Проектирование сварных конструкций

Химический состав стали С345. Расчет плоского настила. Определение расчетных усилий и назначение схемы. Подбор сечения главной балки, конструирование опорного узла. Компоновка сечения сплошной колонны, расчет базы. Особенности конструирования оголовка.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

ВВЕДЕНИЕ

Металлические конструкции благодаря своим высоким технико-экономическим качествам применяют во всех отраслях промышленности, широкое использование в строительстве металлических конструкций позволяет проектировать сборные элементы зданий и сооружений сравнительно малой массы, организовать поточное производство на заводах и поточно-блочный монтаж их на строительной площадке, ускоряя ввод объектов в эксплуатацию.

Задача конструктора состоит в том, чтобы при соблюдении технологических и иных требований к объекту проектирования создать конструктивную схему с подбором параметров элементов и узловых соединений, обеспечивающую простой и надёжный путь для передачи силовых потоков. При этом каждый конструктивный элемент, конструкция и сооружение в целом должны удовлетворять комплексу условий: прочности, устойчивости, жёсткости, долговечности, ремонтопригодности и многим другим. В сочетании с экономическими ограничениями названные условия трудно реализуемы. Сложность проектирования состоит в том, что база знаний и нормативная база о силовом сопротивлении конструкции построена не на принципах их синтеза, а на принципах поверочных расчётов элементов с фиксированными геометрическими параметрами и идеализированными схемами работы, свойствами материала, условиями нагружения.



ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

Рисунок 1 - Расчётная схема

Вариант - 1671.

Город строительства - Новосибирск.

Температура самой холодной пятидневки - 42є C.

Таблица 1 - Исходные данные.

L1, м	L3, м	hстр., м	Отметка верха перекрытия, м	Нормативная нагрузка, кПа
				Постоянная	Временная
18	5	1,8	8,5	1,0	21



1. ВЫБОР МАТЕРИАЛОВ И ОЦЕНКА СВАРИВАЕМОСТИ

Стали для строительных конструкций выбираем в зависимости от степени ответственности конструкции, условий эксплуатации и климатического района строительства по табл. 50 [1].

Для настила, балки настила и колонны выбираем сталь из 3 группы, для главной балки - из 2 группы.

По ГОСТу 16350-80 выбираем климатический район строительства для города Новосибирск - II4.

Таблица 1.1 - Применяемые стали

Элемент конструкции	№ группы	Сталь	Ryn, МПа	Run, МПа	Ry, МПа	Ru, МПа
Главная балка	2	С345	305 (31)	460 (47)	300 (30,5)	450 (46)
Колонна	3	С255	245 (25)	380 (38)	240 (24,5)	370 (37)
Балка настила	3	С255	255 (26)	380 (39)	250 (25,5)	370 (38)
Настил	3	С255	245 (25)	380 (39)	240 (24,5)	370 (38)

Химический состав сталей С345 и С255 приведены в таблице 1.2 и 1.3 соответственно.

Таблица 1.2 - Химический состав стали С345

С	Si	Mn	Ni	S	P	Cr	N	Cu
до 0,15	до 0,8	1,3-1,7	до 0,3	до 0,04	до 0,035	до 0,3	до 0,012	до 0,3

Определим эквивалентное содержание углерода для стали С345 и С255. Для углеродистых и низколегированных конструкционных сталей перлитного класса выполняются по формуле Сефериана (1.1).

балка узел колонна сечение

(1.1)



При сварка может быть выполнена без подогрева до сварки и в процессе сварки, а также без последующей термообработки.

В эту группу входят стали, которые для предупреждения образования трещин необходимо предварительно нагревать, а также подвергать последующей термообработке.

Однако содержание элементов взято по максимуму, во всех справочниках говорится о свариваемости без ограничений для стали С345 поэтому сварку главных балок выполняем без подогрева до сварки и в процессе сварки, а также без последующей термообработки.

Таблица 1.3 - Химический состав стали С255

С	Si	Mn	Ni	S	P	Cr	N	Cu
до 0,22	0,15-0,3	до 0,65	до 0,3	до 0,05	до 0,04	до 0,3	до 0,012	до 0,3

Свариваемость без ограничений.

Химический состав сварочной проволоки Св 08Г2С приведён в таблице 1.4.

Таблица 1.4 - Химический состав проволоки Св 08Г2С

С	Si	Mn	Ni	S	P	Cr	Cu
до 0,1	0,7-0,95	1,8-2,1	до 0,25	до 0,025	до 0,03	до 0,2	до 0,25

Склонность к образованию горячих трещин определим по формуле:

. (1.2)



Т.к. HCS=1,23<4, склонности к образованию горячих трещин нет.



2. РАСЧЁТ ПЛОСКОГО НАСТИЛА

Рисунок 2.1 - Расчётная схема плоского настила

При расчёте плоского настила, он рассматривается как гибкая пластина, изгибаемая по цилиндрической поверхности, шарнирно закреплённая к не смещаемым опорам.

При нагрузках, не превышающих , и предельном относительном прогибе определяющим фактором при расчёте является жёсткость, поэтом расчёт ведут на нормативную нагрузку.

Расчёт настила ведётся для двух вариантов. В каждом из вариантов отличные от другого варианта значения 1) пролёта балок настила; 2) толщина настила; 3) размеры поперечного сечения балки. После расчёта обоих вариантов, принимается наиболее лёгкая конструкция (настил и балки настила).

Толщину листа настила можно определить по приближённой формуле (2.1).



, (2.1)

где lн - шаг балок настила;

tн - толщина настила;

- заданное отношение пролёта настила к его предельному прогибу (табл. 3, [3]);

E1 - модуль упругости при отсутствии поперечной деформации;

, (2.2)

v - коэффициент Пуассона (для стали v=0,3);

qn - нормативное значение нагрузки.

Модуль упругости E1 равняется

Определим толщину настила для двух в...