Курсовой проект - Одноэтажное промышленное здание - файл ????????2.docx

приобрести
Курсовой проект - Одноэтажное промышленное здание
скачать (4459.9 kb.)
Доступные файлы (2):
??????? ??-2.dwg
????????2.docx2892kb.04.06.2010 10:35скачать

????????2.docx

  1   2   3   4
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра Металлических конструкций.

З А Д А Н И Е

К выполнению курсовой расчетно-графической работы

«ОДНОЭТАЖНОЕ ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ ЗДАНИЕ»

Студент: Киселева Елена Владимировна

Факультет ПГС, курс 4, группа 2

Руководитель: Туснин Александр Романович

МОСКВА 2010

Исходные данные.

  1. Место строительства: Курск.

  2. Наименование цеха: трубоэлектросварочный.

  3. Длина здания, м: 144.

  4. Пролет, м: 36.

  5. Отметка головки рельса, м: 20.

  6. Грузоподъемность крана: 125.

  7. Режим работы крана: 7К.

  8. Сталь: С345

Компоновка конструктивной схемы каркаса.



Определим высоту цеха (от уровня пола до низа стропильных ферм):



– расстояние от уровня пола до головки кранового рельса,

- расстояние от головки кранового рельса до низа несущих конструкций покрытия:



Окончательный размер принимаем

– расстояние от головки рельса до верхней точки тележки крана плюс установленный по требованиям техники безопасности зазор между этой точкой и строительными конструкциями, равный 100 мм; .

- размер, учитывающий прогиб конструкций покрытия;



Размер принимается кратным 1,8м:

Отметка верха подкранового рельса увеличиваем до 25,2 – 4,4 = 20,8 м.

Высота верхней части колонны:



- высота кранового рельса (по справочнику);

- высота подкрановой балки; , или по справочнику .

Высота нижней части колонны:



- глубина заложения фундамента; .

Высота сечения верхней части колонны



Устраивается проход вне колонны. Расстояние от оси подкрановой балки до оси колонны:



- расстояние от оси рельса до края крана (по справочнику);

Окончательно размер принимается кратно 250 мм:

Высота сечения нижней части колонн:






Размещение колонн в плане.

Связи между колоннами.

Система связей между колоннами обеспечивает во время эксплуатации и монтажа геометрическую неизменяемость каркаса, его несущую способность и жесткость в продольном направлении, а также устойчивость колонн из плоскости поперечных рам.

Связи по покрытию.

Связи между фермами, обеспечивая общую пространственную жесткость каркаса, обеспечивают устойчивость сжатых элементов ригеля из плоскости ферм, перераспределение местных нагрузок, приложенных к одной из рам на соседние рамы, удобство монтажа, заданную геометрию каркаса, восприятие и передачу на колонны некоторых нагрузок.

Связи по верхним поясам ферм.

Связи по нижним поясам ферм.

Теплотехнический расчет кровли.

Промышленное здание строится в городе Курск. По СНиП II-3-79* «Строительная теплотехника» выполним расчет ограждающей конструкции покрытия.

Приведенное сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций Ro следует принимать в соответствии с заданием на проектирование, но не менее требуемых значений, Rтро, определяемых исходя из условий энергосбережения по формуле:



- расчетная температура внутреннего воздуха, °С;

, - температура, °С, и продолжительность, сут, периода со средней суточной температурой воздуха ниже или равной 8 °С по СНиП 2.01.01-82; ;
Интерполяцией находим:






Слой цементной стяжки: ;

Слой гравия: ;

Слой утеплителя (минераловатные плиты): .



Принимаем толщину утеплителя 130 мм.
Статический расчет поперечной рамы здания.

В соответствии с конструктивной схемой выбираем расчетную схему и основную систему для расчета по методу перемещений.

Расстояние между центрами тяжести верхнего и нижнего участков колонн:



Соотношение моментов инерции: . Если , то Сопряжение ригеля с колонной – жесткое (т.к. краны режима работы 7К, цех однопролетный).
Основная система поперечной рамы.



Постоянные нагрузки.

Нагрузка на покрытие от собственного веса (кН/мІ):

Наименование

Нормативная нагрузка



Расчетная нагрузка

  1. Стропильная ферма

0,4

1,05

0,42

  1. Прогоны

0,15

1,05

0,16

  1. Связи покрытия

0,06

1,05

0,065

  1. Профилированный настил (0,8мм)

0,13

1,05

0,14

  1. Пароизоляция

0,05

1,3

0,065

  1. Минераловатные плиты

-

1,2

-

  1. Цементная стяжка

0,4

1,3

0,52

  1. Гидроизоляционный ковер из 3-4 слоев рубероида

0,2

1,3

0,36

  1. Гравийная защита

0,4

1,3

0,52












Расчетная равномерно распределенная нагрузка на ригель рамы:

(где В = 12м – шаг колонн)



Нагрузка на верхнюю часть колонны:



- вес стенового ограждения;

Наименование

Нормативная нагрузка,



Расчетная нагрузка,

  1. Ж/б панель однослойная

1,8

1,1

1,98

  1. Утеплитель (200мм)

-

1,2

-

  1. Защитный слой штукатурки

0,4

1,3

0,52











- вес верхней части колонны (20% массы). Согласно таблице 12.1 учебника принимаем приблизительный расход стали на колонны 0,55 кН/м2, поскольку грузоподъемность крана 125т (в интервале 125-250 т):



Нагрузка на нижнюю часть колонны:



- вес нижней части колонны (80% массы). Согласно таблице 12.1 учебника принимаем приблизительный расход стали на колонны 0,55 кН/м2, поскольку грузоподъемность крана 125т (в интервале 125-25т):


Расчетная схема для постоянной нагрузки.



Сосредоточенный момент из-за смещения осей верхней и нижней частей колонны:



Эпюры изгибающих моментов, поперечных и продольных сил будут следующими:



Проверкой служит равенство моментов в узле В (444,72444,71), равенство перепада эпюры моментов в точке С внешнему моменту:



А также равенство поперечных сил на верхней и нижней частях колонны:

кН;

кН.

Снеговая нагрузка.

Согласно карте 1 СНиП 2.01.07-85 город Курск расположен в Ш снеговом районе. Следовательно, согласно табл.4 СНиП 2.01.07-85 нормативное значение веса снегового покрова на 1 м2 горизонтальной поверхности составит .

Определим линейную распределенную нагрузку от снега на ригель рамы:



 - коэффициент перехода от веса снегового покрова земли к снеговой нагрузке на покрытие, принимаемы в соответствии с п. 3 прил. 3 СНиПа 2.01.07-85 и равный 1,0;

В – шаг рам.





Таким образом получаем следующую расчетную схему:



Эпюры изгибающих моментов, поперечных и продольных сил будут следующими:



Крановая нагрузка.



По ГОСТу на мостовые краны, нормативное усилие колес:

Расчетное усилие, передаваемое на колнну колесами крана, определяется по линии влияния опорных реакций подкрановых балок при невыгоднейшем расположении крана:



- коэффициент надежности по нагрузке;

- коэффициент сочетаний (для кранов 7К); ;

- вес подкрановой балки; (по табл. 12.1 учебника)







– грузоподъемность крана;

- вес крана с тележкой; ;

- число колес с одной стороны крана; .



Сосоредоточенные моменты от вертикальных сил:



ек – расстояние от оси подкрановой балки до оси, проходящей через центр тяжести нижней части колонны;





Расчетная горизонтальная сила, передаваемая подкрановыми балками на колонну:



– нормативное значение силы для кранов с гибким подвесом груза (:





Расчет на вертикальную нагрузку от мостовых кранов.

Производится при расположении тележки крана у левой стойки. Проверку возможности считать ригель абсолютно жестким проводим по формуле:





Каноническое уравнение для определения смещения плоской рамы:



Моменты от смещения верхних узлов стоек вдоль ригеля на равны:



По вычисленным ранее п = 0,2 и = 0,24 определим значения грузовой эпюры метода перемещений на левой стойке:











Усилия на правой стойке получим, умножая соответствующие усилия левой стойки на отношение:



Найдем коэффициент и свободный член канонического уравнения:





Таким образом, из канонического уравнения получим смещение плоской рамы:



В расчетной схеме не учитывалась работа упругоподатливой опоры в уровне подкрановых конструкций. В этом случае пространственную работу каркаса можно учесть, определив реакцию отпора на уровне ригеля или соответствующее смещение рамы в системе пространственного блока пр. Оно меньше смещения плоской рамы , нагруженной той же силой.



где , ’ – коэффициенты, принимаемые по таблице, в зависимости от величины ;

п0 – число колес кранов на одной нитке подкрановых балок;

у – сумма ординат линии влияния реакции рассматриваемой рамы, по данным расчета в равна .

Параметр характеризует соотношение жесткостей поперечной рамы и покрытия и определяется по формуле:



В – шаг поперечных рам, назначенный выше 12 м;

Н – высота колонны;

d – коэффициент привидения ступенчатой колонны к эквивалентной по смещению колонне постоянного сечения, равный при жестком сопряжении ригеля с колонной:



С учетом крепления связей на сварке (краны тяжелого режима работы) для кровли из панелей с профилированным настилом можно принять:



По таблице находим, что ; . Следовательно,





Моменты от фактического перемещения узлов (М1пр) равны:








Разница в значении нормальной силы у левого и правого концов ригеля получилась из-за передачи горизонтальных сил на соседние рамы вследствие учета пространственной работы каркаса.

Проверкой может служить значения перепада моментов в месте изменения жесткости стойки:

- на левой стойке;

- на правой стойке.
Расчет на горизонтальные воздействия.

Очевидно, что единичная эпюра моментов М1, каноническое уравнение и коэффициент пр здесь такие же, как при расчете на вертикальные крановые нагрузки.



Смещение верха колонн с учетом пространственной работы:



Моменты от фактического перемещения узлов (М1пр) равны:








Ветровая нагрузка.

По карте 3 СНиПа 2.01.07-85 находим, что город Курск относится к II-му ветровому району. Для него по табл.5 определяем нормативное значение ветрового давления .

Нормативное значение средней составляющей ветровой нагрузки на высоте z над поверхностью земли определяется по формуле:



k – коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте, определяемый по табл.6 СНиП 2.01.07-85 в зависимости от типа местности;

с – аэродинамический коэффициент, по п. 6.6 СНиПа принимаем равным 0,8 для вертикальных стен с наветренной стороны и 0,6 – с подветренной.

Принимаем тип местности – В.

Расчетная линейная ветровая нагрузка:



w – коэффициент надежности по ветровой нагрузке, равный 1,4;

В –ширина расчетного блока.

Для удобства расчета линейную нагрузку заменяем эквивалентной , равномерно распределенной по всей высоте:





- коэффициент у поверхности земли;

- коэффициент на отметке H;

– высота колонны.







Сосредоточенные силы от ветровой нагрузки вычисляем по следующей формуле:





– площадь участка линейной нагрузки, действующего от низа ригеля до наиболее высокой точки здания:





На правой стойке усилия определяют умножением усилий на левой стойке на коэффициент

Эпюра Q на левой стойке:





На правой стойке:





Проверка:




Составление комбинаций усилий в сечениях стойки рамы и определение усилий для расчета колонн.

Усилия, принимаемые для расчета колонн выделены рамкой.


№ нагрузки

Нагрузка и комбинация усилий



Сечения стойки

1-1

2-2

3-3

4-4

M

N

Q

M

N

M

N

M

N

Q

1.

Постоянная

1,0

-445

-486

-7,8

-403

-486

35,2

-486

189

-486

-7,8

2.

Снеговая

1,0

-366

-389

-14,3

-280

-389

-76

-389

208

-389

-14,3

0,9

-330

-350

-12,9

-252

-350

-68

-350

187

-350

-12,9

3.



На левую стойку

1,0

-55,4

0

-127

756

0

-1784

-2902

659

-127

-126

0,9

-50

0

-114

680

0

-1606

-2612

593

-114

-113

3*.

На правую стойку

1,0

-218

0

60

161

0

-550

-890

626

-890

60

0,9

-196

0

54

145

0

-495

-801

563

-801

54

4.

T

На левую стойку

1,0

±253

0

±114

±472

0

±472

0

±802

0

±64

0,9

±228

0

±103

±424

0

±424

0

±722

0

±58

4*.

На правую стойку

1,0

±211

0

±26

±50

0

±50

0

±460

0

±26

0,9

±190

0

±23,4

±45

0

±45

0

±414

0

±23,4

5.

Ветровая

слева

1,0

1266

0

129

-93

0

-93

0

-3241

0

215

0,9

1139

0

116

-84

0

-84

0

-2917

0

193

5*.

справа

1,0

-1295

0

139

-78

0

-78

0

3185

0

203

0,9

-1166

0

125

-70

0

-70

0

2867

0

183








№ нагрузки

1,0

-

1, 3, 4

-

1, 5*

усилия

-

-




825

-486

-

-

3374

-486




№ нагрузки

0,9

-

1, 3, 4, 5

-

1, 2, 3*, 4, 5*

усилия

-

-




785

-486

-

-

4528

-1637











№ нагрузки

1,0

1, 2

1, 2

1, 3, 4

1, 5

усилия

-811

-875




-683

-875

-1277

-3388

-3052

-486




№ нагрузки

0,9

1, 2, 3*, 4, 5*

1, 2, 5*

1, 2, 3, 4, 5*

1, 3, 4(-), 5

усилия

-2365

-836

55,7

-725

-836

-2133

-3448

-2857

-600












№ нагрузки

1,0

-

-

-

1, 3, 4

усилия

-

-

-

-

-

-

-

1650

-613




№ нагрузки

0,9

-

-

-

1, 2, 3, 4, 5*

усилия

-

-

-

-

-

-

-

4558

-950












№ нагрузки

1,0

1, 2

1, 2

1, 3, 4

-

усилия

-811

-875




-683

-875

-1277

-3388

-

-




№ нагрузки

0,9

1, 2, 3*, 4, 5*

1, 2, 5*

1, 2, 3, 4, 5*

-

усилия

-2365

-836




-725

-836

-2133

-3448

-

-











№ нагрузки

1,0

Усилия M и N от постоянной нагрузки с коэффициентом 0,9/1,1=0,8

1, 5*

усилия

3374

-389











№ нагрузки

1,0




1, 5

усилия




-3054

-389









№ нагрузки

0,9




1, 2, 3, 4, 5*

усилия










-9,6


Расчет и конструирование колонны.

Требуется подобрать сечения сплошной верхней и сквозной нижней частей колонны (сопряжение ригеля и колонны – жесткое).

Расчетные усилия:


Соотношение жесткостей верхней и нижней частей колонны ; материал конструкций – сталь С345 (, бетон фундамента В15, коэффициент надежности по назначению .
Определение расчетных длин колонны.

Т.к. и , значения и определим по табл. 14.1 учебника.

В однопролетной раме с жестким сопряжением ригеля с колонной верхний конец колонны закреплен только от поворота: .

Т.о., для нижней части колонны для верхней части .

Расчетные длины из плоскости рамы для нижней и верхней частей равны соответственно:
Подбор сечения верхней части колонны.

Сечение принимаем в виде сварного двутавра высотой .

Требуемая площадь сечения:



Для симметричного двутавра .





Значение коэффициента для двутавра колеблется от 1,2 до 1,3. Примем в первом приближении Тогда .



Предварительно примем толщину полки tf = 2,6 см, тогда высота стенки:



Требуемую толщину стенки подберем из условия ее местной устойчивости. По табл. 27 СНиПа предельная условная гибкость стенки двутаврового сечения (при т > 1 и условной гибкости > 2,0) определяется как:



Тогда требуемая толщина стенки:



принимаем

Требуемая площадь сечения одной полки двутавра:



Толщина полки tf = 30 мм, ширина полки составит:



окончательно примем bf = 38 см.



Согласно табл. 29 СНиП, из условия местной устойчивости, устойчивость полки обеспечена, так как:



- ширина свеса; ;



Геометрические характеристики сечения:















Гибкость стержня





Предельная условная гибкость стенки (СНиП п.7.14*):


Проверка устойчивости в плоскости действия момента:










Проверка устойчивости из плоскости действия момента:





При






Проверка местной устойчивости:



Местная устойчивость стенки обеспечена.





Местная устойчивость полки обеспечена.

Подбор сечения нижней части колонны.

Определим ориентировочное положение центр тяжести.







Подкрановая ветвь

Усилие в ветви:



Требуемая площадь ветви:

Задаемся . Для фасонного проката толщиной до 20 мм .



По сортаменту принимаем двутавр 50Б1: .

Наружная ветвь

Усилие в ветви:



Требуемая площадь ветви:



Толщину стенки принимаем , а ширину стенки . Требуемая площадь полок:



Из условия внешней устойчивости полок , принимаем .

Геометрические характеристики ветви:












Уточняем положение центра тяжести сечения колонны:










Проверка устойчивости ветвей из плоскости рамы

Для подкрановой ветви: .





Условие не выполняется, поэтому берем другой двутавр 60Б1: .





Большое недонапряжение, поэтому изменяем сечение наружной ветви. Толщину стенки принимаем , а ширину стенки . Для полок: .

Геометрические характеристики ветви:












Уточняем положение центра тяжести сечения колонны:













Для наружной ветви.







Принимаем . Проверяем устойчивость ветвей в плоскости рамы.

Для подкрановой ветви:



Для наружной ветви:


Расчет решетки подкрановой части колонны.

Поперечная сила в сечении колонны:

По формуле (23) СНиПа определим условную поперечную силу:

.

Для стали С345 по табл. 8.2 учебника примерно определим, что



Расчет производим по . Усилие сжатия в раскосе:





Задаемся



– сжатый уголок, прикрепленный одной полкой

Принимаем







Возьмем другой уголок




Проверка устойчивости колонны в плоскости действия момента как единого стержня.

Геометрические характеристики всего сечения:









Приведенная гибкость







Для комбинации усилий, догружающих наружную ветвь (сечение 4-4) :





Для комбинации усилий, догружающих подкрановую ветвь (сечение 3-3) :





Устойчивость сквозной колонны как единого стержня из плоскости действия момента проверять нет необходимости, так как она обеспечена проверкой устойчивости отдельных ветвей.
Расчет и конструирование узла сопряжения верхней и нижней частей колонны.

Расчетные комбинации усилий в сечении 2-2:

  1. (загружение 1,3,4)

  2. (загружение 1,2)

Давление кранов:

Прочность стыкового шва (ш1) проверяем в крайних точках сечения надкрановой части.

Первая комбинация М и N (сжата наружная полка):





Вторая комбинация М и N (сжата внутренняя полка):





Прочность шва обеспечена с большим запасом.

Толщину стенки траверсы определяем из условия ее смятия:





Rp – расчетное сопротивление смятию торцевой поверхности, по табл. 1 СНиПа:

Rp = Run/?m = 47/1,05=34,8 кН/см2

Run – временное сопротивление стали разрыву, по табл. табл. 51 СНиПа принимаем

Run = 47 кН/см2

Учитывая возможный перекос опорного ребра, примем толщину стенки траверсы tтр = 20 мм.

При второй комбинации М и N усилия во внутренней полке (в запас несущей способности):

кН.

Для сварки применяем полуавтоматическую сварку в нижнем положении в среде углекислого газа сварочной проволокой Св-08Г2С диаметром d = 2 мм, для которой по табл. 56 СНиПа находим, что нормативное сопротивление металла шва кН/см2; расчетное сопротивление углового шва условному срезу по металлу шва .

По табл. 3 СНиПа расчетное сопротивление углового шва условному срезу по металлу границы сплавления:



По табл. 34 СНиПа для выбранного типа сварки примем соответствующие коэффициенты для расчета углового шва:

f = 0,9 – по металлу шва;

z = 1,05 – по металлу границы сплавления.

Определим, какое сечение в соединении является расчетным:



следовательно, расчетным является сечение по металлу шва.

Принимаем катет шва kf = 8 мм. Тогда длина шва крепления вертикального ребра траверсы к стенке траверсы (ш2):



В стенке подкрановой ветви делаем прорезь, в которую заводим стенку траверсы. Для расчета шва крепления траверсы к подкрановой ветви (ш3) составляем комбинацию усилий, дающую наибольшую опорную реакцию траверсы. Такой комбинацией будет сочетание 1, 2, 3, 4, 5*: N = 836 кН, М = -469 кНм.

Рассчитаем швы (ш3) на усилие:



Примем катет шва kf = 8 мм, тогда требуемая длина шва:



Из условия прочности стенки подкрановой ветви в месте крепления траверсы определим высоту траверсы hтр по формуле:



tw1 – толщина стенки двутавра подкрановой ветви, по сортаменту 10,5 мм;

RS – расчетное сопротивление срезу фасонного проката из стали С345, согласно табл. 1 СНиПа находится по формуле:кН/см2. Принимаем высоту траверсы h = 80 см.

Максимальная поперечная сила в траверсе с учетом усилия от кранов возникает при комбинации усилий 1, 2, 3, 4, 5*:



Здесь k = 1,2 – коэффициент, учитывающий неравномерную передачу усилий Dmax.

Проверим на срез стенку подкрановой ветви в месте крепления траверсы:



  1   2   3   4


Учебный материал
© nashaucheba.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации