Алгоритм расчета изгибаемых элементов 7 страница

2016-09-16

460

Обсуждений (0)

0.00 из 5.00 0 оценок

⇐ Предыдущая 1 2 3 4 5 678 9 10 Следующая ⇒

Рис. 65. Расчетные длины связей

По сортаменту принимаем два неравнополочных уголка 70×45×5 (рис. 66): B=70 мм; b=45 мм; d=5 мм; А=5,59 см²; J_x=27,80 см⁴; J_y=9,05 см⁴; i_y=1,27 см;

Определяются геометрические характеристики:

- момент инерции составного сечения в плоскости x-x.

- момент инерции составного сечения в плоскости y-y;

Гибкость в плоскости

Проверка устойчивости в плоскости x-x

- радиус инерции

- расчетная длина.

Гибкость в плоскости x-x

Условие устойчивости в плоскости x-x выполняется.

Рис. 66. Сечение связей

Ш. Правила оформления курсового проекта

1. Пояснительная записка

Компоновка балочной клетки, расчет и конструирование балок, узлов, колонны должны быть оформлены в виде пояснительной записки. Записи должны быть краткими, ясными, сопровождаться пояснительными эскизными чертежами. Следует обратить внимание на размерности величин.

Пояснительная записка вместе с заданием прикладывается к графической части.

2. Графическая часть

Графическая часть курсовой работы включает чертежи КМ (конструкции металлические) и КМД (конструкции металлические деталировочные). Чертежи КМ и КМД оформляются на 1-1,5 листах формата А1.

Чертежи КМ

Схему элементов балочной площадки (планы колонн, балок, продольные и поперечные разрезы) в масштабе 1:300, 1:200.

На схеме должны быть оси, отметки, пролеты, шаги балок, маркировка элементов и узлов.

Конструктивные элементы на схемах показывают одной сплошной линией. Каждая линия обозначает отдельную отправочную единицу, поэтому в монтажных узлах линии, изображающие отдельные элементы не должны соприкасаться. Схема дополняется ведомостью элементов (табл. 7).

Основные узлы: сопряжение главной балки и колонны, база колонны, сопряжение балок между собой. Масштаб узлов – 1:10, 1:15.

Узел вычерчивают в нескольких проекциях, на нем показывают ось, отметки, все элементы, которые сходятся в узле, размещение болтов, размеры элементов, усилия, действующие в узле, сварные швы, которые были рассчитаны.

Чертежи КМД

Чертежи КМД включают рабочий чертеж отправочной марки главной балки (если балка доставляется к месту монтажа целиком и симметрична, то она вычерчивается до оси симметрии) и рабочий чертеж второстепенной балки (балки настила), колонны.

Чертеж КМД сопровождается спецификацией металла на отправочную марку (табл. 8).

В чертежах КМД допускается разный масштаб осей и поперечных сечений. Масштаб осей принимается 1:20, 1:50, масштаб поперечных сечений – 1:10,1:20.

Рабочие чертежи включают фасады, виды сверху, снизу, сбоку и поперечные разрезы. На чертежах должно быть необходимое количество размеров, которые определяют габариты деталей и их положение в пространстве. Если деталь подвергается дополнительной обработке (строжка, фрезеровка, гибка), то это необходимо отразить на чертеже и в примечании (табл. 8)

В случае, когда длина главной балки больше 13,5 м (максимально допускаемая длина при перевозке груза на четырехосной платформе), она делится на две отправочные марки, следовательно, необходимо выполнить монтажный стык.

Чертежи КМ и КМД сопровождают примечаниями, в которых следует указать:

- материал конструкций с указанием ГОСТа или ТУ;

- город;

- вид монтажных и заводских соединений;

- марки электродов и сварочной проволоки;

- типы болтов и их диаметры, для высокопрочных болтов – дополнительно силу натяжения болта и способ обработки поверхности;

- отверстия под болты, способы их выполнения;

- катет неоговоренных сварных швов;

- рекомендации по антикоррозийной защите конструкций.

Ведомость элементов.

Таблица 7

Марка Сечение Опорные усилия Группа конструкции Марка стали Примечание

Эскиз Позиция Состав М, кН/м² Q, кН N, кН

Б-1 8 мм

Указывается марка элемента, например, второстепенная балка «Марка» - Б-1

[ 30 8 мм

Указывается эскиз, например, второстепенная балка [ 30

25,1 14,2 8 мм

Указываются усилия на опоре элемента, для расчета узлов сопряжения с другими конструкциями. Например, швов, болтов.

8 мм

Указывается группа конструкции согласно табл.50/1/, например, балка второстепенная относится ко 2 группе конструкций.

ВСт3пс6 8 мм

Указывается принятая марка стали, например, для второстепенной балки ВСт3пс6

Цифрами указаны размеры колонок и строчек в мм

15 мм 35 мм 10 мм 25 мм 15 мм 15 мм 15 мм 10 мм 20 мм 25 мм 8 мм

Спецификация металла Таблица 8

Отправоч. марка Сбороч. марка Количество, шт Сечение, мм Длина, м Масса, кГ Примечание 15 мм

Т Н шт. общ. марки

Б-1 8 мм

Указывается марка элемента, например для балки Б-1

8 мм

Указывается позиция элемента на марке, например, ребро сборочная марка 3

8 мм

Указывается количество элементов «Таких» и кол. элементов «Наоборот», (левых и правых), например, ребро с одной стороны стенки балки «Таких» 6 шт. и с другой стороны стенки «Наоборот» 6 шт.

– 60*10 8 мм

┌ ┐70*70*5 8 мм

Указывается сечение элемента, например, ребро – лист размерами 60 мм на 10 мм, связь – парный уголок сечением┌ ┐70*70*5; типы сечений элементов из уголков: └ ┘; ┘└; ┐┌; ┐└

0,280 8 мм

3,45 8 мм

Указывается максимальная длина элемента, расстояние между торцами элемента, например, длина ребра 280 мм; длина связи 3,45 м;

1,3 8 мм

18,6 8 мм

Указывается масса одной сбороч. марки, например, масса листового элемента - объем * на плотность стали: (0,06*0,01*0,28)*7850=1,3 кГ; масса прокатного элемента – длина * на массу 1 м данного проката (сортамент) 3,45*5,38=18,6 кГ

15,6

Указывается суммарная масса сборочной марки, масса одного элемента * на количество, например, сбор. марка ребра 3 – 1,3 кГ * 12 шт=15,6 кГ

232,8 8 мм

Указывается масса отправочного элемента, суммируются массы всех сборочных марок, например, масса второстепенной балки со всеми ребрами и т.п.

торец фрезеровать 8 мм

Указывается способ обработки элемента, например, торец ребра для плотного примыкания фрезеровать. Способы обработки элемента: торцы – фрезеруются; плоскости – строгаются.

Цифрами указаны размеры колонок и строчек в мм

15 мм 10 мм 7,5 7,5 35 мм 20 мм 15 мм 15 мм 15 мм 30 мм 8 мм

Приложение 1

Варианты заданий

Вариант Назначение помещения (P_полез) согласно табл. 3/2/ № схемы Н, м Толщина защитного слоя L, м В, м Кол-во шагов Плотность слоя γ, кг/м³

дошколные учреждения 1а

служебные помещения 2а 3,2

лаборатории 3а 3,5

читальные залы 1б 3,6

обеденные залы 2б 3,8

зрительные залы 3б 4,0

торговые залы 1б 4,2

лаборатории 2б 4,5

покрытия для отдыха 3б 4,6

производственные помещения 1б 4,8

коридоры 2в 5,0

фойе 3в 5,2

перроны вокзалов 1а 5,5

спортивные залы 2а 5,6

дошколные учреждения 3а 5,8

служебные помещения 1б 6,0

лаборатории 2б

читальные залы 3б 3,2

обеденные залы 1в 3,5

зрительные залы 2в 3,6

торговые залы 3в 3,8

лаборатории 1а 4,0

покрытия для отдыха 2а 4,2

производственные помещения 3а 4,5

коридоры 1б 4,6

фойе 2б 4,8

перроны вокзалов 3б 5,0

спортивные залы 1в 5,2

дошколные учреждения 2в 5,5

служебные помещения 3в 5,6

лаборатории 1а 5,8

читальные залы 2а 6,0

обеденные залы 3а

зрительные залы 1б 3,2

торговые залы 2б 3,5

лаборатории 3б 3,6

покрытия для отдыха 1а 3,8

производственные помещения 2а 4,0

коридоры 3а 4,2

фойе 1б 4,5

перроны вокзалов 2б 4,6

спортивные залы 3б 4,8

дошколные учреждения 1в 5,0

служебные помещения 2в 5,2

лаборатории 3в 5,5

читальные залы 1а 5,6

обеденные залы 2а 5,8

зрительные залы 3а 6,0

торговые залы 3б 3,2

лаборатории 2б 3,5

Примечание: Задание согласовывается с руководителем, ставится дата выдачи, дата защиты и подписи преподавателя и студента.

Рис. 67. Схемы балочных клеток к заданию на курсовое проектирование

Приложение 2

Экзаменационные вопросы

по курсу «Металлические конструкции».

1. Краткая история развития металлических конструкций в России.

2. Номенклатура и область применения металлических конструкций.

3. Достоинства и недостатки металлических конструкций. Требования, предъявляемые к металлическим конструкциям. Организация проектирования.

4. Стали как материал металлических конструкций. Состав. Термическая обработка. Марки стали.

5. Выбор марок сталей для металлических конструкций.

6. Работа стали под нагрузкой. Диаграмма растяжения, концентрация напряжений, ударная вязкость.

7. Повторные нагружения, усталость металла, хрупкое разрушение.

8. Основы расчета металлических конструкций по предварительным состояниям.

9. Нагрузки и воздействия. Нормативные, расчетные, сочетания. Надежность по назначению, надежность по нагрузке.

10. Нормативные и расчетные сопротивления стали. Надежность по материалу.

11. Виды напряжений и их расчет при расчете элементов металлических конструкций.

12. Предельные состояния и расчет центрально – растянутого элемента.

13. Предельные состояния и расчет изгибаемых элементов в упругой стадии.

14. Устойчивость изгибаемых элементов.

15. Предельное состояние и расчет стержней сжатых осевой силой.

16. Предельное состояние и расчет внецентренно – сжатых элементов.

17. Местная устойчивость полок и стенок составных сечений колонн и балок.

18. Сортамент.

19. Балки и балочные конструкции. Общая характеристика. Компоновка. Сопряжения. Настилы.

20. Балки прокатные. Расчет в упругой стадии.

21. Устойчивость стенки балки ограниченность ребрами от действия нормальных, касательных и местных напряжений.

22. Стыки прокатных балок заводские,монтажные.

23. Опирание балок на колонну сверху и сбоку.

24. Опирание балок на стенки и подкладки.

25. Узлы сопряжение балок между собой.

26. Продольные и поперечные ребра в балках.

27. Колонны и стержни работающие на центральное сжатие. Расчетная длина колонны.

28. Центрально-сжатые колонны сплошного сечения.

29. Центрально-сжатые колонны сквозного сечения.

30. Раскосы и планки колонн сквозного сечения. Диафрагмы жесткости.

31. Оголовок колонны сплошного и сквозного сечения.

32. База колонны сплошного и сквозного сечения.

33. Стыки колонны заводские и монтажные.

34. Сварные соединения. Сварные швы.

35. Расчет стыкового сварного шва на растяжение.

36. Расчет стыковых сварных швов на изгиб.

37. Расчет стыкового сварного шва на М и Q.

38. Расчет углового сварного шва на действие М и Q.

39. Расчет углового сварного шва на растяжение

40. Конструирование сварного соединения.

41. Расчет комбинированного соединения на стыковых и угловых сварных швах.

42. Болтовые и заклепочные соединения.

43. Работа и расчет болтового соединения на действие сдвигающих усилий.

44. Работа и расчет болтового соединения на действие растягивающих усилий.

45. Конструирование болтовых и заклепочных соединений.

46. Работа соединения на высокопрочных болтах..

ПРИЛОЖЕНИЕ 3

Алгоритм расчета изгибаемых элементов

1. Назначение марки стали

Марка стали назначается в зависимости от вида конструкции и ее назначения (табл.50/1/). Балки относятся ко 2 группе конструкций. По принятой марки стали принимаются расчетные характеристики R_y, R_u, R_yn, R_un (таб.51/1/), R_s (табл.3/1/).

2. Выбор расчетной схемы.

Расчетная схема изгибаемого эмента принимается (назначается) в зависимости:

- от количества пролетов и опор;

- от способа крепления конструкции на опорах (жесткое, шарнирное).

Расчетная схема изгибаемой конструкции может быть:

- однопролетная балка (балка разрезная) на одной опоре балка закреплена от перемещений, на другой – от перемещений по вертикали;

- однопролетная балка с одной консолью;

- однопролетная балка с двумя консолями;

- двухпролетная балка;

- многопролетная балка.

3. Сбор нагрузок.

Нагрузки зависят от схемы опирания на балку вышележащих конструкций (настил, вышележащие балки и т.п.)

В балочной клетке балка может быть нагружена:

- собственным весом, распределенным по длине. В первом приближении можно принять 2-4 % от нагрузки, действующей на балку;

- опорными реакциями (распределенные) с выше лежащих конструкций (настил; балки настила, второстепенные балки) по всей длине. В случае опирания на балку более 5 шт. в пролете, нагрузку можно считать как распределенную; В случае опирания на балку менее 5 шт. в пролете - состредоточенную.

Рис.4 Сбор нагрузок на балку.

а – равномерно распределенная нагрузка (погонная); б - сосредоточенная нагрузка; ρ – собственный вес балки.

4. Статический расчет.

Статический расчет производится по правилам строительной механики. В результате расчета необходимо построить эпюры изгибающих моментов и поперечных сил. Следует получить максимальные значения моментов и поперечных сил, а также усилия в характерных сечениях. При расчете можно пользоваться: расчетными программами, справочниками и т.п. /7/, приложение 5.

5. Предварительный подбор сечения.

Определяется требуемый момент сопротивления:

, (ур.28/1/)

По сортаменту выбирается тип профиля и номер проката с условием:

> .

Из сортамента выписываются все геометрические характеристики: A, J_x, J_y, W_x, S, h, t_ст, b_п, ρ и т.п.

6. Проверки:

- прочность по нормальным напряжениям:

, (ур.28/1/);

- прочность по касательным напряжениям:

, (ур.29/1/);

- прочность от совместного действия нормальных и касательных напряжений, для неразрезных балок (консольных, много пролетных и т.п.):

, (ур.33/1/);

- на общую устойчивость выполняется по п.п. 5.15, 5.16/1/.

- на местную устойчивость выполняется для составных сечений.

- прогиб балки (жесткость):

, (п.13.1/1/).

При невыполнении условий проверок следует увеличить номер проката и проверки повторить.

ПРИЛОЖЕНИЕ 4

Алгоритм расчета сварных угловых швов

1. Назначение расчетных характеристик шва:

R_wf - расчетное сопротивление сварного углового шва при разрушении по металлу шва (табл. 3 /1/);

R_wz - расчетное сопротивление сварного углового шва при разрушении по границе сплавления (табл. 3 /1/);

γ_wf,γ_wz - коэффициенты условий работы сварных швов (формула 121 /1/);

β_f, β_z - коэффициенты глубины проплавления шва для сталей с пределом текучести менее 580 МПа принимаются по табл. 34 /1/;

γ_c - коэффициент условий работы табл. 6 /1/.

(R_wf γ_wf γ_c β_f) – расчетные характеристики сварного углового шва при разрушении по металлу шва;

(R_wz γ_wz γ_c β_z) - расчетные характеристики сварного углового шва при разрушении по границе сплавления.

(R_w γ_w γ_c β)^min – минимальное значение расчетных характеристик.

2. Определение катета сварного шва.

Катет сварного углового шва при известной длине:

- при разрушении по металлу шва:

,(120)/1/

- при разрушении по границе сплавления:

,(121)/1/

- упрощенный вариант

k_f = N/l_w (R_w γ_w γ_c β)^min

Катет сварного углового шва k_f должен быть:

- больше величины, приведенной в табл.38/1/;

- не более 1,2 толщины соединяемых элементов.

3. Определение длины сварного шва .

Длина сварного углового шва при назначенном катете k_f:

- при разрушении по металлу шва:

,(120)/1/

- при разрушении по границе сплавления:

,(121)/1/

- упрощенный вариант

l_w = N / k_f (R_w γ_w γ_c β)^min

Длина сварного углового шва должна быть:

- не менее 40 мм;

- не менее 4k_f;

- не более 85k_fβ для фланговых швов.

Приложение 5

Неразрезные равнопролетные балки.

Изгибающие моменты, поперечные силы и опорные реакции от различных нагрузок. (п.8.1.7.//)

Схема загруженных пролетов	моменты, поперечные силы, опорные реакции	Вид нагрузки в загруженных пролетах

Двухпролетная балка
	M₁₁	0,070 pl²	0,156 Рl	0,222 Рl	0,258 Рl
M₁₂			0,111 Рl	0,265 Рl
M₁₃				0,023 Рl
M_b(_мин₎	-0,125 pl²	-0,188 Рl	-0,333 Рl	-0,469 Рl
A=Q_1a	0,375 pl	0,313Р	0,667 Р	1,031 Р
B_макс	1,250 pl	1,375 Р	2,667 Р	3,938 Р
Q_1b(_мин₎	-0,625 pl	-0,688 Р	-1,333 Р	-1,969 Р
	M₁₁₍_макс₎	0,096 pl²	0,203 Рl	0,278 Рl	0,316 Рl
M₁₂₍_макс₎			0,222 Рl	0,383 Рl
M₁₃₍_макс₎				0,200 Рl
M_b	-0,063 pl²	-0,094 Рl	-0,167 Рl	-0,234 Рl
A=Q_1a(_макс₎	0,438 pl	0,406 Р	0,833 Р	1,266 Р
Трехпролетная балка
	M₁₁	0,080 pl²	0,175 Рl	0,244 Рl	0,281 Рl
M₁₂			0,156 Рl	0,313 Рl
M₁₃				0,094 Рl
M₂₁	0,025 pl²	0,100 Рl	0,067 Рl	0,00
M₂₂			0,067 Рl	0,125 Рl
M_b	-0,100 pl²	-0,150 Рl	-0,267 Рl	-0,375 Рl
A=Q_1a	0,400 pl	0,350 Р	0,733 Р	1,125 Р
B	1,100 pl	1,150 Р	2,267 Р	3,375 Р
Q_1b	-0,600 pl	-0,650 Р	-1,267 Р	-1,875 Р
Q_2b=-Q_2c	0,500 pl	0,500 Р	1,000 Р	1,500 Р
	M₁₁₍_макс₎	0,101 pl²	0,213 Рl	0,289 Рl	0,328 Рl
M₁₂₍_макс₎			0,244 Рl	0,406 Рl
M₁₃₍_макс₎				0,234 Рl
M₂₁₍_мин₎	-0,050 pl²	-0,075 Рl	-0,133 Рl	-0,188 Рl
M₂₂₍_мин₎			-0,133 Рl	-0,188 Рl
M_b	-0,050 pl²	-0,075 Рl	-0,133 Рl	-0,188 Рl
A=Q_1a(_макс₎	0,450 pl	0,425 Р	0,867 Р	1,313 Р
	M₁₁₍_мин₎		-0,038 Рl	-0,044 Рl	-0,047 Рl
M₁₂₍_мин₎			-0,089 Рl	-0,094 Рl
M₁₃₍_мин₎				-0,141 Рl
M₂₁₍_макс₎	0,075 pl²	0,175 Рl	0,200 Рl	0,188 Рl
M₂₂₍_макс₎			0,200 Рl	0,313 Рl
M_b	-0,050 pl²	-0,075 Рl	-0,133 Рl	-0,188 Рl
A=Q_1a(_мин₎	-0,050 pl	-0,075 Р	-0,133 Р	-0,188 Р
	M_b(_мин₎	-0,117 pl²	-0,175 Рl	-0,311 Рl	-0,438 Рl
M_c	-0,033 pl²	-0,050 Рl	-0,089 Рl	-0,125 Рl
B_макс	1,200 pl	1,300 Р	2,533 Р	3,750 Р
Q_1a(_мин₎	-0,617 pl	-0,675 Р	-1,311 Р	-1,937 Р
Q_2b(_макс₎	0,583 pl	0,625 Р	1,222 Р	1,813 Р


	M_b(_макс₎	0,017 pl²	0,025 Рl	0,044 Рl	0,063 Рl
M_c	-0,067 pl²	-0,100 Рl	-0,178 Рl	-0,250 Рl
Q_1b(_макс₎	0,017 pl	0,025 Р	0,044 Р	0,063 Р
Q_2b(_мин₎	-0,083 pl	-0,125 Р	-0,222 Р	-0,313 Р
Четырехпролетная балка
	M₁₁	0,077 pl²	0,170 Рl	0,238 Рl	0,275 Рl
M₁₂			0,143 Рl	0,299 Рl
M₁₃				0,074 Рl
M₂₁	0,037 pl²	0,116 Рl	0,079 Рl	0,007 Рl
M₂₂			0,111 Рl	0,165 Рl
M₂₃				0,074 Рl
M_b	-0,107 pl²	-0,161 Рl	-0,286 Рl	-0,402 Рl
M_c	-0,071 pl²	-0,107 Рl	-0,190 Рl	-0,268 Рl
A=Q_1a	0,393 pl	0,339 Рl	0,714 Р	1,098 Р
B	1,143 pl	1,214 Р	2,381 Р	3,536 Р
C	0,929 pl	0,892 Р	1,810 Р	2,732 Р
Q_1b	-0,607 pl	-0,661 Р	-1,286 Р	-1,902 Р
Q_2b	0,536 pl	0,554 Р	1,095 Р	1,634 Р
Q_2c	-0,464 pl	-0,446 Р	-0,905 Р	-1,366 Р
	M₁₁₍_макс₎	0,100 pl²	0,210 Рl	0,286 Рl	0,325 Рl
M₁₂₍_макс₎			0,238 Рl	0,400 Рl
M₁₃₍_макс₎				0,224 Рl
M₂₁₍_мин₎		-0,067 Рl	-0,127 Рl	-0,184 Рl
M₂₂₍_мин₎			-0,111 Рl	-0,167 Рl
M₂₃₍_мин₎				-0,151 Рl
M_b	-0,054 pl²	-0,080 Рl	-0,143 Рl	-0,201 Рl
M_c	-0,036 pl²	-0,054 Рl	-0,095 Рl	-0,134 Рl
A=Q_1a(_макс₎	0,446 pl	0,420 Р	0,857 Р	1,299 Р
	M₁₁₍_мин₎		-0,040 Рl	-0,048 Рl	-0,050 Рl
M₁₂₍_мин₎			-0,095 Рl	-0,100 Рl
M₁₃₍_мин₎				-0,151 Рl
M₂₁₍_макс₎	0,080 pl²	0,183 Рl	0,206 Рl	0,191
M₂₂₍_макс₎			0,222 Рl	0,333
M₂₃₍_макс₎				0,224
M_b	-0,054 pl²	-0,080 Рl	-0,143 Рl	-0,201
M_c	-0,036 pl²	-0,054 Рl	-0,095 Рl	-0,134
A=Q_1a(_мин₎	-0,054 pl	-0,080 Р	-0,143 Р	-0,201
	M_b(_мин₎	-0,121 pl²	-0,181 Рl	-0,321 Рl	-0,452 Рl
M_c	-0,018 pl²	-0,027 Рl	-0,048 Рl	-0,067 Рl
M_d	-0,058 pl²	-0,087 Рl	-0,155 Рl	-0,218 Рl
B_макс	1,223 pl	1,335 Р	2,595 Р	3,837 Р
Q_1b(_мин₎	-0,621 pl	-0,681 Р	-1,321 Р	-1,952 Р
Q_2b(_макс₎	0,603 pl	0,654 Р	1,274 Р	1,885 Р
	M_b	-0,036 pl²	-0,054 Рl	-0,095 Рl	-0,134 Рl
M_c(_мин₎	-0,107 pl²	-0,161 Рl	-0,286 Рl	-0,402 Рl
C_макс	1,143 pl	1,214 Р	2,381 Р	3,536 Р
Q_2c(_мин₎	-0,571 pl	-0,607 Р	-1,191 Р	-1,768 Р