Алтайский Государственный Технический Университет  им И.И.Ползунова 
 
 
 
 
 

Кафедра «Строительные конструкции» 
 
 
 

Пояснительная записка к курсовому проекту  №1 по металлическим конструкциям:

 «Стальные  конструкции рабочей площадки»

  
 
 
 
 
 

Выполнил  студент группы  
 
 
 
 
 

      Барнаул 2001

 

1. Данные для проектирования. 

      1. Размер рабочей площадки в  плане: 18х63 м.

      2. Сетка колонн: 6х21 м.

      3. Технологическая нагрузка: 30 кН/м².

      4. Отметка верха настила: 14.4 м.

      5. Район строительства г.Иркутск. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2. Расчетная часть.

      Город Иркутск принадлежит климатической  зоне II₄(–30>t³–40). Соответственно с этим по таблице 50* СНиП II-23-81* Стальные конструкции подбираем С255 для настила и С390 для балки настила ГОСТ 27772-88. 

1. Определение толщины и пролета стального листа. 

      Расчетная схема:

 

      Данный  вид расчета применим, если ширина листа, по крайней мере, в 2 раза меньше его длины.

       Обозначим длину  настила l_н, а толщину настила t_н. Эти величины можно определить из равенства: 

      n₀ – величина обратная нормальному относительному прогибу, берется из СНиП 2.01.07-85. Нагрузки и воздействия. Дополнения. Раздел 10. Прогибы  и перемещения. Примем n₀=120.

 E1 – приведенный модуль упругости.  

      Изначально  задаемся величиной tн, из расчета что:

для q=10..20 кН/м² , tн=0.8 .. 1 см.

для q=20..30 кН/м², tн=1 .. 1.4 см.

при этом tн берется  исходя из сортамента. 

      Принимаем tн=1.4 см.

      Из  уравнения находим пролет балки.

 Теперь принимаем  пролет балки такой, чтобы он был  кратным пролету здания.

      2100см/162.79см=12.95. Большим ближайшим числом пролетов  является 13. Этому соответствует  пролет балки равный 2100см/13=161.54. 

      Принимаем lн=161.54 см, tн=1.4 см. 

Проверка.

      1. Проверка по прогибам  настила.

 Суть проверки заключается в том, что предельно допустимое значение прогиба настила с учетом коэффициента надежности не должно превышать максимального значения прогиба, что заключается в неравенстве.

      g_n=0.95 – коэффициент надежности по назначению (так как промышленные предприятия имеют II-й класс ответственности).

      В нашем случае максимальный прогиб будет  находиться посередине и его можно  насчитать через прогиб свободно опертой балки.

              f₀ – прогиб свободно опертой балки.  

      Ix – момент инерции участка настила длиной 1см.  
 

      a - коэффициент, который находится из уравнения.   

 Уравнение решаем с помощью программы MathCad 7.0. (Блок решения приведен ниже).

 

 

n₀=129 – берется новое значение для l_н= 161.54

      1.237 см < 1.316 см, следовательно,  проверка по прогибам настила выполняется (с запасом 12.7%).

      2. Проверка прочности  по нормальным  напряжениям.

 Суть проверки заключается в том, что максимальные напряжения, возникающие в настиле  не должны превышать расчетного сопротивления стали по пределу текучести с учетом коэффициента по условию работы. Это выражается в неравенстве.

      M – максимальный момент возникающий в настиле.

      W – геометрическая характеристика сечения, называемая моментом сопротивления сечения при изгибе.

      Н – распор.

      A – площадь поперечного сечения расчетной схемы настила. 

        , где М₀ – макс. момент для свободно опертой балки. 

      , где y_f = 1.05. СНиП Нагрузки и воздействия. коэффициент надежности по нагрузке.

            

        Ix =0.229 см⁴ – момент инерции.

                 y_max = tн/2  – точка, наиболее удаленная от нулевой линии,    т.е. где возникает наибольшее нормальное напряжение.

        

 

        

        

        
 

      R_y=240 МПа =24 кН/ см² (таблица 51^* СНиП Стальные Конструкции).

g_c – коэффициент условий работы. СНиП Стальные конструкции. Таблица 6. g_c =1

       -выполняется.  

      Вывод: Так как проверка по прогибам настила и прочности по нормальным напряжениям выполняется, то принимаем пролет l_н=161.54 см, и толщину настила t_н=1.4 см. 

2.  Проектирование балки  настила. 

Исходные  данные:

p = 0.003 кН/см² – полезная нагрузка,

l_бн = 600 см – длина балки настила,

Rу_бн = 38 кН/ см² (для стали С390),

r = 7.85*10-3 кг/ см³  -плотность стали,

tн=1.4 см  -толщина настила,

lн=161.54 см – длина листа настила.

Расчетная схема:

 

 Расчет:

 g_f =1.05 - коэффициент надежности по нагрузке (для метал-их конструкций),

 g_f1 =1.2 - коэффициент надежности по нагрузке для технологической нагрузки. 

   

 с1 – коэффициент для расчета на прочность элементов стальных конструкций с учетом развития пластических деформаций. Принимаем с1 = 1.1 

       По  найденному значению требуемого момента  сопротивления сечения главной  балки по ГОСТ 8239-89 подбираем двутавр. Ближайшим большим является двутавр  №33. Ниже приведены его характеристики.

 

        
 

Проверка. 

1. Проверка  прочности по нормальным напряжениям.

 

      Теперь  с1 уточняется при помощи интерполяции (MathCAD), в зависимости от соотношения между площадью полки A_f и стенки A_w.

 

 Проверка  по нормальным напряжениям проходит (с запасом 8.9%). 

2. Проверка  прочности по касательным  напряжениям.

 

3.  Общая устойчивость  балок настила.

   Общая устойчивость балок настила обеспечена. 

4. Местная устойчивость элементов  сечения балок  настила.

    Обеспечена  в результате больших толщин проката. 

5. Проверка  прогибов балок настила.

    При расчете строительных конструкций по прогибам (выгибам) и перемещениям должно быть выполнено условие 

                          

  где f — прогиб (выгиб) и перемещение элемента конструкции (или конструкции в целом), определяемые с учетом факторов, влияющих на их значения, в соответствии с разделом 10 СНиП 2.01.07-85.

   f_u — предельный прогиб (выгиб) и перемещение, устанавливаемые нормами в размере l/200 (для l=600 см).

  В нашем случае запишем:

  Проверка  не проходит, значит берем следующий  двутавр №36.