Робочий майданчик виробничих будiвель

Мiнiстерство освiти i науки Украiни

Запорiзька державна iнженерна академiя

Кафедра МБГ

КУРСОВА РОБОТА

з дисциплiни "Металевi конструкцii"

На тему: "Робочий майданчик виробничих будiвель"

Запорiжжя

2010

1. ВИБРЖР РАЦРЖОНАЛЬНОРЗ СХЕМИ БАЛОЧНОРЗ КЛРЖТКИ

Згiдно завдання до курсовоi роботи та рекомендацiй п.2 [1] приймаiмо двi схеми балочноi клiтки: загального та ускладненого типу.

Рисунок 1 тАУ Компоновочна схема балочноi клiтки:

а тАУ нормального типу; б тАУ ускладненого типу.

1.1 Розрахунок настилу

Розрахунок товщини настилу проводимо згiдно рiвняння 1 [1]:

, (1.1)

де Ва- вiдношення прольоту настилу до його граничного прогину; Ва- нормативне навантаження згiдно завдання, ; Ва- модуль деформацii сталi; Ва- коефiцiiнт Пуассона для сталi.

Розрахунок горизонтальноi опорноi реакцii обчислюiмо за формулою 2 [1]:

, (1.2)

де Ва- вiдносний прогин настилу;

Ва- коефiцiiнт надiйностi за наантаженням.

РЖз умов мiцностi [1] знаходимо кати кутових швiв крiплення настилу:

, (1.3)

, (1.4)

де Ва- коефiцiiнти, що примаiться за табл.7д [1]; Ва- розрахунковий опiр металу шва (за табл.6д [1]), ; Ва- розрахунковий опiр шва за межею сплавлення (за табл.5д [1]), ; Ва- коефiцiiнт надiйностi за призначенням (за табл.1д [1]); Ва- коефiцiiнт умови роботи конструкцiй.

Катет шва приймаiмо за бiльшим iз знайдених значень, але не меньше мiнимального, яке вказане у табл.8 додатку до [1].

1.1.1 Розрахунок настилу балочноi клiтки нормального типу

За формулою 1.1 розраховуiмо товщину настилу балочноi клiтки:

Згiдно сортаменту листовоi сталi приймаiмо лист товщиною .

За формулою 1.2 розраховуiмо горизонтальну опорну реакцiю в настилi:

За формулами 1.3 та 1.4 знаходимо катет кутвих швiв крiплення настилу щодо умов ручноi зварки електродами Е46:

Згiдно табл.8 додатку до [1] приймаiмо катет шва .

1.1.2 Розрахунок настилу балочноi клiтки ускладненого типу

За формулою 1.1 розраховуiмо товщину настилу балочноi клiтки:

Згiдно сортаменту листовоi сталi приймаiмо лист товщиною .

За формулою 1.2 розраховуiмо горизонтальну опорну реакцiю в настилi:

За формулами 1.3 та 1.4 знаходимо катет кутвих швiв крiплення настилу щодо умов ручноi зварки електродами Е46:

Згiдно табл.8 додатку до [1] приймаiмо катет шва .

1.2 Розрахунок балок настилу

Визначаiмо нормативнi i розрахунковi навантаження на балку за формулами:

; (1.5)

; (1.6)

; (1.7)

; (1.8)

де Ва- нормативне навантаження вiд власноi ваги настилу, ;

Ва- нормативне навантаження вiд власноi ваги балок настилу, .

Нормативне навантаження вiд власноi ваги балок настилу розраховуiмо за формулою:

, (1.9)

де Ва- лiнiйна густина балки настилу, ;

Ва- кiлькiсть балок настилу в частинi балочноi клiтини за розмiрами ;

Ва- крок допомiжних балок, ;

Ва- крок колон балочноi, ;

Ва- коефiцiiнти надiйностi за навантаженням ().

Визначаiмо граничнi значення згинального моменту та перерiзуючоi сили за формулами:

Ва(1.10)

Ва(1.11)

Визначаiмо потрiбний момент опору за формулою 8 [1]:

Ва(1.12)

Перевiрку мiцностi прийнятого перерiзу виконуiмо за фомулою 9 [1]:

, (1.13)

де Ва- коефiцiiнт роботи матерiалу.

Мiцнiсть за дотичними напруженнями визначаiмо за формулою 11 [1]:

, (1.14)

де Ва- моменти iнерцii обраного перерiзу балки настилу;

Ва- товщина стiнки профiлю, ;

Ва- розрахунковий опiр сталi зрiзу, .

Жорсткiсть балки настилу перевiряiмо за формулою 12 [1]:

Ва(1.15)

1.2.1 Розрахунок балок настилу балочноi клiтки нормального типу

За формулами 1.5 та 1.7 визначаiмо нормативнi i розрахунковi навантаження на балку настилу:

За формулами 1.10 та 1.11 визначаiмо граничнi значення згинального моменту та перерiзуючоi сили:

За формулою 1.12 визначаiмо потрiбний момент опору балки настилу:

з сортаменту фасонного прокату приймаiмо наступну за кроком двотаврову балку №20 з характеристиками: ; ; ; .

За формулою 1.13 проводимо перевiрку мiцностi прийнятого перерiзу:

За формулою 1.14 проводимо перевiрку мiцностi прийнятого перерiзу:

За формулою 1.15 перевiряiмо жорсткiсть балки настилу:

Усi умови виконуються, таким чином для даноi схеми приймаiмо балки настилу з двотаврового профiлю ý20.

1.2.2 Розрахунок балок настилу балочноi клiтки ускладненого типу

За формулами 1.5 та 1.7 визначаiмо нормативнi i розрахунковi навантаження на балку настилу:

За формулами 1.10 та 1.11 визначаiмо граничнi значення згинального моменту та перерiзуючоi сили:

За формулою 1.12 визначаiмо потрiбний момент опору балки настилу:

З сортаменту фасонного прокату приймаiмо двотаврову балку №14 з характеристиками: ; ; ; .

За формулою 1.13 проводимо перевiрку мiцностi прийнятого перерiзу:

За формулою 1.14 проводимо перевiрку мiцностi прийнятого перерiзу:

За формулою 1.15 перевiряiмо жорсткiсть балки настилу:

Усi умови виконуються, таким чином для даноi схеми приймаiмо балки настилу з двотаврового профiлю ý14.

За формулою 1.9 розраховуiмо нормативне навантаження вiд балок настилу:

За формулами 1.6 та 1.8 визначаiмо нормативнi i розрахунковi навантаження на допомiжну балку:

За формулами 1.10 та 1.11 визначаiмо граничнi значення згинального моменту та перерiзуючоi сили:

За формулою 1.12 визначаiмо потрiбний момент опору балки настилу:

З сортаменту фасонного прокату приймаiмо двотаврову балку №30 з характеристиками: ; ; ; .

За формулою 1.13 проводимо перевiрку мiцностi прийнятого перерiзу:

За формулою 1.14 проводимо перевiрку мiцностi прийнятого перерiзу:

За формулою 1.15 перевiряiмо жорсткiсть балки настилу:

Усi умови виконуються, таким чином для даноi схеми приймаiмо допомiжнi балки з двотаврового профiлю ý30.

1.3 Порiвняння варiантiв схем балочноi клiтки

Розрахунок металоiмностi балочних клiток нормального та ускладненого типу виконуiмо за формулами 13,14 [1]:

; (1.16)

; (1.17)

де Ва- вага Ванастилу, ; Ва- вiдповiдно, вага Вабалки настилу i допомiжноi балки, ;

Ва- вiдповiдно кiлькiсть балок настилу i допомiжних балок.

Таким чином металоiмнiсть балочноi клiтки нормального типу складаi:

Таким чином металоiмнiсть балочноi клiтки ускладненого типу складаi:

Отриманi данi з металоiмностi варiантiв балочноi клiтки заносимо до таблицi.

Таблиця 1.1 тАУ Порiвняння варiантiв схем балочноi клiтки

№вар.	Витрати сталi,			Кiлькiсть
	Всього	На	Вiдсотки, %	Типiв балок	Монтажних елементiв
1	3018	78,96		1	6
2	2445	63,97		2	6

Таким чином варiант балочноi клiтини нормального типу i менш металоiмним та трудомiстким. Схема балочноi клiтки нормального типу буде використана у подальшому розрахунку головних балок перекриття та колон.

2. РОЗРАХУНОК ГОЛОВНОРЗ БАЛКИ

Визначаiмо нормативнi i розрахунковi навантаження на головну балку:

За формулами 1.10 та 1.11 визначаiмо граничнi значення згинального моменту та перерiзуючоi сили:

За формулою 1.12 визначаiмо потрiбний момент опору балки настилу:

З сортаменту фасонного прокату приймаiмо двотаврову балку №50Б2 з характеристиками: ; ; ; .

За формулою 1.13 проводимо перевiрку мiцностi прийнятого перерiзу:

За формулою 1.14 проводимо перевiрку мiцностi прийнятого перерiзу:

За формулою 1.15 перевiряiмо жорсткiсть балки настилу, але значення припустимого прогину приймаiмо :

Перевiряiмо загальну стiйкiсть головноi балки перекриття за формулою:

, (2.1)

де Ва- крок балок настилу, ;

Ва- ширина полки двотавра, ;

Ва- товщина полки двотавра, ;

Ва- вiстова вiдстань мiж центрами полок двотавра.

Таким чином загальна стiйкiсть головноi балки перекриття складаi:

Усi умови виконуються, таким чином приймаiмо перетин головноi балки з двотаврового профiлю ý50Б2.

2.1 Розрахунок опорного ребра балки

Для даноi схеми приймаiмо конструкцiю опорного ребра, розмiщеного на краю головноi балки. Ширину опорного ребра Ваприймаiмо конструктивно рiвною ширинi полки двотавра .

Товщину опорного ребра розраховуiмо за формулою 71 [1]:

, (2.2)

де Ва- опорна реакцiя головноi балки, ;

Ва- розрахунковий опiр сталi за межею мiцностi, .

Таким чином за формулою 2.2 товщина опорного ребра складаi:

Конструктивно приймаiмо товщину опорного ребра .

Перевiряiмо мiсцеву стiйкiсть опорного ребра балки за формулою 72 [1]:

, (2.3)

де Ва- ширина консольноi частини полки балки, .

Таким чином розрахункова мiсцева стiйкiсть ребра балки складаi:

Стiйкiсть опорного ребра балки , як центрово стиснутого стержня перевiряiмо за формулою 73 [1]:

, (2.4)

де Ва- коефiцiiнт повздовжнього вигину, що визначаiться в залежностi вiд гнучкостi ;

Ва- площа опорноi дiлянки балки, яка включаi перерiз опорного ребра та частину заввишки .

Площу опорноi дiлянки балки визначаiмо за формулою 74 [1]:

, (2.5)

Гнучкiсть опорноi частини балки визначаiмо за формулою 76 [1]:

, (2.6)

де Ва- радiус iнерцii, Ваза формулою 77 [1]:

, (2.7)

де Ва- момент iнерцii опорноi дiлянки вiдносно осi, Ваза формулою 78 [1]:

Ва(2.8)

Таким чином момент iнерцii опорноi дiлянки вiдносно осi стiнки складаi:

Таким чином радiус iнерцii перетину складаi:

Таким чином гнучкiсть опорноi частини балки складаi:

За таблицею 21 додатку до [1] приймаiмо коефiцiiнт .

За формулою 2.4 перевiряiмо умову стiйкостi опорного ребра балки , як центрово стиснутого стержня:

РЖз умов мiцностi кутових за формулою 81 [1] знаходимо необхiдний катет вертикального кутового шва:

, (2.9)

де Ва- розрахункова довжина швiв, .

Згiдно табл.8 додатку до [1] приймаiмо катет шва .

2.2 Розрахунок спряження балок настилу з головною балкою

Розраховуiмо монтажну висоту перекриття за формулою:

, (2.10)

де Ва- конструктивна висота перекриття за завданням, ;

Ва- висота балок настилу, ;

Ва- товщина настилу, .

Таким чином монтажна висота перекриття складаi:

Так як монтажна висота перекриття менше висоти головноi балки, приймаiмо схему зтАЩiднання в одному рiвнi головноi балки i балок настилу.

За формулою 82 [1] перевiряiмо стiнку прокатноi балки настилу на мiсцеве зминання:

Ва(2.11)

де Ва- опорна реакцiя балки настилу, ;

Ва- площа зминання стiнки прокатноi балки, .

Площу зминання стiнки прокатноi балки знаходимо за формулою 83 [1]: , (2.12) де Ва- товщина стiнки прокатноi балки, ;

Ва- знаходимо згiдно геометричних параметрiв двотаврового профiлю.

Таким чином площа зминання стiнки прокатноi балки складаi:

За формулою 2.11 перевiряiмо умови зминання стiнки прокатноi балки настилу:

За формулою 84 [1] перевiряiмо ребро жорсткостi головноi балки на торцеве зминання:

Ва(2.13)

де Ва- площа зминання торцевоi поверхнi ребра, .

Площу зминання торцевоi поверхнi ребра знаходимо за формулою 85 [1]:

, (2.14)

де Ва- товщина ш ширина ребра жорсткостi головноi балки, .

Таким чином площа зминання торцевоi поверхнi ребра жорсткостi складаi:

За формулою 2.13 перевiряiмо ребро жорсткостi головноi балки на торцеве зминання:

Визначаiмо дiаметр болта

Ва(2.15)

Ва(2.16)

Монтажнi болти для крiплення балки настилу до головноi балки приймаiмо М16.

2.3 Розрахунок монтажного стику головноi балки

Вибираiмо конструктивно розташування монтажного стику посерединi головноi балки, тодi ; .

Згiдно рекомендацiй [1] приймаiмо схему розташування болтiв монтажного стику головноi балки, спосiб обробки тАУ металевими щiтками, контроль затягування болтiв тАУ за згинальним моментом.

Рисунок 2 тАУ Схема компоновки болтiв монтажного стику

Момент iнерцii у найбiльш вiддалених вiд вiсi болтах розраховуiмо за формулою 88 [1]:

, (2.15)

де Ва- момент iнерцii стiнки балки, ;

Ва- момент iнерцii всього перерiзу балки, .

Таким чином момент iнерцii у найбiльш вiддалених вiд вiсi болтах складаi:

За формулою 89 [1] визначаiмо зусилля в болтах, викликане моментом :

, (2.16)

де Ва- вiдстань мiж крайнiми рядами болтiв за висотою, ;

Ва- сума квадратiв вiдстаней мiж симетричними рядами болтiв, ; Ва- кiлькiсть рядiв болтiв.

Таким чином максимальне зусилля в болтах складаi:

Так як поперечна сила у перетинi , сумарне зусилля .

За формулою 92 [1] визначаiмо необхiдну площу перерiзу високомiцного болта:

, (2.17)

де Ва- розрахунковий опiр розтягу високомiцного болта;

Ва- коефiцiiнт умов зтАЩiднання;

Ва- кiлькiсть поверхонь тертя;

Ва- коефiцiiнт тертя та коефiцiiнт надiйностi за табл.11д [1].

Таким чином необхiдна площа перерiзу високомiцного болта складаi:

За табл.15д [1] вибираiмо дiаметр високомiцного болта М16 з . Товщину накладок приймаiмо конструктивно рiвною .

Зусилля в поясах балки розраховуiмо за формулою 94 [1]:

, (2.18)

де - згинальний момент в полках балки, ;

Ва- висота балки, .

Таким чином зусилля в поясах головноi балки складаi:

За формулою 95 [1] розраховуiмо несучу здатнiсть одного високомiцного болта крiплення поличок:

Ва(2.19)

Кiлькiсть болтiв у зтАЩiднаннi визначаiмо за формулою 96 [1]:

Ва(2.20)

Ва(приймаiмо 8 болтiв М16)

Необхiдну площу накладок розраховуiмо за формулою 97 [1]:

Ва(2.21)

Необхiдну товщину накладок розраховуiмо за формулою 98 [1]:

Ва(2.22)

Ва(приймаiмо товщину )

3. РОЗРАХУНОК ЦЕНТРОВОтАУСТИСНЕНИХ КОЛОН

Розрахункову висоту колони визначаiмо за формулою 98 [1]:

, (3.1)

де Ва- висотна позначка верха майданчика за завданням, ;

Ва- величина заглиблення колони у пiдлогу.

Таким чином розрахункова висота колони складаi:

Так як при наявностi звтАЩязкiв мiж колонами в обох напрямках, вузол верхнього закрiплення колони вважають шарнiрним розрахункова висота колони . Згiдно рекомендацiй [1] приймаiмо гнучкiсть колони , тодi коефiцiiнт .

Потрiбний радiус iнерцii перерiзу гiлки колони розраховуiмо за формулою:

Потрiбну площу перерiзу ланки колони визначаiмо за формулою 102 [1]:

, (3.3)

Таким чином потрiбна площа перерiзу колони складаi:

З сортаменту фасонного прокату приймаiмо швелер №14 з характеристиками: ; . Таким чином фактична гнучкiсть колони буде складати:

Отримана гнучкiсть перевищуi припустиме значення, тому з сортаменту фасонного прокату приймаiмо швелер №18 з характеристиками: ; . Таким чином фактична гнучкiсть колони буде складати: Ва()

Перевiрку мiцностi прийнятого перерiзу виконуiмо за формулою:

Ва(3.4)

Розрахунок необхiдноi гнучкостi колони проводимо iз умови рiвностiйкостi перерiзу колони () за формулою 120 [1]:

, (3.5)

де Ва- гнучкiсть окремоi гiлки колони.

Таким чином гнучкiсть колони складаi:

Необхiдний радiус iнерцii вiдносно вiсi Y визначаiмо за формулою 121 [1]:

Необхiдну вiдстань мiж гiлками колони знаходимо за формулою 123 [1]:

Ва(приймаiмо )

Мiнiмальна ширина наскрiзноi колони з умов [1] повинна складати:

Таким чином приймаiмо ширину наскрiзноi колони .

За формулою 124 [1] встановлюiмо вiдстань мiж планками:

Ва(3.6)

де Ва- гнучкiсть окремоi гiлки;

Ва- радiус iнерцii гiлки вiдносно нейтральноi вiсi, .

За формулою 3.6 вiдстань мiж планками складаi:

Ва(приймаiмо )

За формулою 126 [1] визначаiмо власний момент iнерцii перерiзу колони:

, (3.7)

де Ва- вiдповiдно, площа i власний момент iнерцii гiлки вiдносно вiсi Y.

Таким чином власний момент iнерцii перерiзу колони складаi:

Радiус iнерцii перерiзу визначаiмо за формулою 127 [1]:

За формулою 128 [1] визначаiмо гнучкiсть колони вiдносно вiсi Y:

Ва()

За формулою 129 [1] визначаiмо приведену гнучкiсть колони:

За формулою 130 [1] перевiряiмо стiйкiсть вiдносно вiсi Y:

Ва(3.8)

Перевiряiмо стiйкiсть вiдносно вiсi за формулою 3.8:

За формулою 131 [1] знаходимо ширину планок:

Ва(приймаiмо )

Згiдно умов формули 132 [1] та рекомендацiй приймаiмо товщину i ширину планок ;.

За формулою 133 [1] перевiряiмо вiдношення жорсткостi планки i гiлки:

, (3.9)

де Ва- момент iнерцii перерiзу планки вiдносно власноi вiсi, ;

Ва- вiдстань мiж осями планок, ;

Ва- вiдстань мiж осями гiлок, .

Таким чином перевiряiмо умови формули 3.9:

За формулою 135 [1] проводимо розрахунок планки на дiю умовноi поперечноi сили:

За формулами 136 [1] проводимо розрахунок поперечноi сили i згинального моменту в планках:

За формулою 137 [1] проводимо перевiрку кутових швiв що закрiплюють планку до гiлок колони: (3.10)

3.1 Розрахунок оголовка колони

Товщину опорноi плити Ваприймаiмо конструктивно в межах 20тАж25мм. Болти виконують тiльки фiксуючу роль i також назначаються конструктивно дiаметром в межах .

РЖз умови мiцностi на зминання визначаiмо товщину ребра (формула 138 [1]):

, (3.11)

де Ва- довжина зминаiмоi площi.

Таким чином товщина опорного ребра складаi:

Ва(приймаiмо )

За формулою 140 [1] визначаiмо необхiдний катет шва:

Ва(3.12)

Висоту ребра визначаiмо iз умови мiцностi зварних швiв, якi закрiпляють iх до стiнок колон (формула 139 [1]):

Ва(3.13)

Ва(приймаiмо )

Визначивши розмiри ребра, необхiдно перевiрити його на зрiз за формулою 139 [1]:

Ва(3.14)

3.2 Розрахунок бази колон

За формулою 143 [1] визначаiмо необхiдну площу опорноi плити, виходячи iз умови забезпечення мiцностi бетону фундаменту пiд плитою:

, (3.15)

де тАУ розрахунковий опiр стисненню бетону фундаменту, ;

ВатАУ коефiцiiнт, який залежить вiд спiввiдношення площi верхнього обрiзу фундаменту i площi опорноi плити бази;

ВатАУ розрахунковий тиск колони на фундамент, який враховуi власну вагу колони, кН.

За формулою 144 [1] знаходимо розрахунковий тиск колони на фундамент

, (3.16)

ВатАУ площа перерiзу колони, м²;

ВатАУ довжина колони;

ВатАУ вага Ваперерiзу колони за довiдником;

Ва- коефiцiiнт надiйностi за навантаженням.

Таким чином розрахунковий тиск колони на фундамент складаi:

Згiдно формули 3.15 площа опорноi плити колони складаi:

За формулою 145 [1] встановлюiмо ширину плити:

Ва(3.17)

де Ва- товщина траверси, приймаiться в межах ;

тАУ величина консольного звiсу, приймаiться в межах .

Таким чином ширина плити складаi:

За формулою 146 [1] визначаiмо необхiдну довжину плити:

Згiдно умов [1] довжину плити приймаiмо .

За формулою 147 [1] визначаiмо напруження стиску опорноi бази:

За формулами 148-150 [1] визначаiмо найбiльшi згинальнi моменти, що виникають у опорнiй плитi колони для смужки одиничноi ширини :

За найбiльшим згинальним моментом знаходимо необхiдну товщину плити за формулою 152 [1]:

Ва(приймаiмо )

За формулою 153 [1] визначаiмо висоту траверси колони:

Ва(приймаiмо )

За формулою 154 [1] навантаження на траверсу приймаiмо рiвномiрно розподiленим:

За формулами 155-156 [1] найбiльшi значення згинального моменту в траверсi становить:

а) на консольних дiлянках:

б) у прольотi:

За формулою 157 [1] найбiльша поперечна сила на опорi складаi:

За формулою 158 [1] проводимо перевiрку мiцностi траверси на згин:

Ва(3.18)

За формулою 159 [1] проводимо перевiрку мiцностi траверси на зрiз

Ва(3.19)

ПЕРЕЛРЖК ПОСИЛАНЬ

1. Методичнi вказiвки до виконання курсовоi роботи "Робочий майданчик виробничих будiвель" по курсу "Металевi конструкцii" для студентiв фаху 7.092101 "Промислове i цивiльне будiвництво"/Склад. В.В.Шкода. тАУ Запорiжжя: ЗДРЖА, 1997-61 с.

2. Бадур А.И., Белогуров В.Д. Стальные конструкции. Справочник конструктора.-К.: Изд-во "Сталь", 2004.-120 с.

3. Справочник конструктора металлических контрукций/ Васильченко В.Т., Рутман А.Н., Лукьяненко Е.П.-Киев: Будiвельник, 1890.-288 с.

4. Справочник техника-конструктора. Изд. 3-е, перераб. И доп. Самохвалов Я.А., левицкий М.Я., Григораш В.Д. Киев, "Технiка", 1978.-592 с.

Вместе с этим смотрят:

Авангардизм як явище архiтектури ХХ столiття

Автоматическая автозаправочная станция на 250 заправок в сутки

Амурський мiст

Анализ деятельности строительного предприятия "Луна-Ра-строй"

Анализ проектных решений 20-ти квартирного жилого дома