Курсовой проект - Стальной каркас одноэтажного производственного здания - файл n1.doc

приобрести
Курсовой проект - Стальной каркас одноэтажного производственного здания
скачать (1757.5 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.doc1758kb.20.09.2012 12:42скачать

n1.doc

  1. Введение


Курсовой проект по металлическим конструкциям является разновидностью реального проектирования. Выполняется по упрощенным исходным данным и является эффективным средством практического освоения курса «Металлические конструкции».

Тема проекта: Стальной каркас одноэтажного производственного здания.

Цели проекта:



2. Исходные данные для проектирования




Район строительства


г.Новосибирск

Грузоподъёмность крана Q, т

80/20

Характер ограждающих конструкций

беспрогонная кровля

Длина здания Lзд, м

96

Пролёт здания L, м

36

Высота H (от пола до головки рельса), м

14,4

Шаг колонн B, м

12

3. Определение компоновочных размеров поперечной рамы



Размеры по вертикали (см. рис. 1):


Hcr = 4000 мм – высота крана от головки рельса до верха тележки (прил. 2 [1]);

100 мм – допуск на изготовление крана;

с = 400 мм при пролете здания, равном 30 м.
H2 = 4,6 м (кратно высотному модулю «200»)
,

Н1 = 17,8 м – отметка головки кранового рельса.
Ho = 22,8м (кратно высотному модулю «600»)
Корректируем
Д
лина верхней части колонны Hв:

hПБ = 1,2м – высота подкрановой балки, принимается 1/8 - 1/10 пролета балки 12 м;

hrs = 150 мм – высота рельса КР100 (прил. 2 [1]).



Длина нижней части колонны Hн:

h
з = 1000 мм – заглубление базы колонны (расстояние от низа опорной плиты до нулевой

отметки).
П
олная длина колонны :
О
тметка парапетной панели:
hrо=3150 мм- высота фермы на опоре при L=30м
HПС = 27 м (кратно высотному модулю «600»)
Размеры по горизонтали (см. рис. 2):


Окончательно принимаем L1=1000мм (кратно «250»).

B1 = 400мм – расстояние от оси подкранового рельса до края крана;

hв = 500мм – высота сечения верхней части колонны (hв1/12 Hв, кратно «50»);

200мм – зазор между краном и колонной;

а = 250мм – привязка наружной грани колонны к буквенной оси.
Высота сечения нижней части колонны:

> 1/20 H = 1190мм
Пролет крана:



4. Расчет поперечной рамы


Для расчета поперечной рамы необходимо собрать нагрузки, действующие не нее, составить расчетную схему, выполнить расчет и выявить невыгодные комбинации (расчетные сочетания) внутренних усилий (M, N, Q) для характерных сечений колонн.
4.1 Сбор нагрузок на раму
Постоянная нагрузка.

Таблица 1

Нагрузки на ригель от веса конструкций покрытия и кровли

Наименование элемента

Нормативная нагрузка,

кН/м2


?f

Расчетная

нагрузка,

кН/м2

Гидроизоляция: q=0,05 кН/м2

0,1

1,3

0,13

Утеплитель: q=0,4 кН/м2

0,4

1,2

0,5

Пароизоляция: q=0,05 кН/м2

0,05

1,3

0,065

Стальной профнастил

0,105

1,05

0,11

Каркас стальной панели 3х12 м

0,24

1,05

0,252

Несущие конструкции (фермы и связи)

0,22

1,05

0,231

Итого:

1,115

-

1,3

Расчетная погонная нагрузка на ригель составляет:

q= qo В =1,312=15,6 кН/м

Постоянная расчетная нагрузка на верхнюю часть колонны PB:



Момент на верх колонны от постоянной нагрузки Мв:



е – эксцентриситет опирания надколонной стойки ригеля на колонну.

Временные нагрузки.
Временная нагрузка включает снеговую, ветровую крановую.


Снеговая нагрузка:

Расчетная снеговая нагрузка для г. Омска (III-ий снеговой район) по табл. 4 [3]: ;

Нормативная снеговая нагрузка: ;

Снеговая расчетная нагрузка на верх колонны: ;

Момент на верх колонны:

Ветровая нагрузка:

Ветровая нормативная нагрузка для г. Омска (II-ой ветровой район) определяется по [3].

В практических расчетах неравномерную по высоте здания распределенную нагрузку до отметки расчетной оси ригеля (в нашем случае до верха колонны) заменяют эквивалентной (по вел-не момента в базе колонны) равномерно распределенной нагрузкой интенсивностью:

;

- ветровая расчетная нагрузка без учета пульсаций.

- коэффициент надежности по ветровой нагрузке (п.6.11 [3]);

wo = 0,3 кН/м2 – нормативное значение ветрового давления (табл. 5 [3]);

keq – коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте (п. 6.5 табл. 6 [3]);

с – аэродинамический коэффициент (п.6.6 [3]); снаветр. = 0,8, сподветр. = 0,6;


Наветренная:

Подветренная:

;

;

Ветровую нагрузку от верха колонны до верха парапета заменяют сосредоточенной горизонтальной силой, действующей на верх колонны :

Наветренная:

Подветренная:

;

;

Крановая нагрузка :

Вертикальная крановая нагрузка передается одновременно на обе колонны рамы в уровне уступа по оси подкрановой части колонны. При этом, если на одну колонну действует максимальное давление, то на другую – минимальное.

;

;

Fni, max(min) – максимальное (минимальное)нормативное давление тележки на колесо крана;

yi = ордината линии влияния опорной реакции колонны;

n – число колес крана, передающих нагрузку на колонну;

=0,85 – коэффициент сочетания нагрузок (от 2-х кранов, гр. режимов кранов 1К-6К) по п. 4.17 [3];

- коэффициент надежности по нагрузке для кранов (п. 4.8 [3]).

Таблица 2

Грузоподъёмность

Q, т

Пролёт моста

крана,

м






Масса, т

тележки

Gт

крана

Gк

80/20

28,0

347

367

33

110






n
o – число колес с одной стороны моста крана.
Вертикальное давление на колонну передается через подкрановые балки, установленные с эксцентриситетом по отношению к оси колонны, вследствие чего возникают крановые моменты, на которые рассчитывают раму:

; ;

- приближенная формула, точное значение Ео будет известно только после подбора сечения нижней части колонны. Приложены крановые моменты в уровне подкрановой ступени.

Горизонтальная крановая нагрузка возникает вследствие торможения крановых тележек и передается на колонну через тормозные конструкции, причем действует она только на одну из колонн и может быть направлена в любую сторону.

Расчетная горизонтальная сила на колонну Т, приложенная к раме в уровне верхнего пояса подкрановых балок имеет место при том же положении кранов, что Dmax и Dmin и равна:

;

- нормативное значение горизонтальной силы, приходящейся на 1 колесо с одной стороны моста крана;

- для кранов с гибким подвесом груза;


4.1 Исходные данные для расчета





Результаты компоновки рамы




Полная длина колонны Н, мм

23800

Полезная высота здания Но, мм

22800

Расстояние от уровня чистого пола до верха головки крана Н1, мм

18200

Расстояние от верха головки крана до низа несущих конструкций Н2, мм

4600

Заглубление базы колонны hз, мм

900

Длина нижней части колонны Нн, мм

17850

Длина верхней части колонны Нв, мм

5950

Высота фермы hф, мм

3150

Высота сечения верхней части колонны hв, мм

500

Высота сечения нижней части колонны hн, мм

1250

Привязка колонн а, мм

250

Отношение моментов инерции Iн/Iв

7,89

Высота подкрановой балки hПБ, мм

1200


Результаты сбора нагрузок




Постоянная нагрузка:




Нормативна нагрузка на ригель qнорм , кН/м2

1,115

Расчетная нагрузка на ригель qрасч , кН/м2

1,288

Нагрузка на верх колонны Рв, кН

234

Момент на верхнюю часть колонны Мв, кНм

11,7

Снеговая нагрузка:




Нормативная снеговая нагрузка на ригель wнорм , кН/м2

0,7

Расчетная снеговая нагрузка на ригель wнорм , кН/м2

0,98

Нагрузка на верх колонны Sg, кН

324

Момент на верхнюю часть колонны Mg, кНм

16,2

Ветровая нагрузка:




Сосредоточенная сила от ветра Wнаветр , кН

22

Сосредоточенная сила от ветра Wподветр , кН

17

Распределенная нагрузка от ветра qнаветр., кН/м

5,2

Распределенная нагрузка от ветра qподветр., кН/м

3,9


Шифр : sofya

ПРОЕКТНЫЕ ДАННЫЕ

1. Пролет здания : 30 м

2. Длина здания : 96 м

3. Шаг поперечных рам : 12 м

4. Отметка головки рельса : 17.8 м

5. Грузоподъемность крана : 80/20 т

6. Покрытие шатра : беспрогонное

7. Сечение поясов ферм : спаренный уголок

8. Район предполагаемого строительства : г.Омск

РЕЗУЛЬТАТЫ КОМПОНОВКИ РАМЫ.

1.Полная длинна колонны H =23.800 м

2.Полезная высота здания H0=22.800 м

3.Расстояние от уровня чистого пола

до верха головки кранового рельса H1=18.200 м

4.Расстояние от головки кранового рельса

до низа несущих конструкций H2= 4.600 м

5.Заглубление базы колонны Hз= 0.900 м

6.Длина нижней части колонны Hн=17.850 м

7.Длина верхней части колонны Hв= 5.950 м

8.Высота фермы Hф= 3.150 м

9.Высота сечения верхней части колонны hв= 0.500 м

10.Высота сечения нижней части колонны hн= 1.250 м

11.Привязка колонн bo= 250 мм

12.Отношение моментов инерции N=Iн/Iв= 7.8914

13.Высота подкрановой балки hпб= 1.20 м

РЕЗУЛЬТАТЫ СБОРА НАГРУЗОК.

ПОСТОЯHHАЯ HАГРУЗКА.

СОСТАВ ПОКРЫТИЯ :

1.Защитный слой из гpавия,втопленного в битумную мастику;

2.Гидpоизоляция- 4-х слойный pубеpоидный ковеp;

3.Утеплитель:жесткие минеpаловатные плиты или пенопласт;

4.Паpоизоляция:один слой pубеpоида;

5.Стальной профилированный настил;

6.Hагpузка от каpкаса стальных панелей;

7.Собственный вес констpукций феpм и связей.

Hоpмативное значение qo=1.1150 кН/м2

Расчетное значение q=1.2883 кН/м2

Нагрузка на верх колонны F1= 234.0000 кН

Момент на верхнюю часть колонны M1= 11.7143 кНм

СНЕГОВАЯ НАГРУЗКА.

Hоpмативное значение po=0.7000 кН/м2

Расчетное значение p=0.9800 кН/м2

Нагрузка на верх колонны Ps= 324.0000кН

Момент от снеговой нагрузки Ms= 16.2000кНм

КРАНОВАЯ НАГРУЗКА.

Максимальное давление крана Dmax=1658.3827 кН

Минимальное давление крана Dmin= 547.8544 кН

Горизонтальное давление крана T = 65.8941 кН

Сумма ординат линии влияния y = 4.9667

ВЕТРОВАЯ НАГРУЗКА.

Нормативное значение ветровой нагрузки

po= 0.3000 кН/м2

Сосредоточенная активная сила

на ригель Wa=22.0652 кН

Распределенная активная нагрузка

на колонну wa= 5.2033 кН/м

Сосредоточенная пассивная сила

на ригель Wp=17.0289 кН

Распределенная пассивная нагрузка

на колонну wp= 3.9149 кН/м

РАСЧЕТ РАМЫ.

┌───┐

│ │

4 _ │ │_ 4 Усилия от нагрузок даны только для левой

│ │ колонны рамы.

3 _ │ │_ 3

2 _ │ └─────┐ _ 2 Правило знаков для изгибающих моментов:

│ │ знак "+" : растянуты наружние волокна рамы;

│ │ знак "-" : растянуты внутренние волокна рамы.

│ │

│ │

│ │

│ │

│ │

1 _ │ │ _ 1

────┴─────────┴───

Расчет на постоянную нагрузку:

Сечение 1-1 M= 8.0404 кН*м N= -389.9450 кН Q= 4.1165 кН

Сечение 2-2 M= -61.9403 кН*м N= -389.9450 кН Q= 4.1165 кН

Сечение 3-3 M= 38.9949 кН*м N= -268.7450 кН Q= 4.1165 кН

Сечение 4-4 M= 32.8201 кН*м N= -268.7450 кН Q= 4.1165 кН

Расчет на снеговую нагрузку:

Сечение 1-1 M= 6.4820 кН*м N= -176.4000 кН Q= 3.2507 кН

Сечение 2-2 M= -48.7802 кН*м N= -176.4000 кН Q= 3.2507 кН

Сечение 3-3 M= 30.5998 кН*м N= -176.4000 кН Q= 3.2507 кН

Сечение 4-4 M= 25.7237 кН*м N= -176.4000 кН Q= 3.2507 кН

Расчет на вертикальное

воздействие крана:

максимум слева

Сечение 1-1 M= 137.2730 кН*м N=-1820.3827 кН Q= -32.6126 кН

Сечение 2-2 M= 691.6870 кН*м N=-1820.3827 кН Q= -32.6126 кН

Сечение 3-3 M= -218.5043 кН*м N= 0.0000 кН Q= -32.6126 кН

Сечение 4-4 M= -169.5854 кН*м N= 0.0000 кН Q= -32.6126 кН

максимум справа

Сечение 1-1 M= -388.6411 кН*м N= -768.5544 кН Q= 32.6126 кН

Сечение 2-2 M= 165.7729 кН*м N= -768.5544 кН Q= 32.6126 кН

Сечение 3-3 M= -218.5043 кН*м N= 0.0000 кН Q= 32.6126 кН

Сечение 4-4 M= -169.5854 кН*м N= 0.0000 кН Q= 32.6126 кН

Расчет на горизонтальное

воздействие крана:

сила слева

Сечение 1-1 M= 751.4352 кН*м Q= 46.0981 кН

Сечение 2-2 M= -32.2323 кН*м Q= 46.0981 кН

Сечение 3-3 M= -32.2323 кН*м Q= 46.0981 кН

Сечение 4-4 M= -101.3795 кН*м Q= -19.4961 кН

сила справа

Сечение 1-1 M= -462.0565 кН*м Q= -19.4961 кН

Сечение 2-2 M= -130.6236 кН*м Q= -19.4961 кН

Сечение 3-3 M= -130.6236 кН*м Q= -19.4961 кН

Сечение 4-4 M= -101.3795 кН*м Q= -19.4961 кН

Расчет на ветровую нагрузку:

ветер слева

Сечение 1-1 M= 1538.7787 кН*м Q= 119.3574 кН

Сечение 2-2 M= 173.4276 кН*м Q= 41.2721 кН

Сечение 3-3 M= 173.4276 кН*м Q= 41.2721 кН

Сечение 4-4 M= 116.6868 кН*м Q= 34.3822 кН

ветер справа

Сечение 1-1 M=-1434.7803 кН*м Q=-101.3618 кН

Сечение 2-2 M= -209.4236 кН*м Q= -42.7978 кН

Сечение 3-3 M= -209.4236 кН*м Q= -42.7978 кН

Сечение 4-4 M= -149.1025 кН*м Q= -37.6304 кН

РАСЧЕТНЫЕ СОЧЕТАНИЯ УСИЛИЙ

Сечение 1-1

psi=1.0 Mmax+= 1546.8192 кН*м Nсоот = -389.9450 кН

psi=1.0 Mmax-=-1426.7399 кН*м Nсоот = -389.9450 кН

psi=0.9 Mmax+= 2198.6126 кН*м Nсоот =-2187.0494 кН

psi=0.9 Mmax-=-2309.3305 кН*м Nсоот =-1081.6440 кН

psi=1.0 Nmax =-2210.3277 кН Mсоот+= 896.7487 кН*м

psi=1.0 Nmax =-2210.3277 кН Mсоот-= -606.1218 кН*м

psi=0.9 Nmax =-2187.0494 кН Mсоот+= 2198.6126 кН*м

psi=0.9 Nmax =-2187.0494 кН Mсоот-=-1830.1740 кН*м

Сечение 2-2

psi=1.0 Mmax+= 760.3702 кН*м Nсоот =-2210.3277 кН

psi=1.0 Mmax-= -271.3640 кН*м Nсоот = -389.9450 кН

psi=0.9 Mmax+= 834.2240 кН*м Nсоот =-2028.2894 кН

psi=0.9 Mmax-= -294.3238 кН*м Nсоот = -548.7050 кН

psi=1.0 Nmax =-2210.3277 кН Mсоот+= 760.3702 кН*м

Расчетное сочетание Nmax Mсоот- при psi=1.0 не реализуется

psi=0.9 Nmax =-2187.0494 кН Mсоот+= 790.3218 кН*м

Расчетное сочетание Nmax Mсоот- при psi=0.9 не реализуется

Сечение 3-3

psi=1.0 Mmax+= 212.4225 кН*м Nсоот = -268.7450 кН

psi=1.0 Mmax-= -310.1330 кН*м Nсоот = -268.7450 кН

psi=0.9 Mmax+= 222.6195 кН*м Nсоот = -427.5050 кН

psi=0.9 Mmax-= -463.7014 кН*м Nсоот = -268.7450 кН

psi=1.0 Nmax = -445.1450 кН Mсоот+= 69.5947 кН*м

Расчетное сочетание Nmax Mсоот- при psi=1.0 не реализуется

psi=0.9 Nmax = -427.5050 кН Mсоот+= 143.5269 кН*м

psi=0.9 Nmax = -427.5050 кН Mсоот-= -436.1616 кН*м

Сечение 4-4

psi=1.0 Mmax+= 149.5069 кН*м Nсоот = -268.7450 кН

psi=1.0 Mmax-= -238.1448 кН*м Nсоот = -268.7450 кН

psi=0.9 Mmax+= 160.9896 кН*м Nсоот = -427.5050 кН

psi=0.9 Mmax-= -345.2405 кН*м Nсоот = -268.7450 кН

psi=1.0 Nmax = -445.1450 кН Mсоот+= 58.5439 кН*м

Расчетное сочетание Nmax Mсоот- при psi=1.0 не реализуется

psi=0.9 Nmax = -427.5050 кН Mсоот+= 99.6042 кН*м

psi=0.9 Nmax = -427.5050 кН Mсоот-= -322.0892 кН*м

Расчет верхней части колонны выполнять от сочетания :

N= -427.5050 кН M= -436.1616 кН*м

Расчет нижней части колонны при догружении

подкрановой ветви выполнять от сочетания :

N=-2187.0494 кН M= 2198.6126 кН*м

Расчет нижней части колонны при догружении

шатровой ветви выполнять от сочетания :

N=-2187.0494 кН M=-1830.1740 кН*м

Расчетная поперечная сила в базе колонны:

Qmax= 185.3035 кН

Расчет анкерных болтов выполнять от

следующего сочетания усилий:

Nmin= -389.9450 кН Mсоот= 1546.8192 кН*м

Расчет рамы
Расчет верхней части колонны производить от сочетания:

N=-427,5 кН; М=-436,16 кНм.

Расчет нижней части колонны при догружении подкрановой ветви производить от сочетания:

N=-2187,5 кН; М=2198,6 кНм.
Расчет нижней части колонны при догружении шатровой ветви производить от сочетания:

N=-2187,5 кН; М=-1830,2 кНм.
Расчет анкерных болтов выполнять от следующего сочетания:

N=390 кН; М=1547 кНм.

5.Расчет стропильной фермы


Материал поясов и решетки стропильной фермы – сталь С245 ГОСТ 27772-88,

Ry=240 МПа при t=(2-20)мм по табл. 50*, 51* [2].
Подбор сечений стержней стропильной фермы:
Сжатые стержни подбираем из условия устойчивости по формуле:

.

Растянутые стержни подбираем из условия прочности по формуле:



Верхний пояс:
Стержни 6-е, 5-д:


Nmax=-1266,84 кН;

lefх=300 мм;

lefy=300 мм;


;
- коэффициент условий работы (для сжатых элементов сварных конструкций стержневых систем перекрытий и покрытий при расчетах на устойчивость) по табл. 6*п. 6(б) [2];

- гибкость, берем ориентировочно, по табл. 72 [2];

;

Принимаем 2∟200Ч12 (расстояние между уголками 14 мм):

А = 47,1 см2;

ix = 6,22 см; ;



;

iy = 8,69 см; ;

Проверка сечения:

;

Недонапряжение составляет 31%.

Принимаем 2∟160Ч12 (расстояние между уголками 14 мм):

А = 37,4 см2;

ix = 4,94 см; ;



;

iy = 7,09 см; ;

Проверка сечения:

;

Недонапряжение составляет 8%.
Стержни 3-б, 4-в:


Nmax=-845,6 кН;

lefх=300 мм;

lefy=300 мм;


Принимаем 2∟140Ч10 (расстояние между уголками 14 мм):

А = 27,3 см2;

ix = 4,33 см; ;



;

iy = 6,26 см; ;

Проверка сечения:

;

Недонапряжение составляет 10%.
Нижний пояс:
Стержни 1-г, 1-ж:


Nmax=+1320,3 кН;








;

- коэффициент условий работы (для растянутых элементов сварных конструкций) по табл. 6*п. 6(б) [2];
Принимаем 2∟125Ч10 (расстояние между уголками 14 мм):

А = 24,3 см2;
Проверка сечения:

;

Недонапряжение составляет 1%.
Стержень 1-а:


Nmax=+476,23кН;








;
Принимаем 2∟80Ч7 (расстояние между уголками 12 мм):

А = 10,8 см2;
Проверка сечения:

;

Недонапряжение составляет 3%.
Раскосы:
Стержень 2-а:


Nmax=-684,8 кН;

lefх=222 мм;

lefy=431 мм;

;
- коэффициент условий работы (для растянутых элементов сварных конструкций стержневых систем перекрытий и покрытий) по табл. 6*п. 6(б) [2];

- гибкость, берем ориентировочно, по табл. 72 [2];

; ;
Принимаем 2∟125Ч9 (расстояние между уголками 12 мм):

А = 22 см2;

ix = 3,86 см; ;



;

iy = 5,56 см; ;

Проверка сечения:

;

Недонапряжение составляет 3%.
Стержень а-б:


Nmax=+531,2кН;








;
Принимаем 2∟90Ч7 (расстояние между уголками 12 мм):

А = 12,3 см2;
Проверка сечения:

;

Недонапряжение составляет 6%.
Стержень в-г:


Nmax=-380 кН;

lefх=345 мм;

lefy=431 мм;


Принимаем 2∟125Ч9 (расстояние между уголками 10 мм):

А = 22 см2;

ix = 3,86 см; ;



;

iy = 5,56 см; ;

- коэффициент условий работы (для сжатых элементов решетки, кроме опорных составного таврового сечения из уголков сварных перекрытий и покрытий при гибкости ??60) по табл. 6*п. 6(б) [2];

Проверка сечения:

;

Недонапряжение составляет 27%, но мы принимаем данное сечение в целях унификации.
Стержень г-д:


Nmax=+226,16кН;








;
Принимаем 2∟75Ч5 (расстояние между уголками 10 мм):

А = 7,39 см2;
Проверка сечения:

;

Недонапряжение составляет 30%, но мы принимаем данное сечение в целях унификации.
Стержни б-в, г-д, е-ж:
Усилия в стержнях меньше, чем несущая способность самых маленьких прокатных уголков.
;

Сечения этих стержней можно подобрать по предельной гибкости, кроме опорных поясов, стоек и раскосов.



е-ж:


Nmax=-76,2 кН;

lefх=345 мм;

lefy=431 мм;
















;




;


Принимаем 2∟75Ч5 (расстояние между уголками 10 мм):

А = 7,39 см2;

ix = 2,31 см; ;



;

iy = 3,42 см; ;


;


Условие выполнено.
б-в, е-д:


Nmax=-110,4 кН;

lefх=248 мм;

lefy=310 мм;




;




;

Принимаем 2∟75Ч5 (расстояние между уголками 10 мм):

А = 7,39 см2;

ix = 2,31 см; ;



;

iy = 3,42 см; ;


;


Условие выполнено.
Результаты подбора сечений сведены в таблицу.

5.Расчет и конструирование колонны


5.1. Определение расчетных длин частей колонны:


Схема колонны

По исходным данным для расчета рамы:

Усилие в верхней части колонны: N2=-427,5кН;

Усилие в верхней части колонны: N1=-2615кН.

F2=-427,5кН;

F1=-2187,5кН.

Отношение моментов инерции верхней и нижней частей колонны: Iв/Iн=1/7,8914;

Расчетные длины определяются по прил. 6 [2]:

- коэффициент расчетной длины для нижней части одноступенчатой колонны, определяется по табл. 67 [2] и зависит от:

;

;

.

- коэффициент расчетной длины для верхней части одноступенчатой колонны во всех случаях принимается:

, принимаем ;


;

;

.

.


5.2. Подбор сечения надкрановой части колонны:
Материал – сталь С245 ГОСТ 27772-88,

Ry=240 МПа при t=(2-20)мм по табл. 50*, 51* [2].
Компановочная часть:
Назначаем сечение верхней части колонны в виде сварного двутавра hв=600 мм (по результатам компоновки рамы).

Определяем требуемую площадь верхней части:

,

е=0,147 - определяется по таблице 74 [2] в зависимости от :

- приведенный относительный эксцентриситет;

- по табл. 73 [2];

- условная гибкость;
;

- для двутаврового сечения;
;

- для двутаврового сечения;

;



.


Сечение верхней части колонны


Компонуем сечение, учитывая требование жесткости стержня колонны:

;

требование местной устойчивости свесов поясных листов:



Принимаем bf=320 мм, tf=16 мм.



Условие выполнено.
Определим необходимую толщину стенки:


Принимаем tw=10 мм.
Толщина стенки из условия обеспечения местной устойчивости:



по п. 7.14 [2]:

Условие выполнено.

22

Геометрические характеристики подобранного сечения:


; .

;

;

.



;

.

;

.
Проверочная часть:
Проверка общей устойчивости верхней части колонны:

ОСЬ Х – Х:

в плоскости действия момента




;

;

- по табл. 73 [2];

;


Недонапряжение составляет 33%.
ОСЬ YY:

из плоскости действия момента (по п.5.30 [2])


;
при по табл. 10 [2];

;


;








при по табл. 10 [2];

23



Недонапряжение составляет 8%.

Условие выполнено.
Проверка местной устойчивости свесов поясных листов:



Условие выполнено.
5.3. Подбор сечения подкрановой части колонны:



Материал – сталь С245 ГОСТ 27772-88,

Ry=240 МПа при t=(2-20)мм по табл. 50*, 51* [2].
Центр тяжести принимаем ориентировочно:



Определим ориентировочные значения усилий в ветвях колонны:

в подкрановой ветви

;

в шатровой ветви

.

Определим ориентировочную требуемую площадь сечения:

;

Для подкрановой ветви ():

Для шатровой ветви ():

Назначаем сечение подкрановой ветви в соответствии с требованиями жесткости стержня:

;

Принимаем двутавр 70Б1.

Геометрические характеристики сечения:



;





.


Назначаем сечение шатровой ветви:

2∟180х12 и лист 670х10 (А=42,2 см2, Iх=1317см4, уо=4,89 см).

Геометрические характеристики сечения:






Центр тяжести ветви:

;
Центр тяжести всего сечения:







;









После нахождения положения центра тяжести всего сечения уточняем усилия в ветвях:

в подкрановой ветви

;

в шатровой ветви

.

Проверка устойчивости ветвей колонны:



Проверим на устойчивость ветви колонны. Ветви соединяем треугольной решёткой из одиночных уголков, расстояние между узлами 2440 мм. Проверка ветвей на устойчивость производится как для центрально сжатого стержня:

.

Подкрановая ветвь:
ОСЬ Х – Х:

в плоскости действия момента

при ;



Недонапряжение составляет 14 %.

Условие выполнено.
ОСЬ YY:

из плоскости действия момента

при ;



Недонапряжение составляет 6 %.
Шатровая ветвь:
ОСЬ Х – Х:

в плоскости действия момента

при ;

26



Недонапряжение составляет 17 %.

Условие выполнено.
ОСЬ YY:

из плоскости действия момента

при ;



Недонапряжение составляет 2 %.

Условие выполнено.
Проверка нижней части колонны на устойчивость в плоскости

действия момента как единого стержня
Геометрические характеристики всего сечения нижней части колонны:

Проверка колонны как единого стержня производится с учетом деформативности решетки, поэтому необходимо знать. Раскосы подбираются по:

наибольшей поперечной силе



или условной поперечной силе



принимаем большее значение.

Усилие в раскосе решетки, расположенной в одной плоскости:



Требуемая площадь раскоса:



- по табл. 6 п.10 [2],

- принимаем ориентировочно.

Принимаем сечение ∟80х7 A=10,8cм2, imin = 1,58см, ,



перенапряжение составляет 40%, что недопустимо.

Принимаем сечение ∟100х7 A=13,8cм2, imin = 1,98см, ,



недонапряжение составляет 20%.

Условие выполнено.
Приведенная гибкость по табл. 7 п.5.6 [2]:



A=313,4 см2– площадь сечения всего стержня,

Aр=13,8 см2 – площадь сечения раскоса,

- наибольшая гибкость всего стержня,

;


Устойчивость колонны в целом (п.5.27[2]) для сквозных стержней с решетками или планками, расположенными в плоскостях, параллельных плоскости изгиба:
для сочетания догружающего подкрановую ветвь:

;




недонапряжение составляет 8%.

Условие выполнено.
5.4. Расчет анкерных болтов в базе колонны
Сочетание усилий для расчета анкерных болтов берем из исходных данных:
N=-389,945 кН;

М=1546,8 кНм.

Максимальное растягивающее усилие в болтах шатровой ветви:


По прил. 4 [1] выбираем анкерный болт для усилия:
N
Схема расстановки анкерных болтов
= z/2=737,5кН.

Принимаем два анкерных болта диаметром 90, l=3200мм

5.5. Расчет оголовка колонны:



Проверка на смятие:
;

- по табл. 1* п. 3.2, табл. 51* [2];

- площадь смятия;



.

Условие выполнено.
Длина сварного шва опорного ребра и стенки колонны:


По металлу шва:

По металлу границы сплавления:





;

- по п.11.2* [2];

- по п.11.2* [2];

- - по табл. 6* [2];

- по табл. 3 [2].

;

- по п.11.2* [2];

- по п.11.2* [2];

- - по табл. 6* [2];



- по табл. 3 [2].

Выбираем большую длину сварного шва.
Проверка на срез:
;
- площадь среза;

.



Условие выполнено.
5. Расчет и конструирование торцевого фахверка
Материал – сталь С245 ГОСТ 27772-88,

Ry=240 МПа при t=(2-20)мм по табл. 50*, 51* [2].
Тип стенового ограждения: панели «сэндвич»;

g=40 кг/м2;

p=100кг/м2.


Bф=6 м – шаг фахверка.

.


Условно считаем, что сосредоточенная сила Р от веса стенового ограждения приложена в уровне нижнего пояса стропильной фермы.

- изгибающий момент от эксцентриситета силы Р;





- максимальный изгибающий момент от ветровой нагрузки;
Расчетное значение изгибающего момента:


Компоновочная часть:

Сечение фахверка подбирают по гибкости.

Расчетные длины фахверка:

;



Для двутаврового сечения





Принимаем двутавр 50Б1.

Геометрические характеристики подобранного сечения:



;

;

.

.



;

.

.

.
Проверочная часть:

ОСЬ Х – Х:

в плоскости действия момента




;



;

- по табл. 73 [2];

;


Недонапряжение составляет 50%.

Условие выполнено.
ОСЬ YY:



; .

По п. 5.31 [2] при проверка проводится следующим образом:
;

;

;

при по табл. 10 [2];

;


;















при .



Недонапряжение составляет 27%.

Условие выполнено.

  1. Расчет связей


Расчёт связей, как слабо нагруженных элементов проводится по предельной гибкости.

Для сжатых элементов связей по шатру и по колоннам выше подкрановых балок [?]=200, для растянутых [?]=400. Растянутыми считаются диагональные элементы связей с крестовой решеткой, сжатыми – с треугольной решеткой. Для связей по колоннам ниже подкрановых балок: сжатых - [?]=150, растянутых - [?]=300 в зависимости от расположения тормозных планок у подкрановых балок в связевом блоке.
6.1. Расчет связей в шатре
6.1.1. Расчет горизонтальных связей
Раскосы: в треугольных связях являются сжатыми элементами []= 200,

,



Принимаем Гн 120х4 по ТУ 36-2287-80 (ix= iy=4,74 см).

Распорки: являются сжатыми элементами []= 200,

,



Принимаем Гн 160х4 по ТУ 36-2287-80 (ix= iy=6,37 см).

6.1.2. Расчет вертикальных связей

Пояса вертикальных связей - Гн 160х4 по ТУ 36-2287-80 (ix= iy=6,37 см).

Раскосы вертикальных связей являются сжатыми элементами []= 200,

,



Принимаем Гн 80х3 по ТУ 36-2287-80 (ix= iy=3,96 см).

6.2. Расчет связей по колоннам
6.2.1. Расчет связей выше подкрановых балок
Раскосы связей являются сжатыми элементами []= 200,

,



Принимаем Гн 110х3 по ТУ 36-2287-80 (ix= iy=4,33 см).

6.2.2. Расчет связей ниже подкрановых балок
Раскосы: являются растянутыми элементами []= 300,

,



Принимаем ∟125х9 по ГОСТ 8510-72 (ix=3,86 см).
35

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