Курсовой проект - Стальные конструкции одноэтажного производственного здания - файл n1.doc

приобрести
Курсовой проект - Стальные конструкции одноэтажного производственного здания
скачать (4149.9 kb.)
Доступные файлы (3):
n1.doc2770kb.03.06.2011 16:11скачать
n2.docx1805kb.22.05.2011 18:38скачать
n3.dwg

n1.doc

  1   2   3   4   5   6



ОГЛАВЛЕНИЕ





ОГЛАВЛЕНИЕ 2

1 ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ. 3

2 КОМПОНОВКА ПОПЕРЕЧНОЙ РАМЫ 4

3 СОЗДАНИЕ РАСЧЕТНОЙ СХЕМЫ ПОПЕРЕЧНОЙ РАМЫ 6

3.1. Определение геометрических параметров расчетной схемы 6

3.2 Определение нагрузок 8

3.2.1 Постоянная нагрузка 8

3.2.2 Снеговая нагрузка 10

3.2.3 Крановые нагрузки 12

3.2.4 Ветровые нагрузки 15

4 Определение предварительных размеров сечений элементов расчётной схемы 17

5 Расчет колонны 19

5.1 Выбор расчетных сочетаний усилий 19

5.2 Расчёт верхней части колонны 21

5.3 Расчет нижней части колонны 26

6 Проектирование стропильной фермы 35

7 Расчет и конструирование базы колонны 40

8 Расчет и конструирование узла сопряжения верхней и нижней частей колонны 46

9 Расчет и конструирование опорного узла фермы 49

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 51






ЗД-431.270102.2010.575.11–ПЗ КП

Стальные конструкции одноэтажного

производственного здания


1 ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ.


Место строительства Махачкала

Длина цеха Lsh, м 168

Шаг колонн l, м 12

Пролет цеха L, м 36

Кран Qcr=100 т, Lcr=34 м

Отметка г.п.р., м 15,8

Тип кровли ЖБК
Характеристика общих объемно-планировочных и конструктивных решений
Здание, является однопролетным одноэтажным производственным зданием, оборудованным двумя мостовыми кранами равной грузоподъемности тяжелого режима работы (7К). Каркас здания – стальной. Колонны – ступенчато-переменного сечения. Сечение верхней части колонны – составной симметричный двутавр. Нижняя часть сквозного сечения, состоящая из двух ветвей: наружная (шатровая) ветвь из составного швеллера, внутренняя (подкрановая) ветвь из прокатного двутавра с параллельными гранями полок; решетка двухплоскостная из уголков. Стропильная ферма – из парных уголков с параллельными поясами, решетка треугольная со стойками.

Здание отапливаемое. Кровля теплая по несущим конструкциям, металлическая. Состав кровли: пароизоляция из одного слоя рубероида, утеплитель из минераловатных плит, цементная стяжка толщиной 20мм, гидроизоляционный ковер из 3 слоев рубероида, защитный слой из битумной мастики с втопленным гравием толщиной 10 мм. Стеновое ограждение – панели керамзитобетонные шириной 5980мм.

2 КОМПОНОВКА ПОПЕРЕЧНОЙ РАМЫ


Выполняем компоновку поперечной рамы и определяем ее геометрические размеры. Размеры по вертикали привязываем к отметке уровня пола, принимая ее нулевой. Размеры по горизонтали привязываем к продольным осям здания.

Определяем геометрические размеры мостового крана, подкрановой балки, подкранового рельса.

Для мостового крана грузоподъемностью Qcr=100 т пролетом Lcr=34 м [1] :

• высота крана Hcr=4000 мм;

• расстояние от оси подкрановой балки до наиболее выступающей точки крана B1=400 мм;

• тип подкранового рельса КР120

По сортаменту крановых рельсов (ГОСТ 4121-76*) высота подкранового рельса КР120 hrs=170 мм.

Температура воздуха наиболее холодных суток обеспеченностью 0,98 для города Махачкала составляет T98= – 21°С [2]. При шаге колонн l=12 м принимается марка подкрановой балки Б12Н-6 [3], у которой общая высота составляет

hg=1590+60=1650 мм.

Опорная база колонны заглублена на hз=800 мм. Величина привязки продольной разбивочной оси к наружной грани колонны равна a=500 мм. Предельный прогиб фермы fu=36000/300=120 мм [4]; высота стропильной фермы Hф=3150 мм; высота фонаря Hфон=3000 мм.

Высота сечения верхней (надкрановой) части колонны hв=1000 мм, размер принимаем с учетом организации прохода в стенке колонны; высота сечения нижней (подкрановой) части колонны hн=1500мм. Размер верхней части колонны Нв=9190 мм, размер нижней части колонны Нн=14780 мм, полезная высота здания Н0=20020 мм.

Далее проверяем соответствие принятого размера верхней части колонны габаритным размерам мостового крана: расстояние от внутренней нрани верхней части колонны до наиболее выступающей части крана равно 500 мм, что больше наименьшего требуемого размера В1+75 мм=400+75=475 мм. Следовательно, размер hв назначен верно.

Проверим соответствие полученного размера Н0 требованиям унификации.

Н0=20020 мм не кратно 600 мм, поэтому увеличиваем размер верхней части колонны. В результате получаем Н0=20400 мм. Окончательный вариант компоновки поперечной рамы представлен на рисунке 1.



Рисунок 1– Компоновка поперечной рамы

3 СОЗДАНИЕ РАСЧЕТНОЙ СХЕМЫ ПОПЕРЕЧНОЙ РАМЫ

3.1. Определение геометрических параметров расчетной схемы


Статический расчет поперечной рамы производится методом конечных элементов в программном комплексе «Лира». Схема создается при втором признаке схемы из конечных элементов (КЭ) типа 10. Светоаэрационный фонарь в расчетную схему не включается.

Переход от конструктивной схемы к расчетной начинается с замены реальных стержней поперечной рамы КЭ, которые проводятся через центры тяжести реальных стержней.

Определение координат узлов для КЭ ферм выполняется в предположении, что расстояние между центрами тяжести поясов равно 3,05 м, длина панели по нижнему поясу равна 6 м, длина панели по верхнему поясу равна 3 м. Моделирование примыкания фермы сбоку к колонне и уступов ступенчатых колонн осуществляется условными стержнями с абсолютно жесткими вставками. Контур расчетной схемы, нанесенный красным цветом поверх конструктивной схемы поперечной рамы, приведен на рисунке 2. Расчётная схема поперечной рамы представлена на рисунке 3.



Рисунок 2 – Расчетная и конструктивная схемы поперечной рамы



Рисунок 3 – Расчётная схема поперечной рамы

При работе в ПК «Лира» густота разбиения колонн на КЭ может быть увеличена исходя из удобства приложения нагрузок.

3.2 Определение нагрузок

3.2.1 Постоянная нагрузка


Постоянная нагрузка на поперечную раму формируется из собственного веса конструкций, нагрузки от кровли, нагрузки от стенового ограждения.

Сбор нагрузок, действующих на покрытие от кровли и конструкций покрытия (кроме собственного веса фермы), сведён в таблицу 1. Величины нагрузок приняты по приложению 4 [1].

Таблица 1 – Постоянная нагрузка на покрытие

Состав нагрузки

Нормативная нагрузка

qn, кН/м2

Коэффициент

надежности

по нагрузке ?f

Расчетная нагрузка

q, кН/м2

Ж/б панель из тяжелого бетона марки ПГ-АIVв (11960х2980х455)

2,065

1,1

2,262

Пароизоляция из одного слоя рубероида

0,05

1,2

0,06

Утеплитель из минераловатных плит

1,5

1,3

1,95

Цементная стяжка толщиной 20мм

0,4

1,3

0,52

Гидроизоляционный ковер из 3 слоев рубероида

0,2

1,3

0,26

Защитный слой из битумной мастики с втопленным гравием толщиной 10 мм

0,21

1,3

0,273

Каркас фонаря

0,12

1,05

0,126

Связи по покрытию

0,1

1,05

0,105

Итого:

4,645



5,556


Нагрузка от веса кровли и конструкций покрытия передается в узлах ферм в виде сосредоточенных сил. Сосредоточенная нагрузка в i-ом узле фермы Fпост,i равна:

, (3.1)

где Dуз,i – грузовое расстояние i-го узла фермы.

q·l – равномерно распределенная нагрузка по длине фермы.





Нагрузку от стенового ограждения qст определяем без учета остекления только от керамзитобетонных панелей: qст =3,85 кН. На расчетной схеме задаем эту нагрузку в виде сосредоточенных нагрузок, приложенных к верхним узлам нижней и верхней частей колонны.

(3.2)

(3.3)
где Fвс – сосредоточенная нагрузка от веса стенового ограждения, расположенного в пределах верхней части колонны;

Fнс – сосредоточенная нагрузка от веса стенового ограждения, расположенного в пределах нижней части колонны;

lфах – шаг фахверковых стоек.



, (3.4)

(3.5)

где Mвс, Mнс – изгибающие моменты, вызванные приложением нагрузок Fвс, Fнс с эксцентриситетами eвс, eнс относительно центров тяжести верхней и нижней частей колонны соответственно.




Рисунок 4 – Схема загружения поперечной рамы постоянной нагрузкой

3.2.2 Снеговая нагрузка


Снеговую нагрузку определяем для двух вариантов распределения снега по профилю покрытия.

Узловые нагрузки вычисляем:

(3.6)

где sg – расчетное значение веса снегового покрова земли. определяемое по табл. 4* СНиП [4];;

µi – коэффициент перехода от веса снегового покрова земли к снеговой нагрузке на покрытие. определяемое по табл. 3* СНиП [4].

Для города Махачкала, находящемся в II снеговом районе, sg = 1.2 кПа.

Для зданий с продольными фонарями закрытыми сверху для зоны С значения коэффициентов µ1 и µ2 будут равны:

µ1=0,8;

(3.7)



(3.8)


Схемы загружения стропильной фермы двумя вариантами снеговой нагрузки показаны на рисунках 5 и 6.

Вариант1:





?

?


Рисунок 5 – Схема загружения поперечной рамы первым вариантом снеговой нагрузки

Вариант 2:



?

?

?

?


Рисунок 6 – Схема загружения поперечной рамы вторым вариантом снеговой нагрузки

3.2.3 Крановые нагрузки


Крановая нагрузка передается на уступы колонн в виде сосредоточенных вертикальных сил Dmax и Dmin, моментов Мmax и Мmin, горизонтальной силы Тmax, которые определяются при расчетном положении двух сближенных кранов. Линии влияния для крана приведены на рисунке 7.

Рисунок 7 – Линия влияния крановых нагрузок

Для восьмиколесных кранов Fk,max вычисляем как среднее между силами F1 и F2:

, (3.9)

где F1, F2 – нагрузки.



Минимальная вертикальная нагрузка на колесе:

, (3.10)

где mк – масса крана с тележкой;

n0 – количество колес крана с одной стороны.



Горизонтальная нагрузка:

, (3.11)

где ?=0,05 – для кранов с гибким подвесом груза;

mТ – масса крановой тележки.



Нагрузки, передаваемые на колонны поперечной рамы:

, (3.12)
, (3.13)
, (3.14)
, (3.15)
, (3.16)
где ? – коэффициент сочетания крановых нагрузок;

yi – ордината под крановой нагрузкой; n – количество колес кранов, попадающих на подкрановые балки, опирающиеся на колонну поперечной рамы;

eк – эксцентриситет передачи нагрузок Dmax, Dmin, равный расстоянию от оси подкрановой ветви до центра тяжести нижней части колонны.



Вертикальные сосредоточенные силы на уступы колонн Dmax и Dmin будут равны:



Моменты Мmax и Мmin на уступах колонн:



Горизонтальная нагрузка на верхнюю часть колонны по формуле (3.14):



Схемы приложения крановых нагрузок приведены на рисунках 8 и 9.


Рисунок 8 – Схема загружения поперечной рамы вертикальной крановой нагрузкой


Рисунок 9 – Схема загружения поперечной рамы горизонтальной крановой нагрузкой

3.2.4 Ветровые нагрузки


Ветровая нагрузка воздействует на поперечную раму с переменной по высоте интенсивностью, для её вычисления используем формулу:

(3.17)

где w0 – нормативное значение ветрового давления по таблице 5 СНиП [4].

Город Махачкала относится к V ветровому району, следовательно w0=0,60 кПа;

kz – коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте z, определяется по таблице 6 [4].

с – аэродинамический коэффициент, определяемый по приложению 4.4 [4] интерполяцией в зависимости от геометрических размеров здания:

се1=+0,8

се2=-0,55.



С наветренной стороны:



Нагрузка на фонарь заменена сосредоточенной силой.



С подветренной стороны:



Нагрузка на фонарь заменена сосредоточенной силой.



Схема загружения поперечной рамы ветровой нагрузкой представлена на рисунке 10.



Рисунок 10 – Схема загружения поперечной рамы ветровой нагрузкой

  1   2   3   4   5   6


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