Проектирование рабочей площадки промышленного здания

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И  НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФДЕРАЦИИ

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И  НАУКИ КЫРГЫЗСКОЙ РЕСПУБЛИКИ

КЫРГЫЗСКО – РОССИЙСКИЙ СЛАВЯНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

ФАКУЛЬТЕТ АРХИТЕКТУРЫ, ДИЗАЙНА И  СТРОИТЕЛЬСТВА

КАФЕДРА «СТРОИТЕЛЬСТВО»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Курсовая работа

 

по дисциплине: «Металлические конструкции»

на тему: «Проектирование рабочей площадки промышленного здания»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил: Байраков Константин

                                                           студент гр. ПГС–1–08

                                                                     Проверила: Каримова  Р.Х.

                                                                             профессор, к.т.н.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Бишкек 2011

 

 

 

 

1. Выбор рациональной схемы балочного покрытия.

Для начала выбираем марку стали, из которой будет выполняться балочная клетка. По СНиП 11-23-81*  принимаем сталь марки ВСт3 пс 6 – 2 ТУ-14-1-3023-81, толщиной проката t = 11 – 20 мм

Фасонная Rу = 27,5 кН/см²     Ru = 38 кН/см²

Листовая Rу = 26,5 кН/см²      Ru = 37 кН/см²

где Rу – расчетное сопротивление стали растяжению, сжатию, изгибу по пределу   текучести;

      Ru – то же по временному сопротивлению.

А) первый вариант балочной клетки-нормальный тип

Дано: А=16 м; В=7,5 м; Рвр=30 кН/м², настил из листа Rу = 27,5 кН/см².

Т.к. Рвр=30 кН/м² (21< Рвр <30 кН/м²), то толщина настила tн=12 мм.

g=0,942 кН/м² - собственный вес настила.

Расчетная схема  балочной клетки(нормальный тип)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Рассчитываем нормативную погонную нагрузку.

 

1,02 (30+0.942) 1= 31.561 кН/м = 0,31561 кН/п.м

 

Рассчитываем погонную нагрузку

 

= 1,02 ( 30 1,2 + 0.942 1,1) 1 = 37,96кН/м

 

2. Находим максимальный момент и нагрузку

 

= = 266,91кНм = 26691кНсм

 

= = 2133,25кН

 

3. Подбираем требуемый момент сопротивления

 

= см³.

С_x – коэффициент пластичности = 1,12;  γ_с – коэффициент условия работы = 1.

Согласно сортамента ГОСТ 26020* принимаем двутавровые балки

30ш2W_ф = 827 см³, I_x = 12200 см⁴, g_доп = 61 кг/м.

Проверка по напряжению:

 

. = кН/м²

 

 

 

 

Принимаем двутавровую балку  W_ф = 827 см³, I_x = 12200 см⁴, g_доп = 61 кг/м

 

         Проверка  по прогибу:

 

см.

 

Допустимый прогиб:

 

см.

1 м² перекрытия весит 94,2 + = 155,2 кг

 

 

Второй вариант балочной клетки – усложненный тип.

 

 

 

 

 

1)Рассчитываем нормативную погонную нагрузку

 

1,02 (30+1,1) 1,25 = 39,65 кН/м.п. = 0,3965 кН/см

 

Рассчитываем погонную нагрузку

 

= 1,02 ( 30 1,2 + 1,1 1,1) 1,25 = 47.443кН/м

 

2)Находим максимальный момент и нагрузку

 

= =79,3кНм = 7930кНсм

 

= = 79,3 кН

 

Подбираем требуемый момент сопротивления

 

= см³.

С_x – коэффициент пластичности = 1,12;  γ_с – коэффициент условия работы = 1.

Согласно сортамента ГОСТ 8239-72* ТУ 14-2-24-72 принимаем двутавровую балку  23                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                       23Б1W_ф = 260,5 см³, I_x =2996 см⁴, g_доп = 25,8 кг/м.

Проверка по напряжению:

 

1. = кН/м²

 

 

Так как 23Б1 W_ф = 260,5 см³, I_x =2996 см⁴, g_доп = 25,8 кг/м.

- удовлетворяет проверку по напряжению, то принимаем её в качестве балки настила.

 

Проверка по прогибу:

см.

Допустимый прогиб:

 

см.

 

 

23Б1 W_ф = 260,5 см³, I_x =2996 см⁴, g_доп = 25,8 кг/м.

.- проходит по прогибу, отсюда следует, что принимаем двутавровую балку 23Б1 в качестве балки настила.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Расчет  вспомогательной балки:

 

 

 

1)Рассчитываем нормативную погонную нагрузку:

 

1,02 (30+1,1+0,258/1,25) 4 = 127,73 кН/м.п

 

Рассчитываем погонную нагрузку:

 

=1,02 (30 1,2+(1,1+0,258/1,25)1,1) 4=

=152,74 кН/м.п.

 

2)Находим максимальный момент и нагрузку:

 

= = 1073,95кНм =107395кНсм

 

= = 572,78 кН

 

3)Подбираем требуемый момент сопротивления:

 

= см³.

 

С_x – коэффициент пластичности = 1,12;  γ_с – коэффициент условия работы = 1.

Согласно сортамента ГОСТ 8239-72* ТУ 14-2-24-72 принимаем двутавровую балку 70Б1W_ф = 3645 см³, I_x = 125930 см⁴, g_б.н = 129,3кг/м.

 

Проверка по напряжению:

 

1) = -(-4,4%) кН/м²

 

 

Отсюда видно, что 70Б1 W_ф = 3645 см³, I_x = 125930 см⁴, g_б.н = 129,3кг/м.

 

удовлетворяет проверки по напряжению.

 

Проверка по прогибу:

 

см.

 

Допустимый прогиб:

 

см.

 

Окончательно 70Б1 W_ф = 3645 см³, I_x = 125930 см⁴, g_б.н = 129,3кг/м.

 

1 м² перекрытия весит: 110 + = 163кг.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Третий вариант балочной клетки – усложненный.

 

 

 

 

 

 

 

Расчет балки настила:

 

 

 

1. Рассчитываем нормативную погонную нагрузку:

 

1,02 (30+1,1) 1,5 = 47,58 кН/м.п. = 0,4758кН/см

 

Рассчитываем погонную нагрузку:

 

= 1,02 (30 1,2 + 1,1 1,1) 1,5 = 56,93кН/м.п.

 

2)Находим максимальный момент  и нагрузку:

 

= = 72,87кНм = 7287кНсм

 

= = 91,08 кН

 

3)Подбираем требуемый момент  сопротивления

 

= см³.

 

С_x – коэффициент пластичности = 1,12;-γ_с – коэффициент условия работы = 1.

Согласно сортамента ГОСТ 8239-82*  принимаем двутавровые балки

22Б1W_ф = 232,0см³, I_x = 2550 см⁴, g_доп = 24,0 кг/м g_б.н= 0,24 кН/м

 

Проверка по напряжению:

 

1) = кН/м²

 

Согласно проверки принимаем  22Б1W_ф = 232,0см³, I_x = 2550 см⁴, g_доп = 24,0 кг/м g_б.н= 0,24 кН/м

 

Проверка по прогибу:

см.

Допустимый  прогиб:

 

см.

Окончательно принимаем  двутавр  22Б1W_ф = 232,0см³, I_x = 2550 см⁴, g_доп = 24,0 кг/м g_б.н= 0,24 кН/м

 

Расчет вспомогательной  балки:

=1,02 (30 1,1+(1,1+0,258/1,5)1,1) 3,2=

=31,66 кН/м.п.

 

 

1)Рассчитываем нормативную погонную  нагрузку:

 

1,02 (30+1,1+0,258/1,5) 3,2 = 31,66 кН/м.п

=0,3166кН/см

 

Рассчитываем погонную нагрузку

 

=1,02 (30 1,2+(1,1+0,258/1,5)1,1) 3,2=

=40,53 кН/м.п.

 

2)Находим максимальный момент и нагрузку

 

= = 284,97кНм =28497кНсм

 

= =151,98 кН

 

   3)Подбираем требуемый момент сопротивления

 

= см³.

 

С_x – коэффициент пластичности = 1,12;  γ_с – коэффициент условия работы = 1.

Согласно сортамента ГОСТ 8239-72* ТУ 14-2-24-72 принимаем двутавровые балки 40Б2 W_ф = 935,7см³, I_x = 18530см⁴, g_б.н = 54,7 кг/м = 0,547 кН/м.

Проверка по напряжению:

 

1) = -( 1,45% )кН/м²

 

Согласно проверки принимаем: 40Б2 W_ф = 935,7см³, I_x = 18530см⁴, g_б.н = 54,7 кг/м = 0,547 кН/м.

 

Проверка по прогибу:

 

см.

 

Допустимый прогиб:

 

см.

 

1м² перекрытия весит: 110 + = 154,1 кг.

 

 

Окончательно принимаем: : 40Б2 W_ф = 935,7см³, I_x = 18530см⁴, g_б.н = 54,7 кг/м = 0,547 кН/м.

 

 

 

 

 

 

№ варианта	Расход стали			Кол-во типоразмеров на ячейку	Кол-во монтажных единиц
	на 1 м	на ячейку AxB	%
1 норм.тип	155,2	18,624т	100	1	16
2 усложнен.	163,0	19560	95	2	24
3 усложнен.	154,1	18492	106,7	2	30

 

К дальнейшей разработке принимаем второй вариант балочной клетки, по минимальной трудоемкости изготовления и монтажа.

 

 

 

 

 

 

2.Расчет главной балки составного сечения.

 

      1) Рассчитываемнормативную  погонную нагрузку главной балки:

1,05 (30+1,1+1,63+32,3) 7,5 = 1283  кН/см

2) Рассчитываем расчетную погонную нагрузку главной балки:

=1,05 (30 1,2+(1,1+30,3+32,3) 1,1)

7,5 = 297,6кН/м

 

3) Находим максимальный момент  и нагрузку:

= 76158,6 кНм = 7615860кНсм

 

 

= = 2308,8 кН

 

4) Определяем требуемый момент сопротивления главной балки:

 

= см³.

 

γ_с – коэффициент условия работы = 1.

 

Из условия экономичности  вычисляем оптимальную высоту балки:

 

, где k – коэффициент для сварных балок постоянного сечения k = 1,1;   t_ω– толщина стенки из расчета:

 

= 11,8 мм, принимаем 12 мм.

 

Из условия экономичности вычисляем  оптимальную высоту балки:

 

h_opt = 1,1 = 170,26 см.

 

Из условия обеспечения требуемой  жесткости высота балки должна быть не менее h_min

 

136,68 см.

 

Принимаем высоту балки 180см.

 

Толщину пояса t_f принимаем равной 2,5 – 3 от толщины t_ω, отсюда t_f = (30 - 36)t_ω = 2,5 – 4 , задаемся t_ω = 3,6 см, отсюда h_ω = 180 – 8 = 172см.

 

 

 

 

Проверяем принятую толщину  стенки t_w

А) по срезу 

R_s=0.58 R_y=0.58 26.5=15.37 Kн/см

Проверяем прочность  стенки на срез на опоре:

= = 1,07 < 1,2 см.

Проверяем по местной  устойчивости без развития пластических деформаций:

см

Таким образом оба условия удовлетворяются.

 

Определим требуемый момент инерции:

= 28749 = 2587410 см⁴.

Момент инерции:

 см⁴.

 

 

Момент инерции, приходящийся на поясные листы:

 

 см⁴

 

 

Через вычислим требуемую площадь сечения поясов балки:

 

=2А_f ( )

133,13 см²

Где =h- = 180-3,6=176,4

Принимаем пояса из универсальной стали:t_f = 3,6 см, , для которой отношение

=

 

 находится в пределах рекомендуемого: .

Принимаем =36,с площадью A =3.6x36=136.8 см

 

Производим проверку принятой ширины (свес) поясов, исходя из их местной устойчивости:

 

; см;.    

 

Гибкость  полки равна 2,87, что не превышает допустимую гибкость полки 14,8 , по местной устойчивости проходит.

 

Определим фактический момент инерции:

 

 

 см⁴

 

 см³

Определим нормальное наибольшее напряжение главной балки:

 

Кн/см²

 

Перенапряжение составляет 4,5 %, что удовлетворяет требованию.

 

Изменение сечения пояса балки.

 

Сечение составной балки с подбором по M_max можно уменьшить в местах изменения момента у опор. Сечение балки уменьшается за счет изменения ширины пояса, при этом сохраняется сечение стенки и толщина пояса. Рациональное место уменьшения сечения для различных балок находится на расстояние (1/5 – 1/6) от длины главной балки до опоры и составляет1/5 20 = 3,4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Определим изменения в месте:

кНм = 609485кНсм.

кН.

Определим требуемые  и измененного сечения пояса:

 см³.

Где R_y -  расчетное сопротивление стыкового шва, принимается 0,85R_y.

 

Проверим законструированное сечение  на прочность:

 см⁴.

Определяем требуемый момент инерции  поясов, (значение смотрите в расчете главной балки составного сечения):