Задание Запроектировать подкрановую балку пролетом под два крана грузоподъемностью среднего режима раб
Работа добавлена на сайт samzan.net:
2. Расчет сварной сплошностенчатой подкрановой балки
2.1. Задание
Запроектировать подкрановую балку пролетом под два крана грузоподъ-емностью среднего режима работы для основного цеха завода металлических конструкций.
Пролет здания (однопролетное, безфонарное).
Район строительства – город Магнитогорск.
Материал для конструкции – сталь С255 с характеристиками: при толщине материала , .
Данные по мостовому крану:
Рисунок 1 - Схема расположения колес одного крана на подкрановой балке
|
Т а б л и ц а 1 - Параметры мостового крана |
|||||||
|
Грузоподъемная сила крюка, |
Основные размеры ригеля, |
Максимальная сила вертикального давления колеса, |
Сила тяжести, |
||||
|
Главный |
Вспомогательный |
Пролет |
Ширина |
База |
Тележки |
Крана (с тележкой) |
|
|
300 |
50 |
34,5 |
6,8 |
5,6 |
320 |
85 |
554 |
Рисунок 2 - Схема нагрузок от двух сближенных кранов на подкрановый путь
2.2. Сбор нагрузок
Расчетная вертикальная сила давления колеса
, где
- коэффициент надежности по нагрузке;
- коэффициент надежности по назначению; обычно
- коэффициент сочетаний; для 2 крана среднего режима работы .
Тормозная сила тележки
, где
- грузоподъемная сила крюка крана, .
Сила поперечного торможения на одно колесо крана
, где
- число колес крана на одной стороне моста крана, при грузоподъемности крана .
Расчетная сила поперечного торможения на одно колесо крана
2.3. Определение расчетных усилий
Рисунок 3 - Схема размещения колес на подкрановой балке для определения Mx и MT
Определим положение равнодействующей от двух грузов на балке относительно крайнего левого груза
Величина отрезка между равнодействующей и ближайшим к ней грузом (критическим)
.
Рисунок 4 - Линия влияния Mx=MT
Найдем значения по линии влияния в точках приложения сосредоточенной нагрузки от колес крановой тележки (ординаты л.в. МF):
Расчетные моменты
, где
- для балок пролетом .
Рисунок 5 - Схема размещения колес на подкрановой балке для определения и л.в.
Ординаты л.в. :
Расчетные поперечные силы
2.4. Подбор сечения подкрановой балки
Определяем WX, тр.. С учетом ослабления верхнего пояса отверстиями для крепления рельса
, где
- коэффициент, учитывающий ослабление верхнего пояса отверстиями болтов и напряжение в нем от болтовых сил.
Определяем из условия требуемой жесткости при .
Для балки симметричного сечения имеем:
Определяем оптимальную высоту балки из условия наименьшего расхода стали:
В соответствии с положением по унификации принимаем предварительную высоту балки .
Требуемая толщина стенки из условия прочности на срез:
.
Из условия местной устойчивости стенки без продольного ребра жесткости
Принимаем ; .
Предварительно принимаем стенку балки , в этом случае
, что больше рекомендуемых значений и hopt нужно корректировать. Если принять tw = 9 мм, тогда λw = 1160/10=116 – что соответствует принятому предвари-тельно λw = 125, т.к. .
Принимаем стенку балки предварительно 1160х10; hw = 1160; tw = 10; площадь стенки .
Определим требуемые площади всего сечения и поясов при коэффициенте асимметрии
Учитывая воздействие боковых сил сечение поясов принимаем несколько больше требуемых Аf. По конструктивным требованиям bf400 мм, tf3tw. Принимаем bf = 420 мм, tf = 16мм. .
Проверяем местную устойчивость сжатого пояса
420<479, т.е. местная устойчивость сжатого пояса обеспечена.
Тормозную балку конструируем из швеллера № 24 и листа рифленой стали .
Ширина листа тормозной балки определяем из выражения
, где
- привязка колонны; для зданий с мостовыми кранами грузоподъем-ностью ,
- расстояние от оси подкрановой балки до разбивочной оси (750 мм).
Определяем геометрические характеристики принятого сечения.
Момент инерции сечения балки брутто:
Момент инерции отверстий в верхнем поясе 2 25
Момент инерции балки нетто
Момент сопротивления симметричного сечения
Рисунок 6 - Сечения подкрановой и тормозной балок
Определяем положение центра тяжести тормозной балки относительно оси подкра-новой балки:
.
Момент инерции сечения брутто относительно оси
Момент инерции площади ослабления
Момент инерции площадки сечения тормозной балки нетто
.
Момент сопротивления правой грани верхнего пояса балки
.
Статический момент полусечения (сдвигаемой части)
.
2.5. Проверка прочности
По нормальным напряжениям в верхнем поясе
Проверка по нормальным напряжениям в нижнем поясе
Проверка по касательным напряжениям
.
Проверка по напряжениям местного смятия стенки от давления кранового колеса
, где
- коэффициент, учитывающий неравномерность давления колес и повышенную динамику под стыками рельсов;
(см. п.2.2);
- условная длина распределения давления колеса.
, где
- сумма моментов инерции верхнего пояса относительно их собственных осей.
.
Проверки показывают, что прочность принятого сечения обеспечена.
2.6. Проверка жесткости и устойчивости
Проверка жесткости необходима, если в нашем случае 1200<1250. Определяем прогиб балки: f = ;
Жесткость подобранного сечения обеспечена. Общая устойчивость подкрановой балки обеспечена тормозной конструкцией и не проверяется.
2.7. Проверка местной устойчивости стенки подкрановой балки
Определяем условную гибкость стенки
т.е. устойчивость стенки нужно проверять.
При следует устанавливать основные поперечные ребра жесткости. Расстояние между ними , если λw>3,2. При λw = 3,89 аmax = 2hw = 2.1,164 = 2,328. Принимаем (кратно пролету ). Размеры отсека стенки (см. рис. 8).
Принимаем подкрановую балку с двусторонними поясными швами и двусторонними основными поперечными ребрами жесткости.
Ширина ребра должна быть не менее и не менее .
. Принимаем .
Толщина ребра ; принимается ts = 7 мм.
Проверяется устойчивость среднего и крайнего отсеков.
Рисунок 7 - Схема балки, укрепленной поперечными ребрами жесткости
2.7.1. Проверка устойчивости среднего отсека
Рисунок 8 - К проверке устойчивости среднего отсека
Напряжения в среднем отсеке определяются при загружении по схеме для определения .
Определяем усилия для наиболее напряженного участка отсека длиной а1=hw1200.
Опорные реакции
Изгибающие моменты
Поперечные силы
Определяем напряжения
(из проверки прочности).
Определяем критические напряжения для отсека .
Соотношение размеров отсека
.
Соотношение .
Коэффициент защемления стенки
При и указанном в справочной таблице 1.3 [2]. , где
- по справочной таблице [2].
.
, где
по справочной таблице 1.4. [2], при .
, где
,
, где - меньшая сторона отсека .
Проверяем устойчивость стенки балки
Устойчивость стенки при обеспечена.
2.7.2. Проверка устойчивости крайнего отсека
Рисунок 9 - К определению устойчивости крайнего отсека
Определяем усилия для наиболее напряженного участка отсека длиной .
Опорная реакция
Изгибающие моменты
Поперечные сила
Определяем напряжения
Проверяем устойчивость стенки в крайнем отсеке.
Критические напряжения для крайнего отсека равны - для среднего, т.к. размеры их одинаковы.
Следовательно толщина стенки и размещение ребер через обеспечивают устойчивость стенки.
2.8. Расчет опорного ребра
Для передачи опорного давления балки на колонну предусматриваем торцевую диафрагму с пристроганным нижним краем, называемую обычно опорным ребром.
Рисунок 10 - К расчету опорного ребра
Площадь строганного края опорного ребра определяется из условия прочности его на смятие, если
- расчетное сопротивление стали смятию.
По конструктивным требованиям ; .
Принимаем ; ; .
Проверяем устойчивость опорной части из плоскости балки (относительно оси ), как стойки с шарнирно опертыми концами высотой .
В сечение опорной части включается
.
Момент инерции опорной части
Радиус инерции
.
, по λ определяем φ:
Проверяем устойчивость опорной части балки по формуле
Устойчивость опорной части балки обеспечена.
2.9. Расчет поясных швов
Двусторонние поясные швы (см. рис. 11) при подвижной нагрузке рассчитываются по формулам
по металлу шва
по металлу границы сплавления
Рисунок 11 - К расчет у поясных швов
Сдвигающая сила на 1 пог. см. балки
, где
- статический момент брутто пояса относительно нейтральной оси
Сминающая сила на 1 пог. см. балки
Применяем для сварки электроды Э 42, Э 42А.
; ;
Назначаем поясные швы минимально возможной толщины. При сварке и ;
2.10. Расчет подкрановой балки на выносливость при
, где
- коэффициент, учитывающий количество циклов нагружения
- расчетное сопротивление усталости (при временном сопротивлении стали до )
- расчетное сопротивление по временному сопротивлению стали,
- коэффициент надежности по временному сопротивлению.
Проверка показывает, что выносливость балки обеспечена.
3. Расчет фермы
3.1. Дополнение к заданию для расчета фермы
Шаг стропильных ферм b = 12 м;
Материал конструкций – группа конструкций – 2; пояса – сталь марки 09Г2С гр. 1, фас., t = 11-20 мм, Ry = 315 МПа; решетка – сталь марки ВСт 3 пс: гр. 1, фас., t = 4-10 мм, Ry = 240 МПа; Материал фасонок 18 Гпс;
Сварка полуавтоматическая, βf = 0,9, сварочная проволока СВО8А;
Коэффициент условий работы γс = 1,0;
Расчетные характеристики: Ry = 230 МПа,
Rs = 130 МПа,
Rwf = 180 МПа,
Rр = 351 МПа.
Сопряжение ригеля с колонной – шарнирное.
3.2. Сбор нагрузок
Постоянные нагрузки на 1 м2 от массы конструкций покрытия приведены в таблице 2.
Т а б л и ц а 2 - Сбор нагрузок.
|
№ п/п |
Вид нагрузки |
Нормативная нагрузка |
Коэффициент надежности по нагрузке, |
Расчетная нагрузка , |
|
1. |
Защитный слой 15 мм из гравия, втопленного в мастику |
0,3 |
1,3 |
0,39 |
|
2. |
Водоизоляционный ковер из трех слоев рубероида |
0,1 |
1,3 |
0,13 |
|
3. |
Утеплитель 100 мм из плитного пенопласта () |
0,05 |
1,2 |
0,06 |
|
4. |
Пароизоляция из одного слоя рубероида |
0,05 |
1,2 |
0,06 |
|
5. |
Профилированный настил t = 1 мм |
0,155 |
1,05 |
0,16 |
|
6. |
Стальной каркас комплексной панели |
0,13 |
1,05 |
0,14 |
|
7. |
Собственная масса металлической конструкции фермы и связей |
0,20 |
1,05 |
0,21 |
|
Итого общая нагрузка |
0,985 |
1,15 |
Узловая нагрузка от веса конструкций покрытия
Временная узловая нагрузка от массы снегового покрова. Для города Магнитогорска .
, т.к.
Узловая нагрузка
, т.к. , что больше (см. СНиП 2.01.07-85 п.5.7).
3.3. Определение усилий в элементах фермы
Рисунок 12. Геометрическая схема фермы из уголков и тавров для L = 36 м.
Рассмотрим определение усилия в панели верхнего пояса В3:
- от постоянной нагрузки - ;
- от снеговой нагрузки - .
Где - усилие в панели от загружения вертикальной единичной силой (по справочной таблице 14 [3]) .
Результаты расчета сводим в таблицу 3.
Т а б л и ц а 3 - Вычисление усилий в стержнях фермы.
|
Элемент фермы |
Обозначение стержней |
Усилия от отдельных загружений, КН |
Расчетные усилия, КН |
||
|
Постоянная нагрузка |
Снеговая нагрузка |
Растяже-ние |
Сжатие |
||
|
Верхний пояс |
В1 |
||||
|
В2 |
-310,50 |
-378,00 |
- |
-688,5 |
|
|
В3 |
-310,50 |
-378,00 |
- |
-688,5 |
|
|
В4 |
-474,03 |
-577,10 |
-1051,1 |
||
|
В5 |
-474,03 |
-577,10 |
-1051,1 |
||
|
Нижний пояс |
Н1 |
+167,70 |
+204,12 |
+371,8 |
|
|
Н2 |
+411,93 |
+501,48 |
+913,4 |
||
|
Н3 |
+494,73 |
+602,30 |
+1097,0 |
||
|
Раскосы |
Р1 |
-252,54 |
-307,44 |
-560,0 |
|
|
Р2 |
+202,90 |
+247,00 |
+450,0 |
||
|
Р3 |
-147,00 |
-179,00 |
-326,0 |
||
|
Р4 |
+87,00 |
+105,80 |
+192,8 |
||
|
Р5 |
-30,00 |
-36,54 |
-66,5 |
||
|
Стойки |
С1 |
-41,4 |
-50,4 |
-91,8 |
|
|
С2 |
-41,4 |
-50,4 |
-91,8 |
3.4. Определение расчетных длин стержней фермы
Определение расчетных длин стержней фермы производим в табличной форме (см. табл. 4) согласно указаниям СНиП «Стальные конструкции» и на основании справочных таблиц 14 и 26 [3].
3.5. Подбор сечений элементов
Расчет сжатых элементов: ;
Расчет растянутых элементов: , где
φ – коэффициент продольного изгиба, в первом приближении задается: для поясов 0,7-0,8, элементов решетки 0,5-0,6;
γс – коэффициент условий работы, равный для верхнего и нижнего пояса, опорного раскоса и всех растянутых раскосов 0,95; для сжатых раскосов и стоек при λ>60 – 0,8.
Подбор сечений в панели В4 ()
По сортаменту (табл. 20 [3]) принимаем сечение Т17,5 ШТ2, , ,
Проверка принятого сечения:
(по табл. 26 [3])
; φ = 0,723 (по табл. 25[3]), отсюда
Аналогично производим подбор сечений всех остальных стержней. Конечные результаты записываем в табличной форме – см. табл. 4.
3.6. Расчет узлов фермы
3.6.1. Промежуточный узел фермы с заводским стыком верхнего пояса
Стык пояса смещен в панель с меньшим усилием (NB3< NB4); при этом величину смещения принимаем не менее 500 мм в фермах с поясами из тавров.
В фермах с поясами из тавров полки перекрываются одной накладкой, а стенки соединяются вставкой из листа толщиной, равной большей из толщин стенок соединяемых тавров.
Размеры накладки подбираем из условия равнопрочности:
Рисунок 13 - К подбору размеров накладок и вставок в фермах с поясами из тавров
|
Элемент фермы |
Обозначение |
Расчетное усилие, |
Сечение |
Площадь А, |
Расчетная длина |
Радиусы инерции |
Гибкость |
Предельная гибкость |
, |
, |
|||||
|
Верхний пояс |
В1 |
- |
Т15ШТ2 |
37,8 |
280 |
280 |
3,86 |
4,8 |
73 |
58 |
120 |
0,95 |
315 |
конст. |
|
|
В2 |
-688,5 |
Т15ШТ2 |
37,8 |
300 |
300 |
3,86 |
4,8 |
78 |
62,5 |
120 |
0,95 |
315 |
0,624 |
291,9 |
|
|
В3 |
-688,5 |
Т15ШТ2 |
37,8 |
300 |
300 |
3,86 |
4,8 |
78 |
62,5 |
120 |
0,95 |
315 |
0,624 |
291,9 |
|
|
В4 |
-1051,1 |
Т17,5ШТ2 |
51,6 |
300 |
300 |
4,54 |
5,98 |
66 |
50 |
120 |
0,95 |
315 |
0,723 |
281,7 |
|
|
В5 |
-1051,1 |
Т17,5ШТ2 |
51,6 |
300 |
300 |
4,54 |
5,98 |
66 |
50 |
120 |
0,95 |
315 |
0,723 |
281,7 |
|
|
Нижний пояс |
Н1 |
+371,8 |
┴15ШТ1 |
33,9 |
580 |
580 |
3,93 |
4,7 |
148 |
123 |
250 |
0,95 |
315 |
- |
конст. |
|
Н2 |
+913,4 |
┴15ШТ1 |
33,9 |
600 |
900 |
3,93 |
4,7 |
153 |
191 |
250 |
0,95 |
315 |
- |
269,4 |
|
|
Н3 |
+1097,0 |
┴15ШТ2 |
37,8 |
600 |
900 |
3,86 |
4,8 |
155 |
191 |
250 |
0,95 |
315 |
- |
290,2 |
|
|
Раскосы |
Р1 |
-560,0 |
╦125х80х18 |
39,4 |
210 |
420 |
3,98 |
6,02 |
53 |
70 |
120 |
0,95 |
240 |
0,754 |
188,5 |
|
Р2 |
+450,0 |
╦90х6 |
21,2 |
348 |
435 |
2,77 |
4,02 |
126 |
108 |
400 |
0,95 |
240 |
- |
212,3 |
|
|
Р3 |
-326,0 |
╦100х10 |
38,4 |
348 |
435 |
3,05 |
4,48 |
114 |
97 |
150 |
0,8 |
240 |
0,454 |
187,0 |
|
|
Р4 |
+192,8 |
╦50х5 |
9,6 |
348 |
435 |
1,53 |
2,41 |
227 |
180 |
400 |
0,95 |
240 |
- |
201,0 |
|
|
Р5 |
-66,54 |
╦80х6 |
18,8 |
348 |
435 |
2,47 |
3,61 |
141 |
120 |
150 |
0,8 |
240 |
по [λ] |
||
|
Стойки |
С1 |
-91,8 |
╦80х6 |
18,8 |
252 |
315 |
2,47 |
3,61 |
102 |
87 |
150 |
0,8 |
240 |
Конс |
|
|
С2 |
-91,8 |
╦80х6 |
18,8 |
252 |
315 |
2,47 |
3,61 |
102 |
87 |
150 |
0,8 |
240 |
Конс |
Т а б л и ц а 4 - Подбор сечений элементов фермы из тавров.
В случае применения прогонов расчетная длина панелей верхнего пояса принимается lefy=lefx=2.
а) АВ = hr.t = 14,7х0,9 = 13,23 см2.
б) Ан = bн.tн>Агпb1.t1 = 20х1,3 = 26 см2, где bн = 25,0+2х3,0 = 31 см;
tн = ;
принимаем t1 = 9 мм; Ан = bн.tн = 31х0,9 = 27,9 см2 > 26 см2.
Прочность стыка проверяем по формуле:
Швы «3» прикрепления горизонтальной полки пояса к накладке рассчитываем по расчетному усилию, воспринимаемому накладкой.
Nн = Ан.σ = 27,9х16,74 = 467,0 КН. Принимаем kf=1,0 см,
+1 = +1 = 15,4 см. Принимаем lw=16 см.
Вертикальная вставка прикрепляется к стенкам тавров стыковыми швами и ее прочность не проверяется.
3.6.2. Укрупнительный стык верхнего пояса фермы на монтажной сварке
Размеры горизонтальных накладок и фасонки подбираем из условия их равнопрочности с перекрываемыми горизонтальными и вертикальными полками пояса (Т17,5 ШТ2) – рис. 14.
Рисунок 14 - К определению размеров горизонтальных накладок и фасонок.
а) 2Ан = 2bн.tн>Агпbп.tуг = 25,1 х 1,4 = 35,1 см2.
bн = (25,1-4+2х3)/2 = 13,5, принимаем 14 см;
tн = Ан/bн = 1,25, принимаем tн = 1,4 см.
Ан = 14 х 1,4 = 19,6 см2.
б) 2Авн = bвн.tвн = Авn = h.t = 17,5 х 0,94 = 16,5 см2;
bвн = h-(tn+4) = 17,5 - (1,4 + 4) = 12 cм.
tвн = 2 Авн/2 bвн = 16,5/(2 х 12) = 0,69; принимаем 0,8 см.
Авн = bвн. tвн = 12 х 0,8 = 9,6 см2.
Остальные соединительные накладки в расчет не вводятся.
Прочность стыка проверяем в предположении центрального нагружения силой Nст=N+Np.cosα, но не менее N, в случае разных знаков усилий N и Np.
Nст = 1051,1 + 66,54.cos460 = 1097,3 КН.
18,8 КН/см2=188 МПа<Ryγc=230 МПа
Швы «3» прикрепления горизонтальной полки пояса к накладке рассчитываем по предельному усилию, воспринимаемому накладкой.
Nн = Ан.Ry = 19,6.23 = 450,8 КН, при kf = 0,6 см; βf = 0,9
см.
Принимаем длину швов с двух сторон по 25 см. Так как швы «Б» являются стыковыми, их не рассчитываем.
Прочность фасонки не проверяют.
Необходимо рассчитать шов «В», прикрепляющий вертикальные накладки к стенке тавра. Расчет ведется по несущей способности вертикальной накладки:
см, принимаем 19 см.
Шов выполняется косым. Определяем угол наклона: sinα = 12/19 = 0,6316, α =390.
3.6.3 Опорный узел
В узле действует опорная реакция F = 413,1 КН, воспринимаемая опорным фланцем, который проверяют на смятие:
σ = КН/см2 = 172 МПа < Rр = 351 МПа.
Швы прикрепления «Б», «В», «Г», «Д» (см. рис. 15) рассчитывают на максимальные усилия в опорном раскосе и нижнем поясе. По длинам этих швов определяют размеры фасонки hф = 45 см.
Рисунок 15 - Опорные узлы фермы.
Швы «Е» прикрепления фасонок к опорному фланцу проверяем по формуле:
КН/см2 = 59 МПа < Ryγc = 180 МПа.
Аw = 2βf.kf..= 2.0,8.1,0.44 = 70,4 см2, где kf = 1,0 см; βf = 0,8 (табл. 27 [3]),
= hф – 1 = 45 – 1 = 44 см.
2. Социальнокультурный сервис и туризм на 20132014 учебный год МАРКЕТИНГ В СКСТ ЛЕГОСТАЕВА Сущность сод
3. Тема 1- Основи створення і концепція функціонування ІС державних і комерційних структур ІСДКС 1
4. Республиканская детская музыкальная школаинтернат г.html
5. КОНКУРСЫ 26 НОЯБРЯ вторник 14.
6. Статистический анализ
7. И Мартюшов доктор медицинских наук профессор Северного государственного медицинского университета
8. t ~ момент времени в который определяется величина вых
9. Имеется статься в VK
10. Тема 4 Исполнительные документы Кем может быть подписано заявление о возбуждении исполнительного произ
11. Лабораторная Работа 11 Тема
12. Формирование и учет уставного капитала
13. 3 2014 г
14. РЕФЕРАТ дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата юридичних наук Київ 20
15. тематика раздел Линейная алгебра и аналитическая геометрия I семестр 201314 учебный год спец.html
16. Наукова комунікація як складова фахової діяльності
17. біоелемент кальцій
18. объединённая смысловой связью последовательность высказываний основными свойствами которой являются сам
19. Тема- Ядерный топливный цикл
20. варианте объемам валовой продукции и численности промышленнопроизводственного персонала по тем же видам