Новосибирский государственный

Министерство общего и профессионального

образования Российской Федерации

Новосибирский государственный

архитектурно – строительный университет (СибСТРИН)

Кафедра металлических

Конструкций

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ КОНСТРУКЦИИ

Выполнила: Фролова Л.А.

студентка 311 группы

Проверил: Шафрай К.А.

Новосибирск 2011г.

Оглавление

Исходные данные. 2

Сбор нагрузок на покрытие производственного здания. 2

Сбор нагрузок на балочную клетку рабочей площадки. 2

Расчет второстепенной балки. 2

Расчет главной балки. 2

Расчет колонны рабочей площадки. 2

Расчет фермы покрытия. 2

Расчет связей. 2

Список используемой литературы.. 2

Исходные данные

L=30 м

l=6 м

H_вк=14,4 м

∆=1,4 м

q^н=2 тс/м²

Сбор нагрузок на покрытие производственного здания

№ п/п	Наименование нагрузки	Нормативная нагрузка, кН/м2	γf	Расчетная нагрузка, кН/м2
	Постоянная
	Ограждающие элементы
	Защитный слой из гравия,
	втопленного в битумную	0,21	1,3	0,273
	мастику, t=10мм
	Гидроизоляционный ковер
	из 4 слоев рубероида	0,2	1,3	0,26
	Цементно-песчанная стяжка
	t=40мм	0,72	1,3	0,936
	Утеплитель,t=200мм	0,2	1,2	0,24
	Пароизоляция из одного
	слоя рубероида	0,05	1,3	0,07
	Несущие элементы
	Стальной профилированный
	настил, t=0,9 мм	0,1	1,05	0,105
	Прогоны прокатные
	пролетом 6 м	0,08	1,05	0,09
	Фермы пролетом 30 м	0,35	1,05	0,3675
	Связи по покрытию	0,08	1,05	0,084
	Итого постоянная, q	1,99		2,422
	Временная (снеговая) нагрузка
	на покрытие, р	1,68	0,7	2,4
	Всего: p+q	3,67		4,822

Сбор нагрузок на балочную клетку рабочей площадки

№ п/п	Наименование нагрузки	Нормативная нагрузка, кН/м2	γf	Расчетная нагрузка, кН/м2
	Постоянная
	Пол бетонный, t=30 мм	0,54	1,3	0,702
	Монолитная ж/б плита, t=140 мм	3,5	1,1	3,96
	Собственный вес второстепенных
	Балок	0,2	1,05	0,21
	Итого постоянная, q
	4,24		4,872
	Временная (технологическая), р		1,2
	Всего: p+q	24,24		28,872

Расчет второстепенной балки

За основу принимаем балочную клетку нормального типа, опирающуюся на центрально-сжатые колонны. Неизменяемость клетки в плоскости главных балок обеспечивается за счет жесткого примыкания колонны к фундаменту в этой плоскости. В плоскости, перпендикулярной главным балкам, неизменяемость клетки обеспечивается постановкой связей по колоннам. Шаг вспомогательных балок принимаем 2,5 м. Схема вспомогательных балок принимается в виде однопролетных шарнирно-опертых балок.

		qр,н=(g+p)р,н*а
			qр.н.=(q+p) р . а=28,872*2,5=72,18 кН/м qн.н.=(q+p) н . а=24,24.2,5= 60,6кН/м a=2.5 Максимальный изгибающий момент: Mmax=ql2/8=72.18.62/8=324.81 кН.м   Опорные реакции: Q=RA= RB= ql/2=72.18.6/2=216.54 кН Максимальная поперечная сила: Qmax= ql/2=63,01.6/2=189,03 кН

		ql2/8
	ql/2

Выбираем стальС255 :

R_y=24.5 кН/м²,

g_с=1

см³

Зная W_тр, подбираем по сортаменту прокатных двутавров балок, ближайший номер профиля с избытком, W_x > W_тр и выписываем из сортамента для него геометрические характеристики:

Двутавр 45Б2:

W_х = 1486,8 см³;

W_y = 187,1см³;

I_x =33453см⁴;

S_x= 839,6 cм³;

I_y= 1871,3 см;

i_x= 18,59см;

i_y= 4,4 см;

h = 450 мм;

b =200 мм;

t = 14 мм;

s= 9 мм;

А= 96,76 см²;

Проверка на прочность

Af/Aw=5600мм²/3798мм² =1,5

С1=1,055

кН/см²

Проверка выполняется.

Проверка на устойчивость

Общая устойчивость балок двутаврого сечения определяется по формуле:

Для балок двутаврового сечения с двумя осями симметрии коэффициент φ_b вычисляется по формуле (по пункту 5.15 и приложению 7 СНиП II-23-81*):

,

где ψ принимается по таблице 77 и 78* СНиП II-23-81*): , в зависимости от характера нагрузки и параметра α, который вычисляется по формуле:

ψ=1,6+0,08α , 0,1≤ α ≤40

,

где l_ef – расчетная длина балки,

J_t –момент инерции сечения при кручении,

J_y –момент инерции сечения относительно оси y.

h – расстояние между осями поясов;

8,0029

ψ=1,6+0,08^.8,003=2,24024;

,

Так как φ₁≤0,85, принимаем φ_в= φ_1;

Общая устойчивость балки не выполняется.

Проверка на деформативность

, где -нормируемый относительный вертикальный прогиб балки( п. 10.7, табл. 19 п.2 СНиП 2.01.07-85*)

Проверка выполняется.

Расчет главной балки

Выбираем сталь С245: R_y=240кН/см²

F=2Q^вт.б._max k₁,

F=2*216.54*1.05=454.734кН

q^р.н.= 1,05∙∑ р^.l =1,05∙28,872^.6 = 181.893кН/м

q^н.н.= 1,05∙∑ н^.l =1,05∙24,24^.6 = 152.712кН/м

Максимальный изгибающий момент:

M_max^p= ql²/8== 181.893^.15²/8 = 5115.74 кН^.м

M_max^н= ql²/8=152.712^.15²/8 =4295.03 кН^.м

M₁= ql²/8=181.893^.5²/8 = 568.42 кН^.м

Опорные реакции:

R_A= R_B= ql/2=181.893^.15/2=1364.1975 кН

Максимальная поперечная сила:

Q_max= ql/2=181.893^.15/2=1364.1975 кН

Q₁= ql/2=181.893^.5/2=454.7325 кН

Проверка на прочность.

Проверка прочности по нормальным напряжениям:

кН/см²

Проверка не выполняется.

Корректируем сечение:

Принимаем см

см

cм = 8,5 мм

мм.

1918440 см⁴

см⁴

см²

см

см

, ,

. Условие выполняется.

Вычисляем окончательные значения:

см, см, см, см, см

A=Aw + 2∙Af =1∙176+2∙90 =356 см²

,

см⁴

см³

см³

Проверка:

кН/см²

Проверка выполняется.

Проверка выполняется.

Проверка стенки на совместное воздействие σи τ:

;

кН/см²

;

кН/см²

5.8<27.6

Проверка выполняется.

Проверка на жесткость

,где

Проверка выполняется.

Расчет сварного шва

для одной полки

- статический момент одной полки.

см³;

см⁴:

Q= кН;

коэффициент для автоматической сварки стали,

коэффициент условия работы шва,

расчетное сопротивление сварного углового шва угловому срезу для сварочной проволоки Св-08А под флюсом АН-348-А ( По табл. 55*,56)

Проверка сварного шва на прочность

расчетное сопротивление сварного углового шва по границе сплавления шва

коэффициент условия работы шва,

10.3≤18

Проверка выполняется.

коэффициент для автоматической сварки стали,

6.3≤16.5

Проверка выполняется

Расчет фермы покрытия

Нагрузка на ферму приложенная в узлах верхнего пояса:

F=(q+p)_табл∙B∙l_n,

где В – шаг ферм, l_n – длина панели верхнего пояса, l_n=3м.

F_норм=3,67∙6∙3=66,06

F_расч=4,822∙6∙3=86,796

Пролёт фермы L = 30 м, высота по наружным граням h_rо = 3150 мм.. При составлении расчётной схемы принимаем расстояние между осями поясов на 50 мм меньше, тогда h_r = 3100 мм. Расчётная схема плоская, составляется из стержней с шарнирными сопряжениями в узлах. Стержни работают только на осевую силу.

R_A=R_B=∑P/2=(2∙43,398+9∙86,796)/2=433,98

Место расположения элемента	№ элемента	Усилие N, кН	Площа-дь сечения, А, см2	Расчетная длина, см	Радиус инерции, см	Гибкость	Предельная гибкость, [λ]
Lef,x	Lef,y	ix	iy	λx	λy
Верхний пояс		-671,69	39,38				3,87	5,55	77,51937	54,05405	119,08
	-671,69	39,38			3,87	5,55	77,51937	54,05405	119,08
	-1007,54	62,86			4,96	6,97	60,48387	43,04160	122,76
	-1007,54	62,86			4,96	6,97	60,48387	43,04160	122,76
	-1007,54	62,86			4,96	6,97	60,48387	43,04160	122,76
	-1007,54	62,86			4,96	6,97	60,48387	43,04160	122,76
	-671,69	39,38			3,87	5,55	77,51937	54,05405	119,08
	-671,69	39,38			3,87	5,55	77,51937	54,05405	119,08
Нижний пояс		377,826				2,28	3,57	263,1578	168,0672
	881,594	52,56				4,68		128,2051
	1049,516	62,86			4,96	6,97	120,9677	86,08321
	881,594	52,56				4,68		128,2051
	377,826				2,28	3,57	263,1578	168,0672
Сжатый раскос		-301,836	18,76	345,1	431,4	2,47	3,72	139,7165	115,9677	122,5
	-60,367	6,16	345,1	431,4	1,22	2,12	282,8688	203,4906	145,00
	-60,367	6,16	345,1	431,4	1,22	2,12	282,8688	203,4906	145,00
	-301,836	18,76	345,1	431,4	2,47	3,72	139,7165	115,9677	122,5
	-543,305	34,4	345,1	431,4	3,39	4,95	101,7994	87,15151	123,59
	-543,305
Растянутый раскос		422,57	25,66	345,1	431,4	2,27	3,59	152,0264	123,2571
	181,102	10,82	345,1	431,4	1,72	2,77	200,6395	155,7400
	181,102	10,82	345,1	431,4	1,72	2,77	200,6395	155,7400
	422,57	25,66	345,1	431,4	2,27	3,59	152,0264	120,1671
Стойки		-86,76	6,16			1,22	2,12	203,2787	146,2264	129,699
	-86,76	6,16			1,22	2,12	203,2787	146,2264	129,699
	-86,76	6,16			1,22	2,12	203,2787	146,2264	129,699
	-86,76	6,16			1,22	2,12	203,2787	146,2264	129,699

Верхний пояс фермы:

1. Тип сечения – 2∟, С255, N=1007,54 кН

2. l_{ef, x} =3м и из плоскости фермы l_{ef, y}=3м.

3. φ = 0,7

R_y = 240МПа

γ_с =1

4. Сечение стержня по сортаменту 2∟160х160x10

5. Геометрические характеристики подобранного стержня:

A=31,43*2=62,86см²

i_x=4,96, i_y=6,97

6. Определение гибкостей:

λ_x= l_{ef, x}/ i_x=300/4,96=60,48

λ_y= l_{ef, y}/ i_y.=300/6,97=43,04

7. Проверка гибкостей стержня в плоскости и из плоскости фермы:

;

λ_x≤ [λ], λ_у≤ [λ]

60,48≤ 122,8; 43,04≤122,8

8. Проверка устойчивости стержня:

,

где φ_min – коэффициент, соответствующий максимальной гибкости (большей из λ_x и λ_у).

22,9≤24 кН/см², устойчивость стержня обеспечена.

Нижний пояс фермы:

1. Тип сечения – 2∟, С255, N=1049,516кН

2. l_{ef, x} =6м и из плоскости фермы l_{ef, y}=6м.

3. λ =

φ = 0,7

R_y = 240МПа

γ_с =1

4. Сечение стержня по сортаменту 2∟125х125x9

5. Геометрические характеристики подобранного стержня:

A=22*2=44см²

i_x=3,86, i_y=5,56

6. Определение гибкостей:

λ_x= l_{ef, x}/ i_x=600/3,86=155,44

λ_y= l_{ef, y}/ i_y.=600/5,56=107,91

7. Проверка гибкостей стержня в плоскости и из плоскости фермы:

λ_x≤ [λ], λ_у≤ [λ]

155,44≤ 400; 107,91≤400

8. Проверка прочности стержня:

где А_n – площадь сечения стержня с учётом ослаблений (у сварных ферм ослаблений нет).

23,85≤24 кН/см², прочность стержня обеспечена.

Растянутый раскос:

1. Тип сечения – 2∟, С255, N=422,57кН

2. l_{ef, x} =0,8*4,314=3,451м и из плоскости фермы l_{ef, y}=4,314м.

3. φ = 0,7

R_y = 240МПа

γ_с =1

4. Сечение стержня по сортаменту 2∟80х80x6

5. Геометрические характеристики подобранного стержня:

A=9,38*2=18,76см²

i_x=2,47, i_y=3,72

6. Определение гибкостей:

λ_x= l_{ef, x}/ i_x=345,1/2,47=139,72

λ_y= l_{ef, y}/ i_y.=413,4/3,72=111,129

7. Проверка гибкостей стержня в плоскости и из плоскости фермы:

λ_x≤ [λ], λ_у≤ [λ]

139,72≤ 400; 111,129≤400

8. Проверка прочности стержня:

где А_n – площадь сечения стержня с учётом ослаблений (у сварных ферм ослаблений нет).

22,53≤24 кН/см², прочность стержня обеспечена.

Опорный раскос:

1. Тип сечения – 2∟, С255, N=543,305кН

2. l_{ef, x} =4,314м и из плоскости фермы l_{ef, y}=4,314м.

3. φ = 0,7

R_y = 240МПа

γ_с =1

4. Сечение стержня по сортаменту 2∟125x125х8

5. Геометрические характеристики подобранного стержня:

A=19,69*2=39,38см²

i_x=3,87 i_y=5,55

6. Определение гибкостей:

λ_x= l_{ef, x}/ i_x=431,4/3,87=111,47

λ_y= l_{ef, y}/ i_y.=431,4/5,55=77,73

7. Проверка гибкостей стержня в плоскости и из плоскости фермы:

λ_x≤ [λ], λ_у≤ [λ]

;

111,47≤130,73;

77,73≤130,73

8. Проверка устойчивости стержня:

,

где φ_min – коэффициент, соответствующий максимальной гибкости (большей из λ_x и λ_у).

19,709≤22,8 кН/см², устойчивость стержня обеспечена.

Сжатый раскос:

1. Тип сечения – 2∟, С255, N=301,836Н

2. l_{ef, x} =0,8*4,314=3,451м и из плоскости фермы l_{ef, y}=4,314м.

3. φ = 0,7

R_y = 240МПа

γ_с =1

4. Сечение стержня по сортаменту 2∟70x70х7

5. Геометрические характеристики подобранного стержня:

A=9,42*2=18,84см²

i_x=2,14; i_y=3,36

6. Определение гибкостей:

λ_x= l_{ef, x}/ i_x=345,1/2,14=161,26

λ_y= l_{ef, y}/ i_y.=431,4/3,36=128,39

7. Проверка гибкостей стержня в плоскости и из плоскости фермы:

λ_x≤ [λ], λ_у≤ [λ]

;

Проверка не выполняется.

4. Сечение стержня по сортаменту 2∟100x100х7

5. Геометрические характеристики подобранного стержня:

A=13,75*2=27,5см²

i_x=3,08; i_y=4,52

6. Определение гибкостей:

λ_x= l_{ef, x}/ i_x=345,1/3,08=112,05

λ_y= l_{ef, y}/ i_y.=431,4/4,52=95,44

7. Проверка гибкостей стержня в плоскости и из плоскости фермы:

λ_x≤ [λ], λ_у≤ [λ]

;

112,05≤ 140,8; 95,44≤140,8

8. Проверка устойчивости стержня:

,

где φ_min – коэффициент, соответствующий максимальной гибкости (большей из λ_x и λ_у).

15,68≤24 кН/см², устойчивость стержня обеспечена.

Стойки:

1. Тип сечения – 2∟, С255, N=86,76 кН

2. l_{ef, x} =0,8*3,1=2,48м и из плоскости фермы l_{ef, y}=3,1м.

3. φ = 0,7

R_y = 240МПа

γ_с =1

4. Сечение стержня по сортаменту 2∟40х40x4

5. Геометрические характеристики подобранного стержня:

A=3,08*2=6,16см²

i_x=1,22; i_y=2,12

6. Определение гибкостей:

λ_x= l_{ef, x}/ i_x=248/1,22=203,28

λ_y= l_{ef, y}/ i_y.=310/2,12=146,23

7. Проверка гибкостей стержня в плоскости и из плоскости фермы:

λ_x≤ [λ], λ_у≤ [λ]

;

Проверка не выполняется.

4. Сечение стержня по сортаменту 2∟70х70x5

5. Геометрические характеристики подобранного стержня:

A=6,86*2=13,72см²

i_x=2,16; i_y=3,30

6. Определение гибкостей:

λ_x= l_{ef, x}/ i_x=248/2,16=114,81

λ_y= l_{ef, y}/ i_y.=310/3,30=93,94

7. Проверка гибкостей стержня в плоскости и из плоскости фермы:

λ_x≤ [λ], λ_у≤ [λ]

;

114,81≤ 157,4; 93,94≤157,4

8. Проверка устойчивости стержня:

,

где φ_min – коэффициент, соответствующий максимальной гибкости (большей из λ_x и λ_у).

9,03≤24кН/см², устойчивость стержня обеспечена.

Расчет опорного узла

Проверка на прочность:

78,6< 327, проверка выполняется

Прочость сварных швов по «обушку»

,

где коэффициент для автоматической сварки стали,

коэффициент условия работы шва,

расчетное сопротивление сварного углового шва угловому срезу для сварочной проволоки Св-08А под флюсом АН-348-А ( По табл. 55*,56),

катет углового шва,

длина сварного шва

13,37<18, проверка выполняется.

Прочость сварных швов по «перу»

17,66<18, проверка выполняется.

Список используемой литературы

1. Методические указания по выполнению курсовой работы по курсу ‘Металлические конструкции’. Новосибирск: НГАСУ, 2005.

2. СНиП II-23-81*. Стальные конструкции / Госстрой СССР. – М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1990.

3. СНиП 2.01.07-85. Нагрузки и воздействия / Госстрой СССР. – М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1988.

4. Т.1. Элементы стальных конструкций / В.В.Горев, Б.Ю.Уваров, В.В.Филипов и др.; Под ред. В.В.Горева. – М.: Высш.шк., 1997.

Министерство общего и профессионального

образования Российской Федерации

Новосибирский государственный

архитектурно – строительный университет (СибСТРИН)

Кафедра металлических

Конструкций

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ КОНСТРУКЦИИ

Выполнила: Фролова Л.А.

студентка 311 группы

Проверил: Шафрай К.А.

Новосибирск 2011г.

Оглавление

Исходные данные. 2

Сбор нагрузок на покрытие производственного здания. 2

Сбор нагрузок на балочную клетку рабочей площадки. 2

Расчет второстепенной балки. 2

Расчет главной балки. 2

Расчет колонны рабочей площадки. 2

Расчет фермы покрытия. 2

Расчет связей. 2

Список используемой литературы.. 2

Исходные данные

L=30 м

l=6 м

H_вк=14,4 м

∆=1,4 м

q^н=2 тс/м²