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

7 Расчет и конструирование базы колонны


Принимаем базу раздельного типа с фрезерованными торцами ветвей колонны.

Шатровая ветвь

Расчетные комбинации усилий в нижнем сечении колонны (сечение 4-4) по таблице 2 для расчета база шатровой ветви:

М2 = -3076 кНм;

N2 = -4365 кН.

Усилия в шатровой ветви колонны:

(7.1)



В качестве базы шатровой ветви принимаем бетонный фундамент класса В15 с расчетным сопротивлением Rb = 0,85 кН/см2.

Определим размеры опорной плиты в плане. Зададимся коэффициентом ?b =1,2, вычислим требуемую площадь опорной плиты по формуле:

(7.2)

где N – расчетное усилие в колонне на уровне базы;

- расчетное сопротивление бетона смятию;

- коэффициент, зависит от отношения площадей фундамента и плиты.



По конструктивным соображениям свес плиты с2 должен быть не менее 70мм. (Конструкция базы колонны показана на рисунке 19). Тогда ширина плиты

В = b + 2с = 691 + 270 =831 мм,

принимаем В = 840 мм.

Длина плиты

(7.3)



принимаем L = 560 мм.

Площадь плиты:



Принимаем плиту с размерами в плане 840 x 560мм. Размеры верхнего обреза фундамента устанавливаем на 20 см больше размеров опорной плиты.

Проверим справедливость назначенного значения ?b = 1,2 при определении рас­четного сопротивления бетона фундамента. Значение ?b определим по формуле:



Следовательно, перерасчет плиты не требуется.

Напряжения под плитой:

(7.4)



Из условия симметричного расположения траверс относительно центра тяжести ветви расстояния между траверсами в свету равно (по рисунку 19):





При толщине траверсы 12 мм:







Рисунок 19 – Конструкция базы колонны

Определяем изгибающие моменты на отдельных участках плиты:

Участок 1 (консольный свес с = с1 = 8.5 см)





Принимаем сталь С245.

Требуемая толщина плиты:

(7.5)



Участок 2 (плита, опертая по трем сторонам с = с2 = 7.45 см).

Отношение ширины к длине участка:



Следовательно, будем рассматриваем этот участок как консольный.



Требуемая толщина плиты:



Участок 3. На участке 3 плита работает по схеме «пластинка, опертая на 4 канта». Соотношение сторон



Следовательно, плиту можно рассматривать как однопролетную балочную, свободно лежащую на 2-х опорах.

Изгибающий момент вычисляется по формуле:

(7.6)

при соотношении b/a>2 ?=0,125.



Требуемая толщина плиты:



Участок 4. На участке 4 плита работает по схеме «пластинка, опертая на 4 канта». Соотношение сторон



Следовательно, плиту можно рассматривать как однопролетную балочную, свободно лежащую на 2-х опорах.

Изгибающий момент вычисляется по формуле 7.6

при соотношении b/a > 2 ? = 0,125.



Требуемая толщина плиты:



Максимальная толщина пластины 3.54 cм (для четвёртого участка). Принимаем толщину пластины с припусками 2 мм на фрезеровку tпл = 38 мм.

Подкрановая ветвь

Расчетные комбинации усилий в нижнем сечении колонны (сечение 4-4) по таблице 2 для расчета база подкрановой ветви:

М1 = 0;

N1 = -4365 кН.

Усилия в подкрановой ветви колонны:





В качестве базы подкрановой ветви принимаем бетонный фундамент класса В15 с расчетным сопротивлением Rb = 0,85 кН/см2.

Определим размеры опорной плиты в плане. Зададимся коэффициентом ?b =1,2, вычислим требуемую площадь опорной плиты по формуле (7. 2):



Ширина плиты В = 840 мм.

Длина плиты:



так как ширина двутавра b = 26 см, конструктивно принимаем длину плиты L = 300 мм.

Площадь плиты:



Принимаем плиту с размерами в плане 300 x 840 мм. Размеры верхнего обреза фундамента устанавливаем на 20 см больше размеров опорной плиты.

Проверим справедливость назначенного значения ?b = 1,2 при определении рас­четного сопротивления бетона фундамента. Значение ?b определим по формуле:



следовательно, требуется перерасчет плиты.

Примем L = 400 мм.

Площадь плиты:





Следовательно, перерасчет плиты не требуется.

Расчет траверсы.

Сварка полуавтоматическая в среде углекислого газа проволокой Св-08Г2С, d=1,4…2мм.

Принимаем катет углового шва вдоль кромок kf = 10 мм. Rwf = 2,15 кН/см2, Rwz= 16,65 кН/см2; f = 0,9; z = 1,05. Сталь С245, Rу = 24 кН/см2.

Расчет выполняем по границе сплавления, так как:

fRwf·?wf =0,921,51=19,35 кН/см2> zRwz·?wz =1,0516,651 = 17,48 кН/см2.

В запас прочности все усилие в ветви передаем на траверсы через четыре угловых шва. Длина одного шва определяется по формуле:

(7.7)



Необходимая высота траверсы при четырех сварных швах составляет:

(7.8)



Принимаем высоту траверсы htr = 68,0 см.

Проверяем траверсу на изгиб и срез. Нагрузка на 1 см длины одного листа траверсы вычисляется по формуле:

qtr = 0,5?B ; (7.9)

qtr = 0,51,00584 = 42,21 кН/см.

Изгибающий момент в месте приварки траверсы к ветви колонны

(7.10)



Поперечная сила

(7.11)



Момент сопротивления листа траверсы

(7.12)

.

Выполним проверку прочности траверсы по нормальным напряжениям:

(7.13)



Условие выполняется.

Выполним проверку прочности траверсы по касательным напряжениям:

(7.14)



Проверка выполняется.

Требуемый катет швов крепления траверсы к плите:

(7.15)



Конструктивно принимаем катет швов крепления к опорной плите траверс kf=24 мм.

Расчет анкерных болтов крепления шатровой ветви

M = -764 кН·м;

N = -1789 кН.

Усилие в анкерных болтах:

(7.16)



Принимаем по таблице 62* [5] из конструктивных соображений два анкерных болта диаметром d=20мм из стали 09Г2С.



Для подкрановой ветви принимаем те же болты.


8 Расчет и конструирование узла сопряжения верхней и нижней частей колонны


Расчет примыкания верхней части колонны к нижней.

Расчетные комбинации усилий в сечении над уступом загружений 1 и 2:

  1. М = 1416 кНм; N = -1805 кН.

  2. М = 1290 кНм; N = -1813 кН

Соединение верхней части колонны с нижней осуществляется стыковыми швами по всему периметру сечения верхней части колонны. Расчетное сопротивление сварного стыкового шва на растяжение при ручной дуговой сварке Rwy определяется как:

Rwy = 0,85Ry (8.1)

Rwy=0,8524 =20,4кН/см2.

Геометрические характеристики сварного стыкового шва равны геометрическим характеристикам сечения надкрановой части колонны

Аш = Ао = 471см2;

Wх.ш = Wх = 13979.63см3.

Выполним проверку прочности сварного стыкового шва:



Первая комбинация М и N





Вторая комбинация М и N





Расчет и конструирование подкрановой траверсы. Для передачи усилий от верхней части колонны к нижней и опирания подкрановых балок принимаем одноступенчатую траверсу. Для получения достаточной жесткости назначаем высоту траверсы hтр = 0,8hн = 0,8150 = 120 см.

В качестве расчетной схемы траверсы принимаем однопролетную балку, опертую на ветви подкрановой части колонны. Для упрощения расчета и несколько в запас прочности считаем, что усилия от верхней части колонны передаются на траверсу только через полки.

Нагрузка от давления подкрановых балок на колонну Dmax =2358 кН передается на траверсу через распределительную плиту, толщину которой принимаем 25 мм (поверхность плиты выполняют остроганной, торец подкрановой ветви фрезеруют).

Материал траверсы сталь С245 (Ry = 240 МПа; Rр= 360 МПа).

Толщину стенки траверсы определим из условия прочности на смятие:

(8.2)

где Dmax – максимальное давление мостовых кранов, Dmax = 2358 кН;

lef – толщина сжимаемой поверхности, мм, вычисляемая по формуле:

(8.3)

где bop – ширина опорного ребра подкрановой балки, bop=45см для подкрановой балки Б12Н-6 ;

tпл – толщина опорного листа подкрановой ступени.





Учитывая возможный перекос опорного ребра балки, принимаем tтр = 1,5 см.

Принимаем для стенки траверсы лист - 1200 х 15. Размеры горизонтальных листов принимаем конструктивно:

нижнего листа – расстояние в свету между полками ветвей колонны

bн.л = 691 - 216 = 659 мм, tн f = 12 мм;

верхних листов - конструктивно 2 - 180 х 16. Для удобства наложения монтажных швов верхние пояса смещаем вниз на 150 мм от верхнего обреза (рисунок 20).

В стенке подкрановой балки делаем прорезь, в которую заводим стенку траверсы. Для расчета шва крепления траверсы к подкрановой ветви принимаем комбинацию усилий в сечении 2-2 (по таблице 2), дающую наибольшую опорную реакцию. Таким образом, приведенное усилие в полках при М =1416кНм; N = -1805кН определяется формуле:

кН.

Максимальный изгибающий момент в траверсе

Mmax = P·(hв/hн)·(hнhв) = 2318.5·(1/1,5)·(1,5 – 1) =772.8 кН·м.

Поперечная сила на опоре подкрановой ветви

Q = P·(hв/hн) =2318.5·(1/1,5) = 1545.7 кН.

Геометрические характеристики сечения траверсы (рисунок 20):

Положение центра тяжести траверсы





yв = hтрyн = 120 – 60 =60 см.

Момент инерции сечения траверсы относительно оси х-х





Минимальный момент сопротивления сечения

Wmin = Ix /yв = 586724/60 = 9779 см3.

Проверяем прочность траверсы

кН/см2< Ry?c = 24 кН/см2

Максимальная поперечная сила в траверсе с учетом усилия от кранов

Qmax = Qв + kDmax = 1545.7 + 1,223581 = 4375.3 кН.

Коэффициент k = 1,2 учитывает неравномерную передачу усилия Dmax, а коэффициент = 1 учитывает 1-е основное сочетание нагрузок.

Для крепления вертикального ребра траверсы к стенке траверсы (ш 2) и для крепления траверсы к подкрановой ветви (ш 3) применяем полуавтоматическую сварку проволокой марки Св-08Г2С, d=1,4…2мм.; f = 0,9; z = 1,05.

Для крепления вертикальных ребер назначаем катеты шва kf = 7 мм; Rwf=215МПа; Rwz = 0,45Run = 0,45360 =166.5МПа.

Расчет выполняем по металлу шва, так как:

fRwfwfc = 0,921511= 193.5МПа<zRwzwzc = 1,05166.511 =174.8МПа.



см

Для крепления траверсы принимаем kf =8мм




(8.4)



Условие выполняется.

9 Расчет и конструирование опорного узла фермы


На основе рассчитанных длин швов (расчет фермы) намечаем расчетный контур опорной фасонки. Конструктивно длина швов получается больше расчетной. Требуемая ширина фасонки из условия смятия с учетом увеличения реакции на 20% из-за неточной пригонки торца ребра к опорному листу (принимаем толщину фланца равной 20мм):



Конструктивно принимаем ширину фланца, равной 240мм. Сварные швы, прикрепляющие фланец к фасонке, рассчитываем на увеличенную в 1,2 раза реакцию. Толщина сварного шва:

(9.1)



Согласно требованиям к минимальной толщине шва при толщине фланца 24мм принимаем толщину шва 17мм.

Напряжение смятия в торце фланца:



Расчет прикрепления фланца (t=14мм) к фасонке (t=20мм) при kf=17мм (расчет ведем по прочности металла шва). Требуемая длина шва:



Фактическая длина шва равна высоте и много больше требуемой длины.

Проверка фасонки на срез.

Требуемая площадь среза:



Требуемая высота фасонки:



Фактическая высота фасонки много больше.

Под действием опорного давления FR швы срезаются вдоль шва и в них возникают напряжения:



Усилие H приводит к срезу шва в направлении, перпендикулярном оси шва:



Под действием момента шов также работает на срез перпендикулярно оси шва:



Проверка прочности шва:



Расчет опорного столика: ширину столика принимаем 240мм, толщину 25мм. Длину столика определяем по расчетной длине шва. Если kf=17мм, то:



Принимаем lw=35см
Расчет болтов. Определяем число болтов для крепления фланца к колонне при d=24мм и симметричном их расположении:



Принимаем шесть болтов d=24мм

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК


  1. Металлические конструкции. – В 3 т. Т. 2. Конструкции зданий: Учебное пособие для строит. вузов / Под ред. В.В. Горева. – М.: Высшая школа, 1999. – 528 с.

  2. СНиП 23-01-99. Строительная климатология. – М.: Госстрой России, 2000. – 57 с.

  3. Нилов А.А., Пермяков В.А., Прицнер А.Я. Стальные конструкции производственных зданий. Справочник. – Киев: Будiвельник,1986.

  4. СНиП 2.01.07-85*. Нагрузки и воздействия. – М.: Госстройиздат, 2003. – 42 с.

  5. СНиП II-23-81*. Стальные конструкции. – M.: Госстрой СССР, 1990. – 95 с.

  6. Металлические конструкции. – В 3 т. Т. 2. Стальные конструкции зданий и сооружений. (Справочник проектировщика) / Под общ. ред. В.В. Кузнецова (ЦНИИпроектстальконструкция им. Н.П. Мельникова) – М.: изд-во АСВ, 1998. – 512 с.






Подп.

Дата


1   2   3   4   5   6


7 Расчет и конструирование базы колонны
Учебный материал
© nashaucheba.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации