Курсовая с практикой на тему Металлические конструкции

Содержание:

Введение. 5

1. Конструирование и расчет
элементов и узлов балочной клетки. 6

1.1 Выбор оптимального варианта ячейки балочной
клетки. 6

1.1.1. Балочная клетка нормального типа (1
вариант) 6

1.1.1.1. Компоновка ячейки. 6

1.1.1.2. Расчет настила. 6

1.1.1.3. Расчет балок настила. 7

1.1.1.4. Технико-экономические показатели. 8

1.1.2. Балочная клетка усложнённого типа (2
вариант) 8

1.1.2.1. Компоновка ячейки. 8

1.1.2.2. Расчет настила. 9

1.1.2.3. Расчет балок настила. 9

1.1.2.4. Расчет вспомогательных балок. 9

1.1.2.5. Технико-экономические показатели. 10

1.1.3. Технико-экономическое сравнение вариантов
ячеек балочной клетки. 10

1.2. Конструирование и расчет главной балки. 10

1.2.1. Подбор основного сечения. 10

1.2.2. Проверка стенки на местное давление. 13

1.2.3. Конструирование и расчет опорной части. 14

1.2.4. Конструирование и расчет узла изменения
сечения. 16

1.2.5. Проверка общей устойчивости. 16

1.2.6. Обеспечение местной устойчивости. 21

1.2.6.1. Местная устойчивость стенки от действия
касательных напряжений. 21

1.2.6.2. Местная устойчивость полки от действия
нормальных напряжений. 22

1.2.6.3. Местная устойчивость стенки от действия
нормальных напряжений. 22

1.2.6.4. Местная устойчивость стенки от
совместного действия нормальных, касательных и местных напряжений. 23

1.2.7. Расчет поясных швов. 23

1.2.8. Расчет швов прикрепления опорных ребер к
торцам балки. 24

1.2.9. Конструирование монтажного стыка. 24

2. Конструирование и расчет
колонны.. 27

2.1 Стержень колонны.. 27

2.2. Оголовок колонны.. 29

2.3. Базы колонны.. 30

Заключение. 33

Список используемой
литературы.. 34

Введение:

Рабочие площадки – это
довольно часто применяемые в промышленных зданиях относительно простые
конструкции.

Рабочие площадки
промышленных зданий  предназначены для
размещения технологического оборудования.

В конструктивном
отношении они представляют собой системы колонн, на которых покоятся балочные
клетки, покрытые настилом.

Настил воспринимает
эксплуатационные нагрузки: вес технологического оборудования, людей и т. п. В
качестве настила балочных клеток обычно применяют плоские стальные листы или
сборные железобетонные плиты, перспективно также применение индустриального
щитового настила, состоящего и з несущего стального листа, усиленного снизу
продольными и поперечными ребрами.

Балочные клетки
представляют собой перекрестные системы балок; их назначение – восприятие
нагрузки с настила и последующая передача её на колонны.

Колонны – это
вертикальные конструкции, воспринимающие нагрузку от балочных клеток и
передающие ее на фундаменты.

Сопряжения колонн с
балками и фундаментами часто являются шарнирными. В  этих случаях для обеспечения геометрической
неизменяемости, жесткости рабочих площадок необходимо между колоннами создать с
вязи, располагающиеся в направлении модульных осей [1].

Заключение:

В обычном каркасе из балок нагрузка передается от настила на балки
настила, которые, в свою очередь, передают ее на основные балки, поддерживаемые
колоннами, стенами или другими несущими конструкциями. Балки перекрытия обычно
рулонные, а основные балки могут быть рулонными или составными.

Выбор типа каркаса балок также связан с вопросом соединения балок
между собой по высоте, которая определяет конструктивную высоту перекрытия.
Стыковка балок может быть поэтажной, одноуровневой и пониженной. В задании к
семестровому заданию оцениваем изгиб основной и балки перекрытия на одном
уровне.

При соединении на одном уровне верхние полки балок настила и
основные балки располагаются на одном уровне, и настил опирается на них. Этот
метод позволяет увеличить высоту удаленной балки на заданной высоте пола на
конструкции, но значительно усложняет конструкцию для поддержки балок.

Основные балки обычно поддерживаются колоннами и проходят между
ними на большом расстоянии. Колонны на рабочих платформах обычно проектируются
с централизованным сжатием и состоят из: головки, на которую опирается
вышележащая конструкция и нагружает колонну; стержень — основной элемент
конструкции, передающий нагрузку от головы к основанию; основание, которое
передает нагрузку от стержня на фундамент [4].

Фрагмент текста работы:

1.
Конструирование и расчет элементов и узлов балочной клетки 1.1 Выбор оптимального варианта
ячейки балочной клетки 1.1.1. Балочная
клетка нормального типа (1 вариант)

1.1.1.1. Компоновка
ячейки Шаг
балок[6]: Рисунок 1 – Схема балочной клетки нормального типа 1.1.1.2. Расчет
настила

Расчет настила производим с помощью
графиков Лейтеса. Для заданной нагрузки qn=27,2кН /м и предельно допустимого
относительного прогиба [f/a] = 1/120 определяем требуемое отношение пролета
настила к его толщине a/t = 140; тогда минимальная толщина настила
определяется, как:

Содержание:

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ 4
1. КОМПОНОВКА КОНСТРУКТИВНОЙ СХЕМЫ КАРКАСА ЗДАНИЯ 5
1.1. Размещение колонн в плане 5
1.2. Компоновка поперечной рамы 6
1.3. Компоновка связей по покрытию (верхний и нижний пояс) 7
1.4. Компоновка связей по колоннам 9
1.5. Компоновка ригеля (фермы) 10
2. Статический расчет рамы 11
2.1. Постоянные нагрузки на покрытие здания 11
2.2. Временные нагрузки 14
2.2.1. Снеговая нагрузка 14
2.2.2. Ветровая нагрузка 14
2.2.3. Крановая нагрузка 16
2.3. Составление расчетной схемы рамы 17
3. Расчет и конструирование колонны 22
3.1. Определение расчетных длин частей колонны 22
3.2. Подбор сечения надкрановой части колонны 23
3.3. Проверка сечения надкрановой части колонны 26
3.3.1. Проверка местной устойчивости поясов колонны 26
3.3.2. Проверка местной устойчивости стенки колонны 27
3.3.3. Проверка общей устойчивости верхней части колонны в плоскости действия момента 28
3.4. Подбор сечения подкрановой части колонны 29
3.5. Проверка устойчивости ветвей колонны 33
3.6. Подбор сечения стержней решетки 34
3.7. Проверка устойчивости относительно свободной оси X нижней части колонны как единого внецентренно сжатого стержня 35
3.8. Расчет и конструирование узла сопряжения верхней и нижней частей колонны 38
3.9. Расчет и конструирование базы сквозной колонны 39
3.9.1. Расчет анкерных болтов 39
3.9.2. Расчет базы подкрановой ветви 39
3.9.3. Расчет траверсы 42
4. РАСЧЕТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ СТРОПИЛЬНОЙ ФЕРМЫ 44
4.1. Нагрузки, действующие на ферму 44
4.1.1. Постоянные и временные нагрузки. 44
4.1.2. Сосредоточенные нагрузки 44
4.2. Усилия в стержнях фермы 45
4.3. Подбор сечений 46
4.1. Расчет верхнего опорного узла 50
4.2. Расчет нижнего опорного узла 51
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 52

Фрагмент текста работы:

Компоновка поперечной рамы
Вертикальные размеры
При компоновке каркаса здания следует назначить горизонтальные и вертикальные геометрические размеры каркаса здания (см. рис.1).
Уровень пола проектируемого здания принимается за «нулевую» отметку.
Высота крана грузоподъемностью 50т при пролете 30м:
Н_кр=3150мм
Высота от рельса до низа фермы:
Н_2=Н_кр+f+∆=3150+250+100=3500мм
где
∆=100мм — расстояние от головки кранового рельса до верхней точки   тележки крана плюс зазор м/д верхней точкой тележки крана и  строительной конструкцией
f=250м — размер, учитывающий прогиб конструкции покрытия. 
Высота от пола до низа фермы:
H_o=h_р+H_2=13000+3500=16500мм
где
h_р-отметка головки рельса (задано)
Принимаем H_o=16800мм (кратно 600мм округляем в большую строну).
Тогда 〖 H〗_2=H_0-h_p=16800-13000=3800мм
Высота подкрановой балки с рельсом:
h_(П.Б.)=h_б+h_рельса=1500+130=1630≈1650мм
Высота верхней части колонны:
Н_В=Н_2+h_(П.Б.)=3800+1650=5450мм
Высота нижней части колонны:
Высота нижней части колонны с учетом заглубления колонны ниже уровня пола на 600мм:
Н_Н=Н_0-Н_В+600=16800-5450+600=11950мм
Общая высота колонны:
Н=Н_Н+Н_В=11950+5450=17400мм
Высота фермы:
h_ф=3150мм.
Горизонтальные размеры
С учетом режима работы и грузоподъемности кранов принимаем
а=500мм
b=500мм
Высота сечения верхней части колонны:
h_в=а+200=500+200=700мм
Что отвечает требованиям: h_В≥Н_В/12=5450/12=454мм
Расстояние от оси подкрановой балки до оси колонны (кратно 250):
l_1   =В_КР+(h_В-а)+75мм=400+200+75=675мм
Принимаем  l_1  =750мм (кратно 250 мм).
Высота сечения нижней части колоны:
h_Н=l_1+a=750+500=1250мм
Что удовлетворяет требованиям:
h_Н≥Н/20=17400/20=870мм
Сечение нижней части колонны принимаем сплошным, нижней – составным.

Компоновка связей по покрытию (верхний и нижний пояс)
Стропильные фермы обладают значительной жесткостью в вертикальной плоскости и очень малой в горизонтальной. Нормальная работа ферм и каркаса будет обеспечена, если они будут надлежащим образом закреплены связями.
Связи шатра располагаются по верхним поясам ферм, горизонтальные связи – по нижним поясам ферм, вертикальные – между стропильными фермами.
а) Связи по верхним поясам ферм включают в себя поперечные связевые фермы и распорки, располагают их в торцах здания у температурных швов и по длине здания не реже чем через 60м. Они предназначены для уменьшения расчетной длины сжатых верхних поясов ферм из плоскости ферм, а так же для частичного восприятия ветровой нагрузки от стоек торцевого фахверка. Распорки обеспечивают устойчивость верхних поясов промежуточных ферм.
Связи по верхним поясам ферм выполняются из одиночных уголков, сечения их подбирают по предельной гибкости λ=400.
Связи ставятся вдоль здания в середине пролета и на опоре ферм. 
б) Связи по нижнему поясу ферм состоят из системы продольных и поперечных горизонтальных связевых ферм и распорок. Поперечные связи по нижнему поясу крепятся к нижнему поясу двух соседних ферм в торцах здания, у температурных швов.
Продольные связи обеспечивают пространственную работу каркаса, совместно с поперечными связями образуют жесткий диск в уровне нижних поясов ферм, воспринимают ветровую нагрузку от стоек торцевого фахверка, перераспределяют местную крановую нагрузку на соседние рамы; уменьшают расчетную длину нижних поясов ферм из плоскости ферм.
в) Вертикальные связи между фермами предусматриваем в местах расположения поперечных связей, они обеспечивают пространственную неизменяемость шатра, имеют схему ферм с параллельными поясами и треугольную или крестовую решетку. Связи  крепятся к стойкам стропильных ферм, имеющим крестовое сечение. Промежуточные 

Содержание:

1. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ 3
2. КОМПОНОВКА КАРКАСА ЗДАНИЯ 4
3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАГРУЗОК ДЛЯ РАСЧЕТА РАМЫ 5
3.1. Определение собственного веса кровли и конструкций покрытия 5
3.2. Определение снеговой нагрузки 6
3.3. Определение ветровой нагрузки 6
4. Статический расчет рамы, 9
определение расчетных усилий 9
4.1. Определение усилий в колоннах от собственного веса 9
4.2. Определение усилий в колоннах от снеговой нагрузки 10
4.3. Определение усилий в колоннах от ветра 11
4.4. Определение расчетных усилий в колоннах 12
5. Проектирование стропильной фермы 14
5.1. Определение узловых нагрузок, действующих на ферму 14
5.2. Определение усилий в стержнях фермы 14
5.3. Подбор и проверка сечений стержней фермы 17
5.4. Расчет и конструирование узлов стропильных ферм 26
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 29

Фрагмент текста работы:

1. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

Район (место) строительства: IV – вес снегового района, IV- район по средней скорости ветра

Длина проектируемого здания Взд = 72м.

Пролет здания L = 30м.

Отметка низа покрытия H = 10,2 м.

Заглубление верха фундаментов hфунд = 0,6м.

Материал конструкций – сталь С255 и С245.

2. КОМПОНОВКА КАРКАСА ЗДАНИЯ

Компоновка конструктивной схемы заключается в размещении колонн и стен здания в плане, выборе схемы поперечной рамы, назначении генеральных размеров ферм и колонн, размещении связей между колоннами и по шатру здания.
Размещение колонн здания в плане определяется размерами L и B.
L – пролет, расстояние между разбивочными осями в поперечном направлении; по заданию L = 30м.
В – шаг колонн, В = 6м.
Оси всех колонн совмещаются с разбивочными осями, за исключением крайних колонн, середины которых смещаются с разбивочной оси внутрь здания на 500мм. Стены здания примыкают к колоннам.
Для проектируемого здания наиболее целесообразна схема поперечной рамы с жестким креплением колонн к фундаментам и шарнирным сопряжением их с ригелями.
Ригели рам принимаются в виде ферм с параллельными поясами. Высота ферм по обушкам поясных уголков принимается в зависимости от пролета. Для пролета L = 30м высота фермы hф принимается равной 3,15м. Уклон ферм в 1,5% обеспечивает наружный отвод воды.
Высота колонны определяется отметкой опирания нижнего пояса ферм (отметкой низа покрытия) и заглублением ее ниже уровня чистого пола (до верха фундамента).
Компоновка конструктивной схемы каркаса здания заканчивается расстановкой системы связей между колоннами и по покрытию здания.

3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАГРУЗОК ДЛЯ РАСЧЕТА РАМЫ

На конструкции каркаса здания воздействуют нагрузки от собственного веса кровли и самих конструкций, снеговая и ветровая нагрузки. В соответствии со СНиП 2.01.07-85 «Нагрузки и воздействия» нагрузка от собственного веса относится к постоянным нагрузкам, а от снега и ветра – к кратковременным. Коэффициент надежности по назначению здания принимается равным 1.

3.1. Определение собственного веса кровли и конструкций покрытия

Для определения собственного веса кровли и конструкций покрытия сначала найдем нагрузку на 1м2 кровли, а затем определим линейную погонную нагрузку на раму. Определение нагрузок произведем в табличной форме (табл. 3.1). Толщина утеплителя принимается в зависимости от района строительства; в данной работе принимаем толщину утеплителя 100мм.
Таблица 3.1

Расчетная линейная нагрузка от собственного веса кровли и конструкций покрытия определяется по формуле:
,
где В – шаг стропильных ферм; В = 6м;
g – нагрузка от собственного веса кровли и конструкций покрытия на 1м2 кровли (смотри табл. 3.1.); g = 1,6кН/м2.
кН/м.

3.2. Определение снеговой нагрузки

Нормативная снеговая нагрузка на 1м2 покрытия зависит от района строительства и профиля кровли. Для принятой в проекте плоской кровли без фонарей она равна весу снегового покрова So, указанному в СП 20.13330.2016 «Нагрузки и воздействия», который относится к IV снеговому району. Для данного снегового района расчетное значение снегового покрова So составляет 2.8 кН/м2.
Расчетная линейная снеговая нагрузка определяется по формуле:
,
где В – шаг стропильных ферм; В = 6м;
So – нормативная снеговая нагрузка на 1м2 покрытия; So = 2,8кН/м2.
кН/м.