WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


Pages:     || 2 |
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ (СИБСТРИН) Кафедра металлических и деревянных конструкций МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ КОНСТРУКЦИИ Методические указания по выполнению курсовой работы для студентов специальностей 270115 «Экспертиза и управление недвижимостью» и 270114 «Проектирование зданий» Новосибирск 2005 Методические указания разработаны канд. техн. наук, доцентом А.А. Кользеевым, канд. техн наук, доцентом А.В. Сергеевым Утверждены методической комиссией архитектурно-строител ьного факультета 28 января 2005 г.

Рецензенты:

В.А. Беккер, канд. техн. наук, доцент кафедры железобетонных конструкций НГАСУ (Сибстрин); Б.Н.Васюта, канд. техн.

наук,'доцент директор ООО НИПСП «Рекон» © Новосибирский государственный архитектурно-строительный университет (Сибстрин), 2005 СОДЕРЖАНИЕ ВВЕДЕНИЕ..:......................................................................................... 2 1. СОСТАВ КУРСОВОЙ РАБОТЫ................................................ 3 2. УКАЗАНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ РАСЧЕТНОЙ ЧАСТИ РАБОТЫ 6 2.1. Сбор нагрузок на покрытие здания.................................. 6 2.2. Сбор нагрузок на балочную клетку рабочей площадки.............................................................. 8 2.3. Расчет конструкций рабочей площадки............................ 8 2.3.1. Расчет второстепенной балки...................................... 9 2.3.2. Расчет главной балки................................................... 14 2.3.3. Расчет колонны рабочей площадки............................ 19 2.4. Расчет фермы покрытия..................................................... 27 2.5. Расчет связей....................................................................... 33 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ..................................................................... 35 ПРИЛОЖЕНИЕ..................................................................................... ВВЕДЕНИЕ Курсовая работа по металлическим конструкциям является разновидностью реального проектирования, выполняемого по упрощенным исходным данным, и эффективным средством практического освоения курса «Металлические конструкции».

Цели курсовой работы:

- освоение принципов и методов компоновки каркасов производственных зданий и рабочих площадок с учетом предъяв-ляемых к ним технико-экономических и эксплуатационных требований;

- приобретение практического опыта в выборе сталей для элементов зданий и сооружений, назначении расчетных схем отдельных элементов и сооружения в целом, проведении сило-вых и конструктивных расчетов для обеспечения условий прочности, устойчивости и жесткости;

- приобретение навыков работы с нормативной, справочной и технической литературой;

-освоение методов конструирования элементов сооружений, их узлов и сопряжений, графического изображения проекти-руемых конструкций.

Курсовая работа выполняется на стадии КМ (конструкции металлические). На данной стадии должны быть разработаны основные технические решения сооружения в целом и отдель-ных его элементов с детальной проработкой узлов, проведены необходимые силовые и конструктивные расчеты.

1. СОСТАВ КУРСОВОЙ РАБОТЫ В курсовой работе по МК студентами специальностей «Экспертиза и управление недвижимостью» и 270114 «Проектирование зданий» разрабатываются основные несущие конструкции производственного здания каркасного типа. Составной частью здания является встроенная рабочая площадка с балочной клеткой нормального типа.

Производственное здание одноэтажное и однопролетное (рис. 1), грузоподъемные краны отсутствуют.

Пролет здания перекрывается фермами с параллельными поясами и треугольной решеткой с дополнительными стойками. Тип поперечного сечения элементов ферм - по заданию руководителя. Покрытие (шатер) производственного здания может быть как прогонным, так и беспрогонным (по заданию). Колонны каркаса здания постоянного сечения. В торцах здания - конструкции торцевого фахверка. Здание отапливаемое. Все несущие конструкции каркаса взаимоувязаны системой связей по шатру и колоннам.

Рабочая площадка расположена внутри производственного здания (см. рис. 1), имеет два или три пролета и длину - по заданию. Шаг колонн рабочей площадки совпадает с шагом колонн каркаса здания. В состав рабочей площадки входят главные и второстепенные балки, на которые опирается монолитный железобетонный настил, а также колонны и связи.

Курсовая работа состоит из расчетной и графической частей.

Расчету подлежат несущие конструкции рабочей площадки с узлами сопряжения, а также ферма покрытия с отдельными узлами и все связи.

Расчетная часть оформляется в виде расчетно-пояснительной записки на листах формата А4. Ориентировочный объем записки 40-листов.

В графической части курсовой работы необходимо показать конструктивные решения и каркаса здания, и рабочей площадки. Для каркаса производственного здания:

- поперечный разрез;

- планы связей по верхним и нижним поясам ферм покрытия;

- продольный разрез по колоннам;

- схема торцевого фахверка;

- опорный узел фермы;

- рядовой узел нижнего (верхнего) пояса фермы. Для рабочей площадки:

- схема балочной клетки;

- разрез по главным балкам (совмещен с поперечным разрезом по каркасу);

- продольный разрез по колоннам;

- узел сопряжения главной и второстепенной балок;

- узел опирания главных балок;

- узел опирания колонны на фундамент (база колонны). Графическая часть размещается на одном листе формата А1.



Масштабы планов и разрезов 1:200 или 1:300, масштабы узлов 1:10 или 1:20. Каждый узел изображается не менее чем в двух проекциях;

опорный узел фермы и база колонны - в трех проекциях. В целях экономии места на листе А1 можно совмещать (с использованием оси симметрии) планы связей по верхним и нижним поясам ферм, поперечный разрез и торцевой фахверк, продольные разрезы по колоннам каркаса и рабочей площадки.

Примеры оформления листа графической части, связевые компоновочные решения, варианты узлов сопряжения конструкций - на рисунках и в приложении.

2. УКАЗАНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ РАСЧЕТНОЙ ЧАСТИ РАБОТЫ Расчетная часть начинается со сбора нагрузок на 1 м покры-тий производственного здания и 1м2 балочной клетки рабочей площадки.

2.1. Сбор нагрузок на покрытие здания Для сбора нагрузок на покрытие здания необходимо знать район строительства (по заданию), от которого зависит величина СНЕГОВОЙ И ветровой нагрузок.

Сбор нагрузок выполняется в табличной форме. В таблице приводятся постоянная и снеговая нагрузки. Значения постоянных нагрузок от ограждающих и несущих элементов покрытия приведены в табл. 1. Нагрузки от несущих элементов выбирать с учетом задания (прогонное или беспрогонное решение шатра, пролет фермы, ферм в плане).

Толщина утеплителя (табл. 1, п. 3) в реальных проектах определяется теплотехническим расчетом.

Величина расчетной снеговой нагрузки для табл. 1 определя-ется по[2, п. 5], в зависимости от района строительства.

Нормативное значение снеговой нагрузки определяется умножением расчетного значения на коэффициент, равный 0,7.

Ветровая нагрузка также определяется по [2, п. 6] и исполь- зуется обычно при расчете поперечной рамы каркаса здания. В данной курсовой работе ветровую нагрузку на поперечную раму необходимо определить (из методических соображений), но и расчетах она учитываться не будет.

Таблица! Сбор нагрузок на покрытие производственного здания 2.2. Сбор нагрузок на балочную клетку рабочей площадки Сбор нагрузок выполняется в табличной форме (табл. 2). В таблице приводятся постоянная и временная (технологиче- ская) нагрузки от оборудования - по заданию.

Таблица Сбор нагрузок на балочную клетку рабочей площадки В табл. 1 и 2 суммируется постоянная нагрузка (значок Е) по нормативным и расчетным значениям, а также постоянная и временная.

Коэффициенты надежности по нагрузке уf прини- маются по | 2|.

2.3. Расчет конструкций рабочей площадки Процесс проектирования рабочей площадки и расчет ее не-сущих конструкций в том числе, начинается с разработки КОМпоновочной схемы (рис. 2). За основу такой схемы принимают балочную клетку (схему расположения балок), опирающуюся на центрально-сжатые колонны.

Неизменяемость конструкций ра бочей площадки в плоскости главных балок обеспечивается либо закреплением этих балок к колоннам каркаса здания (см. рис. 1), либо устройством жесткого сопряжения колонн рабочей площадки с фундаментами.

В плоскости, перпендикулярной главным балкам, неизменяемость сооружения обеспечивается постановкой связей по колоннам рабочей площадки (рис. 3).

2.3.1. Расчет второстепенной балки Расчетная схема второстепенной балки показана на рис. 4.

Считаем, что второстепенные балки шарнирно опираются на главные либо в одном уровне (рис. 5), либо поэтажно (рис. 6).

Нагрузка от монолитного железобетонного настила и технологического оборудования передается на второстепенные балки в виде равномерно распределенной. Шаг второстепенных балок а зависит от прочности настила и экономических требований. При толщине настила 15-20 см а = 2,0-2,5 м.

Нагрузка на второстепенную балку:

где - нагрузка из табл. 2.

Отдельно вычисляются расчетное и нормативное значения нагрузки.

От расчетного значения нагрузки методами строительной механики вычисляются максимальные внутренние усилия в Поперечное сечение второстепенной балки рекомендуется назначать в виде двутавра с параллельными гранями полок по СТО АСЧМ 20-93 [3].

Рис. 2. План балочной клетки в здании пролетом 36 м. Шаг второстепенных балок 2 м Рис. 3. Связи по среднему ряду колонн рабочей площадки в здании длиной 48 м. Шаг колонн (шаг главных балок площадки) 6 м Рис. 4. Расчетная схема второстепенной балки Рис. 5. Сопряжение балок в одном уровне. hef.1- длина шва по стенке второстепенной балки Рис. 6. Этажное сопряжение балок Материал балки - сталь, принимается по указаниям [1]. Там же выбираются соответствующие значения расчетного сопротивления R y и коэффициента условий работы у.

с Поперечное сечение балки подбирается из условия прочности:

(2) где c1 - коэффициент, учитывающий развитие пластических деформаций [1, табл. 66];

W - момент сопротивления сечения по сортаменту на двутавры.

х С учетом принятого значения W выбирается номер двутавра и x все его характеристики: размеры сечения, моменты инерции и др. По толщине полки двутавра уточняется значение R и коэффициенте) [1].

v Далее проверяется прочность балки:

Общая устойчивость балок, в соответствии с указаниями [1], обеспечена за счет монолитной железобетонной плиты. Однако проверку на общую устойчивость необходимо выполнить по формуле:

(4) где фb - коэффициент, вычисляемый по [1] при расчетной длине балки lef.1= 2-3 м.

Проверка деформативности (жесткости) балок производится от действия нормативной нагрузки:

(5) где - относительный прогиб балки, вычисляется по форму- лам строительной механики;

- предельно допустимый прогиб, определяет- ся по [2].





В случае невыполнения проверок (3) или (5) сечение балки корректируется. Примеры расчета прокатных балок приведены в [3,4,5].

2.3.2. Расчет главной балки Расчетная схема главной балки - на рис. 7. Главная балка шарнирно опирается на колонны. Нагрузкой для главной балки являются опорные реакции второстепенных балок:

(6) Методами строительной механики необходимо вычислить Мтах и Qmax для главной балки. Кроме того, вычисляются усилия М и Q1 в трети пролета х балки. Для учета собственного веса главной балки полученные внутренние усилия умножаются на коэффициент а =1,03-1,05.

Поперечное сечение главной балки в курсовой работе назначается в виде сварного симметричного двутавра из трех листов. Материал балки принимается по [1] с выбором Ry и ус.

В отличие от второстепенной балки компоновка сечения главной балки связана с определением его габаритных размеров и толщины поясов и стенки (рис. 8).

Рис. 7. Расчетная схема главной балки.

Если сил в пролете более 4, то можно использовать рис. 4 с заменой а в формуле (1) на шаг главных балок Рис. 8. Параметры поперечного сечения главной балки Рис. 9. Расчетная схема колонны при шарнирном сопряжении с фундаментом (JU = 1) и жестком {JU = 0,7): 1 - связь, уменьшающая расчетную длину из плоскости главных балок при наличии распорки на этом уровне Вначале определяется высота сечения. Исходя из условий прочности и минимального расхода стати:

где t - толщина стенки вычисляется по приближенной эмпи- w рической формуле При h > 1,3 м рекомендуется:

где - гибкость стенки.

Из условия требуемой жесткости:

(9) где - Mн - максимальный момент в балке от действия нормативных mах нагрузок.

Из двух значений высот по (7) или (8) и (9) принимают большее, округляя кратно 100 мм.

Толщина стенки из условия прочности на срез:

(10) где - расчетное сопротивление стали сдви- гу по [1].

Толщина стенки принимается не менее 6 мм и округляется кратно 2 мм в большую сторону.

Ширина пояса балки:

( 11) Толщина пояса из условия прочности:

(12) где - требуемый момент инерции балки;

- требуемый момент инерции стенки балки.

Для вычисленных значений bf и tf должно также выполняться условие устойчивости сжатого пояса:

Рекомендуется пояса балки назначать из универсальной листовой стали по ГОСТ 82-70*.

Для скомпонованного сечения балки по формулам сопромата вычисляются его точные характеристики: A, I, W, S, [1 J.

x x x Вначале проверяется прочность главной балки:

(13) Кроме того, проверяется прочность стенки на совместное воздействие G и т (расчетное сечение - условно в трети пролета):

(14) где При невыполнении проверок сечение корректируется.

Устойчивость главной балки обеспечена за счет того, что верхний сжатый пояс раскреплен монолитным железобетонным настилом.Проверка на жесткость выполняется по (5), с учетом Примеры компоновки и расчета поперечного сечения сварной балки приведены в [3, 4, 5].

Особеобенностью расчета главной балки, имеющей составное сварное сечение, является проверка стенки на местную устойчи-вость. В соответствии с [1] устойчивость стенки обеспечена при условноу гибкости:

(15) В курсовой работе местную устойчивость стенки нужно проверить при любом значении Перед проверкой необходимо уточнить шаг ребер жестко-сти и их размеры. Поперечные ребра жесткости ставятся в мес-тах опирания второстепенных балок. В то же время шаг ребер не должен превышать 2*hef Ширина ребра толшина Проверка стенки на местную устойчивость:

(16) - критические значения напря кений по [1, п. 7.4*].

После проверки сечения главной балки необходимо рас-считать узел сопряжения главной и второстепенной балок (рис. 5) ( опряжение - в одном уровне на сварке.

Назначаем сварочные материалы - электроды в зависимости от материала балок и района строительства | I габл. 55*] и их расчетное сопротивление [1, табл. 56].

Нагрузкой на сварной шов узла является опорная второстепенной балки реакция от расчетной нагрузки по (1).

(17) Проверка сварного шва на прочность по (17) и (18):

где - катет сварного углового шва (назначается по толщине - коэффициент проплавления шва;

ребра и стенки второстепенной балки);

- коэффициент условий работы шва [1 ];

- расчетная длина шва;

= длина шва по стенке второстепенной балки (см. рис. 5).

(18) где - коэффициенты и расчетное сопротивление по границе сплавления шва [1].

2.3.3. Расчет колонны рабочей площадки Расчетная схема колонны показана на рис. 9.

Сила, сжимающая колонну:

(19) где V — опорная реакция главной балки от расчетных нагрузок;

к = 1,01-1,02 - коэффициент, учитывающий собственный вес колонны.

Условия закрепления колонны, исходя из требований неизменяемости сооружения и устойчивости, могут быть различными (см. рис. 9) и назначаются по согласованию с руководителем.

Геометрическая длина колонны:

(20) Где Н - отметка верха железобетонного настила (плиты); tпл голщина плиты; h высота главной балки;

величина заглубления верха фундамента относительно уровня чистого пола (см. рис. 1).

Расчетная длина колонны в плоскости главных балок:

(21) где м коэффициент расчетной длины по [1, табл. 71а].

Расчетная длина колонны из плоскости главных балок lef*y зависит от системы связей и определяется как расстояние между точками закрепления колонны связями (см. рис. 3).

Сталь для колонны назначается по [1].

Pages:     || 2 |










© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.