Санкт–Петербургский Государственный

Политехнический Университет

Кафедра строительных

конструкций и материалов

Пояснительная записка

к курсовому проекту

по дисциплине «Металлические конструкции»

«Проектирование рабочей площадки»

Санкт-Петербург

2007 год

Оглавление

Исходные данные

- нормативная полезная нагрузка на рабочий настил – 2100 кгс/м²;

- размеры площадки в плане в осях – 45х35 м*м;

- материал – С235;

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

- класс сооружения по степени ответственности – 1.

1. Разработка конструктивной схемы рабочей площадки

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.

В качестве настила в настоящем проекте выбрана плоская листовая сталь. Настил шарнирно прикрепляется к верхнему поясу балок. Толщина настила зависит от шага балок настила, находится в диапазоне 6 – 16 мм. Исходя из несущей способности листов стали, расстояние между балками настила находится в диапазоне от 0,6 до 1,6 м.

В настоящем проекте для балки настила выбран прокатный двутавровый профиль. Пролет балок настила должен находиться в диапазоне 3,5 – 5 м.

Главные балки представляют собой профили составного двутаврового сечения, высотой 90 – 140 мм. Пролет главных балок составляет порядка 14 – 18 м.

Исходя из всего вышеперечисленного, возможны следующие варианты компоновки балочной клетки: пролет главных балок L = 15 м, пролет балок настила l_бн = 5 м, шаг балок настила l_p – 750, 1000 и 1500 мм. Выбираем шаг балок настила 1000мм (см. рис. 1.1).

Рис.1.1. Компоновка балочной клетки

2. Назначение толщины настила

При нагрузках, не превышающих 50 кН/м² и величине предельного прогиба

[l_n/f] ≤ 150 прочность шарнирно-закрепленного настила всегда обеспечена. Его толщина подбирается из условий жесткости. Предельное отношение прогиба настила к его толщине из условия жесткости может быть определено по графику в зависимости от величины нагрузки, действующей на настил.

l_n/t_n = 108;

где l_n – пролет настила (шаг балок настила l_p);

t_n – толщина настила;

t_n= 9,25 мм.

Таким образом, толщину настила при пролете настила l_n=1000 мм принимаем t_n=10 мм.

3. Проектирование балки настила

   1. Статический расчет

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

Рис. 3.1. Расчетная схема балки настила

Определение нагрузок, действующих на балку настила:

q_бн^н = p * l_n + γ * t_n * l_n + q_бн = 2100*1+ 0,01*7850*1+ 30 = 2208,5 кг/м;

где q_бн^н – нормативная нагрузка на балку настила;

l_p – ширина грузовой площади, равная шагу балок настила (l_p = 1 м);

γ – плотность стали (γ = 7850 кг/м³);

g_бн – вес балки настила (предварительно назначаемый g_бн = 30 кг/м).

q_бн = p * l_p * γ_f + γ_f * (q_наст + q_бн^св) = 2100*1*1,1 + 1,05*(78,5 + 30) = 2423,93 кг/м;

где q_бн – расчетная нагрузка на балку настила;

γ_f – коэффициент надежности по нагрузке.

2. Назначение поперечного сечения

Максимальный момент M_max и максимальная поперечная сила Q_max:

M_max = q_бн * l_бн² / 8 = 2423,93 * 5² / 8 = 7874,78 кг*м;

Q_max = q_бн * l_бн / 2 = 2423,93 * 5 / 2 = 6059,83 кг.

Определение требуемого момента сопротивления сечения W_x^тр:

W ^тр = M_max / (R_y * γ_c) = 7874,78 / (235*10⁶*1) = 335,1 см³;

где R_u – расчетное сопротивление стали изгибу (R_y=235*10⁶ кг/м²);

γ_c – коэффициент условий работы (γ_c=1).

Соответствующему моменту сопротивления отвечает двутавр №27 ГОСТ 8239-89: h=27 см, b=12,5 см, s=0,6 см, t=0,98 см, r₁=1,1 см, r₂=0,45 см, А=40,2 см², Р=31,5 кг/м, I_у=5010 см⁴, W_у=371 см³, S_у=210 см³.