Балочна клітина і колони робочого майданчику

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

ХАРКІВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ БУДІВНИЦТВА ТА АРХІТЕКТУРИ

КАФЕДРА МЕТАЛЕВИХ І ДЕРЕВ'ЯНИХ КОНСТРУКЦІЙ

ЦЕНТР ЗАОЧНОГО НАВЧАННЯ

РОЗРАХУНКОВО-ГРАФІЧНА РОБОТА

на тему «Балочна клітина і колони робочого майданчику»

з дисципліни «Будівельні конструкції»

Студента Сараєва Ю.І

Керівник: Солодовник Ю.Ю.

Харків 2019

ЗМІСТ

Вступ

1. Компонування балочної клітини

2. Підбір перерізу балки настилу

3. Підбір перерізу головної балки

Вступ

Робочі майданчики служать для розміщення виробничого обладнання на певній висоті в приміщенні цеху промислової будівлі. Система несучих балок сталевого покриття називається балочною клітиною. У конструкцію майданчика балочної клітини входять: сталевий мастил (Н), що укладається по балках настилу (БН), головні балки (ГБ), що розташовуються паралельно більшій стороні перекриття, колони (К), зв'язки, що забезпечують геометричну незмінність клітини.

Метою роботи є забезпечення заданих умов експлуатації, необхідної міцності і стійкості при мінімальній витраті матеріалу і мінімальних затратах праці при виготовленні і монтажі.

Вивчення зазначеного матеріалу є актуальним, оскільки балки і колони, що, входять до складу промислових робочих майданчиків, відносяться до найбільш поширених елементів будівельних конструкцій, тому навички їх проектування особливо важливі у навчальному процесі при виконанні дипломного проекту будинку або споруди та у майбутній інженерній діяльності.

В даній роботі представлені принципи та правила проектування металевих конструкцій балочної клітини промислової будівлі. Розрахунок конструктивних елементів виконано у відповідності до ДБН В.2.6-І98:2014 «Сталеві конструкції.

Норми проектування», що набрав чинності з 01.01.2015. Окрім того, ДБН 8.1.2-2006 «Навантаження і впливи. Норми проектування», ДБН В.1.2-14-2009 «Загальні принципи забезпечення надійності та конструктивної безпеки будівель, споруд, будівельних конструкцій та основ», ДСТУ Б В.1.2-3:2006 «Прогини і переміщення».

Всі розрахунки проводяться з використанням методів опору матеріалів та будівельної механіки.

1. КОМПОНУВАННЯ БАЛОЧНОЇ КЛІТИНИ

Вихідні дані:

Тип балочної клітини - нормальний

Прольот головної балки - L = 16 м

Прольот балки настилу - l = 7 м

Крок балок настилу - a = 1 м

Тимчасове навантаження - = 10 кН/

Відмітка верху настилу - H = 6,5 м

Відмітка верху фундаменту - h = -0,50 м

Тип колони - суцільна

Тип настилу - плоский металевий лист

Рис. 1 - Схема розташування і маркування балок

Конструкція балочної клітини робочої площадки складається з двох секцій (розмір секцій 6,5 х 14 м) і сталевим незмінним настилом. Балочна клітина опирається на колони, крок яких в продовжньому напрямку - 14 м, а в поперечному - 6,5 м. Тимчасове рівномірно розподілене по площі вертикальне характеристичне навантаження дорівнює = 15 кН/.

Конструкції балочної клітини та їх маркування:

- Н1 - сталевий незмінний настил

- БН1 - балка настилу

- ГБ1 - головна балка крайнього ряду

- ГБ2 - головна балка середнього ряду

- К1 - колона крайнього ряду

- К2 - колона середнього ряду

- СВ1 - зв'язки по колонах в поздовжньому напрямку балочної клітини

- СВ2 - зв'язки по колонах в поперечному напрямку балочної клітини

- Р1 - розпірка

Відповідно до ДБН В.2.6-198:2014 «Сталеві конструкції» приймаємо розрахунковий опір сталі для:

- Балки настилу С245 - R_y = 240Мпа = 24кН/см2 (товщина фасонного прокату у=2 - 20мм), R_y = 230МПа = 23Кн/см2 (товщина фасонного прокату у = 20 - 30мм)

- Головної балки С255 - R_y = 230 МПа = 23кН/м2 (товщина листового прокату у = 20 - 40мм)

- Колони С245 - R_y = 240 МПа = 24кН/см2 (товщина фасонного прокату у=2 - 20мм), R_y = 230МПа = 23Кн/см2 (товщина фасонного прокату д = 20 - 30мм)

В залежності від прольоту балки настилу встановлюємо її граничний прогин відповідно до ДСТУ Б В.1.2-3:2006 «Прогин і переміщення» табл. 1. Оскільки прольот балки настилу складає 7м, граничний прогин [ѓ/l ] = 1/200.

2. ПІДБІР ПЕРЕРІЗУ БАЛКИ НАСТИЛУ (БН1)

Балку настилу проектуємо суцільного перерізу з прокатного профілю.

2.1 Збір навантажання

Постійне характеристиче навантажання від настилу визначаємо за формулою:

= x ,

де - щільність сталі ( = 7850 );

- товщина настилу.

= 78,5 0,001 м = 0,785

Експлуатаційне розрахункове значення рівномірно розподіленого навантаження на балку визначимо за формулою:

= ( + P) a ,

де - тимчасове технологічне характеристичне навантаження (за завданням);

a - крок балок настилу;

- коефіцієнт надійності за навантаженням для експлуатаційного значення навантаження.

- коефіціент надійності за навантаженням для експлуатаційного значення навантаження.

= (0,785 + 10) 11 = 10,785.

Граничне розрахункове значення рівномірно розподіленого навантаження визначаємо за формулою:

= (+ ) a ,

де - коефіціент надійності за навантажанням (для власної ваги металевих конструкцій = 1,05);

- коефіціент надійності за навантаженням для рівномірно

розподіленого навантаження, приймається згідно п.6.7 ДБН В.1.2 - 2:2006 “навантаження і впливи”:

- = 1,3 при Р 2 ;

- = 1,2 при Р 2 .

= (0,785 1,05+10 1,2)11= 12,82 .

2.2 Статичний розрахунок

Розрахунковою схемою балки настилу є розрізна однопрольотна балка з рівномірно розподіленим навантаженням.

Рис. 2 - Розрахункова схема балки настилу

Власна вага балки настилу невідома, тому попередньо приймаємо 3% на власну вагу.

= = 1,03 = 80,87 кнМ

= = 1,03 = 44,870 кнМ

балочна клітина колона робочий

2.3 Конструктивний розрахунок

Підбір перерізу виконуємо в пружній стадії роботи матеріалу

у = 1,

Звідки визначаємо необхідний розрахунковий момент опору:

= = = 351,60

Маючи необхідне значення моменту опору, за сортаментом на гарячекатані двотаври приймаємо близький, дещо більший за величиною (), профіль 23Ш1 (рис. 3) з геометричними характеристиками:

h = 226 мм; b = 155 мм; d = 6,5 мм; t = 10 мм; = 46,08 ;

Прогонна маса профілю = 36,2 кг/м;

= 4260 ; = 351,6 ; = 9,62 см; = 210 ;

= 80,2 ; = 3,67 см; І_у = 622см4

Тоді характеристичне значення погонної власної ваги балки буде

= 36,2кг/м = 0,362кН/м.

Експлуатаційне розрахункове значення погонної власної ваги балки:

= = 0,362 1 1 = 0,362 .

Граничне розрахункове погонне значення власної ваги дорівнює:

= = 0,362 1,05 1 = 0,380 .

Уточнюємо погонне навантаження q, додаючи власну вагу 1пог.м. двотавра

23Ш1 ( = 36,2кН/м - за сортаментом; = 0,380кН/м)

= + = 10,785 + 0,380 = 11,168 кН/м

= + = 12,82 + 0,380 = 13,2 кН/м

Розрахункові згинальний момент і перерізуюча сила:

= = = 80,85кНм = 80,85кНсм

= = = 46,2кН

Опорна реакція балки настилу:

= = 46,2кН

Перевіряємо підібраний двотавр на міцність:

у = = = 0,93 1 - міцність не забезпечена

Профіль 30Б1

h = 300 мм; b = 150 мм; d = 5,5 мм; t = 8 мм; = 40,8 ;

Прогонна маса профілю = 32,9 кг/м;

= 6328 ; = 427 ; = 12,29 см; = 240 ;

= 55,7 ; = 3,05 см; І_у = 390см4

= 32,9кг/м = 0,329кН/м

= = 0,329 1 1 = 0,329

= = 0,329 1,05 1 = 0,345

= + = 10,785 + 0,329 = 11,114 кН/м

= + = 12,82 + 0,345 = 13,165 кН/м

= = = 80,63кНм = 80,63кНсм

= = = 46,07кН

= = 46,07кН

Перевіряємо підібраний двотавр на міцність:

у = = = 0,82 1 - міцність не забезпечена

Профіль 20K1

h = 196 мм; b = 200 мм; d = 6,5 мм; t = 10 мм; = 52,69 ;

Прогонна маса профілю = 41,5 кг/м;

= 3820 ; = 392 ; = 8,5 см; = 216 ;

= 133 ; = 5,03 см; І_у = 1334см4

= 415кг/м = 0,415кН/м

= = 0,415 1 1 = 0,415

= = 0,415 1,05 1 = 0,435

= + = 10,785 + 0,415 = 11,2 кН/м

= + = 12,82 + 0,415 = 13,235 кН/м

= = = 81,18кНм = 81,18кНсм

= = = 46,39кН

= = 46,39кН

Перевіряємо підібраний двотавр на міцність:

у = = = 0,90 1 - міцність забезпечена

Перевіряємо жорсткість балки за формулою:

f ===2,64 3, 5

де - експлуатаційне розрахункове значення навантаження на 1пог.см прольоту балки;

l - прольот балки, см;

E - модуль пружностi сталi, E = 2,06 кН/;

- момент інерції,

Граничне значення відносного прогину:

[] = ,

звідки абсолютне значення граничного прогину буде

= = = 3,5 см.

Умова жорстокості для прийнятої балки виконана:

f = 2,64<= 3,5 см.

Таким чином, міцність і жорсткість балки настилу забезпечена.

3. ПІДБІР ПЕРЕРІЗУ ГОЛОВНОЇ БАЛКИ(Б2)

Головну балку компонуємо зі складеного двотаврового перерізу.

Рис.4 - Переріз головної балки

3.1 Збір навантаження

На головну балку передаються зосередженні навантаження від балок настилу, які дорівнюють кількості опорних реакцій балок настилу, тобто

F = 2R_А = 2Q_max^заг = 2 х 63,7 = 127,45кН

Оскільки до балки прикладено більше чотирьох рівномірно розташованих на балці зосереджених сил, то з практичною точністю спрощено можна прийняти, що до балки прикладено рівномірно розподілене навантаження.

Еквівалентне умовне рівномірне розподілене навантаження:

.

3.2 Статичний розрахунок

Максимальні внутрішні зусилля:

1,03 - коефіцієнт, що попередньо враховує навантаження від власної ваги головної балки (3% на власну вагу)

3.3 Конструктивний розрахунок

Приймаємо граничне значення прогину головної балки:

Де L = 16м = 1600см - прольот балки.

Попередньо висота балки може бути задана: h = (1/8 - 1/12) x L

h = 1/8 x 16 = 2м=200см.

Мінімальну висоту балки знаходимо із умов жорсткості за формулою:

Мінімальну товщину стінки із умови її міцності при роботі на зріз визначаємо за формулою:

Оптимальну товщину стінки балки визначаємо за формулою:

Товщина стінки повинна бути узгоджена з товщинами прокату листової сталі. Отже, приймаємо t_w = 12мм.

З умови найменшої витрати сталі оптимальну висоту балки визначаємо за формулою:

де необхідний розрахунковий момент опору головної балки в межах пружньої роботи сталі:

R_s = 0,58 х 23 = 13,34кН/см2 - розрахунковий опір зрізу сталі С255

= 1 - коефіцієнт умов роботи

К_f - коефіцієнт, що враховує вплив на масу балки додаткових конструктивних елементів (для зварних балок 1,15…1,2).

Остаточно приймаємо з урахуванням сортаменту стінку товщиною t_w = 12мм

Вибираючи остаточну ширину прокатної сталі за ГОСТ 19903-74*, остаточно приймаємо висоту стінки h_w = 420мм. Висоту балки, ототожнюючи її з висотою стінки, приймаємо поки що, h = 420мм.

Необхідну площу поясу визначаємо за формулою:

Приймаємо ширину поясу

тоді товщина поясу

Використовуючи стандартні товщини прокатної листової сталі, остаточно приймаємо t_f = 25мм.

З метою зменшення залишкових напружень від зварювання стінки з поясом необхідно щоб виконувались умови:

t_f ? 3t_w

25 ? 3 x 12 = 36мм

Умови виконуються, залишаємо t_f = 25мм

Геометричні характеристики перерізу:

- Урахування власної ваги балки

h = h_w + 2t_f = 420+2 x 12 = 444мм = 4,44м

Размещено на Allbest.ru