ФГОУ ВПО КГСХА

Кафедра строительных конструкций

Курсовая работа

по курсу: «Металлические конструкции» на тему:

«Расчет и конструирование стальных несущих элементов

промышленной этажерки»

Выполнил: студент4 курса

2 группы ПГС Грачёв М.С.

Проверил: Потехин И.А.

Кострома 2005 г.

З А Д А Н И Е

к курсовой работе для студентов специальности ПГС на тему

«Расчет и конструирование основных элементов

металлической промышленной этажерки»

1. Общая характеристика

Промышленная этажерка – это промышленное сооружение, предназначенное для размещения на ней технологического оборудования. Промышленные этажерки могут быть открытыми или расположенными внутри основного производственного здания

Основной несущей конструкцией этажерки является каркас, состоящий из следующих элементов: колонн, ригелей, вертикальных связей и горизонтальных жестких дисков – перекрытий, расположенных друг над другом.

Количество перекрытий и расстояния между ними определяются требованиями технологического процесса. Перекрытие этажерки включает в себя настил и балочную клетку.

Настил может быть из сборных ж/б плит, монолитным железобетонным или металлическим.

Балочная клетка – конструкция, состоящая из системы пересекающихся балок и поддерживающая настил перекрытия. Различают три типа балочных клеток – упрощенный, нормальный и усложненный.

Балочная клетка упрощенного типа состоит из одного ряда балок, уложенных с определенным шагом, к которым крепится настил.

Балочная клетка нормального типа состоит из двух рядов балок: главных балок, опирающихся на колонны, и второстепенных балок (балок настила), опирающихся на главные балки.

Балочная клетка усложненного типа состоит из трех рядов балок: главных балок, опирающихся на колонны, второстепенных балок, опирающихся на главные балки, и балок настила, опирающихся на второстепенные балки.

В зависимости от способа крепления балок друг к другу и балок к колоннам различают крепление шарнирное (на болтах) и жесткое (на сварке).

В зависимости от положения балок относительно друг друга различают три вида сопряжения – этажное сопряжение, сопряжение в одном уровне и пониженное сопряжение. Этажное сопряжение более удобно для монтажа, но приводит к большой строительной высоте перекрытия; сопряжение в одном уровне и пониженное позволяет уменьшить строительную высоту, но усложняет конструкцию. При этажном сопряжении крепление считается шарнирным, при сопряжении в одном уровне возможно и шарнирное, и жесткое крепление. Балочные клетки усложненного типа имеют, как правило, пониженное сопряжение главных и вспомогательных балок и сопряжение в одном уровне главных балок и балок настила.

2. Общие исходные данные для расчета и проектирования промышленной этажерки

Промышленная этажерка имеет следующие характеристики:

• выполнена из стали С245;

• находится внутри производственного здания;

• имеет одно перекрытие;

• тип нормальный;

• сопряжение балок этажное;

• крепление главных балок к колоннам и вспомогательных балок к главным шарнирное;

• сетка колонн состоит из 9-ти ячеек с размерами LxB, где L – шаг колонн в продольном направлении, B – шаг колонн в поперечном направлении;

• настил – сплошной стальной лист.

3. Численные исходные данные (следует выбрать из таблицы 1 согласно своему шифру)

Таблица 1

Вторая цифра шифра	Размеры ячейки	Отметка верха настила	Третья цифра шифра	Нормативная нагрузка от технологического оборудования, Pн в КПа
1	5x3	3,6	1	24
2	6x4	4,2	2	26
3	7x5	4,8	3	12
4	8x6	5,4	4	14
5	9x7	6,0	5	16
6	10x8	7,8	6	18
7	9x6	6,6	7	20
8	8x5	7,2	8	22
9	7x4	8,0	9	28
0	6x3	5,6	0	30

4. Содержание расчетно-пояснительной записки

• Выбор толщины стального настила по рекомендациям в зависимости от нагрузки, вычисление расчетного пролета стального настила и назначение шага вспомогательных балок

• План балочной клетки с указанием всех размеров

• Сбор нагрузок на 1 м² поверхности перекрытия и на 1 м по длине балок – вспомогательной и главной

• Подбор профиля вспомогательной балки

• Компоновка сечения сварной главной балки и основные проверки

• Подбор сечения колонны

• Узел сопряжения вспомогательной и главной балок

• Узел сопряжения главной балки с колонной

• База колонны

Содержание:

1. Выбор толщины стального настила, вычисление расчетного пролета

стального настила и назначение шага вспомогательных балок

2. План балочной клетки

3. Сбор нагрузок на элементы балочной клетки

4. Подбор профиля вспомогательной балки

5. Компоновка сечения сварной главной балки и обеспечение ее надежности

6. Основные проверки:

1) Проверка прочности опорного сечения по касательным напряжениям:

2)Проверка прочности среднего сечения по нормальным напряжениям3)Проверка прочности по местным напряжениям

4)Проверка общей устойчивости балки5)Проверка местной устойчивости полки

6)Проверка местной устойчивости стенки7. Расчет опорной части балки8. Подбор сечения сплошной центрально сжатой колонны

9. Оформление оголовка колонны

10. Оформление базы колонны

11. Узел опирания балки настила на главную балку

12. Узел опирания главной балки на оголовок колонны

13. Список использованной литературы.

Исходные данные:

L х В = 6 х 4 м

Рн = 30 кПа

Отметка верха настила (ОВН) = 4,2 м

Требуется: спроектировать балочную клетку.

1. Выбор толщины стального настила, вычисление расчетного пролета стального настила и назначение шага вспомогательных балок.

Толщину стального настила можно назначить по рекомендации в зависимости от нагрузки:

Рн, кПа		11…20	21…30
δ, мм	6…8	8…10	10…12	12…14

Для Рн = 30 кПа примем δ = 14 мм

Определим расчетный пролет стального настила. Для этого определим величину нагрузки по формуле:

, где

g – собственный вес листового настила (кН/м )

γ – удельный вес листового настила (кН/м )

(кН/м )

Запишем условие жесткости:

, где

n - величина, обратная предельному относительному прогибу настила:

Предельный относительный прогиб настила:

, где = 0.3 для стали

Подставим имеющиеся данные в условие жесткости:

Определим расчетный пролет настила:

ℓ = 40∙ δ = 40∙ 0.014 = 1,12 м

Примем ℓ = 1 м кратно шагу колонн.

Проведем проверку жесткости:

, где

Подставим имеющиеся данные в формулу для ƒ :

м = 0,8см

α = 0,46

Определим ƒmax:

см

Определим относительный прогиб:

<

Условие жесткости выполняется. Следовательно, расчетный пролет стального настила подобран верно.

Для назначения шага балок настила воспользуемся приближенной зависимостью формулы Телояна:

, где

ℓ – расчетный пролет настила

м

Найдем число балок настила:

Примем 6 балок настила в одной ячейке и вычислим шаг балок настила:

2. План балочной клетки.

К – колонна

ГБ – главная балка

БН – балка настила

L – шаг колонн в продольном направлении или пролет ГБ

В - шаг колонн в поперечном направлении или пролет БН, или шаг ГБ

a – шаг БН или пролет листа настила

1. Сбор нагрузок на элементы балочной клетки

Нагрузки на 1 м перекрытия:

Вид нагрузки	q , кН/м		q , кН/м
Постоянные:
1. Вес настила:	1,099	1.05	1,153
Временные длительные:
2. Технологическая нагрузка от оборудования	30	1.2	36
Итого:	31,09		37,153

Погонные нагрузки на 1м длины балки настила:

, где

- коэффициент надежности по нагрузке.

кН/м

кН/м

4. Подбор профиля вспомогательной балки:

кН∙м

кН

Определим требуемый момент сопротивления из условия прочности по нормальным напряжениям с учетом пластической работы материала:

, где

W - момент сопротивления ослабленного сечения, определенного по упругой области работы элемента

с - коэффициент, учитывающий увеличение момента сопротивления сечения при работе в области пластических деформаций (для двутавра с = 1.12)

R - расчетное сопротивление по пределу текучести

- коэффициент условий работы

Для стали: = 240 МПа

= 1.1 (по таблице 6 СНиПа «Стальные конструкции»)

Подставим имеющиеся данные в формулу для :

м = 230 см

По сортаменту принимаем двутавр № 22 со следующими характеристиками:

см

см

Масса одного метра составляет 21 кг

Выполним проверку на жесткость:

при

>

Условие не выполняется.

Выбираем двутавр № 24 со следующими характеристиками:

см

см

b = 115 мм

F = 38,4см

Масса одного метра составляет 27,3 кг

Снова выполним проверку на жесткость:

>

Условие выполняется. Принимаем окончательно двутавр № 24.

Погонные нагрузки на 1м длины главной балки:

, где

g - собственный вес балки настила

кН/м

кН/м

1. Компоновка сечения сварной главной балки и обеспечение ее надежности

кН/м

кН∙м