Курсовой проект - Стальной каркас одноэтажного производственного здания - файл n2.doc

приобрести
Курсовой проект - Стальной каркас одноэтажного производственного здания
скачать (1185 kb.)
Доступные файлы (2):
n1.dwg
n2.doc2550kb.20.04.2008 15:42скачать

n2.doc

  1   2   3   4
СОДЕРЖАНИЕ:

1. Компоновка конструктивной схемы стального каркаса одноэтажного производственного здания.

1.1. Выбор типа поперечной рамы.

1.2. Выбор ограждающих конструкций здания.

1.3. Разбивка сетки колонн.

1.4. Компоновка поперечной рамы.

1.5. Выбор шага рам.

1.6. Разработка схемы связи по каркасу.

2. Расчёт поперечной рамы каркаса производственного здания.

2.1. Расчётная схема рамы.

2.2. Нагрузки, действующие на раму.

2.2.1. Постоянная нагрузка.

2.2.2. Снеговая нагрузка.

2.2.3. Ветровая нагрузка.

2.2.4. Нагрузка от мостовых кранов.

2.3. Статический расчет поперечной рамы

3. Расчёт ступенчатой колонны производственного здания.

3.1 .Исходные данные

3.2. Определение расчетных усилий колонн.

3.3. Подбор сечения верхней части колонны

3.3.1. Компоновка сечения.

3.3.2. Геометрические характеристики сечения.

3.3.3. Проверка устойчивости в плоскости действия момента.

3.3.4. Проверка устойчивости из плоскости действия момента.

3.4. Подбор сечения нижней части колонны.

3.4.1. Проверка устойчивости ветвей.

3.4.2. Расчёт решётки подкрановой части колонны.

3.4.3. Проверка устойчивости колонны в плоскости действия момента, как единого стержня.

3.5. Расчёт и конструирование узла сопряжения верхней и нежней частей колонны.

3.6. Расчёт и конструирование базы колонны.

4. Расчёт стропильной фермы.

4.1. Исходные данные.

4.2. Сбор нагрузок на ферму.

4.3. Расчёт усилий в элементах фермы.

4.4. Расчёт элементов стропильной фермы.

4.5. Расчет сварных швов.

5. Расчёт подкрановой балки.

5.1. Исходные данные.

5.2. Нагрузки на подкрановую балку.

5.3. Определение расчётных усилий.

5.4. Подбор сечения балки.

5.5. Проверка прочности сечения.

5.6. Проверка местной устойчивости стенки.

6. Список литературы.

Исходные данные


  1. Здание одноэтажное, производственное однопролетное

  2. Опирание на колонны фундамента жесткое

  3. Пролет здания 24 м.

  4. Грузоподъемность крана Q=125/20т.

  5. Режим работы крана средний

  6. Количество кранов в пролете n=2

  7. Отметка головки кранового рельса H=10м

  8. Нулевая отметка – уровень чистого пола

  9. Шаг рам определяется по технико-экономическому сравнению

  10. Тип и размеры ограждающих конструкций: покрытие – безпрогонный тип кровли по ж/б настилу. Стеновое ограждение конструкции – трехслойные стеновые панели со стальной облицовкой толщиной 80мм

  11. Длина здания 84м

  12. Снеговой район строительства - III

  13. Ветровой район строительства - II



  1. Компоновка конструктивной схемы стального каркаса одноэтажного производственного здания




    1. Выбор типа поперечной рамы


Опирание колон производственного здания на фундаменты сконструирован жестким. Сопряжение ригеля с колонной шарнирное в связи с тем, что грузоподъемность мостового крана не превышает 125т и высота здания не больше 20м.


    1. Выбор ограждающих конструкций здания


Таблица 1.1 Сбор нагрузок от конструкции покрытия


Состав нагрузок

Подсчет


Нормативная нагрузка,

Коэф. надежности по нагрузке

Расчетная нагрузка,

Трехслойный рубероидный ковер

0,1

1,3

0,13

Асфальтовая стяжка

0,33

1,3

0,43

Утеплитель минераловатные плиты


0,5

1,3

0,65

Ж/б плиты

0,3*3*6м

0,3*3*12м


1,36

2,05


1,1

1,1


1,5

2,255

Собственная масса строп. ферм 24*0,007*1,2

0,20

1,05

0,21



1.3 Разбивка сетки колонн
Привязка колонн в торцах зданий, в поперечных температурных швах к поперечным разбивочным осям зависит от структурного решения сетевого ограждения. При стенах из сборных панелей она принимается равной 500 мм.


1.4 Компоновка поперечной рамы
Вертикальные габариты здания зависят от технологических условий производства и определяются расстоянием от уровня пола до головки кранового рельса . Расстояние от головки кранового рельса до низа несущих конструкций покрытия. Размер определяется в зависимости от высоты мостового крана:

(1.1)

где – расстояние от головки кранового рельса до верхней точки тележки крана 4000, плюс установленный по требованиям безопасности зазор между этой точкой и стропильными конструкциями, равной ;

– размер, учитывающий прогиб конструкций покрытия (фермы) принимаемый равным ;

, принимаем 4400мм

Высота цеха от уровня пола до низа стропильных ферм:

(1.2)

где Н1 – наименьшая отметка головки кранового рельса.



Устанавливаем размеры верхней части колонны:

(1.3)

где hб – высота подкрановой балки,

(1.4)

Для шага l=6м

Для шага l=12м

hр – высота кранового рельса, принимается 170 мм.



Устанавливаем размеры нижней части колонны:

(1.5)

где – заглубление опорной плиты башмака колонны ниже нулевой отметки пола,



Общая высота колонны рамы от низа базы до низа ригеля:

(1.6)



Высота сечения верхней части колонны:

(1.7) где – привязка ферм к разбивочной оси, (по ГОСТ 23119-78);

а – привязка колонны к разбивочной оси, .






Высота сечения нижней части колонны:
(1.8)

где (1.9)

где В1 – размер части кранового моста выступающего за ось рельса,(400м);

75 – зазор между краном и колонной по требованиям техники безопасности.

(кратно 250мм)

Для шага 6 м.



Для шага 12 м.



Для обеспечения жёсткости цеха в поперечном направлении, высоту нижней части колонны назначают не менее



принимаем = 1250



принимаем = 1250
Пролет мостового крана:

(1.10)

где l – пролет здания.



Верхняя часть колонны сплошная двутаврового сечения, нижняя часть колоны сквозная, т.к. .


1.5 Выбор шага рам
Для выбора окончательного варианта производим технико–технологическое сравнение двух возможных компоновочных решений, для этого определяем расход стали на 1 м2площади здания для шага колон 6 м и 12 м.

Масса подкрановой балки:

(1.11)

где (для сварных балок);

– для двутавровых сечений;

– высота подкрановой балки, при шаге при шаге

– строительный коэффициент, для сварных балок;

– расчетное сопротивление стали, для стали С255 таблица 51*[1];

– плотность стали,

– пролет подкрановой балки, м;

– расчетный изгибающий момент для разрезной подкрановой балки;

– эквивалентная нагрузка от мостовых кранов.

По таблице 1.3[3] для кранов грузоподъемностью








Масса ригеля и связей по покрытию, кг:
(1.12)

где – суммарная нормативная распределенная нагрузка на плана покрытия от собственной массы покрытия и снега,

– шаг рам, м;

L – пролет 24, м.






Масса колонны:

(1.13)

где – расчетные усилия на верхнюю и нижнюю ступени внецентренно сжатой колонны,

– Высота верхней и нижней ступеней колонны, м;

=;

;

=;

.

– расчетное сопротивление стали марки С255 (по таблице 51*[1]);

(1.14)



(1.15)

где - коэффициент надежности по нагрузки, для крановых нагрузок ;

- коэффициент сочетания при учете двух кранов, ;

- нормативное вертикальное давление колеса крана, по приложению [2] для крана с грузоподъемностью принимаем ;

- сумма ординат линий влиянии



Рисунок 1.5 – Схема определения вертикальной крановой нагрузки
Для пролета

Для пролета



По формуле (1.13):



По формуле (1.11) масса колонны равна:



Расход стали на площади цеха определим для каждого варианта

(1.17)

где - соответственно количество подкрановых балок, ригелей и колонн

- пролет и длина здания, .


Таблица 1.2 – Расход стали на 1 площади цеха

Наименование конструкции

Расход стали

Количество



Расход ,кг/

Количество

12м

Расход,

кг/

Подкрановые балки

24

15

12

30,04

Фермы

13

22,8

7

21,62

Колонны

26

27,47

14

24,75

Итого




65,28




76,41


В дальнейшем в расчетах принимаем шаг колонн 6м.



    1. Разработка схемы связей по каркасу.


В одноэтажных производственных зданиях без фонарей

оборудованных мостовыми кранами, предусматривают две системы связей: по покрытию (шатру) и вертикальные связи между колоннами.

Связи по покрытию располагают в плоскости верхних и нижних поясов ферм, а также устанавливают вертикальные связи между фермами в местах расположений поперечных связей. Вертикальные связи между колонн проектируют верхние и нижние.
2 Расчет поперечной рамы каркаса производственного здания
2.1 Расчетная схема рам


Рисунок 2.1 – К расчету поперечной рамы каркаса
Для расчета схемы принимаются следующие размеры:

L=24м; Hв=5,57м; Нн=9,43м; Нр=3,15м; hв=700мм; hн=1250мм.

Расчетную схему рамы устанавливают по ее конструктивной схеме, установленной в компоновочной части пролета. Пролет рамы L в расчетной схеме принимаю равным пролету в конструктивной схеме. Несовпадение центров тяжестей верхней и нижней частей колонны учитывают при подсчете вертикальных нагрузок на раму.

Заделку колонны в фундамент считают на уровне обреза фундамента. Решетчатый ригель заменяется эквивалентным, ось которого совмещается с осью нижнего пояса ригеля.

При статическом расчете задаются отношение моментов инерции элементов рамы в пределах .



    1. Нагрузки действующие на раму


При сборе нагрузок на поперечную раму учитывают постоянные нагрузки от массы ограждающих и несущих конструкций здания, временные – технологические от мостовых кранов, а также атмосферные от воздействия снега и ветра.

2.2.1 Постоянная нагрузка


Рисунок 2.2 – Схема постоянной нагрузки
Равномерно распределенная нагрузка от веса покрытия (шатра), приложенная к ригелю рамы

(2.1)

где - расчетная нагрузка на покрытия в зависимости от принятого шага рам, ;

- шаг рам, .

(2.2)



При шарнирном сопряжении ригеля с колонной необходимо

учесть внецентренность опирания фермы на колонну, из-за которой возникает сосредоточенный момент.

, (2.3)

где - опорная реакция ригеля.

(2.4)

е – эксцентриситет приложения опорной реакции.

(2.5)






В месте изменения сечения колонны возникает момент

, (2.6)

где е1 - эксцентриситет приложения опорной реакции Fш, равный смещению центров тяжести верхней и нижней части колонны

, (2.7)

;

.


      1. Снеговая нагрузка


Равномерно распределённая снеговая нагрузка приложенная

к ригелю рамы

, (2.8)

где S0 – нормативное значение веса снегового покрова на 1 м2 горизонтальной поверхности земли, принимаемое в зависимости от снегового района. По приложению [2] (снеговой район II)

- коэффициент перехода от массы снегового покрова земли к снеговой нагрузке на покрытие, принимаемый при ;

- коэффициент надёжности по нагрузке, принимается по СНиП

С учетом изменения снеговой нагрузки:





При шарнирном сопряжении ригеля с колонной из-за внецентренного опирания фермы на колонну возникает сосредоточенный момент от снеговой нагрузки

, (2.9)

где Fсн – опорная реакция ригеля;

(2.10)

е – эксцентриситет приложения нагрузки (0,35)



В месте изменения сечения колонны возникает момент

(2.11)

где е1 – эксцентриситет в месте изменения сечения(0,275)



2.2.2 Ветровая нагрузка

Рисунок 2.3 – Схема действия ветровой нагрузки
Распределённая расчётная ветровая нагрузка, приложенная к стойке рамы

(2.12)

где - коэффициент надёжности по ветровой нагрузке равен 1,4;

w0 – нормативное значение ветрового давления принимаемое в зависимости от ветрового района. ;

к – коэффициент учитывающий изменения ветрового давления по высоте, определяется в зависимости от типа местности по таблице 2.3 [3]. При высоте здания равной 5м – к=0,5, для 15м – к=0,75. При высоте здания Н=18,15 м, к=0,813;

с – аэродинамический коэффициент, равный 0,8 - с наветренной стороны и 0,6 – с подветренной стороны.

Определяем ветровую нагрузку с наветренной стороны:

1) на высоте 5 м ;

2) на высоте 15 м ;

3) на высоте 18,15 м ;
Определяем ветровую нагрузку с подветренной стороны:

1) на высоте 5 м ;

2) на высоте 15 м ;

3) на высоте 18,15 м ;



Рисунок 2.4 – Расчетная схема действия ветровой нагрузки
Для определения расчетной ветровой нагрузки вводим упрощение6 равномерно распределенную нагрузку на высоту колонны от уровня пола до нижнего пояса ригеля заменяем эквивалентной равномерно распределенной нагрузкой.





(2.13)

где q10 – расчётная ветровая нагрузка на высоте 10 м;

- коэффициент=1.089.

Нагрузка с наветренной стороны



Нагрузка с подветренной стороны



Ветровая нагрузка действующая на участки от низа ригеля до наиболее высокой точки здания заменяется сосредоточенной силой приложенной в уровне низа ригеля рамы.
, (2.14)

С подветренной стороны


С наветренной стороны



      1. Нагрузка от мостовых кранов


Вертикальная нагрузка на колонны определяется от двух наиболее неблагоприятных по воздействию кранов. Расчётное усилие Д, передаваемое на колонну колёсами крана, определяется путём загружений линий влияния опорного давления подкрановых балок при наиневыгоднейшем расположении кранов на балках.

Максимальное давление крана определяется

(2.15)

где - коэффициент надёжности по нагрузке для крановых нагрузок следует принимать равным 1.1;

- коэффициент сочетаний при учёте двух кранов, для групп режимов работы кранов принимаем =0,85;

Fк – нормативно-вертикальное давление колеса крана, по приложению [2] для крана с грузоподъёмностью Q=125/20 т, Fк=520 кН;

- сумма ординат линий влияния, рисунок 1.5 с шагом колонн 6 м =2,787;

Gn – нормативный вес подкрановых конструкций,

Gn=10,8 кН;

– полезная нормативная нагрузка на тормозной

площадке, равная

вт – ширина тормозной площадки,

в – шаг рам, 6 м.



Расчетное усилие Dmin :

(2.16)

где Q – грузоподъемность крана, 125т;

Qк – масса крана с тележкой, Qк=1350 кН;

n – число колес одной стороны крана, n=4.



По формуле (2.15):



Определяем изгибающие моменты от действия крановых усилий Dmax и Dmin.

(2.17)

где eк – расстояние от оси подкрановой балки до оси, проходящей через центр тяжести нижней части колонны,





Расчетная горизонтальная сила Т, передаваемая подкрановыми балками на колонну

(2.18)

где (2.19)

где – для кранов с гибким подвесом груза;



Рисунок 2.5 Схема нагрузки от мостовых кранов


2.3 Статический расчет поперечной рамы









Рисунок 2.5 – К статическому расчету поперечной рамы


Задаемся жесткостью колонны. Принимаем жесткость над крановой части колонны, а жесткость подкрановой части , тогда главная диагональ матрицы податливости будет иметь вид.
,

,

,

Таблица 2.1. Таблица расчётных усилий в сечениях левой стойки рамы.


Номер нагрузки

Нагрузки и комбинации усилий



Сечения стойки

I-I

II-II

III-III

IV-IV



















1

Постоянная

1

73,6

210,3

64,7

184,85

6,904

25,1

-8,157

-29,66

13,2

2

Снеговая

1

45,36

129,6

39,886

113,96

4,246

15,44

-5,021

-18,258

8,14

0,9

40,824

116,64

35,89

102,56

3,821

13,896

-4,5189

-16,34

7,33

3



на левую стойку

1

0

0

39,101

0

39,101

142,185

197,965

719,87

20,99

0,9

0

0

35,19

0

35,19

127,967

178,167

647,88

18,89

3*

на правую стойку

1

0

0

-44,589

0

-44,589

-162,14

-189,610

-689,49

-4,72

0,9

0

0

-40,13

0

-40,13

-145,926

-170,65

-620,541

-4,25

4



на левую стойку

1

0

0

116,384

0

32,524

0

477,377

0

50,62

0,9

0

0

107,745

0

29,27

0

429,639

0

45,56

4*

на правую стойку

1

0

0

116,384

0

116,384

0

313,423

0

33,23

0,9

0

0

107,745

0

107,745

0

282,087

0

29,9

5

Ветровая

слева

1

0

0

-269,987

0

590,513

0

133,426

0

62,62

0,9

0

0

-242,988

0

531,461

0

120,08

0

56,358

5*

справа

1

0

0

-269,987

0

-54,827

0

-511,914

0

-5,8

0,9

0

0

-242,988

0

-49,34

0

-460,722

0

-5,23






№ нагрузок

1

-

1+3+4

1+3*+4*

1+2

1+3+4+5

усилия

-

-

220,185

184,85

-154,07

-137,04

-13,178

-47,918



№ нагрузок

0,9

-

1+2+3+4

1+2+3*+4*

1+2+3+4

усилия

-

-

247,521

287,41

-137,15

-106,93

595,13

601,87






№ нагрузок

1

1+2

1+3*+4*

1+3+4

1+5

усилия

118,96

339,9

-96,273

184,85

78,53

167,285

125,27

-29,66



№ нагрузок

0,9

-

1+2+3*+4*+5*

1+3+4+5*

1+2+3+4+5

усилия

-

-

-290,273

287,41

22,024

153,067

735

601,87






№ нагрузок

1

-

1+3+4

1+3*+4*

1+2

усилия

-

-

220,185

184,85

-154,07

-137,04

-13,178

-47,918



№ нагрузок

0,9

-

1+2+3+4

1+2+3*+4

1+2+3+4

усилия

-

-

247,521

287,41

-58,675

-106,93

595,13

601,87






№ нагрузок

1

1+2

1+2

1+3+4

1+5

усилия

118,96

339,9

104,586

298,81

78,53

167,285

125,269

-29,66



№ нагрузок

0,9

-

1+2+3*+4*+5*

1+3+4+5*

1+2+3+4+5

усилия

-

-

-290,273

287,41

22,024

153,067

735

601,87






№ нагрузок

0,9










усилия










134

  1   2   3   4


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