Курсовой проект - Одноэтажное промышленное здание - файл n1.doc

приобрести
Курсовой проект - Одноэтажное промышленное здание
скачать (4232.8 kb.)
Доступные файлы (11):
n1.doc1227kb.18.11.2007 23:04скачать
n2.doc546kb.13.11.2006 08:11скачать
n3.doc355kb.13.11.2006 08:32скачать
n4.doc711kb.13.11.2006 08:54скачать
n5.dwf
n6.dwg
n7.dwf
n8.doc36kb.13.11.2006 08:55скачать
n9.doc27kb.13.11.2006 08:55скачать
n10.doc22kb.13.11.2006 09:14скачать
n11.dwg

n1.doc

1. КОМПАНОВКА ПОПЕРЕЧНОЙ РАМЫ КАРКАСА
Исходные данные.

Назначение здания – транспортный цех

Мостовые краны – Q = 30/5 т

Группа режима работы крана – 5к

Отметка кранового рельса – h1 = 16 м

Длина здания – 240 м

Пролет здания – l = 36 м

Шаг колонн – B = 12 м,

крайние – 11,5 м

Город строительства – г. Москва

Тип фермы – стропильные фермы с параллельными поясами, высотой на опоре Hф = 3150 мм

Конструкция покрытия – стальная панель с профнастилом

Фонарь аэрационный – Вфон = 12000 мм,

Hфон = 3930 мм

с двумя лентами остекления по 1460 мм

Каркас здания – комплекс несущих конструкций, воспринимающих нагрузки от ограждающих конструкций, атмосферных воздействий и технологического оборудования.

Стальной каркас состоит из колонн, жестко прикрепленных к фундаменту и стропильных ферм, шарнирно соединенных с колоннами.

Конструктивная схема каркаса здания представлена на рисунке 1.





Вертикальные размеры:

Ближайший больший размер, кратный 1800 мм, - 19800 мм. Принято Ho = 19800 мм. Отметку верха подкранового рельса можно увеличить до 19,8 – 3,6 = 16,2 м. При высоте подкрановой балки с рельсом, равной hб + hр = 1/10В = 1200 мм. Принято hб + hр = 1200 мм (кратный 200 мм).

При заглублении базы колонны на 1000 мм ниже пола

Полная высота колонны

Горизонтальные размеры:

Принимаем привязку bо = 250 мм.

Проход располагаем вне сечения колонны.

В пределах высоты фермы высоту сечения колонны назначаем 450 мм.

Принято l1 = 1250 мм (кратный 250 мм).

Пролет мостового крана

Сечение верхней части колонны назначаем сплошностенчатым двутавровым, нижней – сквозным.
2. УТАНОВКА СВЯЗЕЙ ПО КОЛОННАМ И ПОКРЫТИЮ.
Пространственная жесткость каркаса и устойчивость каркаса и отдельных его элементов обеспечивается путем постановки системы связей:

- горизонтальных и вертикальных связей между стропильными фермами, обеспечивающих устойчивость конструкции покрытия при монтаже и в процессе эксплуатации.

- вертикальных связей между колоннами, необходимых для передачи усилий, действующих вдоль здания, на фундаменты.
Рисунок 2 (а – вертикальные связи: 1 – распорка; 2 – колонна; 3 – подкрановая балка; б – горизонтальные связи по верхним поясам ферм: 4 – распорка в коньке; 5 – поперечные связевые фермы; в – горизонтальные связи по нижним поясам ферм: 6 – продольная связевая ферма; 7 – растяжка по нижнему поясу).

Рисунок 2.


3. РАСЧЕТ ПОПЕРЕЧНОЙ РАМЫ.


  1. 1. Сбор нагрузок действующих на раму.

  2. 1.1. Подготовка расчетных данных для ЭВМ.

Основные размеры:

l = 36 м; В = 12 м; H = 20,8 м; hн = 16 м; hв = 4,8 м; ео = 0,5(bн – bв) = 0,5(1,5 – 0,5) = 0,5 м.

Расчет поперечной рамы одноэтажного однопролетного промышленного здания с мостовыми кранами выполняем с использованием программного комплекса «ЛИРА».

Для расчета на ЭВМ реальную поперечную раму заменяем идеализированной, представляющей собой плоскую стержневую систему (рис. 3).



Таблица 1.



Координаты, м

X

Z

Формула вычисления

Вычисления

Значение

Формула вычисления

Вычисления

Значение

1

-

-

0

-

-

0

2

-

-

0

hн

-

16

3

о

-

-0,5

hн

-

16

4

о

-

-0,5

Н = hн + hв

16,0 + 4,8

20,8

5

l - ео

36 – 0,5

35,5

Н = hн + hв

16,0 + 4,8

20,8

6

l - ео

36 – 0,5

35,5

hн

-

16

7

l – 2ео

36 – 2*0,5

35

hн

-

16

8

l – 2ео

36 – 2*0,5

35

-

-

0



  1. 1.2. Нагрузки на поперечную раму.

Постоянная нагрузка.

Таблица 2.



Элемент конструкции

Нормативная нагрузка, кН/м2

Коэффициент перегрузки

Расчетная нагрузка, кН/м2

1

Защитный слой (битумная мастика с втопленным гравием) ? = 21 кН/м3 t = 20 мм

0,42

1,3

0,55

2

Гидроизоляция (4 слоя рубероида)

0,2

1,3

0,26

3

Утеплитель (пенопласт) ? = 0,5 кН/м3 t = 50 мм

0,03

1,2

0,04

4

Пароизоляция (1 слой рубероида)

0,04

1,3

0,05

5

Стальная панель с профилированным настилом

0,35

1,05

0,37

6

Собственная масса металлических конструкций шатра (фермы, фонари, связи)

0,35

1,05

0,37

7

Итого:

1,39

-

1,64

Нагрузка на 1 м2 кровли подсчитана по табл. 2.

1. Расчетная равномерно распределенная линейная нагрузка, действующая на ригель рамы от веса конструкций покрытия

qn = ?ngкрB = 0,95*1,64*12 = 18,70 кН/м.

2. Сосредоточенная сила, действующая на колонну от веса подкрановой балки

Fп.б. = ?п?fGп.б. = 0,95*1,05*33 = 32,9 кН (Gп.б. = 33 кН см. табл. 4). [1]

3. Расчетный вес колонны. Верхняя часть (20% веса)

Gв = ?f?nGкВL/2 = 0,95*1,05*0,4*0,2*12*36/2 = 17,24 кН, где Gк = 40 кг/м2 – вес колонны.

Расчетный вес колонны. Нижняя часть (80% веса)

Gн = ?f?nGкВL/2 = 0,95*1,05*0,4*0,8*12*36/2 = 68,95 кН, где Gк = 40 кг/м2 – вес колонны.

Поверхностная масса стенового заполнения 200 кг/м2 и переплетов с остеклением 35 кг/м2. В верхней части колонны (включая вес этой части колонны)

F1 = ?n[1,2Gст(4,2 + 3,1)В + 1,1Gост1,2В] + Gв = 0,95*[1,2*2*(4,2 + 3,1)*12 + 1,1*0,35*1,2*12] + 17,24 = 222,23 кН.

Поверхностная масса стенового заполнения 200 кг/м2 и переплетов с остеклением 35 кг/м2. В нижней части колонны (включая вес этой части колонны)

F2 = ?n[1,2Gст(2,9 + 4,5)В + 1,1Gост8,4В] + Gн = 0,95*[1,2*2*(2,9 + 4,5)*12 + 1,1*0,35*8,4*12] + 68,95 = 308,28 кН.
Снеговая нагрузка.

Расчетная линейная нагрузка на ригель рамы (кН/м) от веса снегового покрова находится по формуле:

qсн = gfgnсроВ , где

ро – нормативное значение веса снегового покрова на 1 м2 площади горизонтальной поверхности; находится в зависимости от климатического района места строительства; по заданию климатический снеговой район III и ро = 1,8 (кН/м2);

gf = 1,4 – коэффициент надежности по снеговой нагрузке; принимается равным 1,4, т.к. gкрно = 1,39/1,8 = 0,8;

с = 1, т.к. угол наклона крыши к горизонту ? ? 250 – коэффициент, зависящий от очертания кровли и учитывающий степень удерживаемости снега на крыше здания.

qсн = 1,4*0,95*1*1,8*12 = 28,7 кН/м.



Вертикальные усилия от мостовых кранов.




База крана (5,6 м) и расстояние между колесами двух кранов (В2 – К = 6,86 – 5,6 = 1,26 м), а также нормативное усилие колеса Fkmax = 380 кН.

Расчетное вертикальное усилие от двух сближенных кранов на колонну, к которой приближены тележки с грузом

Dmax = ?n(?fk?k?Fkmax?yi + ?fgGп.б.B) = 0,95*(1,1*0,85*380*2,86 + 1,05*33*12) = 1360 кН,

где ?Fkmax – нормативное вертикальное усилие от колеса крана на путь, к которому приближена тележка

?Fkmax = Fk = 380 кН;

Yi – ордината линии влияния опорной реакции подкрановых балок;

Gп.б. = 33 кН – вес подкрановых конструкций, которые принимаются ориентировочно в зависимости от шага рам и грузоподъемности крана;

?fk = 1,1 - коэффициент надежности по крановой нагрузке;

?fg = 1,05 – коэффициент надежности по нагрузке от собственного веса;

?k – коэффициент сочетания крановых нагрузок. При учете кранов группы 5к, 6к – ?k = 0,85;

Краны устанавливаются относительно рассчитываемой рамы так, чтобы сумма ординат линии влияния была наибольшей

?yi = 0,43 + 0,90 + 1 + 0,53 = 2,86

Расчетное вертикальное усилие кранов при той же установке на противоположную колонну рамы

Dmin = ?n(?fk?k?Fkmin?yi + ?fgGп.б.B) = 0,95*(1,1*0,85*167*2,86 + 1,05*33*12) = 819 кН,

где ?Fkmin = (9,8Q + Qк)/no - ?Fkmax = (9,8*30 + 740)/2 – 380 = 167 кН,

Q – грузоподъемность крана, т; Qк – масса крана с тележкой, кН; no – число колес с одной стороны крана.

Моменты от внецентренного приложения сил Dmax, Dmin:

еп.б. = ? – ео = 0,75 – 0,5 = 0,25 м;

Мmах = Dmахп.б. = 1360*0,25 = 340 кНм;

Мmin = Dminп.б. = 819*0,25 = 205 кНм.

Горизонтальная сила от мостовых кранов.

Горизонтальная сила от мостовых кранов, передаваемая одним колесом:

Ткн = 0,05(9,8Q + Gт)/nо = 0,05(9,8*30 + 120)/2 = 10,5 кН;

Т = ?n?fk?kТкн?yi = 0,95*1,1*0,85*10,5*2,86 = 27 кН,

где Q – номинальная грузоподъемность крана, т; Gт – вес тележки, кН; nо – число колес с одной стороны крана.

Ветровая нагрузка.

Давлением ветра на кровлю здания в данном проекте пренебрегаем в виду его малости.

Ветровое давление стеновыми панелями передается на стойки поперечных рам каркаса.

Тип местности – Б и коэффициенты k для 10 м – 0,65; 20 м – 0,9; 30 м – 1,05.
Расчетная линейная ветровая нагрузка на стойку каркаса по формулам:

qв = ?n?fgokcВ = 0,95*1,2*0,27*k*0,8*12 = 2,95k кН/м,

где ?n – коэффициент надежности по назначению;

?f = 1,2 – коэффициент надежности для ветровой нагрузки;

go = 0,27 кН/м2 – нормативный скоростной напор ветра, определяемый в зависимости от климатического ветрового района (по заданию – район I);

k - коэффициент изменения скоростного напора по высоте;

с = 0,8, со = 0,6 – аэродинамический коэффициент, характеризующий степень обтекаемости сооружения, принимается по данным СНиП.

Линейная распределенная нагрузка при высоте: до 10 м – 2,95*0,65 = 1,9 кН/м; 20 м – 2,95*0,9 = 2,7 кН/м; 30 м – 2,95*1,05 = 3,1 кН/м; 20,8 м – 2,7 + (3,1 – 2,7)*0,8/10 = 2,7 кН/м; 23,95 м – 2,7 + (3,1 – 2,7)*3,95/10 = 2,8 кН/м; 27,88 м – 2,7 + (3,1 – 2,7)*7,88/10 = 3 кН/м.

Сосредоточенные силы от ветровой нагрузки:

W = (q1 + q2)Hш/2 = (2,7 + 3)*7,08/2 = 20 кН,

W I = W0,6/0,8 = 20*0,6/0,8 = 15 кН.

Эквивалентные линейные нагрузки:

qэ = qв10? = 1,9*1,11 = 2,1 кН/м,

qэI = 2,1*0,6/0,8 = 1,6 кН/м,

где ? = 1,11 – коэффициент (при H?20 м – 1,1; 25 м – 1,17).


      1. Статический расчет поперечной рамы.

      2. Расчет на постоянные нагрузки.



Расчет на нагрузку от снега.

Расчет на вертикальную нагрузку от мостовых кранов.

Расчет проведен при расположении тележки крана у левой стойки.

Крановая нагрузка – местная, поэтому ?пр ? 1. Пространственная работа каркаса при отсутствии жесткой кровли:

?пр = 1 – ? – ?(no/?yi – 1) = 1 – 0,67 – ( - 0,25)*(4/2,86 – 1) = 0,43;

? = B3?Iнd/H3?IГ = (12/20,8)3*0,25*0,941 = 0,045 ? 0,05;

?Iн/?IГ = 0,25;

d = 1/с = 1/(1 + ?3(Iн/Iв – 1)) = 1/(1 + 0,253*(5 – 1)) = 0,941;

Iн = 5; Iв = 1;

? = hв/H = 4,8/20,8 = 0,231 ? 0,25,

где d = 1/с – при шарнирном сопряжении ригеля рамы с колонной;

no – число колес кранов на одной нитке подкрановых балок;

?yi – сумма ординат линии влияния реакции рассматриваемой рамы;

?, ? – коэффициенты по табл. 12.2 [2].



Расчет на горизонтальные воздействия мостовых кранов.

Коэффициент ?пр = 0,43 – такой же, как и при расчете на вертикальную нагрузку от мостовых кранов.

Расчет на ветровую нагрузку.

Расчет проведен при действии ветра слева.

  1. 2. Составление таблицы расчетных комбинаций усилий и выбор расчетных усилий для колонны.

Рама симметричная, поэтому табл. 3 составляется для характерных сечений одной стойки. Для того чтобы учесть все возможные случаи загружения, в таблицу заносятся усилия от крановых воздействий при тележке у правой стойки (эпюра – зеркальное отображение эпюры при тележке слева), усилия при силе Т, приложенной к другой стойке, усилия при другом направлении ветра.
Таблица 3.

Номер нагрузки

Нагрузки и комбинации усилий



nc

Сечения стойки

1 - 1

2 - 2

3 - 3

4 - 4

M

N

M

N

M

N

M

N

Q

1

Постоянная



1

0

-337

+72

-419

-240

-657

+1,1

-1760

-15

2

Снеговая



1

0

-517

+60

-517

-198

-517

+0,9

-517

-12

0,9

0

-465

+54

-465

-178

-465

+0,8

-465

-11

3

Dmax

на левую стойку



1

0

0

-27

0

+119

-1360

+28

-1360

+13

0,9

0

0

-24

0

+107

-1224

+25

-1224

+12

3*

на правую стойку



1

0

0

-27

0

+61

-819

-29

-819

-13

0,9

0

0

-24

0

+55

-737

-26

-737

-12

4

Т

на левую стойку



1

0

0

±1,4

0

±1,4

0

±133

0

±20

0,9

0

0

±1,3

0

±1,3

0

±120

0

±18

4*

на правую стойку



1

0

0

±15

0

±15

0

±66

0

±7,4

0,9

0

0

±13

0

±13

0

±59

0

±6,7

5

Ветровая

слева



1

0

0

+101

0

+101

0

+787

0

-60

0,9

0

0

+91

0

+91

0

+708

0

-54

5*

справа



1

0

0

-110

0

-110

0

-741

0

-52

0,9

0

0

-99

0

-99

0

-667

0

-47




+Mmax

Nсоот

nс = 1

№ нагрузок

1, 2

1, 5

-

1, 5




усилия

0

-854

+173

-419

-

-

+787

-1760




nc = 0,9

№ нагрузок

1, 2, 5

1, 2, 3, 4*, 5

-

1, 2, 3, 4, 5

+855

-3449







усилия

0

-802

+206

-884

-

-







-Mmax


Nсоот

nс = 1

№ нагрузок

1, 2

1, 5*

1, 2

1, 3*, 4




усилия

0

-854

-38

-419

-438

-1174

-161

-2579




nc = 0,9

№ нагрузок

1, 2, 5

1, 2, 3, 4*, 5*

1, 2, 5*

-517

-1122




1, 3*, 4, 5*

-812

-2984







усилия

0

-802

-10

-884







Nmax


+Mсоот

nс = 1

№ нагрузок

1, 2

1, 5

-

1, 5




усилия

0

-854

+173

-419

-

-

+788

-1760




nc = 0,9

№ нагрузок

1, 2, 5

1, 2, 5

-

1, 2, 3, 4, 5




усилия

0

-802

+217

-884

-

-

+855

-3449







Nmin


-Mсоот

nс = 1

№ нагрузок

1, 2

1, 5*

1, 2

1, 3*, 4




усилия

0

-854

-38

-419

-438

-1174

-161

-2579




nc = 0,9

№ нагрузок

1, 2, 5

1, 2, 3, 4*, 5*

1, 2, 5*

1, 3*, 4, 5*




усилия

0

-802

-10

-884

-517

-1121

-812

-2984







Nmin
-Mсоот

nс = 1

№ нагрузок

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

1, 5*




усилия

-740

-1408







Nmin
+Mсоот

nс = 1

№ нагрузок

1, 5




усилия

+709

-1408







Qmax

nc = 0,9

№ нагрузок




1, 2, 3*, 4, 5*

усилия







-103


1. КОМПАНОВКА ПОПЕРЕЧНОЙ РАМЫ КАРКАСА
Учебный материал
© nashaucheba.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации