Курсовой проект - Расчет рамы одноэтажного производственного здания - файл n1.doc

приобрести
Курсовой проект - Расчет рамы одноэтажного производственного здания
скачать (1727 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.doc1727kb.08.09.2012 20:31скачать

n1.doc

1   2   3   4

Требуемое расчетное усилие в болтах:


где :

М, N момент и нормальные силы, действующие в уровне верх­него обреза фундамента, определяемые при выборе наихудшего слу­чая загружения.

а = 60,5 см - расстояние от оси колонны до середины опорной плиты подкрановой ветви;

- расстояние между осями анкерных болтов;

=175 МПа – расчетное сопротивление растяжению анкерных болтов из стали марки 09Г2С

см2

Площадь поверхности сечения одного болта:

см2

По табл 62 [1] находим ближайший диаметр 36 мм. Длина заделки анкера в бетон 1300 мм.

        1. Оголовок колонны.

Давление со стропильной фермы N = 435,8 кН. Торец плиты оголовка назначаем 20 мм.

С
плиты оголовка давление фермы передается на вертикальные ребра колонны через их фрезерованные торцы.

К
онструктивно принимаем сечение ребра 80x8 мм. назначение толщины швов 8 мм, соединяющих опорные ребра со стенкой колонны.

П
ринимаем lр = 15 см
Остальные швы принимаем конструктивно.
2.3 Расчет подкрановой балки.
Требуется рассчитать подкрановую балку крайнего ряда пролетом 6 м. кран грузоподъемностью 30 т. Режим работы крана – 6К. Пролет здания 24 м. Материал балки сталь С390; R = 380 МПа (при t от4 до 50 мм); Rср = 135 МПа.


      1. Нагрузки на подкрановую балку.
Для крана Q=30 т наибольшее вертикальное усилие на колесе Fнк = 345 кН, вес тележки Gт = 120 кН, тип кранового рельса КР-70. Расчетные значения усилий на колесе крана определяем с учетом коэффициента надежности по назначению n = 0,95:

Fк = n х nc х n х k1 х Fнк = 0,95х0,85х1,1х1,1х345 = 337,1 кН,

Tк = n х nc х n х k2 х Tнк = 0,95х0,85х1,1х1,1х10,625 = 1038 кН,


Рис. 9 Схема крановой нагрузки
2.3.2 Определение расчетных усилий.

Наибольший изгибающий момент в разрезной балке от заданной системы сил возникает, когда равнодействующая всех сил (R), находящихся на балке, и ближайшая к ней сила равно удалены от середины пролета балки, при этом наибольший изгибающий момент будет находиться под силой, ближайшей к середине пролета балки.

Mx =  Fкyi = 1,03х337,1х2,4= 833,3 кНм.

где:

 - коэффициент, учитывающий влияние собственного веса подкрановых конструкций и временной нагрузке на тормозной площадке


Рис. 10 Определение значений на линии влияния нагрузки от мостового крана для определения моментов
Расчетный момент от горизонтальной нагрузки:

My = Tкyi = 10,38х2,4 = 24,912 кНм.

Расчетные значения вертикальной и горизонтальной поперечной сил:

Qx =  Fкyi = 1,03х337.1х1,8= 625 кН;

Qy = Tкyi = 10,38х1,8= 18,684 кН.



Рис. 11 Определение значений на линии влияния нагрузки от мостового крана для определения поперечных сил


      1. Подбор сечения балки.

Принимаем подкрановую балку симметричного сечения с тормозной конструкцией в виде листа из рифленой, стали t = 6 мм и швеллера № 24.

И
з условий общей прочности определяем Wтр. Влияние горизонтальных поперечных нагрузок на напряжение в верхнем поясе подкрановой балки можно учесть с помощью коэффициента :
ht - ширина тормозной конструкции

ht=hн=1000 мм

h
б=900 мм – принятая высота балки

=1, - коэффициент по назначению (0,95)

Задаемся гибкостью стенки

w = hw/tw = 120.

О
птимальная высота балки:

М
инимальная высота балки:

=500 – относительный прогиб для кранов с режимом работы 6К

Mн =  Fнкyi = 1,03х345х2,4= 852,84 кНм (момент от загружения балки одним краном).

Принято: hб = 80 см (кратно 10 см).

Задается толщина полок tf = 1 см, тогда hw = hб – 2*tп = 80 – 2*1 = 78 см.

Толщину стенки принимаем из условия среза стенки силой Qx:

tw  1,5**Qx/(hw *Rs) = 1,5*0.95*625 /(78*22.04) = 0.52 cм.

Rs=0.58*Ry=0.58*38=22.04 кН/см2 – расчетное сопротивление стенки сдвигу

Принята толщина стенки: tw = 1 см, значит гибкость стенки 78/1=78.

Размеры поясных листов:

Ixтр = Wxтр *hб/2 =2186,9*80/2 = 87476 cм4;

I
w =tw*hw3/12 = 1х783/12 = 41087 cм4;

Исходя из этого принимаем пояс из листа сечения 10 x 150 мм, Af = 15 см2.

П
роверка устойчивости пояса:

Устойчивость пояса обеспечена.


Рис. 12 Компоновка сечения


      1. Проверка прочности сечения.

Определение геометрических характеристик принятого сечения.

Относительно оси x – x:

Ix = 1783/12 + 2151 (78/2 + 0.5)2 = 86353.5 cм4;

Г
еометрические характеристики тормозной балки относительно оси y – y

x0 = 51.1 см

Iy = 86353,5 cм4;





П
роверка нормальных напряжений в верхнем поясе (точка А):


Проверка прочности стенки на действие касательных напряжений на опоре:

-
с учетом работы поясов





Qmax=Qx= 625 кН

-
без учета работы поясов

Жесткость балки обеспечена, т.к. принятая высота балки hб > hmin

П
роверка прочности стенки балки от действия местных напряжений под колесом крана:


где:

Ip = 1081,99 см4 – момент инерции рельса КР-70;

c = 3,25 – коэффициент податливости сопряжения пояса и стенки для сварных балок.

F
к = Fнкnн = 3451,10,95 = 360,5 кН;


      1. П
        роверка приведенных напряжений.




= 1,15 – коэффициент для расчета разрезных балок.





      1. Проверка местной устойчивости стенки балки.

Отношение высоты стенки к ее толщине: hw/tw(R/E) = 78/1(38/2,06х104) = 3.35 > 2,2, поэтому требуется установка поперечных ребер жесткости, расстояние между которыми принято 1500 мм.

П
роверка местной устойчивости стенки среднего отсека (наибольшие нормальные напряжения) и приопорного отсека (наибольшие касательные напряжения).

Вычисляем значения: х1=2000-390=1610 х2=4000-390=3610


Рис. 13 К проверке местной устойчивости стенки балки

Проверка местной устойчивости стенки балки первого отсека

Qa = (3,19+ 4,44)хFk/6 = (3,19+ 4,44)х337.1/6=428.7 кН;

Среднее значение изгибающего момента и поперечной силы на расстоянии 1,61 м с учетом коэффициента 1.03

Сечение 1-1:

М1=1,03*Qа*(а-а0)= 1,03*428,7*(2-0,78)=538,7 кНм

Q1=1,03*Qа=1.03*428.7=441.6 кН

В середине отсека:

Мх1=1,03*Qа1= 1,03*428,7*1,61=710,9 кНм

Qх1=1,03*(Qа-Fk)=1.03*(428.7-337.1)=94.4 кН

Сечение 2-2:

М2=1,03*(Qа*а-Fk0/2)= 1,03*(428,7*2-337,1*0,78/2)=747,7 кНм

Q2=94,4

Средние значения момента и поперечной силы в расчетном отсеке

Mm=(M1+Mx1+M2)/3=(538.7+710.9+747.7)/3=665.8 кНм

Qm=(Q1+Q)/2=(441.6+94.4)/2=268 кН

Средние напряжения в отсеке:







Местные напряжения под колесом крана

=1,1 – коэффициент надежности по нагрузке

F1=1.1*Pнmax=1.1*345=379.5 кН

Ibt=If+Ip=15*13/12+1081.99=1083.24 см4




Критические напряжения для стенки приопорного отсека при отношениях:

а/hw= 2000/780=2.56>0.8



К
оэффициент защемления стенки:

В=2, так как крановый рельс не приварен

О
тсюда находим предельное отношение , 0,42<0.618 условие выполняется

- условная относительная гибкость

К
ритические касательные напряжения:


= а/hw= 2000/780=2.56

Критические напряжения от местного сжатия:





Проверяем устойчивость стенки балки по формуле:




Требуемое сечение промежуточных ребер жесткости:

b
р = hст/30 + 40 = 78/30 + 40 = 42,6 принимаем 50 мм;

Принято: ts = 2 мм.

Проверка местной устойчивости стенки балки второго отсека

Qa = (2,39+ 4,44)хFk/6 = (3,19+ 4,44)х337.1/6=383,7 кН;

Среднее значение изгибающего момента и поперечной силы на расстоянии 1,61 м с учетом коэффициента 1.03

Сечение 1-1:

М1=1,03*Qа*(а-а0)= 1,03*383,7*(4-0,78)=1272,6 кНм

Q1=1,03*Qа=1.03*383,7=395,2 кН

В середине отсека:

Мх1=1,03*Qа1= 1,03*383,7*3,61=1426,7 кНм

Qх1=1,03*(Qа-Fk)=1.03*(383,7-337.1)=48 кН

Сечение 2-2:

М2=1,03*(Qа*а-Fk0/2)= 1,03*(383,7*4-337,1*0,78/2)=1445,4 кНм

Q2=395,2

Средние значения момента и поперечной силы в расчетном отсеке

Mm=(M1+Mx1+M2)/3=(1272,6+1426,7+1445,4)/3=1381,6 кНм

Qm=(Q1+Q)/2=(395,2+48)/2=221,6 кН

С
редние напряжения в отсеке:


М
естные напряжения под колесом крана

=1,1 – коэффициент надежности по нагрузке

F
1=1.1*Pнmax=1.1*345=379.5 кН

Ibt=If+Ip=15*13/12+1081.99=1083.24 см4

Критические напряжения для стенки приопорного отсека при отношениях:

а/hw= 4000/780=5,13>0.8



К
оэффициент защемления стенки:

В=2, так как крановый рельс не приварен

О
тсюда находим предельное отношение , следовательно, а=2hw

- условная относительная гибкость

К
ритические касательные напряжения:

= а/hw= 4000/780=5.13

К
ритические напряжения от местного сжатия:





Проверяем устойчивость стенки балки по формуле:




      1. Расчет на выносливость

Расчет на выносливость следует производить по формуле
maxR,
где:

R – расчетное сопротивление усталости (1390 кг/см2)

 – коэффициент, учитывающий количество циклов нагружений n и вычисляемый:

;
при n  3,9106 = 0,77;

– коэффициент, зависящий от вида напряженного состояния и коэффициента асимметрии напряжений (10)

357,9 кг/см21,75*1390*10=24325 кг/см2


      1. Расчет соединений поясов подкрановых балок со стенкой.

Сопряжение верхнего пояса со стенкой конструируем с разделкой кромки стенки и полным проваром на всю толщину стенки. В этом случае сварное соединение равнопрочно основному металлу и расчета швов не требуется.





Требуемая толщина нижних поясных швов:

Sn = Aпa = 1х15х15 = 225 cм3 (статический момент поясного листа);

 = 0.7

Ryсв = 215 МПа.

Принимаются швы высотой: kш = 7 мм – минимально допустимые при толщине свариваемого металла t = 10 мм (табл. 38 [2]).


      1. Расчет опорного ребра.

Опирание подкрановой балки запроектировано через строганый торец опорного ребра.

Н
еобходимая площадь ребра из условия его смятия:


Принято сечение опорного ребра: 10 x 165 мм.
Геометрические характеристики сечения опорной части балки, работающей на сжатие:

F
оп,r = 2х16,5 + 1х15х1 = 48 cм2;






Гибкость опорного сечения из плоскости балки:


= 0.95 (табл. 72 [2]).



Рис. 14 Опорное сечение

Проверка напряжений.

Смятие в опорном ребре:






Проверка устойчивости опорного сечения:





Требуемая высота сварных швов, прикрепляющих опорное ребро к стенке балки:

Принято: kш = 10 мм.

3. Расчет фермы

Исходные данные

Минимальное значение температуры для данного региона (г. Барнаул) в январе составляет

-47оС. Для данного климатического района принимаю в качестве материала подкрановой балки сталь марки С390 с нормативным сопротивлением .

3.1 Сбор нагрузок на стропильную ферму

На конструкцию фермы действует:



При расчете фермы распределенные нагрузки учитываются в виде сосредоточенных сил, приложенных в узлах фермы, называемых узловыми силами.

1. Узловые силы при учете собственного веса покрытия:



При этом опорные реакции получаются равными:



2. Снеговая нагрузка учитывается по двум вариантам загружения (рис.15,16), причем в каждом варианте определяются свои узловые силы:

Вариант 1.





Вариант2.







Рис.15. Первый вариант снеговой нагрузки



Рис.16. Второй вариант снеговой нагрузки

3.2. Определение усилий в стержнях фермы



Рис.17 К расчету фермы

Нумерация элементов фермы приведена на рис.17 Полученные данные объединяю в таблицу 7.

Таблица 7

Расчетные усилия в стержнях фермы, кН

Элемент

№ стержней

Усилия от постоянной нагрузки

Усилия от снеговой нагрузки

Расчетные усилия

№ нагрузок

Растяжение

№ нагрузок

Сжатие

Верхний пояс

6

7

8

9

10

0

-652

-652

-984,5

-984,5

0

-687

-687

-955

-955

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

1; 2a

1; 2a

1; 2a

1; 2a

-

-1340

-1340

-1940

-1940

Нижний пояс

1

2

3

363

869,4

986,8

388

853,2

957,1

1; 2a

1; 2a

1; 2a

751

1722,6

1944

-

-

-

-

-

-

Раскосы

22

23

24

25

26

17

18

-512,2

407,8

-307,3

162,6

-3,1

-71,6

-113

-547,5

422,5

-266

144

-2,88

-197

-100

-

1; 2a

-

1; 2a

-

-

-

-

830,3

-

306,6

-

-

-

1; 2a

-

1; 2a

-

1; 2a

1; 2a

1; 2a

-1059,7

-

-573,3

-

-6

-268,6

-213
1   2   3   4


Требуемое расчетное усилие в болтах
Учебный материал
© nashaucheba.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации