
219 |
203 |
190 |
178 |
167 |
130 |
425 |
364 |
313 |
276 |
247 |
223 |
204 |
189 |
175 |
163 |
153 |
145 |
140 |
376 |
315 |
272 |
240 |
215 |
195 |
178 |
164 |
153 |
143 |
134 |
126 |
150 |
328 |
276 |
239 |
211 |
189 |
171 |
157 |
145 |
134 |
126 |
118 |
111 |
160 |
290 |
244 |
212 |
187 |
167 |
152 |
139 |
129 |
120 |
112 |
105 |
099 |
170 |
259 |
218 |
189 |
167 |
150 |
136 |
125 |
115 |
107 |
100 |
094 |
089 |
180 |
233 |
196 |
170 |
150 |
135 |
123 |
122 |
104 |
097 |
091 |
085 |
081 |
190 |
210 |
177 |
154 |
136 |
122 |
111 |
102 |
094 |
088 |
082 |
077 |
073 |
200 |
191 |
161 |
140 |
124 |
111 |
101 |
093 |
086 |
080 |
075 |
071 |
067 |
210 |
174 |
147 |
128 |
113 |
102 |
093 |
085 |
079 |
074 |
069 |
065 |
062 |
220 |
160 |
135 |
118 |
104 |
094 |
086 |
077 |
073 |
068 |
064 |
060 |
057 |
Примечание. Значения коэффициентов j в таблице увеличены в 1000 раз.
