Расчет и конструирование стальных несущих элементов - курсовая работа

ФГОУ ВПО КГСХА

Кафедра строй конструкций

Курсовая работа

по курсу: «Металлические конструкции» на тему:

«Расчет и конструирование железных несущих частей

промышленной этажерки»

Выполнил: студент4 курса

2 группы ПГС Грачёв М.С.

Проверил: Потехин И.А.

Кострома 2005 г.

З А Д А Н И Е

к курсовой работе для студентов специальности ПГС на тему

«Расчет и Расчет и конструирование стальных несущих элементов - курсовая работа конструирование главных частей

железной промышленной этажерки»

1. Общая черта

Промышленная этажерка – это промышленное сооружение, созданное для размещения на ней технологического оборудования. Промышленные этажерки могут быть открытыми либо расположенными снутри основного производственного строения

Основной несущей конструкцией этажерки является каркас, состоящий из последующих частей: колонн, ригелей , вертикальных связей и горизонтальных жестких дисков – перекрытий Расчет и конструирование стальных несущих элементов - курсовая работа , расположенных друг над другом. Количество перекрытий и расстояния меж ними определяются требованиями технологического процесса. Перекрытие этажерки содержит в себе настил и балочную клеточку.

Настил может быть из сборных ж/б плит, цельным железобетонным либо железным.

Балочная клеточка – конструкция, состоящая из системы пересекающихся балок и поддерживающая настил перекрытия. Различают три Расчет и конструирование стальных несущих элементов - курсовая работа типа балочных клеток – облегченный, обычный и усложненный. Балочная клеточка облегченного типа состоит из 1-го ряда балок, уложенных с определенным шагом, к которым крепится настил. Балочная клеточка обычного типа состоит из 2-ух рядов балок: основных балок, опирающихся на колонны, и второстепенных балок (балок настила), опирающихся на главные балки.

Балочная клеточка усложненного типа Расчет и конструирование стальных несущих элементов - курсовая работа состоит из 3-х рядов балок: основных балок, опирающихся на колонны, второстепенных балок, опирающихся на главные балки, и балок настила , опирающихся на второстепенные балки.

Зависимо от метода крепления балок друг к другу и балок к колоннам различают крепление шарнирное (на болтах) и жесткое (на сварке).

Зависимо от положения Расчет и конструирование стальных несущих элементов - курсовая работа балок относительно друг дружку различают три вида сопряжения – этажное сопряжение, сопряжение в одном уровне и пониженное сопряжение. Этажное сопряжение более комфортно для монтажа, но приводит к большой строительной высоте перекрытия; сопряжение в одном уровне и пониженное позволяет уменьшить строительную высоту, но усложняет конструкцию. При этажном сопряжении крепление считается шарнирным, при сопряжении в Расчет и конструирование стальных несущих элементов - курсовая работа одном уровне может быть и шарнирное, и жесткое крепление. Балочные клеточки усложненного типа имеют, обычно, пониженное сопряжение основных и вспомогательных балок и сопряжение в одном уровне основных балок и балок настила.

2. Общие начальные данные для расчета и проектирования промышленной этажерки

Промышленная этажерка имеет последующие свойства: - выполнена из Расчет и конструирование стальных несущих элементов - курсовая работа стали С245; - находится снутри производственного строения; - имеет одно перекрытие;

- тип обычный;

- сопряжение балок этажное;

- крепление основных балок к колоннам и вспомогательных балок к основным шарнирное;

- сетка колонн состоит из 9-ти ячеек с размерами LxB, где L – шаг колонн в продольном направлении, B – шаг колонн в поперечном направлении;

- настил – сплошной металлической лист Расчет и конструирование стальных несущих элементов - курсовая работа.

3. Численные начальные данные (следует избрать из таблицы 1 согласно собственному шифру)

Таблица 1

2-ая цифра шифра Размеры ячейки Отметка верха настила 3-я цифра шифра Нормативная нагрузка от технологического оборудования, Pн в КПа
1 5x3 3,6 1 24
2 6x4 4,2 2 26
3 7x5 4,8 3 12
4 8x6 5,4 4 14
5 9x7 6,0 5 16
6 10x8 7,8 6 18
7 9x6 6,6 7 20
8 8x5 7,2 8 22
9 7x4 8,0 9 28
0 6x3 5,6 0 30

4. Содержание расчетно-пояснительной записки

- Выбор толщины железного настила по советам зависимо от Расчет и конструирование стальных несущих элементов - курсовая работа нагрузки, вычисление расчетного просвета железного настила и предназначение шага вспомогательных балок

- План балочной клеточки с указанием всех размеров

- Сбор нагрузок на 1 м2 поверхности перекрытия и на 1 м по длине балок – вспомогательной и главной

- Подбор профиля вспомогательной балки

- Сборка сечения сварной главной балки и главные проверки

- Подбор сечения колонны

- Узел сопряжения вспомогательной и главной балок

- Узел сопряжения Расчет и конструирование стальных несущих элементов - курсовая работа главной балки с колонной

- База колонны

Содержание:

1. Выбор толщины железного настила, вычисление расчетного просвета

железного настила и предназначение шага вспомогательных балок

2. План балочной клеточки

3. Сбор нагрузок на элементы балочной клеточки

4. Подбор профиля вспомогательной балки

5. Сборка сечения сварной главной балки и обеспечение ее надежности

6. Главные проверки:

1) Проверка прочности опорного сечения по касательным Расчет и конструирование стальных несущих элементов - курсовая работа напряжениям:

2)Проверка прочности среднего сечения по обычным напряжениям3)Проверка прочности по местным напряжениям

4)Проверка общей стойкости балки5)Проверка местной стойкости полки

6)Проверка местной стойкости стены7. Расчет опорной части балки8. Подбор сечения сплошной центрально сжатой колонны

9. Оформление оголовка колонны

10. Оформление базы колонны

11. Узел опирания балки настила на главную опору

12. Узел опирания главной балки на оголовок Расчет и конструирование стальных несущих элементов - курсовая работа колонны

13. Перечень использованной литературы.

Начальные данные:

L х В = 6 х 4 м

Рн = 30 кПа

Отметка верха настила (ОВН) = 4,2 м

Требуется: спроектировать балочную клеточку.

1. Выбор толщины железного настила, вычисление расчетного просвета железного настила и предназначение шага вспомогательных балок.

Толщину железного настила можно назначить по советы зависимо от нагрузки:

Рн, кПа 11…20 21…30
δ, мм 6…8 8…10 10…12 12…14

Для Рн = 30 кПа примем δ = 14 мм

Определим расчетный Расчет и конструирование стальных несущих элементов - курсовая работа просвет железного настила. Для этого определим величину нагрузки по формуле:

, где

g – свой вес листового настила (кН/м )

γ – удельный вес листового настила (кН/м )

(кН/м )

Запишем условие жесткости:

, где

n - величина, оборотная предельному относительному прогибу настила:

Предельный относительный прогиб настила:

, где = 0.3 для стали

Подставим имеющиеся данные в условие жесткости:

Определим расчетный Расчет и конструирование стальных несущих элементов - курсовая работа просвет настила:

ℓ = 40∙ δ = 40∙ 0.014 = 1,12 м

Примем ℓ = 1 м кратно шагу колонн.

Проведем проверку жесткости:

, где

Подставим имеющиеся данные в формулу для ƒ :

м = 0,8см

α = 0,46

Определим ƒmax:

см

Определим относительный прогиб:

<

Условие жесткости производится. Как следует, расчетный просвет железного настила подобран правильно.

Для предназначения шага балок настила воспользуемся приближенной зависимостью формулы Телояна:

, где

ℓ – расчетный просвет настила

м

Найдем число Расчет и конструирование стальных несущих элементов - курсовая работа балок настила:

Примем 6 балок настила в одной ячейке и вычислим шаг балок настила:

2. План балочной клеточки .

К – колонна

ГБ – основная опора

БН – опора настила

L – шаг колонн в продольном направлении либо просвет ГБ

В - шаг колонн в поперечном направлении либо просвет БН, либо шаг ГБ

a – шаг БН либо просвет листа настила

3. Сбор нагрузок Расчет и конструирование стальных несущих элементов - курсовая работа на элементы балочной клеточки

Нагрузки на 1 м перекрытия:

Вид нагрузки q , кН/м q , кН/м
Неизменные:

1. Вес настила:

1,099 1.05 1,153
Временные долгие:
2. Технологическая нагрузка от оборудования 30 1.2 36
Итого: 31,09 37,153

Погонные нагрузки на 1м длины балки настила:

, где

- коэффициент надежности по нагрузке.

кН/м

кН/м

4. Подбор профиля вспомогательной балки:

кН∙м

кН

Определим требуемый момент сопротивления из условия прочности по обычным Расчет и конструирование стальных несущих элементов - курсовая работа напряжениям с учетом пластической работы материала:

, где

W - момент сопротивления ослабленного сечения, определенного по упругой области работы элемента

с - коэффициент, учитывающий повышение момента сопротивления сечения при работе в области пластических деформаций (для двутавра с = 1.12)

R - расчетное сопротивление по лимиту текучести

- коэффициент критерий работы

Для стали: = 240 МПа

= 1.1 (по таблице 6 СНиПа «Стальные конструкции»)

Подставим имеющиеся Расчет и конструирование стальных несущих элементов - курсовая работа данные в формулу для :

м = 230 см

По сортаменту принимаем двутавр № 22 со последующими чертами:

см

см

Масса 1-го метра составляет 21 кг

Выполним проверку на твердость:

при

>

Условие не производится.

Избираем двутавр № 24 со последующими чертами:

см

см

b = 115 мм

F = 38,4см

Масса 1-го метра составляет 27,3 кг

Опять выполним проверку на твердость:

>

Условие Расчет и конструирование стальных несущих элементов - курсовая работа производится. Принимаем совсем двутавр № 24.

Погонные нагрузки на 1м длины главной балки:

, где

g - свой вес балки настила

кН/м

кН/м

5. Сборка сечения сварной главной балки и обеспечение ее надежности

6.

кН/м

кН∙м

кН

Определим требуемый момент сопротивления:

м = 2240 см

Лучшую высоту балки можно отыскать из условия жесткости:

Из данной формулы выразим I :

м = 68000 см

Отсюда:

м

Значение Расчет и конструирование стальных несущих элементов - курсовая работа h удовлетворяет условию: h Принимаем h = 0.6 м

Тогда толщина стены двутавра:

Принимаем = 9 мм

Высота полочки:

Примем мм

Примем 18 мм

мм

мм

Выразим b из данного выражения:

см

Нужно выполнение условия: b 200 мм. Потому, принимаем b = 24 см.

Определим геометрические свойства сечения:

см

см

см

6. Главные проверки

1) Проверка прочности опорного сечения по касательным напряжениям:

Делается по формуле:

, где

R Расчет и конструирование стальных несущих элементов - курсовая работа - расчетное сопротивление стали сдвигу

, где

- коэффициент надежности по материалу ( = 1.025)

= 245 МПа

МПа

Rs *1.1=138.63*1.1=152.46МПа

МПа

83,3<152.46

Условие производится. Как следует, сечение подобрано правильно.

2) Проверка прочности среднего сечения по обычным напряжениям:

Делается по формуле:

, где

R - расчетное сопротивление стали сжатию

см

МПа

Условие прочности производится.

3) Проверка прочности по местным напряжениям:

В этом случае проверяется точка, принадлежащая стене балки Расчет и конструирование стальных несущих элементов - курсовая работа, конкретно под опорой настила по формуле:

, где

F – сила давления от балки настила на главную опору.

- условная длина рассредотачивания локальной нагрузки.

Для двутавра № 24 b = 115 мм.

мм

кН

МПа

Условие прочности производится.

4) Проверка общей стойкости балки:

Данная проверка делается по формуле:

, где (1)

- коэффициент, определяемый по приложению 7 СНиПа II–23–81 «Стальные конструкции».

W - следует определять для Расчет и конструирование стальных несущих элементов - курсовая работа сжатого пояса.

Если производится неравенство: , то условие (1) можно не инспектировать.

Величину примем по таблице 8 СНиПа II–23–81 «Стальные конструкции» из расчета, что нагрузка приложена к верхнему поясу:

, где

b – ширина сжатого пояса

t – толщина сжатого пояса

h – расстояние меж осями поясных листов

Определим отношение :

должно составлять более 15. Как следует, принимаем .

Подставим данное значение в формулу Расчет и конструирование стальных несущих элементов - курсовая работа для нахождения предельной величины:

- коэффициент, определяемый по п. 5.20. СНиПа II–23–81 «Стальные конструкции» по формуле:

, где

, если производится условие

(условие не производится).

С1 =1,05*Вс

С1 =1,05*0,924=0,97 Принимаем с1 =1

Подставим приобретенные значения в формулу для δ:

Найдем :

Условие производится. Проверку по формуле (1). приложения 7 СНиПа II–23–81 «Стальные конструкции» инспектировать не требуется

5) Проверка местной стойкости полки Расчет и конструирование стальных несущих элементов - курсовая работа:

Делается по неравенству:

, где значение предельной величины определяется по таблице 30 СНиПа II–23–81 «Стальные конструкции».

Поначалу проверим условие:

Данное условие производится, как следует, избираем формулу для граничного значения из примечания к таблице 30:

см

мм = 11,55 см

Условие см производится.

6) Проверка местной стойкости стены:

Устойчивость стен балок не требуется инспектировать, если соблюдается последующее неравенство Расчет и конструирование стальных несущих элементов - курсовая работа:

, где

- условная упругость стены.

2.5 – коэффициент, значение которого не должна превосходить условная упругость стены при наличии местного напряжения в опорах с двухсторонними поясными швами.

Как следует, расстановку ребер проведем конструктивно.

Согласно правилам расстановки ребер жесткости этажных сопряжений балок в зоне образования пластического шарнира ребра жесткости инсталлируются под каждой опорой настила. На других участках ребра Расчет и конструирование стальных несущих элементов - курсовая работа жесткости устанавливают под опорами настила с шагом, не превосходящим максимально допустимый.

Выявим зону образования пластического шарнира:

м

Согласно п. 7.10. СНиПа II-23-81* «Стальные конструкции», расстояние меж основными поперечными ребрами в случае, если , не должно превосходить 2.5 , т.е 2.5∙56,4 = 141 см.

Допускается превосходить обозначенное выше расстояние меж ребрами до значений

3 , т.е 3∙56,4 = 169,2 см Расчет и конструирование стальных несущих элементов - курсовая работа при условии, что стена балки удовлетворяет проверкам по пп. 7.4* ( в нашем случае данную проверку проводить не надо, потому что ), 7.6* (проверку проводить не надо, потому что ), 7.7 (проверка не нужна, потому что в нашей системе отсутствует продольное ребро жесткости), 7.8 (проверка не нужна, потому что в нашей системе отсутствуют недлинные поперечные ребра Расчет и конструирование стальных несущих элементов - курсовая работа жесткости), 7.9 ( проверка не производится, потому что в данном пт описывается расчет на устойчивость стен балок ассиметричного сечения) и общая устойчивость балки обеспечивается выполнением требований п. 5.16*,а либо 5.16*,б ( см проверку общей стойкости балки).

Таким макаром, определим наибольший шаг расстановки ребер жесткости:

см

Также по п. 7.10, в стене, укрепленной только поперечными ребрами Расчет и конструирование стальных несущих элементов - курсовая работа, ширина их выступающей части для однобокого ребра должна быть более ( принимаем = 0.5 м) , а толщина ребра должна быть более

7. Расчет опорной части балки.

Запишем условие прочности на смятие торца ребра:

, где

- расчетное сопротивление стали смятию боковой поверхности, определяющееся по таблице 1* СНиПа «Стальные конструкции»:

, где

- временное сопротивление стали разрыву, принимаемое равным наименьшему Расчет и конструирование стальных несущих элементов - курсовая работа значению по муниципальным эталонам и техническим условиям на сталь по таблице 52* СНиПа «Стальные конструкции»

- коэффициент надежности по материалу, принимаемый по таблице 2.

МПа

Зададимся шириной ребра = 24 см ( см). Определим толщину ребра:

, где

Q – поперечная сила на опоре, равная 305.76 кН

мм

Принимаем толщину ребра = 8 мм.

Проверим опорный участок балки на устойчивость:

=16,88 см

Запишем условие прочности Расчет и конструирование стальных несущих элементов - курсовая работа:

, где

= 1

А=24*0,8+16,88*0,9=34,39 м

кН

-коэффициент продольного извива, определяющийся через условную упругость :

, где

- радиус инерции, определяющийся по формуле:

, где

см

см

Определим по таблице 72СНиПа «Стальные конструкции»:

Подставим приобретенные значения в формулу условия прочности:

Условие производится.

Определим величину выпуска ребра за нижнюю полку:

мм

8. Подбор сечения сплошной центрально сжатой колонны.

Определим усилие на колонну:

кН

Определим Расчет и конструирование стальных несущих элементов - курсовая работа расчетную длину колонны:

, где

ОВН – отметка верха настила

- высота балки настила, м

- высота главной балки, м

- выступающая часть опорного ребра главной балки, м

- толщина настила, м

Закрепление колонны по обоим концам шарнирное, как следует, = 1.

м

Запишем условие стойкости:

Зададимся значением условной гибкости в спектре от 70 до 100.

Примем = 100. Тогда по таблице 72 СНиПа «Стальные конструкции Расчет и конструирование стальных несущих элементов - курсовая работа» = 0.542.

Из условия стойкости выразим требуемую площадь сечения колонны:

Определим требуемый радиус инерции:

мм

Подберем профиль сплошной центрально сжатой колонны по сортаменту учебника Е.И.Беленя «Металлические конструкции»( приложение 14 таблица 8).

Принимаем трубу со последующими параметрами:

D = 219 мм

t = 8 мм

А = 53 см

i = 7,47 см

Вычислим фактическую упругость колонны:

Подставим приобретенные значения в условие стойкости:

Условие производится Расчет и конструирование стальных несущих элементов - курсовая работа. Как следует, профиль сплошной центрально сжатой колонны подобран правильно.

9. Оформление оголовка колонны.

Толщина плиты принимается в границах от 20 до 25 мм. Примем = 25 мм. Ширину плиты вычислим по последующей зависимости:

см

Вычислим ширину ребра:

мм

Толщину ребра определим из условия прочности ребра на смятие:

, где

- условная длина смятия, определяющаяся по формуле:

мм

Подставим приобретенное значение в Расчет и конструирование стальных несущих элементов - курсовая работа условие прочности ребра на смятие:

мм

Принимаем =12 мм.

Высоту ребра найдем из условия прочности сварных швов на срез по металлу шва:

, где

- расчетное сопротивление угловых швов срезу по металлу шва, принимаемое по таблице 56 СНиПа «Стальные конструкции».

Выразим из данного выражения:

Для электрода типа Э42 значения величин будут последующими:

Значение определим из Расчет и конструирование стальных несущих элементов - курсовая работа таблицы 34 СНиПа «Стальные конструкции». Для автоматической сварки при поперечнике сварочной проволоки 4 мм и нижнего положения шва = 0.9.

Таким макаром:

м

Примем

Проведем проверку прочности ребра на срез:

Rs =0.58Ry =0.58*240=139.2

Условие производится.

10. Оформление базы колонны.

Роль траверсы могут делать консольные ребра. Для сборки базы колонны берутся значения главных характеристик в Расчет и конструирование стальных несущих элементов - курсовая работа последующих спектрах:

= 20…40 мм

= 10…16 мм

, где

Ширина плиты рассчитывается последующим образом:

, где определяется из условия прочности фундамента на сжатие.

Примем = 7 МПа. Тогда:

м

Примем мм.

Также примем = 25 мм, = 10 мм, = 5 мм, мм.

Определим выступ ребра:

мм


11. Узел опирания балки настила на главную опору.

12. Узел опирания главной балки на оголовок колонны.

Перечень использованной литературы:

1. СНиП Расчет и конструирование стальных несущих элементов - курсовая работа 2.О1.О7-75. Нагрузки и воздействия. Нормы проектирования.- М.: Стройиздат, 1987.

2. СНиП II-23-81*. Железные конструкции. Нормы проектирования.- М.: Стройиздат, 1990.

3. Инженерные конструкции / Под ред. проф. В.В.Ермолова. – М.: Высшая школа, 1991.

4. Железные конструкции / Под общ. ред. проф. Е.И.Беленя. - М.: Стройиздат,1976.- 576 с.

5. К.К.Муханов. Железные конструкции.-М.:Стройиздат, 1978.- 576 с.

6. Железные конструкции Расчет и конструирование стальных несущих элементов - курсовая работа. Справочник проектировщика/Под ред. акад. Н.П.Мельникова.- М.:Стройиздат,1980.- 776 с.



raschet-ekscentrikovogo-vala.html
raschet-ekspluatacionnoj-kolonni.html
raschet-elektricheskih-cepej-postoyannogo-toka-metodom-svertivaniya.html