Расчет стального листового настила
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ РФ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра металлических и деревянных конструкций
ПРОЕКТИРОВАНИЕ РАБОЧЕЙ ПЛОЩАДКИ
ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ЗДАНИЯ
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ КУРСОВОГО ПРОЕКТА ПО МЕТАЛЛИЧЕСКИМ КОНСТРУКЦИЯМ
Утверждены редакционно-издательским
Советом академии __________2006 г.
САМАРА 2006
Составители: Кузнецов Владимир Петрович, Шабанин Виктор Васильевич
УДК 624.014:725.4 (07)
Проектирование рабочей площадки производственного здания. Методические указания к выполнению курсового проекта по металлическим конструкциям./ Сост.: В.П. Кузнецов, В.В.Шабанин; Самарск. Арх.-строит. Унив. Самара, 2006.
Приводятся необходимые сведения по конструированию и расчету стальных элементов балочной клетки и колонн рабочей площадки, необходимые справочные материалы.
Предназначены в помощь студентам специальности 290300 – «Промышленное и гражданское строительство» дневного отделения (3-й курс)и заочного отделения (5-й курс) при выполнении курсового проекта по дисциплине «Металлические конструкции».
Номер лицензии на издательскую деятельность ЛР №020 726 от 25 февраля 1998г.
|
|
С Самарский государственный архитектурно- строительный университет, 2006
КОМПОНОВКА И ВЫБОР СХЕМЫ БАЛОЧНОЙ КЛЕТКИ
1.1. Компоновка балочной клетки
Перед началом проектирования следует представить себе общую схему конструкций и расположение элементов, выполнить эскизы планов и разрезов рабочей площадки (рис. 1.).
Рабочая площадка состоит из элементов, образующих балочную клетку (главных балок - ГБ и балок настила - БН), настила, колонн и связей. Рис.1. Схема рабочей площадки
Расстановку балок в плане выполняют для одной ячейки размерами Lxl, считая, что остальные ячейки будут такими же (рис.2).
По колоннам вдоль большего шага устанавливают главные балки (ГБ), а по ним – балки, поддерживающие настил (БН). Шаг балок настила a выбирается таким образом, чтобы ему был кратен размер L. При расстановке БН учитывают, что они не должны опираться на главную балку в середине пролета, поскольку в этом месте устраивается укрупнительный стык.
Рис.2. Типовая ячейка балочной клетки
Рекомендуется шаг aназначать в зависимости от типа настила и заданной нормативной нагрузки на рабочую площадку по табл.1.1.
|
|
Таблица 1.1. Рекомендуемый шаг балок настила
Нормативная нагрузка P, кПа | Шаг балок настила в мм в зависимости от типа настила: | |
Листовой настил | Щитовой настил | |
8…12 13…16 17…20 21…25 26…30 более 30 | 2000…900 1600…700 1500…650 1400…600 1200…500 1000…500 | 4000..1800 3200…1400 3000…1300 2800…1200 2400…1000 2000…1000 |
В курсовом проекте следует рассмотреть две схемы балочной клетки (как правило, одна схема с листовым настилом, другая со щитовым настилом). Для каждой схемы необходимо определить толщину стального настила, подобрать сечения балок настила из прокатных двутавров, размеры ребер щитового настила, а затем выбрать наиболее экономичный вариант по расходу металла. Для выбранного варианта производят расчет главной балки, колонны и всех конструктивных узлов рабочей площадки.
С учетом плана рабочей площадки разрабатывается схема связей по колоннам в продольном и поперечном направлениях. Связи обеспечивают горизонтальную несмещаемость верхних концов колонн. Связи могут быть приняты крестовыми или портальными в зависимости от габаритов ячейки, высоты колонн, наличия проездов под рабочей площадкой (см. рис. 1).
|
|
1.2. Подбор сечения балки настила
Расчет любого элемента следует начинать с установления расчетной схемы. Расчетная схема балки настила показана на рис.3.
Рис.3. Расчетная схема балки настила
Погонная нормативная и расчетная нагрузки на БН:
qn=1,05pa и q=1,05pgfpa,
где p- заданная нормативная временная нагрузка на квадратный метр площадки;
gfp=1,2 – коэффициент надежности по временной нагрузке;
1,05 – коэффициент, учитывающий приближенно вес настила и балок настила.
Подбор сечения балок производят из условия их прочности с учетом развития пластических деформаций
M/(c1W) c Ry (1)
и условия жесткости
l/f n0. ( 2)
Здесь M=ql2/8 – изгибающий момент от расчетных нагрузок; с1—коэффициент увеличения момента сопротивления балки при учете развития пластических деформаций. В курсовом проекте данный коэффициент можно принять равным 1,12. gc-коэффициент условий работы [1, табл.6]; в данном расчете gс=1; f-максимальный прогиб балки от нормативной нагрузки qn; n0- нормируемое минимальное отношение пролета балки к ее прогибу (табл.П.10).
|
|
Из условия прочности (1) определяют требуемый момент сопротивления:
Wтр=M/(c1Rygc).
Имея в виду, что для данной расчетной схемы f=(5/384)qnl4/(EI),и приняв по табл.П.10 n0, из условия жесткости (2) определяют требуемый момент инерции:
Iтр=(5/384)qnl3n0/E,
где Е=2,06х105 МПа – модуль упругости стали.
По сортаментам двутавров (ГОСТ 8239-89, ГОСТ 26020-83 или СТО АСЧМ 20-93) подбирают необходимый профиль, у которого Wx Wтр и Ix Iтр.
Расчет стального листового настила
Настил укладывается на балки настила и приваривается к ним сплошными угловыми швами (рис.4).
Рис. 4. К расчету листового настила
Подбор толщины настила tн производится из расчета его жесткости, поэтому в качестве материала настила следует принимать наиболее дешевую сталь С235.
По заданной нагрузке p и значению n0 для настила (табл.П.10) определяют предельное отношение пролета настила к его толщине:
lн/tн=(4n0/15)(1+72E1/(n04p). (3)
Здесь Е1= Е/(1-n2)=2,06х105/(1-0,32)=2,26х105МПа– приведенный модуль упругости; n- коэффициент Пуассона.
По найденному отношению вычисляют минимально возможную толщину настила tн. Полученная величина округляется до целого миллиметра в большую сторону.
1.4. Расчет щитового настила
Расчет стального щитового настила с ребрами из полосовой стали можно выполнить в следующей последовательности (рис.5) Назначив шаг ребер ар а/2,определяют требуемую толщину настила из условия жесткости по формуле
tн=aр/(0.27n0 (1+72E1/( n04p)).
При этомn0 принимают по таблице П10 в зависимости от ар.
Рис.5. К расчету щитового настила
Окончательно принимают толщину настила, округлив полученное значение до ближайшего большего целого. Не рекомендуется принимать tн менее 3 мм и более 12 мм.
Затем выполняют расчет ребер, приняв их толщину равной толщине настила или несколько больше.
Расчетная погонная нагрузка на ребро будет
q=1,01(0,0785 tн*1.05+1,2 Р) aр (tн в мм)
Высотой ребра из условия прочности можно задаться по приближенной формуле:
hр= 0,6 .
Далее, приняв высоту ребра кратной 5мм и уточнив нагрузки на ребро, проверяют прочность и жесткость расчетного сечения. В расчетное (тавровое) сечение включается само ребро и примыкающий к нему участок настила шириной 30tн(рис.5).
Положение главной центральной оси таврового сечения: Z=(30tн(tн/2)+hр(hр/2+ tн))/(30tн+hр).
Момент инерции относительно оси X-X: Ix=30tн^2х(Z-tн/2)^2+tнhр^3/12+tнhр(hр/2+tн- Z)^2.
Масса настила с ребром в кг на 1 кв.м площадки:
gн=(ар+hр)tн7850/ар (размеры в м).
Нормативное и расчетное значения погонной нагрузки на ребро:
qn=(0.01gн +Р)ap; q=(0.01 gн 1.05+Р 1.2)ap.
Проверку прочности расчетного сечения ребра производят по формуле σ=Mх(hр+tн-Z)/Ix=(q lp^2/8) (hр+tн-Z)/Ix Rygc,а проверку жесткости – по формуле a/f=384 E Ix/(5 qn a^3) nо
При невыполнении условия прочности или жесткости следует увеличить размеры ребра.
Пример 1.
Требуется для двух схем балочной клетки подобрать настил и балки настила по следующим исходным данным: размер ячейки L*l=18,8х6,6м, сталь для балок - С255, нормативная нагрузка на площадку Р=30кН/кв.м.
Для фасонного проката из стали С255 расчетное сопротивление (табл.П1) Ry=255МПа=25кН/см2 при толщине 4…10мм и Ry=240МПа=24кН/см2 при толщине более 10мм.
1-я схема (с листовым настилом).
Принимаем шаг балок настила с учетом табл.1.1, а=0,752м (кратен размеру L=18,8м).
Нормативная нагрузка на балку настила qn=1,05*p*a=1.05*30*0.752=23,69кН/м; расчетная нагрузка q=1,05*30*0,752*1,2=28,43кН/м.
Изгибающий момент М=q*l^2/8=28,43*6,6^2/8=154,8кН*м.
Требуемый момент сопротивленияWтр=М/(c1*Ry*gc)=154,8*100/(1,12*25*1)=553см3;
Требуемый момент инерции Iтр=(5/384)*qn*l^3*n0/E=
(5/384)*0,01*23,69*660^3*167/(2,06*10^4)=7189см4.
Принимаем I 33(ГОСТ 8239-89), у которого Wx=597см3>Wтр и Ix=9840см4>Iтр. Так как толщина полки двутавра больше 10мм, делаем проверку прочности балки, приняв Ry=24кН/см2:
М/(c1*Wx)=154.8*100/(1.12*597)=23,15кН/см2<Ry*gc. Двутавр отвечает условиям прочности и жесткости.
Расчетный пролет настила lн=а-bf=752-140=612мм. Требуемая толщина настила
tн=lн/(0.27 n0 (1+72 E1/(n0^4 p))=
612/(0,27х120х(1+72х226х10^8/(120^4х30)))=5,22мм.
Принимаем tн=6мм.
Масса настила и балок настила, приходящаяся на 1 кв.м. балочной клетки g=7850tн+gБН/а=7850х0,006+42,2/0,752=103кг/кв.м.
2-я схема (со щитовым настилом).
Принимаем по табл.1.1 шаг балок настилаа=1,88м (кратен размеру L=18,8м).
Нормативная и расчетная нагрузки на балку настила:
qn=1,05*30*1,88=59,22кН/м; q=59,22*1,2=71,06кН/м.
М=71,06*6,6^2/8=387кН*м; Wтр=387*100/(1,12*24)=1440см3;
Iтр=(5/384)*0,01*59,22*660^3*167/20600=17972см4.
Принимаем I 50Б1(ГОСТ 26020-83), у которого Wx=1511см3>Wтр и Ix=37160см4>Iтр.
Размещаем ребра щитового настила через ар=660мм. Тогда требуемая толщина настила будет tн=660/0,27*120*(1+72*226*10^8/(120^4*30)))=5,63мм.
Принимаем tн=6мм.
Расчетная нагрузка на реброq=(0,0785 tн*1.05+Р 1,2) aр 1,01=
(0,0785х6х1,05+30х1,2)х0,66х1,01=24,3кН/м.
Высота ребра hр=0,6 =
0,6х =13,3см.
Принимаем hр=140мм.
Масса погонного метра одного ребра gр=7850*tн*hр=7850*0,006*0,14=6,59кг/м.
Суммарная нагрузка на погонный метр ребра:
qn=(0.01gн +Р)ap+ 0,01gр;
qn=(0.01х7850х0,006 +30)0,66+ 0,01х6,59=20,2кН/м;
q=(0.01 gн 1.05+Р 1.2)ap +0,01gр1,05;
q=(0,01х7850х0,006х1,05+30х1,2)х0,66+0,01х5,65х1,05=24,2кН/м.
Положение главной центральной оси таврового сечения:
Z=(30х0,6х0,6х0,3+14х0,6х(7+ 0,6))/(30х0,6х0,6+14х0,6)=3,49 см.
Момент инерции относительно оси X-X: Ix=30х0,6^2х(3,5-0,3)^2+0,6х14^3/12+0,6х14(7+0,6-3,5)^2=389 см.
Проверка прочности расчетного сечения ребра σ =(0,242(188-20)^2/8))х(14-3,5)/389=23кН/кв.см Rygc; Проверка жесткости: a/f=384х 20600х389/(5х0,202х168^3)=643 nо
Масса щитового настила и балок настила, приходящаяся на 1 кв.м площадки: g=7850tн+gр/ар+gБН/а=7850х0,006+6,59/0,66+73/1,88=95,91кг/кв.м
Дата добавления: 2018-02-28; просмотров: 2611; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!