Расчет гравитационного бетоносмесителя периодического действия

Содержание:

1. Расчет стального приваренного  настила.      3

2. Расчет балки настила.         4

3. Расчет главной балки.         7

3.1 Подбор сечения главной балки  составного сечения.     7

3.2 Расчет соединения поясов  со стенкой.      11

3.3 Проверка общей устойчивости главной балки.     11

3.4 Проверка местной устойчивости  стенки главной балки.    12

3.5 Расчет и конструирование  ребер жесткости и опорного  ребра

    главной балки.          12

3.6 Расчет стыка главной балки  на высокопрочных болтах.    13

4. Расчет центрально-сжатой колонны сквозного сечения.    15

4.1 Подбор сечения стержня колонны.       16

4.2 Проверка устойчивости стержня  колонны относительно оси Х.   16

4.3 Проверка устойчивости стержня  колонны относительно оси У.   16

4.4 Расчет и конструирование соединения ветвей колонны планками.  17

5. Расчет базы колонны с фрезерованным  торцом.     18

6. Литература.          20 
Задание

 

Размер площадки в плане, м 39х12

Шаг колонн в продольном направлении  13

Шаг колонн в поперечном направлении  4

 

Отметка верха настила, м. 11,0

Класс бетона фундамента  В12,5

Настил  металлический

Полезная нагрузка, кH/м²  23

Материал конструкции  14Г2

Тип сечения колонны 

 

 

1. Расчет стального приваренного настила.

 

Наиболее выгодное решение по расходу  материала получается при минимальной толщине настила, так как в изгибаемых двутавровых балках материал используется лучше, чем в настиле прямоугольного сечения. Приварка настила к балкам делает невозможным сближение опор настила при его прогибе под нагрузкой, что вызывает в нем растягивающие усилия Н, уменьшающие огибающий момент и улучшающие работу настила в пролете.

Для стального настила  применяют плоские листы толщиной 6…20 мм из стали С235 с расчетным сопротивление

 

Требуемая толщина настила  из условия жесткости при шаге балок настила м

 

= = 1,45 см

 величина обратная относительному прогибу равному [1]

=

В соответствие с [3] принимаем мм = 1,6 см

 

1.1. Проверка жесткости принятого сечения настила.

 

Характеристики принятого сечения

Нагрузка  от настила

Балочный  момент от нормативной нагрузки

Прогиб от поперечной нагрузки

см

Распор  приваренного настила

Эйлерова  сила

Определяем значение коэффициент

Окончательный прогиб с учетом влияния распора

, где

          0,58 0,87см

Жесткость принятого настила обеспечена

 

1.2. Проверка прочности принятого сечения настила.

 

Изгибающий момент с учетом распора

=2,56 кН

Напряжение  от распора и момента

 где -коэффициент условной работы конструкции  [2],

кН/см²

Прочность принятого настила  обеспечена

 

 

2.Нормальная  балочная клетка.

2.1. Расчет балки настила.

 

Балки настила опираются на главные  балки и рассчитываются как однопролетные  шарнирно опертые балки. Балки настила  проектируем из прокатного двутавра. Материал для балок сталь 14Г2 (класс прочности 325) с расчетным сопротивление по табл В.5

Согласно п. 5.2.6 балки настила относятся ко второму классу конструкций.

 

 

Максимальный изгибающий момент и  поперечная сила на опоре

Расчет на прочность разрезных  балок двутаврового сечения второго  класса выполняют по формуле (44)

Требуемый момент сопротивления 

- коэффициент надежности по  классу ответственности сооружений  [1],

 - коэффициент учитывающий пластические деформации табл. К1 [2],

  при

По сортаменту принимаем двутавр №24

  

  

Проверка прочности принятого сечения:

для двутавра №24 и тогда

, следовательно 

прочность в зоне чистого изгиба обеспечена

Прочность в приопорной зоне выполняют по (48)

прочность в приопорной зоне обеспечена

 

Проверка  жесткости сечения балки

, где =

                      0,0045 0,005

Жесткость балки обеспечена

Общая устойчивость балок обеспечена, если выполняются условия п.9.4.6[2].

На балки настила по всей длине  опирается стальной настил, следовательно, общая устойчивость белок обеспечена.

Местную устойчивость элементов сечения балки не проверяем, т.к. используем прокатный профиль.

Настил привариваем ручной дуговой  сваркой электродами Э42 согласно табл. Г1 [2].

Характеристики электрода  и .

В зоне шва действует усилие распора в настиле. Расчет сварного соединения выполняют на срез в сечении:

По металлу шва (155) [2]

По металлу границы сплавления (156) [2]

Прочность металла границы сплавления по табл. 4

 

Катет шва  принимаем согласно требованиям п.15.1.7 равным минимальным 4мм, коэффициент по табл. 36 для ручной сварки и . Расчет ведем на 1 погонный см сварного шва.

По металлу шва (155) [2]

По металлу границы сплавления (156) [2]

 

Прочность сварного шва обеспечена.

 

 

 

3.Расчет главной балки.

На главную балку нагрузка от балок настила передается в виде сосредоточенных сил. При частом расположении сосредоточенных сил, когда их в пролете не менее пяти, они могут быть заменены эквивалентной равномерно распределенной нагрузкой. 

Максимальный изгибающий момент

 

 

3.1. Подбор сечения главной балки  составного сечения.

 

Компоновку составного двутаврового сечения начинаем с определения высоты балки, которая зависит от жесткости балки и строительной высоты перекрытия.

Минимальная высота балки из условия  жесткости

86 см,

Оптимальная высота балки из условия экономичности

92,5см 

 где  для сварных балок

 

Ориентировочная толщина стенки

=10,9мм =1,09 см

=1300мм

Принимаем в соответствии с[3].

Принимаем высоту стенки главной балки

1000 мм по [3]

Толщина поясного листа.

= мм

Полная  высота балки

мм

Проверка  толщины полки из условия среза

=17,98

6,5 мм 12 мм

Требуемая площадь сечения одного поясного листа

 

см

Ширина поясного листа назначают в пределах (1/3…1/5) h = 42 … 25 см

 

Ширину назначаем 220 мм в соответствии с [4], но не менее 180мм, чтобы можно было выполнить узлы опирания вышележащих конструкций.

Площадь сечения листа

Проверяем  устойчивость стенки главной  балки по п.9.5.8 [2]

0,204 (по табл.17 [2])

    (Л.4)

       (70)   

, принимаем 1

По табл. Л.1 принимаем 

Проверяем местную устойчивость сжатого пояса по п.9.5.15 [2].

, следовательно, устойчивость  сжатых поясов обеспечена.

 

3.1.1. Проверка прочности  сечения главной балки.

 

Момент инерции

 и тогда  по табл.К1

, следовательно 

Условие прочности выполняется.

 

 

3.1.2. Изменение сечения главной балки по длине.

 

В целях экономии стали изменим  сечения полки на участке от опоры  до 1/6 пролета.

Расчетный изгибающий момент в сечении 

м.

Требуемые момент сопротивления измененного сечения исходя из прочности сварного стыкового шва, работающего на растяжение:

Момент инерции полок

283603-100000 = 183603

Требуемая площадь поясных горизонтальных листов

 Принимаем  полку из листа 180 х 30мм, что удовлетворяет условиям:

и

Проверка  принятого сечения на прочность.

Момент  инерции принятого сечения

Момент сопротивления в уменьшенном сечении балки

Нормальное напряжение в месте  изменения сечения балки

 и тогда  по табл.К1

 

Проверка совместных действий нормальных и касательных напряжений на уровне поясного шва в месте изменения сечения балки по (38) [2]:

 

< 1

Прочность балки обеспечена.

 

3.1.3. Проверка жесткости  сечения

Прогиб для балки с измененным сечением определяется по формуле

Условие жесткости выполняется.

 

3.2. Расчет соединений  поясов со стенкой.

 

Считаем, что сварка ведется  автоматическим методом, тогда согласно таблице Г1[2]

используем электроды типа Э42.

По марки принятого электрода  определяем расчетное сопротивление

Расчетное сопротивление углового шва:

    

Статический момент полки относительно оси x.

Усилия сдвига на 1см

Величина катета сварного шва необходимого для восприятия усилия сдвига.

С учетом требований таблицы 35 и пункта 15.1.7 [2]

Минимальный шов стальных конструкций  6мм

     мм

мм

Примем катет шва = 10 мм

 

Проверка прочности  шва в околошовной зоне.

Прочность обеспечена.

 

3.3. Проверка общей  устойчивости главной балки.

 

Для главной балки связями являются балки настила.

Принимаем за расчетную длину  шаг балки настила .

130см  =22см   3 см   h=106 см

Проверка общей устойчивости балки по п.9.4.6

Общая устойчивость главной балки  обеспечена.

 

 

3.5. Расчет и конструирование  рёбер жесткости и опорного  ребра балки.

 

Рёбра жесткости для балок 2-го класса устанавливаются с 2-х сторон стенки балки в местах опирания балок настила согласно требованиям п. 9.5.9:

ширина ребра

, принимаем 

толщина ребра

6,2 мм 

Принимаем 10 мм

Поперечные ребра приваривают  сплошным односторонним швом катетом =10 мм

Расстояние между ребрами  2,5 , принимаем постановку ребер равной расстоянию между балками настила 1300 мм.

Опорное ребро балки нагружено  опорной реакцией 780 кН и рассчитывается по п.9.5.13.

Ширина  ;

Толщина , 

, принимаем 

Принимаем  

Нижние края ребра выпущены на , тогда выпуск работает на смятие

кН/см²

Прочность опорного ребра обеспечена.

 

 

3.6. Расчет стыка балки  на высокопрочных болтах.

 

Принимаем размещение стыка в середине пролета главной балки, где момент максимальный, а поперечная сила равна 0.

Стык балки (стенки и поясов) выполняется  на высокопрочных болтах марки 40х “селект” используют типовой кондуктор, у которого расстояние между осями болтов 80мм, а до края накладки 60мм.

 

3.6.1.Стык стенки.

 

Толщина накладки .

Принимаем число вертикальных рядов  балки с одной стороны накладки m=2.

Принимаем 10 рядов болтов (четное число, т.к распределение усилий момента пропорционально плечу).   

9 80= мм – расстояние между крайними болтами        

1000-720-120=160 мм – расстояние от накладки до пояса балки.

Момент инерции сечения стенки

Величина изгибающего момента приходящейся на стенку балки

Сумма расстояний между симметричными  осями болтов

 

Усилия в крайних болтах

Расчетное сопротивление растяжению высокопрочных болтов

Считаем, что обработка поверхности  производится газопламенным способом, а контроль натяжения болтов производится по моменту закручиванию, тогда согласно таблице 39 [2] имеем коэффициенты.

    

Площадь сечения болта “нетто”

Принимаем диаметр болта по таблице  Г.9 [2]

d=30мм   см

Размер накладки 360 х 840 мм

 

3.6.2.Стыки поясов.

 

Толщина поясной накладки

Усилие, воспринимаемое поясом

см⁴

Несущая способность одной поверхности  трения при соединении высокопрочными болтами диаметром d=30мм   см

Количество болтов в стыке  поясов с одной стороны накладки при 2-х рядном расположении