Проектирование встроенной рабочей площадки под технологическое оборудование промышленного предприятия - файл n13.docx

Проектирование встроенной рабочей площадки под технологическое оборудование промышленного предприятия
Скачать все файлы (811.4 kb.)

Доступные файлы (13):
n1.db
n2.dwg
n3.jpg32kb.29.08.2012 21:00скачать
n4.jpg39kb.29.08.2012 21:03скачать
n5.jpg51kb.30.08.2012 19:40скачать
n6.jpg27kb.01.09.2012 00:18скачать
n7.jpg36kb.03.09.2012 22:22скачать
n8.jpg72kb.04.09.2012 16:04скачать
n9.jpg40kb.27.09.2012 11:42скачать
n10.jpg58kb.28.09.2012 17:16скачать
n11.jpg51kb.28.09.2012 17:17скачать
n12.db
n13.docx453kb.01.10.2012 14:48скачать

n13.docx

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ, МОЛОДЕЖИ И СПОРТА УКРАИНЫ

ОДЕССКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ СТРОИТЕЛЬСТВА И АРХИТЕКТУРЫ


Кафедра металлических, деревянных и пластмассовых конструкций

Курсовая работа

по металлическим конструкциям

на тему:

” Проектирование встроенной рабочей площадки под технологическое оборудование промышленного предприятия”


Выполнил: студент

Группы ЗФПО-4

Виноградова Е.В 11158

Проверил

Михайлов А.А.


Одесса 2012

1. Исходные данные:
Пролёт главных балок: L — 12 м,

Шаг главных балок: l2= 5,6 м,

Отметка уровня пола площадки: Н – м,

Временная длительная нормативная нагрузка:=23кН/м2,

Материал металлических конструкций - сталь С245,

Тип настила - железобетонная плита.
2. Расчет балок настила.

Определение величин нагрузок действующих на балку:

= (+)a, кН/м – нормативная нагрузка

q = (+)a, кН/м – расчетная нагрузка

где:

– нормативная постоянная нагрузка от собственного веса настила;

=

=25 кН/– плотность материала настила (тяжелый бетон);

=1,2 и =1,1 – коэффициент надежности по нагрузке;

а - шаг балок настила, м;

– толщина настила, м.
== 0,1225=3 кН/

= (+)a = (23)кН/м

q = (+)a = (231,2+31,1)=61,8 кН/м
Определение максимальных усилий в балке, от действующей на нее расчетной нагрузки:
=
=





RА = 173, 04 кНм

RВ= 173, 04 кНм



RВ= 138, 18 кНм


l= 5,6 м



Qтах= 173,04 кН

Mтах= 242,256 кНм


Qтах= 173,04 кН


Определение требуемого момента сопротивления балки:
==917,6363

где:

= 24 кН/- расчетное сопротивление стали изгибу;

= 1,1 – коэффициент изгибающий развитие пластических деформаций;

– максимальный изгибающий момент, кНЧсм(1кНм=кНЧсм)
По сортаменту принимаем номер двутавра так, чтобы при этом удовлетворялось условие .

Принимаем двутавр №40:

; =19062 ; =545; d=0,83 см.
Проверяем прочность назначенного сечения балки по первой группе предельных состояний:

? = = = 23, 1094 кНЧ = 24 кНЧ

Прочность подобранного сечения обеспечена.
Вычислим недонапряжение балки:



Сечение подобранно удовлетворительно.
Жесткость назначенного сечения проверяется по второй группе предельных состояний:





где:

– предельно допустимое значение относительного прогиба;

– нормативная погонная нагрузка на балку, кНЧсм;

E = 2, 06Ч кНЧ – модуль упругости стали.

Жесткость подобранного сечения обеспечена.

Общую устойчивость балок допускается не проверять при передачи нагрузки через сплошной жесткий настил, непрерывно опирающийся на сжатый пояс конструкции и надежно с ним связанный, что имеет место в рассматриваемом случаи.

Местная устойчивость элементов прокатных профилей не проверяется, так как она обеспеченна при проектировании их сортамента.

3. Расчет и конструирование главных балок.
3.1 Подбор сечения балки.

Определение величины сил, которыми загружается главная балка:

P = ql = 61,8Ч5,6 =346,08 кН



Определение величины опорных реакций и внутренних усилий в главной балке:
== = 6346,08/2=1036.24 кН

=ЧЧ =1,02Ч1036,24Ч2/2=1056,96 кНм;

= = 1,02(1036,24(2+2/2)-346,08Ч2)=2464,89 кНм;

= =1,2(1036,24Ч(2+2+2/2)-346.08Ч2Ч2-346,08Ч2=3166,81 кНм;

=Ч=1,02Ч1036,23=1056,96 кН;

==1,02(1036,24-346,08)=703,96

==1,02(1036,24-2Ч346,08)=350,9616

Определяем требуемый момент сопротивления сечения главной балки из расчета в упругой стадии работы материала:

=== 13195.04

Где:

– максимальный изгибающий момент по длине главной балки

=24 кН/-расчетное сопротивление стали главной балки.



Высота сечения главной балки из условия минимального расхода материала:

=5,6=5,6=132,16 см.

Окончательная высота стенки увязывается с сортаментом листовой прокатной стали и принимается

==1400 мм.

=140 см.

В соответствии с рекомендуемой гибкостью стенки k=1/140, ее толщина определяется как

=

=140=1

Окончально принимаем = см.

Найденная толщина увязывается с сортаментом листовой стали, после чего делается проверка прочности стенки при ее работе на срез под действием максимальной поперечной силы
=
=1056,94 – максимальная поперечная сила в сечениях главной балки;

=+5=140+5=145 см. – высота балки;

=0, 58=0, 58Ч24 = 13,92 кН/- расчетное сопротивление стали срезу.

=0,78
Площадь поперечного сечения отдельного пояса балки
=-==70, 92

Задаваясь шириной пояса:

= = Ч140 = 28 см

Находим его толщину:

= = = 2,53 см

Увязываясь с сортаментом листовой стали окончательно принимаем

= 28 см, =2,8 см.

Проверяем скомпонованное сечение в соответствии с требованиями:

  1. = 10 мм

  2. = 28 мм

  3. = 280 мм

Конструктивные требования выполнены.

  1. ==2,8

Условие свариваемости выполнены.

  1. =

Условия равномерного распределения напряжений по ширине пояса выполнено.

  1. =10 = =29,3

  2. Условие обеспечения местной устойчивости пояса выполнено.


Определяем геометрические характеристики скомпонованного сечения:

=+=+28=1028026,788

- момент сопротивления

===14121,247

- статический момент полки балки относительно нейтральной оси х

= =28Ч2,8=5597,76

- статический момент половины сечения относительно нейтральной

оси х-х
= += 28Ч2,8+=8047,76

Проверим прочность по нормальным направлениям при максимальном моменте

? =

=22,4224 кН/

Проверим прочность балки на срез при действии максимальных касательных напряжений

? =

=8,24 кН/

Прочность обеспечена.

Требуемая жесткость балки, регламентированная второй группой предельных состояний, была обеспечена в процессе проектирования, из условия

=

Определим при принятой расчетной схеме конструкции главной балки относительный прогиб

ʄ=

ʄ==1,887==2,897
3.2 Выбор сопряжения главных балок с балками настила.

Принимаем сопряжение главных балок с балками настила в одном уровне.

3.3 Проверка общей устойчивости балки.

Проверка общей устойчивости балки не выполняется.

3.3 Проверка местной устойчивости элементов главной балки.

Местная устойчивость сжатого пояса обеспечена при компоновке сечения балки:



; 5

Где:

- свес поясного листа,

Местная устойчивость стенки.

Местная устойчивость стенки составной балки может обеспечиваться ее толщиной, однако подобное решение приводит к значительному перерасходу стали при сечениях большой высоты. Более рациональным считается усиление стенки составной балки ребрами жесткости, устанавливаемыми в местах расположения балок настила.



Часть стенки, ограниченная поясами и ребрами жесткости, называется “отсеком”. Длина отсека , ограничивается в зависимости от величины гибкости балки.

==

max при

max =2Ч140=280 см при
Ребра жесткости, усиливающие стенку балки, могут быть одно- и двухсторонними. Т.к. мы приняли сопряжение главных балок с балками настила в одном уровне, мы выбираем двухсторонние ребра жесткости.

Определим ширину ребер из условия





Округляясь до 0,5 см принимаем =8,5 см.

Толщина ребер жесткости зависит от их ширины и определяется из условия





Окончательно, увязываем с сортаментом листовой стали, принимаем =0,8 см, =8,5 см.

Определим среднее значение изгибающих моментов и поперечных сил в пределах каждого отсека

;

;




Нормальные расчетные сжимающие напряжения на уровне поясных швов при симметричном сечении балки и средние касательные напряжения определяются по формуле

;




Критические напряжения, по достижении которых стенка теряет устойчивость

;

==37,44 кН/

=10,3 ;

Где

- коэффициент, принимаемый для сварных балок в зависимости от коэффициента

Т.к. мы приняли сопряжение в одном уровне, т.е. плиты опираются на балку непрерывно принимаем = 35,5;

– отношение большей стороны рассматриваемого отсека к меньшей;

;
– условная гибкость стенки на меньшей стороне рассматриваемого отсека;

=
– меньшая из сторон рассматриваемого отсека.

=

=4,77

=10,3

=10,3
Проверка местной устойчивости каждого отсека стенки выполняется по формуле



Где - коэффициент условий работы равный 1.

Допускается использование односторонних поясных швов.

отсек:



Местная устойчивость обеспечена, допускается использование односторонних поясных швов.

отсек:



Местная устойчивость обеспечена, допускается использование односторонних поясных швов.


3.5 Расчет поясных швов.
Поясные угловые швы выполняются автоматической сваркой. Расчет этих швов производится на сдвигающее усилие, действующее на единицу их длины.

=


Поясной шов рассчитывается на условные срез по двум сечениям

- по металлу шва (сечение1)




Прочность на срез по металлу шва обеспеченна.

- по металлу границы сплавления(сечение 2)




Прочность на срез по металлу границы плавления обеспечена.

Где:

n – количество швов, для односторонних составляет n=1;

- катет шва. Принимаем = 0,8см ;

, – коэффициенты глубины провара шва. Соответственно при автоматической сварке проволкой с d = 3..8 мм и положении шва “в лодочку”

=1,1 , =1,15;

- расчетное сопротивление срезу по металлу шва. Принимаем проволку марки Св-08 с =18

- расчетное сопротивление срезу по металлу границы плавления

=0,45=0,45

- нормативное значение временного сопротивления =41


3.6 Расчет опорных частей балки.
Узел опирания на колонну крайнего ряда
На опоре балки действует реакция , восприятие которой предусматривается через опорные ребра.

При размещении опорных ребер в узле, расположенном над колонной крайнего ряда, используем решение, предусматривающее их постановку непосредственно по оси колонны. Нижние торцы ребер в этом случае фрезеруется для плотной пригонки к поясу балки, а для пропуска поясных швов в ребрах срезают углы, что уменьшает их ширину по торцу 40 мм.



Задаемся шириной опорных ребер, исходя из условия

=0,5
Где:

=28 см - ширина пояса главной балки;

= толщина стенки главной балки.

Принимаем =13,5

Толщину опорных ребер назначаем из условия смятия торцов, принимаем во внимание срезы углов



Из условия местной устойчивости проверяем найденную толщину опорного ребра.

=1,51 см = 2 = 0,92 см

Окончательно увязываясь с сортаментом листовой стали, принимаем =16 мм.
Устойчивость опорной части балки из плоскости стенки проверяют, рассматривая ее как условный шарнирно-опертый стержень, равный по высоте стенке балки. Площадь поперечного сечения такого стержня включает, кроме опорных ребер, еще и части балки, участвующие в восприятии опорной реакции:

=

= 82,877
Определим момент инерции, радиус инерции сечения и гибкость этого стержня:



=

,

Выполним проверку

=

Устойчивость обеспечена.
Узел опирания на колонну среднего ряда.

На колоне среднего ряда устанавливаются две главные балки, что приводит к необходимости более компактного решения их узлов опирания. В этом случае единое опорное ребро приваривается к торцу балки. Ширина такого ребра назначается из условия

=28 см

Принимаем=28 см

Толщина опорного ребра из условия смятия

==1,19 см


Окончательно увязываясь с сортаментом листовой стали, принимаем

Устойчивость из плоскости стенки проверяется с учетом участия в работе части принадлежащей стенки балки. В этом площадь, момент инерции, радиус инерции поперечного сечения и гибкость условного стержня будет равны.

=28=52,64



==7,45 см

==18,79,

Выполним проверку

=21,14
Устойчивость обеспечена.
3.7 Расчет и конструирование сопряжений балок настила с главными балками.

В случаи сопряжения балок в одном уровне, стенка балки настила крепиться к ребру жесткости главной балки на болтах, для чего в полке и части стенки делаются вырезы.

Максимально допустимый диаметр отверстия в балке настила =2,5 см.

Определяем наружный диаметр болтов соединения, его величина для болтов класса точности В принимается на 3мм меньше диаметра отверстия, т.е.

d = - 0,3= 2,5 - 0,3= 2,2 см

Окончательно увязываясь с существующими диаметрами болтов, принимаем d=18мм.

В соответствии с принятым диаметром болтов уточняем диаметр их отверстий



Расчетное усилие, воспринимаемое одним болтом, определяется для случаев:



- смятие наиболее тонкого из соединяемых элементов

=85.14 кН

Где:

– расчетное сопротивление болтов срезу;

– расчетное сопротивление смятию соединяемых элементов;

– коэффициент условий работы соединения, для многоболтовых соединений при болтах класса точности В, равен 0,9;

d – наружный диаметр болта, см;

A – расчетная площадь сечения болта



число расчетных срезов одного болта, в данном случаи =1;

наименьшая суммарная толщина элементов, сминаемых в одном направлении; в данном случае равняется толщине ребра жесткости



=1,2=2,5;


Список литературы.


1. Кудишин Ю.И., Беленя Ю.И., Игнатьева В.С.. Металлические конструкции. М.: Издательский центр «Академия», 2006.

2. СНиП II-23-81* «Стальные конструкции». М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1990.

3. СНиП 2.01.07-85 «Нагрузки и воздействия». М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1986.

4. ГОСТ 27772-88 «Прокат для строительных стальных конструкций.

Общие технические условия». М., 1989.

5. ГОСТ 82-70 «Прокат стальной горячекатаный широкополосный универсальный. Сортамент». М., 1972.

6. Методические указания к курсовому проекту на тему:

“Проектирование металлических балочных клеток”, Одесса 2007
Учебный текст
© perviydoc.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации