Ім'я файлу: Пояснююча записка.docx
Розширення: docx
Розмір: 144кб.
Дата: 06.11.2020


Конструювання несучих металевих конструкцій балочної клітки у виробничому будинку
Розрахунково – пояснювальна записка

до курсової роботи з дисципліни

,, Металеві конструкції’’

Львів – 2020


Вибір схеми балкової клітки з металевим настилом із рифленої сталі
Нормативне навантаження на 1 м2 настилу: gn = pn=26 кН/м2,

деpn =26 кН/м2нормативне корисне навантаження на перекриття,
Приймаю допустиме відношення прольоту настилу до прогину 150. Максимальне допустиме відношення прольоту сталевого настилу до його товщини з мови жорсткості:

= (1+ = (1+ ) = 83, 9

Приймаємо крок балок настилу а = 1 м та попередню ширину поясів балок bf= 10 см, отримуємо розрахунковий проліт настилу lн = а - bf = 100 – 10 = 90 см.

Мінімальна товщина настилу

=1,1 см =11 мм

Приймаю =11 мм.

Оскільки настил працює на розтяг і згином, то у місці стиків листів треба розраховувати на передачу зусиль розтягу:

= = = 0,271

Кріплення листів здійснюю за допомогою ручного електродугового зварювання електродами Е42Rwf = 180 МПа,Rwz= 0,45 Run = 0,45 360 = 162 МПа. Для ручного зварювання коефіцієнти ; ; .

Розрахунковий катет швів:

  1. за наплавленим металом = 2,15∙10-3 м

  2. за межею сплавлення = 1,67∙10-3 м

Приймаю конструктивно з умови зварюваності: = 4 мм.


Розрахунок балки настилу
Нормативне навантаження на 1 м довжини балки :
qn =(pn + gnн)∙а = ( 26 + 0,942)∙1 = 26,9 кН/м, де
gnн = 0,011∙7850∙10-2 = 0,942 кН/м2 – нормативне постійне навантаження від маси металевого настилу.
Розрахункове навантаження на 1 м довжини балки :

q =( pn + gnн )∙а =( 26∙1,2 + 0,942∙1,05)∙1 = 32,19 кН/м



Рис 1.1. Схема нормального типу балкової клітки

Розрахункові зусилля :

Mmax = = = 197, 16 кН м – максимальний згинальний момент;

Потрібний момент опору перерізу балки:

Wx, nec= = = 626,70 см3,

Ry = 260 МПа – рахунковий опір сталі класу С275

За сортаментом згідно ГОСТ 8239-72*підбираю двотавр №36 з такими характеристиками перерізу: момент опору Wx,fac =743 см3; момент інерції. Ix,fac=13380 см4; статичний момент половини перерізу Sx,fac = 423 см3; товщина стінкиtw = 7,5 мм; висота h =360 мм; ширина поличкиbf = 145 мм; товщина поличкиtf= 12,3 мм. Маса погонного метра балки msb= 48,6 кг/м.

Виконую остаточну перевірку прийнятого перерізу. Навантаження на балку з урахуванням її власної ваги

qn = 26,9 + (0,011∙48,6) = 27,43 кН/м;

q= 32,19 + (0,011∙48,6∙1,05) = 32,75 кН/м.

Розрахункові зусилля :

Mmax = = = 200,59 кН м – максимальний згинальний момент;

Qmax = = = 114, 0 кН – максимальна поперечна сила.



Рис 1.2. Розрахункова схема балки настилу

Перевіряю нормальні напруження в перерізі балки настилу за формулою:

σmax= = = 245,43 Мпа < Ry γc =260∙1,1 =286 МПа;

= = = 48,05 Мпа <Rs=0,58Ry γc= 0,58∙260∙ 1,1 = 165,88 МПа.

Балка має достатню міцність.

Прогин посередині прольоту балки:

fmax = = = 0,03 < = = 0,035.

Отже, переріз відповідає вимогам міцності, стійкості та жорсткості.

Розрахунок ускладненого типу балкової клітки
К рок балок настилу приймаємо 1 м; товщина настилу =11 мм; крок допоміжних балок приймаю 4,75 м. Проліт настилу Lб.н. = 4,75 м, а допоміжних балок L1 = 7 м.

Рис 1.3. Схема ускладненого типу балкової клітки

Добір перерізу балки настилу

Навантаження на 1 м довжини балок приймаю :qn= 26,9 кН/м ;q = 32,19 кН/м.

M max = = = 90,79 кН м – максимальний згинальний момент;

Рис 1.4. Розрахункова схема балки настилу

Потрібний момент опору перерізу балки:

Wx, nec= = = 288,58 см3,

За сортаментом згідно ГОСТ 8239-72* підбираю двотавр №24а з такими характеристиками перерізу: момент опору Wx,fac =317 см3; момент інерції. Ix,fac=3800 см4; статичний момент половини перерізу Sx,fac = 178 см3; товщина стінкиtw = 5,6 мм; висота h =240 мм; ширина поличкиbf = 125 мм; товщина поличкиtf= 9,8 мм. Маса погонного метра балки msb= 29,4 кг/м.

Навантаження на балку з урахуванням власної ваги балки :

qn = 26,9 + (0,011∙29,4) = 27,22 кН/м;

q= 32,19 + (0,011∙29,4∙1,05) = 32,53 кН/м

Розрахункові зусилля :

Mmax = = = 91,74 кН м – максимальний згинальний момент;

Qmax = = = 77,26 кН – максимальна поперечна сила.

Перевіряю нормальні напруження в перерізі балки настилу за формулою:

σmax= = = 263,1 Мпа < Ry γc =260∙1,1 =286 МПа;

= = = 64,63 Мпа <Rs=0,58Ry γc= 0,58∙260∙ 1,1 = 165,88 МПа.

Балка має достатню міцність.

Прогин посередині прольоту балки:

fmax = = = 0,02 < = = 0,027.

Отже, переріз відповідає вимогам міцності, стійкості та жорсткості.

Добір перерізу допоміжних балок

Ширина смуги навантаження відповідає кроку допоміжних балок а1 = 4,75 м. Навантаження на 1 м довжини балки:

  • нормативне qn = ( 26,9 +0,011∙ 29,4 )∙4,75 = 129,31 кН/м ;




  • розрахункове q =( 32,19 +0,011∙ 29,4∙1,05 )∙4,75 = 154,52 кН/м.

M max = = = 946,43 кН м – максимальний згинальний момент;

Рис 1.5. Розрахункова схема другорядної балки

Потрібний момент опору перерізу балки:

Wx, nec= = = 3008,36 см3,

За сортаментом згідно ГОСТ 2620-83 підбираю двотавр №70Б1 з такими характеристиками перерізу: момент опору Wx,fac =3630 см3; момент інерції. Ix,fac=125 800 см4; статичний момент половини перерізу Sx,fac = 2080 см3; товщина стінкиtw = 11,5 мм; висота h =693 мм; ширина поличкиbf = 260 мм; товщина поличкиtf= 15,5 мм. Маса погонного метра балки msb= 127 кг/м.

Навантаження на балку з урахуванням власної ваги балки :

q= 154,52 + (0,011∙127,0∙1,05) = 155,99 кН/м

Розрахункові зусилля :

Mmax = = = 955,43 кН м – максимальний згинальний момент;

Qmax = = = 545,97 кН – максимальна поперечна сила.

Перевіряю нормальні напруження в перерізі балки настилу за формулою:

σmax= = = 239,28 Мпа < Ry γc =260∙1,1 =286 МПа;

= = = 78,50 Мпа <Rs=0,58Ry γc= 0,58∙260∙ 1,1 = 165,88 МПа.

Балка має достатню міцність.

Прогин посередині прольоту балки:

fmax = = = 0,02 < = = 0,035.

Отже, переріз відповідає вимогам міцності, стійкості та жорсткості.

Техніко – економічне порівняння варіантів схем балкових кліток

Порівняння здійснюю за витратою металу на квадратний плану майданчика.

  • для першого варіанта ( нормальний тип балкової клітки):

gм = gм.н + gм.б.н. = 7850∙0,011 + = 134,95 кг/м2

  • для другого варіанта (ускладнений тип балкової клітки):

gм = gм.н + gм.б.н. + gм.д.б. = 7850∙0,011 + + = 142,49 кг/м2.

Отже, перший варіант ( нормальний тип балкової клітки ) вигідніший, тому його обираю для подальших розрахунків.

Розрахунок і конструювання головної балки

Визначення висоти головної балки

Нормативне навантаження на 1 м довжини балки:

qn = 1,03∙ (26+1,35)∙7 = 197,19 кН/м;

Розрахункове навантаження:

Q= 1,03∙ (26∙1,2+1,35∙1,05)∙7 = 235,17 кН/м;

Розрахункові зусилля :

Mmax = = = 10612,05 кН м – максимальний згинальний момент;

Qmax = = = 2234,12 кН – максимальна поперечна сила.

Потрібний момент опору:

Wx, nec= = = 37105 см3,

Мінімальна висота балки: hmin= = ∙ 400 = 1,84 м.

Оптимальна висота при гнучкості λw = 140:

hopt = = = 1,98 м

Приймаю висоту стінки hw = 2 м, а товщину поясів tf= 20 мм. Тоді

h= hw+2tf = 2,0 +2∙0,02 =2,04 м

Підбір перерізу головної балки

Визначаємо товщину стінки балки:

tw = = 11,11 мм;

tw = = 12,92 мм;

tw= 7+ 0,003h =(7+ 0,003∙2000)∙10-3 = 13 мм.

Приймаю товщину стінки tw= 14 мм, а товщину пояса орієнтовно tf = 20 мм.

Знаходжу необхідну площу поясів:

Ix = Wx = 37105 = 3710500 см4;

Iw = = = 933333 см4;

If = Ix - Iw =3710500 – 933333 = 2777167 см4;

Af = = =34,37 см2.

Приймаємо пояси з універсальної сталі за ГОСТ 82 – 70* 200 20 мм. Площа кожного поясу: Af = 20∙2 =40 см2.

Перевіряю конструктивні вимоги:

tf = 20 мм < 3∙tw =3∙14 =42 мм;

tf = 20 мм > tw=14 мм;

= = < ;

180 < bf = 200 < 600.

Перевіряю стійкість верхнього (стисненого) поясу. Гнучкість стінки:

= = 142,86 > 2,7∙ = 2,7∙ = 76.

За наявності пластичних деформацій мають задовольнятися такі умови:

= = 6,64 < 0,11∙ =0,11∙ = 15,71;

= = 6,64 < 0,5∙ = 0,5∙ = 14,07.

Отже, поличка стійка.

Обчислюю характеристики перерізу балки:

Площа перерізу: А =hwtw + 2∙bf tf= 200∙1,4 + 2∙20∙ 2 = 360 см2;

Момент інерції відносно нейтральної осі х – х :

Ix= If+Iw = 933333 + 2∙20∙2∙2012 = 933333 + 3232080 = 4165413 см4;

Момент опору:

Wx, nec= = = 40837 см3,

З співвідношення = = 0,143, коефіцієнт с = 1,190.

Перевіряємо міцність балки за нормальними напруженнями:

σmax= = = 218,37 Мпа < Ry γc =260∙1,1 =286 МПа;

Прогин балки можна не перевіряти, тому що h= 2,04 м >hmin = 1,84 м.


скачати

© Усі права захищені
написати до нас