Проектирование технологической площадки промышленного здания

Санкт–Петербургский Государственный 

Политехнический Университет 

Кафедра Водохозяйственного и Ландшафтного строительства. 
 
 
 
 

Курсовая  работа 

Дисциплина: «Металлические конструкции»

Тема: «Проектирование технологической площадки промышленного здания» 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Выполнил  студент Котляр С.П. группы 4014/2 подпись______

Руководитель  Галямичев А.В. подпись ______ 

Дата 
 
 
 
 

Санкт-Петербург

2010 г

 

    Задание.

    Настоящий проект рабочей площадки разработан в соответствии с заданием на проектирование и действующими СНиП.

    Исходные  данные для проектирования следующие:

- нормативная полезная нагрузка на рабочий настил – 1717 кгс/м²;

- размеры площадки  в плане в осях  – 60х20 м*м;

- отметка рабочего  настила – 16 м;

- материал – С255;

- характер опирания главной балки на колонну – верхнее с торцевым расположением опорного ребра;

- класс сооружения  по степени ответственности  – 1.

    Площадка  предназначена для  размещения, обслуживания и ремонта производственного  оборудования. Площадки такого типа представляют собой самостоятельные сооружения, встроенные в здание.  

1. Компоновка балочной клетки.

      Основными несущими элементами площадки являются фундаменты, колонны, главные балки, балки настила, настил. Настил устраивается по верхнему поясу балок настила, опирающихся на главные балки, которые в свою очередь опираются на колонны. Колонны через фундаменты передают нагрузку на грунт.

    Балочная  клетка (БК) – это  система пересекающихся несущих балок, предназначенных  для опирания рабочего настила.

    Основные  принципы компоновки балочной клетки:

1. Главные балки (ГБ) по направлению ориентируются вдоль большей стороны площадки. Для стальных конструкций длина главной балки l выбирается в пределах 9-24 м. В нашем курсовом проекте сужаем этот интервал до 12-24 м, еще и исключая крайние значения. Пролет главной балки должен быть таким, чтобы главная балка уложилась в длину площадки целое количество раз.
2. Балки настила (БН). Для стальных конструкций длина балок настила l₁ выбирается в пределах 5-9 м. В проекте принимаем: 3,5 м < l₁ < 6,5 м.. При компоновке балки настила должны укладываться вдоль короткой стороны целое число раз.
3. Пролет настила (Н). Значение пролета настила должно лежать в диапазоне 0,6 м < l_н < 1,2 м. Пролет настила должен укладываться в длине главной балки целое количество раз.

      Исходя из вышеперечисленного, принимаем такой  вариант компоновки  балочной клетки (рис. 1):

Рис. 1.1. Вариант компоновки балочной клетки (пролет балок настила 6 м) 
 
 

    2. Расчет стального настила 

      Несущий настил  состоит из стального листа, приваренного к балкам настила по всей длине. Сварка полуавтоматическая. Лист может быть гладким или рифленым. Толщина стали от 6 до 16 мм.

Исходные  данные:

l (пролет главной балки) = 1500 см;

l₁ (пролет балки настила) = 500 см;

p^н (нормативная полезная нагрузка на рабочий настил) = 1717 кгс/м²

      Так как настил  приваривается к  балке с двух  сторон, то любую  балку рассматривать  как неподвижную  опору. Следовательно,  возникает осевая  растягивающая сила. Чем тоньше настил, тем больше на него влияет осевая растягивающая сила, тем ближе расчетная схема настила к мембране. 

2.1. Переводим полезную нормативную нагрузку на рабочий настил в кг/см²:

  p^н = 1717 кгс/м² = 0,1717 кгс/см² 

2.2. По таблице принимаем  δ^н = 0,9 см 

2.3 Находим нормативную нагрузку только от собственного веса настила:

V= 1*^.1*0,9 = 0,9 см³

ρ= 7,85 ^. 10^-3  кг/ см³

g_н^н = ρ^. V=  7,85 ^. 10^{-3 .} 0,9 = 0,007065 кг/см² 

2.4 Определяем полную нормативную нагрузку на полосу настила шириной 1 см:

q_н = p_н + g_н^н = 0,1717 + 0,007065 = 0,178765 кг/см² 

2.5 Вычисляем значение  К

2.6 Определяем предельную длину настила

 

2.7 Определяем длину настила lн по таблице в зависимости от длины главной балки:

  l_н =100 см 

2.8 Определяем категорию  настила.

настил средней  толщины

2.9 Проверка по графикам  сходится 

2.10 Определение величины  осевой растягивающей  силы, действующей  на 1 см ширины  пластины:

 

2.11 Определение требуемого катета сварного шва. 

R_wf=1850 кг/см

β_f = 0,7

Принимаем минимально разрешенный  катет по условиям производства работ:

 

    3. Подбор сечения балки настила

    Балка настила рассчитывается, как однопролетная  шарнирная балка. Расчетная схема представлена на рис. 3.1. 

 
              Рис. 3.1. Расчетная схема балки настила 

3.1 Определение линейной  нормативной нагрузки  на балку настила. 

g_н^н – собственный вес 1 см² настила;

q_вн^н – приблизительный собственный вес 1 см балки настила. 

3.2 Определение линейной  расчетной нагрузки  на балку настила.

 

3.3 Находим максимальный  изгибающий момент  балки настила: 

 
 

3.4 Определение требуемого момента сопротивления балки настила: 

 

Из  сортамента ГОСТ 8239-89 выбираем двутавр №24 

 

3.5 Определение линейной нормативной и линейной расчетной нагрузок на БН: 

 

Определение линейной расчетной  нагрузки на БН 

3.6 Рассчитываем прочность:

 

 

Условие прочности согласно допустимому диапазону коэффициента К выполняется 
 

3.7 Проверка балки настила выбранного сечения по жесткости:

 

Условие жесткости выполняется.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    4. Расчет главной балки перекрытия

      Главная балка рассчитывается, как однопролетная шарнирная балка. Нагрузочная и расчетные схемы представлены на рисунке.

4.1. Определение нормативной и расчетной линейных или погонных нагрузкок на главную балку 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

4.1.1. Полезная линейная нормативная погонная нагрузка: 

P^н = p_н ^. l₁ , где p_н – нормативная полезная нагрузка на рабочий настил [кг/м²]

P^н = 1717 кг/м^{2 .}  5,0 м= 85,85 кг/м 

4.1.2. Линейная нормативная нагрузка от собственного веса конструкций (вес настила + вес балок настила + приблизительный вес главной балки):

- нагрузка от собственного веса настил,

- нагрузка  от собственного  веса балки настила,

- величина, учитывающая  собственный вес  главной балки.

 

4.1.3. Полная нормативная погонная нагрузка на ГБ: 

- линейная  нормативная погонная  нагрузка,

- линейная  нормативная нагрузка  от собственного  веса конструкций.

 

4.1.4. Расчетная полная погонная нагрузка на ГБ:

 

4.2. Определение требуемого момента сопротивления Wx треб. ГБ:

    Главная балка рассчитывается, как однопролетная  шарнирная балка. Расчетная схема  представлена на рис. 4.1.

Рис. 4.1. Расчетная схема главной балки

       

      

    4.3. Подбор сечения ГБ.

Основные  обозначения поперечного сечения (рис. 4.2)

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

4.3.1 Определение наименьшей высоты сечения балки h_min:

 

4.3.2 Определение оптимальной и рекомендованной высоты сечения балки.

 

По  сортаменту листовой стали ГОСТ 19903-74 назначаем :

       =          

 

4.3.3 Определение толщины стенки ГБ по трем условиям: 

1) Для балки с  высотой h=1-2м определение по зависимости из опыта проектирования:

      

 

2) По условию среза  стенки на опоре:

= 1350 кг/см²   для Стали 255

3) Для обеспечения  местной устойчивости  стенка не должна быть слишком тонкой т.к. она может потерять местную устойчивость: 

      

По  сортаменту листовой стали ГОСТ 19903-74 назначаем  :