Робочий майданчик виробничих будівель

Міністерство освіти і науки України

Запорізька державна інженерна академія

Кафедра МБГ

КУРСОВА РОБОТА

з дисципліни "Металеві конструкції"

На тему: "Робочий майданчик виробничих будівель"

Запоріжжя

2010

1. ВИБІР РАЦІОНАЛЬНОЇ СХЕМИ БАЛОЧНОЇ КЛІТКИ

Згідно завдання до курсової роботи та рекомендацій п.2 [1] приймаємо дві схеми балочної клітки: загального та ускладненого типу.

Рисунок 1 – Компоновочна схема балочної клітки:

а – нормального типу; б – ускладненого типу.

1.1 Розрахунок настилу

Розрахунок товщини настилу проводимо згідно рівняння 1 [1]:

, (1.1)

де - відношення прольоту настилу до його граничного прогину; - нормативне навантаження згідно завдання, ; - модуль деформації сталі; - коефіцієнт Пуассона для сталі.

Розрахунок горизонтальної опорної реакції обчислюємо за формулою 2 [1]:

, (1.2)

де - відносний прогин настилу;

- коефіцієнт надійності за наантаженням.

Із умов міцності [1] знаходимо кати кутових швів кріплення настилу:

, (1.3)

, (1.4)

де - коефіцієнти, що примається за табл.7д [1]; - розрахунковий опір металу шва (за табл.6д [1]), ; - розрахунковий опір шва за межею сплавлення (за табл.5д [1]), ; - коефіцієнт надійності за призначенням (за табл.1д [1]); - коефіцієнт умови роботи конструкцій.

Катет шва приймаємо за більшим із знайдених значень, але не меньше мінимального, яке вказане у табл.8 додатку до [1].

1.1.1 Розрахунок настилу балочної клітки нормального типу

За формулою 1.1 розраховуємо товщину настилу балочної клітки:

Згідно сортаменту листової сталі приймаємо лист товщиною .

За формулою 1.2 розраховуємо горизонтальну опорну реакцію в настилі:

За формулами 1.3 та 1.4 знаходимо катет кутвих швів кріплення настилу щодо умов ручної зварки електродами Е46:

Згідно табл.8 додатку до [1] приймаємо катет шва .

1.1.2 Розрахунок настилу балочної клітки ускладненого типу

За формулою 1.1 розраховуємо товщину настилу балочної клітки:

Згідно сортаменту листової сталі приймаємо лист товщиною .

За формулою 1.2 розраховуємо горизонтальну опорну реакцію в настилі:

За формулами 1.3 та 1.4 знаходимо катет кутвих швів кріплення настилу щодо умов ручної зварки електродами Е46:

Згідно табл.8 додатку до [1] приймаємо катет шва .

1.2 Розрахунок балок настилу

Визначаємо нормативні і розрахункові навантаження на балку за формулами:

; (1.5)

; (1.6)

; (1.7)

; (1.8)

де - нормативне навантаження від власної ваги настилу, ;

- нормативне навантаження від власної ваги балок настилу, .

Нормативне навантаження від власної ваги балок настилу розраховуємо за формулою:

, (1.9)

де - лінійна густина балки настилу, ;

- кількість балок настилу в частині балочної клітини за розмірами ;

- крок допоміжних балок, ;

- крок колон балочної, ;

- коефіцієнти надійності за навантаженням ().

Визначаємо граничні значення згинального моменту та перерізуючої сили за формулами:

(1.10)

(1.11)

Визначаємо потрібний момент опору за формулою 8 [1]:

(1.12)

Перевірку міцності прийнятого перерізу виконуємо за фомулою 9 [1]:

, (1.13)

де - коефіцієнт роботи матеріалу.

Міцність за дотичними напруженнями визначаємо за формулою 11 [1]:

, (1.14)

де - моменти інерції обраного перерізу балки настилу;

- товщина стінки профілю, ;

- розрахунковий опір сталі зрізу, .

Жорсткість балки настилу перевіряємо за формулою 12 [1]:

(1.15)

1.2.1 Розрахунок балок настилу балочної клітки нормального типу

За формулами 1.5 та 1.7 визначаємо нормативні і розрахункові навантаження на балку настилу:

За формулами 1.10 та 1.11 визначаємо граничні значення згинального моменту та перерізуючої сили:

За формулою 1.12 визначаємо потрібний момент опору балки настилу:

з сортаменту фасонного прокату приймаємо наступну за кроком двотаврову балку №20 з характеристиками: ; ; ; .

За формулою 1.13 проводимо перевірку міцності прийнятого перерізу:

За формулою 1.14 проводимо перевірку міцності прийнятого перерізу:

За формулою 1.15 перевіряємо жорсткість балки настилу:

Усі умови виконуються, таким чином для даної схеми приймаємо балки настилу з двотаврового профілю э20.

1.2.2 Розрахунок балок настилу балочної клітки ускладненого типу

За формулами 1.5 та 1.7 визначаємо нормативні і розрахункові навантаження на балку настилу:

За формулами 1.10 та 1.11 визначаємо граничні значення згинального моменту та перерізуючої сили:

За формулою 1.12 визначаємо потрібний момент опору балки настилу:

З сортаменту фасонного прокату приймаємо двотаврову балку №14 з характеристиками: ; ; ; .

За формулою 1.13 проводимо перевірку міцності прийнятого перерізу:

За формулою 1.14 проводимо перевірку міцності прийнятого перерізу:

За формулою 1.15 перевіряємо жорсткість балки настилу:

Усі умови виконуються, таким чином для даної схеми приймаємо балки настилу з двотаврового профілю э14.

За формулою 1.9 розраховуємо нормативне навантаження від балок настилу:

За формулами 1.6 та 1.8 визначаємо нормативні і розрахункові навантаження на допоміжну балку:

За формулами 1.10 та 1.11 визначаємо граничні значення згинального моменту та перерізуючої сили:

За формулою 1.12 визначаємо потрібний момент опору балки настилу:

З сортаменту фасонного прокату приймаємо двотаврову балку №30 з характеристиками: ; ; ; .

За формулою 1.13 проводимо перевірку міцності прийнятого перерізу:

За формулою 1.14 проводимо перевірку міцності прийнятого перерізу:

За формулою 1.15 перевіряємо жорсткість балки настилу:

Усі умови виконуються, таким чином для даної схеми приймаємо допоміжні балки з двотаврового профілю э30.

1.3 Порівняння варіантів схем балочної клітки

Розрахунок металоємності балочних кліток нормального та ускладненого типу виконуємо за формулами 13,14 [1]:

; (1.16)

; (1.17)

де - вага настилу, ; - відповідно, вага балки настилу і допоміжної балки, ;

- відповідно кількість балок настилу і допоміжних балок.

Таким чином металоємність балочної клітки нормального типу складає:

Таким чином металоємність балочної клітки ускладненого типу складає:

Отримані дані з металоємності варіантів балочної клітки заносимо до таблиці.

Таблиця 1.1 – Порівняння варіантів схем балочної клітки

Таким чином варіант балочної клітини нормального типу є менш металоємним та трудомістким. Схема балочної клітки нормального типу буде використана у подальшому розрахунку головних балок перекриття та колон.

2. РОЗРАХУНОК ГОЛОВНОЇ БАЛКИ

Визначаємо нормативні і розрахункові навантаження на головну балку:

За формулами 1.10 та 1.11 визначаємо граничні значення згинального моменту та перерізуючої сили:

За формулою 1.12 визначаємо потрібний момент опору балки настилу:

З сортаменту фасонного прокату приймаємо двотаврову балку №50Б2 з характеристиками: ; ; ; .

За формулою 1.13 проводимо перевірку міцності прийнятого перерізу:

За формулою 1.14 проводимо перевірку міцності прийнятого перерізу:

За формулою 1.15 перевіряємо жорсткість балки настилу, але значення припустимого прогину приймаємо :

Перевіряємо загальну стійкість головної балки перекриття за формулою:

, (2.1)

де - крок балок настилу, ;

- ширина полки двотавра, ;

- товщина полки двотавра, ;

- вістова відстань між центрами полок двотавра.

Таким чином загальна стійкість головної балки перекриття складає:

Усі умови виконуються, таким чином приймаємо перетин головної балки з двотаврового профілю э50Б2.

2.1 Розрахунок опорного ребра балки

Для даної схеми приймаємо конструкцію опорного ребра, розміщеного на краю головної балки. Ширину опорного ребра приймаємо конструктивно рівною ширині полки двотавра .

Товщину опорного ребра розраховуємо за формулою 71 [1]:

, (2.2)

де - опорна реакція головної балки, ;

- розрахунковий опір сталі за межею міцності, .

Таким чином за формулою 2.2 товщина опорного ребра складає:

Конструктивно приймаємо товщину опорного ребра