Рабочая площадка промышленного здания

 

Ростовский  Государственный Строительный Университет

Кафедра МД и ПК

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пояснительная записка к курсовому  проекту

 

на тему: «Рабочая площадка промышленного здания»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                                                           Выполнила:

                                                                                                     Студент гр.П-463

                                                                                             Бондарь Ю.Ю.

                                                                                         Проверил:

                                                                                              Куликов Я.С.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ростов-на-Дону

2011 г.

Содержание:

 

1. Задание на проектирование

 

2. Расчет  настила

 

3. Подбор сечения балки настила

 

1.4. Подбор сечения  вспомогательной балки

 

1.5. Подбор сечения  главной  балки

 

1.6. Расчет колонны

 

1.7. Расчет опирания главной балки на колонну

 

1.8. Расчет базы колонны

 

1.9. Мероприятия по защите стальных конструкций от коррозии

 

1.10. Список литературы

 

 

 

 

 

1.2. Расчет стального настила

 

 

Расчетная схема настила. Материал настила- сталь С245. 

                                                                                                                                                                                                                      

Для выполнения расчета необходимо задаться толщиной настила, которая зависит  от величины нормативной полезной нагрузки на площадке: Рⁿ=28кПа – назначаем толщину настила t₀=10 мм.

Собственный вес1м² настила толщиной t₀

Pⁿ_d1=ρ· t₀=78,5·0,010=0,785(кН/м²);

Где ρ=78,5кг/ м² - плотность прокатной стали.

                   Нормативная нагрузка, действующая на настил

qⁿ=Pⁿ₁+ Pⁿ_{d1 =} 28+0,785=28,78(кН/м²),

 

Толщину настила определяем по следующей  формуле:

,

где: = 200 см пролет настила (шаг балок настила):

       ,

       ν=0.3 коэффициент Пуассона.

 

Принимаем толщину настила t_наст=18мм.

 

Определяем  собственный вес настила

Распор  Н₀, возникающий в настиле при приварке, равен

Н₀= (π²/4)(1/n₀)²Е₁t_наст=1,0*1,2*(3,14*3,14/4)(1/120)²*22637,36*1,8=8,37кН/см

Определим катет углового шва, прикрепляющего настил к балкам.

-по  металлу шва

                                  

-по  металлу границы сплавления

                                  

 

Принимаем .

 

 

 

 

 

 

1.3Подбор сечения  балки настила.

Расчетная схема балки. Материал балки настила –сталь С245.

                         

Нормативная нагрузка на балку 

- расчетная  нагрузка на балку          ,

Где: =1.2  по СП 20.13330.2011

        =1.05- коэффициент надежности по нагрузке для собственного веса металлоконструкции (СП 20.13330.2011 );

         =1.

Определяем  усилия в балке:

Требуемый момент сопротивления сечения балки вычисляем с учетом развития пластических деформаций .

,

где: с₁=с=1.1- коэффициент для расчета на прочность с учетом развития пластических деформаций при изгибе;

       γ_с=1.0 -коэффициент условий работы;

       R_у=24 кН/см²- расчетное сопротивление стали растяжению, сжатию, изгибу по пределу текучести.

Из  сортамента подбираем двутавр №35Б1; W_Х=581,7 см³; Pⁿ_d2=38,9 кг; I_Х=10060 см²; h=346 мм; b_f=155 мм; t_w=6,2 мм; t_f =8,5 мм; R=18 мм.

Нагрузка  действующая на балку настила  с учетом ее собственного веса:

- нормативная 

- расчетная 

             

       

Уточняем  коэффициент с₁:

;

с₁=1,097  - оставляем без изменения.

 

Выполняем проверку прочности:

-Условие прочности выполняется.

 

 -Условие прочности выполняется.

 

Выполняем проверку жесткости балки:

где -предельно допустимый относительный прогиб балки настила

по  СП 20.13330.2011

     -условие жесткости выполняется.

 

1.4. Подбор сечения вспомогательной балки.

 

Материал  балки настила –сталь С245.

Эквивалентная погонная нагрузка на вспомогательную  балку:

- нормативная нагрузка на балку

- расчетная нагрузка на балку

где =1.2  по СП 20.13330.2011 ;

       =1.05- коэффициент надежности по нагрузке для собственного веса металлоконструкции (СП 20.13330.2011);

       =1.

Определяем  усилия в балке:

Требуемый момент сопротивления сечения балки  вычисляем с учетом развития пластических деформаций .

,

где: с₁=с=1.1- коэффициент для расчета на прочность с учетом развития пластических деформаций при изгибе;

       γ_с=1.0 -коэффициент условия работ;

       R_у=24 кН/см²- расчетное сопротивление стали.

Из сортамента подбираем двутавр №80Б2; W_Х=5044 см³, =159,5 кг; I_Х=199500 см⁴; h=791 мм; b_f=280 мм; t_w=13,5 мм; t_f =17 мм; R=26м.

  Нагрузка, действующая на балку настила с четом ее собственного веса:

- нормативная 

- расчетная 

            

 

       

Уточняем  коэффициент с_x:

   ;   

 

Проверки  подобранного сечения

 

Выполняем проверку прочности:

- нормальные напряжения в сечении  балки вычисляем по формуле:

- условие выполняется

 

 

-касательные  напряжения в сечении балки  вычисляем по формуле:

 

- условие выполняется

 

 

Выполняем проверку жесткости балки:

где -предельно допустимый относительный прогиб балки настила.

 

-Условие жесткости выполняется.

 

Т.к  на верхний пояс вспомогательных  балок опираются балки настила, то, согласно п. 8.2.2[1], необходимо выполнить  проверку прочности стенки балки, для  чего сначала определяем местное  напряжение по формуле:

, где

F = 242,32 кН – расчётное значение нагрузки;

= 1,35 см – толщина стенки вспомогательной балки;

- условная длинна распределения нагрузки;

b = 15,5 cм – ширина полки балки настила;

h = 1,7+2,6 = 4,3.

 

                                     

 

Прочность стенки вспомогательной балки проверяем  по формуле:

 

                     - условие выполняется.

 

Выполняем проверку в опорном сечении вспомогательной  балки:

 

                                        

 

               - условие выполняется.

 

Расчётную длину балки определяем  по п.8.4.2 [1], как расстояние между точками раскрепления  сжатого пояса из плоскости изгиба балки настила:

Предварительно  проверяем применимость формулы  табл. 11 [1], по которой мы определяли условную гибкость сжатого пояса балки, в данном случае она не превышает предельных зачений.

<6   и ;      1< и .

  по  формуле (73) табл. 11 имеем:

Находим коэф. по формулам:

 

Поправочный коэф. :

                            

Предельная  гибкость пояса балки:

                                  

 

Фактическая условная гибкость сжатого пояса  второстепенной балки:

                          <0,186 ,

 

поэтому общую устойчивость балки проверять  не требуется.

 

 

1.5. Подбор сечения главной балки.

   

Материал  балки настила –сталь С245.

Эквивалентная погонная нагрузка на главную балку:

        Нормативная нагрузка на балку

       Расчетная нагрузка на балку   

 

Определяем  усилия в балке:

 

Требуемый момент сопротивления:

;

Где γ_с=1.0 -коэффициент условия работ;

       R_у=24 кН/см²- при толщине проката от 4 до 20мм.

       R_у=23 кН/см²- при толщине проката св. 20мм.

 

Проектируем главную балку сварной составной. Компоновку составного сечения начинаем с установления высоты.

Высота  балки из условия жесткости

 

Высота  балки из условия минимального расхода  стали:

Где : -толщина стенки(принимаем t=12мм).

Проверяем принятую толщину стенки из условия  работы её на срез:

 

,

 

Где Rs=0.58Ry=0.58·24=13.92кН/см²

       γ_с=1.0.

Условие коррозийной стойкости см выполняется.

 

Поскольку размеры полок пока неизвестны, полученные выше высоты используем для назначения высоты стенки балки из условий:

 и  см и принимаем равной 185см

 

Для определения ширины полки вычисляем

-момент  инерции сечения относительно  оси X;

-момент инерции стенки;

-момент инерции полок;

-площадь сечения полки;

толщина полки;

Ширина  полки   

Принимаем

, принимаем t_f=3, h=h_w+2t_f = 185+2*3=191см,

b_f=60< = = 63,67cм – условие выполняется.

 

 

 

 

Проверки  подобранного сечения

 

Вычисляем фактические геометрические характеристики сечения балки:

-момент  инерции сечения;

-статический момент половины  сечения;

-момент сопротивления сечения.

-условие выполняется

- свес полки

- условие выполняется

 

      - условие выполняется

 

      

 

Условная  гибкость стенки главной балки:

  стенку балки укрепляем поперечными ребрами

Расстояния  между ребрами  .

Принимаем шаг равный а=200см.

Ширину  ребра принимаем т.к согласно требованиям п.8.5.9 [1]

Толщину ребра  т.к.

 

Площадь сечения условной стойки.

 

- момент 

инерции условной стойки  относительно центральной  оси

 

- радиус инерции условной  стойки

 

- условная гибкость условной стойки при ее высоте

равной h_w    

 

Расчёт  условной стойкости на устойчивость выполняем по формуле:

 

- условие выполняется

 

Для стенок балок должны выполняться условия:

  .

Где: -нормальное напряжение в срединной плоскости стенки, параллельное оси балки;

-нормальное напряжение в срединной  плоскости стенки, перпендикулярное  оси балки, в том числе  ;

-касательное напряжение в  стенки балки.

Прочность стенки должна быть обеспечена по всей длине балки, однако в учебных  целях проверим только одно сечение  главной балки в четверти пролета х=1600/4=400см от опоры.

,

Поперечные силы на расчетном участке отсека:

,

- статический момент пояса  балки относительно нейтральной  оси.

Выполняем проверки прочности стенки балки:

- условие выполняется

 

В связи с тем, что длинна отсека  а=200см больше высоты , то при вычислении средних напряжений в отсеке принимаем расчётный участок длинной, равной высоте отсека

 

Изгибающие  моменты и поперечные силы на расчетном  участке отсека:

 

Где: =415см-расстояние от опоры до начала расчетного участка;

        =600см-расстояние от опоры до конца расчетного участка.

Среднее значение момента на расчетном участке  отсека:

.

 

Нормальное  напряжение в стенке посередине расчетного участка:

.

,

Условная  гибкость стенки:

, следовательно, устойчивость  стенки проверять можно.

Проверяем устойчивость стенки балки:

,

Где: ;

       

       ;

       

        =33,520; по табл.12

       

       ;

        ;

         d=185 см - меньшая из сторон пластинки;

         -отношение большей стороны пластины к меньшей.

; - условие выполняется.

 

При равномерно распределенной нагрузке сечение  разрезной составной балки можно  уменьшить в местах снижения изгибающих моментов( на расстоянии 1/6 пролета балки от опоры). Изменяем ширину пояса главной балки, назначив стык на расстоянии x´=270см от опоры. Уменьшенная ширина поясов должна составлять: ;  и см.

 

Изгибающий  момент и поперечная сила в месте  изменения сечения: