Рабочая площадка промышленного здания

Введение
1Исходные данные
2Разработка схемы балочной клетки
2.1.Вариант 1
2.1.1.Расчет настила
2.1.2.Расчет балок настила
2.2.Вариант 2
2.2.1.Расчет настила
2.2.2.Расчет балок настила
2.2.3.Расчет вспомогательных балок
2.3.Сравнение вариантов
3Проектирование главной (составной) балки
3.1.Определение нагрузок и расчетных усилий балки
3.2.Подбор сечения и проверка прочности балки
3.3.Проверка общей устойчивости балки и местной устойчивости стенки…………………………………………………………………………..22
3.4.Расчет соединения поясов балки со стенкой
3.5.Конструирование и расчет опорной части балки
3.6.Конструирование и расчет сопряжения вспомогательной балки с главной балкой
3.7.Конструирование монтажного стыка главной балки
4Конструкция и расчет колонны
4.1.Подбор сечения стержня колонны
4.2.Конструирование и расчет стержня сквозной колонны
4.3.Конструирование и расчет планок колонны
4.4.Конструирование и расчет базы колонны
Список литературы

Расчетная площадь сечения опорного ребра на устойчивость:
.
Момент инерции сечения опорного ребра:
.
Радиус инерции сечения опорного ребра:
.
Гибкость опорного ребра:
.
Условная гибкость опорного ребра:
Условие выполняется:
Проверяем опорное ребро жесткости на устойчивость по формуле:
;
Здесь:
– поперечная сила на опоре главной балки;
– коэффициент условий работы конструкции; ; ;
при и .
Таким образом получаем:
.
Устойчивость опорного ребра обеспечена.
Конструирование и расчет сопряжения вспомогательной балки с главной балкой
Сопряжение вспомогательной балки с главной производится через рёбра жёсткости.
Определим количество и диаметр болтов, для обеспечения надежности узла сопряжения вспомогательной балки с главной.
Расчетной силой, является опорная реакция вспомогательной балки, увеличенная на 20% ввиду внецентренности передачи усилия на главную балку:
.
Примем три болта нормальной точности по ГОСТ 7798-70 (). Определим диаметр болта
,
где nср – количество рабочих срезов-болта. Тогда
.
Принимаем три болта диаметром 27 мм.
Размещаем болты в соответствии с табл. 39 (2).
Конструирование монтажного стыка главной балки
Для избежания сварки при монтаже, монтажные стыки сварных балок иногда выполняют на болтах, в частности, высокопрочных болтах. В таких стыках каждый пояс балки желательно перекрывать тремя накладками с двух сторон, а стенку - двумя вертикальными накладками, площадь сечения которых должна быть не меньше площади сечения перекрываемого ими элемента.
Назначим размеры отправочных марок 3,6 и 10,4 м (см. чертеж). Так как площадь сечения накладок должна быть не менее площади сечения пояса или стенки примем толщину накладок на пояса 12 мм. Толщину накладок на стенку примем равной толщине стенки, т.е. 12 мм.
Изгибающий момент и поперечная сила в сечении, отстоящем на расстоянии 3,6 м от опоры

Стык осуществляется высокопрочными болтами из стали 40х «селект», имеющей ; обработка поверхности газопламенная.
- площадь сечения болта по не нарезной части;
- площадь сечения болта нетто (по нарезке).
Несущая способность болта, имеющего две плоскости трения рассчитывается по формуле:
;
где ;; ; ; ; (принимая способ регулирования болта по углу закручивания – две плоскости трения);
.
Стык поясов.
Пояс балки перекроем тремя накладками сечением 400х20 и 2х180х20 мм общей площадью 152 см2 > Аf = 80 см2.
Усилие в поясе
.
где .
Количество болтов для прикрепления накладок рассчитывается по формуле:
.
Принимаем 12 болтов. Длину накладок – 54 см.
Стык стенки.
Стенку перекроем двумя вертикальными накладками сечением 1200х340х12 мм.
Момент, приходящийся на стенку балки:
.
Принимаем расстояние между крайними по высоте рядами болтов 1100 мм.
Коэффициент стыка .
Принимаем 12 рядов болтов с шагом 100 мм. Общее количество болтов на полунакладке 24 шт.
Прочность стыка стенки:
;
.
Прочность монтажного стыка обеспечена.
Конструкция и расчет колонны
Подбор сечения стержня колонны
Согласно исходным данным стержень колонны проектируется из двух прокатных двутавров на планках. Длина колонны 6,85 м. Опирание колонны шарнирное. Расчетное усилие на колонну: .
Сталь для колонны С245.
Конструирование и расчет стержня сквозной колонны
Требуемая площадь сечения при
.
Требуемый радиус инерции при расчетной длине колонны
;
.
Принимаем два двутавра №33, для которых А = 107,6 см2, ix = 13,5 см.
Гибкость , .
Проверка устойчивости относительно материальной оси:
.
Принимаем сечение из двух двутавров №33.
Определяем расстояние между ветвями колонны из условия равноустойчивости в двух плоскостях. Требуемая гибкость относительной свободной оси
.
.
Требуемое расстояние между ветвями колонн:
.
Принимаем b = 400 мм, что также обеспечит необходимый зазор между полками двутавров.
Проверка устойчивости относительно свободной оси.
Из сортамента для двутавра №33 имеем: , , .
Момент инерции сечения относительно свободной оси
.
Расчетная длина ветви . Примем расстояние между планками в свету 80 см, тогда гибкость ветви . Сечение планок 8х200 мм.
Радиус инерции сечения
.
Гибкость стержня
.
Приведенная гибкость стержня относительно свободной оси
; .
Проверка устойчивости колонны относительно свободной оси
.
Условие выполняется. Принимаем подобранное сечение.
Конструирование и расчет планок колонны
Поперечная сила, приходящаяся на одну систему планок
.
Усилия в месте прикрепления планки
;
,
l – расстояние меду осями планок.
Принимаем приварку планок к полкам двутавров угловыми швами катетов kш = 0,7 см.
Определим, какое из сечений угловых швов имеет решающее значение. = 180 МПа = 160 МПа (для металла на границе сплавления). Принимаем коэффициенты и .
Определяем опасное сечение шва
.
Опасным сечением оказалась граница сплавления. Для проверки имеем расетную площадь шва .
Момент сопротивления шва
.
Напряжения в шве
;
.
Проверка прочности шва
.
Конструирование и расчет базы колонны
Материал базы – сталь С235. Расчетное сопротивление . Бетон фундамента класса В12,5; .
Расчетное давление на плиту
.
Требуемая площадь плиты базы
,
где .
Конструируем башмак с траверсой из листов толщиной 10 мм с выпуском плиты за листы траверсы по 60 мм. Тогда ширина плиты .
Длина плиты: 2328/47 = 49,5 см. Принимаем плиту с размерами в плане 600х500 мм.
Назначив размеры фундамента 700х600 мм корректируем
.
Фактическое напряжение под плитой базы
.
Конструируем базу колонны с траверсами толщиной 10 мм (см. чертеж). Привариваем их к полкам двутавров колонны и плите угловыми швами.
Определим изгибающие моменты в плите по трем участкам.
Участок 1, опертый на 4 канта. Отношение сторон
; ,
.
Участок 2, консольный.
.
Участок 3, опертый на три канта. Отношение сторон 9,6/33 = 0,29 < 0,5. Тогда
.
Требуемая толщина плиты
<4см.
Принимаем толщину плиты 40 мм.
Прикрепление к колонне выполняется полуавтоматической сваркой сварочной проволокой С6-08Г2С. Толщину траверсы принимаем , высоту .
Расчетные характеристики:
= 180 МПа, = 160 МПа, и .
.
Прикрепление рассчитываем по границе сплавления, принимая катет угловых швов .
.
Проверяем допустимую длину шва
.
Требования к максимальной длине шва выполняются. Крепление траверсы к плите принимается угловыми швами .
Список литературы
СниП 2.01.07-85. Нагрузки и воздействия. М. 1986.
СНиП (-23-81*. Стальные конструкции / Госстрой СССР.- М. 1988.
СП 53-102-2004. Общие правила проектирования стальных конструкций. М. 2005.
Металлические конструкции: Общий курс: Учеб. для вузов/Под ред. Г.С.Веденникова, 7-е изд., перераб. и доп. М.: Стройиздат, 1988.
Металлические конструкции. В 3 т. Т. 1. Элементы стальных конструкций: Учеб. пособие для строит. вузов/Под ред. В.В.Горева – М.: Высш. школа, 1997.
И.А.Мизюмский и др. Рабочая площадка промышленного здания: Метод. указания/ЛИСИ Л., 1987.
22