Курсовая работа - Промышленное одноэтажное однопролетное здание - файл n2.doc

Курсовая работа - Промышленное одноэтажное однопролетное здание
скачать (1139.5 kb.)
Доступные файлы (2):

n1.dwg
n2.doc	1105kb.	15.05.2010 18:55	скачать

n2.doc

1 2 3 4

Сбор нагрузок

Установленный срок эксплуатации конструкции T_ef принят по приложению В

Здания:	T_ef
производственные и вспомогательные	60

Характеристические значения нагрузок и воздействий

w₀ – ветровая нагрузка (в Паскалях)

S₀ – снеговая нагрузка (в Паскалях)

В – толщина стенки гололеда (в мм)

W_B – ветровая нагрузка при гололеде (в Паскалях)

Город	W₀_,(Па)	S₀_,(Па)
Сумы	420	1670

Снеговая нагрузка

Предельное расчетное значение снеговой нагрузки на горизонтальную проекцию покрытия (конструкции) вычисляется по формуле

,

где

– коэффициент надежности по предельному значению снеговой нагрузки;

S₀ – характеристическое значение снеговой нагрузки (в Па),

С – коэффициент

где

– коэффициент перехода от веса снегового покрова на поверхности земли к снеговой нагрузке на покрытие

= 1;

C_e – коэффициент, учитывающий режим эксплуатации кровли. При отсутствии данных о режиме эксплуатации кровли коэффициент С_е допускается принимать равным единице.;

C_alt – коэффициент географической высоты.

Коэффициент С_аlt учитывает высоту H (в километрах) размещения строительного объекта над уровнем моря при H<0,5 км, C_alt = 1

Коэффициент надежности по предельному расчетному значению снеговой нагрузки

определяется в зависимости от заданного среднего периода повторяемости Т принимаем равным установленному сроку эксплуатации конструкции T_ef..

= 1,04

Ветровая нагрузка

Предельное расчетное значение ветровой нагрузки определяется по формуле

,

С ⁼ C_aerC_hC_altC_relC_d,

где C_aer – аэродинамический коэффициент ; C_h- коэффициент высоты сооружения; C_alt- коэффициент географической высоты; C_rel- коэффициент рельефа; C_dir- коэффициент направления; C_d- коэффициент динамичности.

Здания с двускатными покрытиями

Коэффициент	, град	Значения С_e₁, С_e₂ при h₁/l, равном:
Коэффициент	, град	0,5
С_е₁	0	-0,6
С_e₂	60	-0,4

Тип местности, окружающей здание III - пригородные и промышленные зоны до высоты 8м

b/l	Значения С_е₃ при h₁/L, равном:
b/l	15/30=0,50,5
108/30=3,62	-0,5

С_h = 1,7 , до высоты 15 м. – С_h = 2

С_аlt=1

Коэффициент рельефа С_rеl учитывает микрорельеф местности вблизи площадки, на которой расположен строительный объект, и принимается равным единице.

Коэффициент направления C_dir учитывает неравномерность ветровой нагрузки по направлениям ветра и, как правило, принимается равным единице.

Коэффициент динамичности C_d учитывает влияние пульсационной составляющей ветровой нагрузки и пространственную корреляцию ветрового давления на сооружение.

Для продольного направления – 108 м. C_d = 0,9. Для поперечного направления – 30 м. C_d = 0,92.

= 1,035

Крановые нагрузки

Грузоподъёмность крана Q, т	Основные габаритные размеры					Давление колеса на подкрановый рельс, кН	Масса, т		Тип кранового рельса
Грузоподъёмность крана Q, т	Пролёт крана Lc, м	Ширина крана В, м	База крана К, м	В1, мм	Н, м	Давление колеса на подкрановый рельс, кН	Тележки	Крана с тележкой	Тип кранового рельса
20/5	28,5	6,3	5	260	2,4	255	8,5	46,5	КР 70

Нагрузки от мостовых и подвесных кранов – это переменные нагрузки, для которых установлены четыре вида расчетных значений:

- предельные расчетные значения:

для вертикальной нагрузки мостовых кранов,

;

где

, - коэффициент надежности по предельному расчетному значению крановой нагрузки определяется в зависимости от заданного среднего периода повторяемости Т лет – 50 равен 1,1

f₀₁, f₀ – характеристические значения вертикальной нагрузки соответственно от одного или двух наиболее неблагоприятных по воздействию кранов.

Коэффициент сочетаний

, для нагрузки от двух кранов для групп режимов работы кранов 1К-6К;

= 0,85 , для одного крана

= 1

Нагрузка на колесо при двух сближенных кранах

Нагрузка на колесо от одного крана

При расчёте поперечника нагрузка на колесо при двух сближенных кранах:

вес крана с коэффициентом надежности по нагрузке

для предельного значения веса оборудования 1,1; для поднимаемого груза 1,2

p₀ – характеристическое значение горизонтальной нагрузки от одного крана, направленной вдоль кранового пути следует принимать равным 0,1 от характеристического значения вертикальной нагрузки на тормозные колеса рассматриваемой стороны крана.

При двух мостовых кранах

Горизонтальная нагрузка четырехколесных мостовых кранов, направленной поперек кранового пути,

Характеристическое значение горизонтальной нагрузки четырехколесных мостовых кранов, направленной поперек кранового пути и вызываемой перекосами мостовых электрических кранов и непараллельностью крановых путей (боковую силу), для колеса крана следует определять по формуле:

В, L – соответственно база и пролет крана;

– коэффициент, 0,01 – при раздельном приводе.

При этом к остальным колесам прикладываются силы, равные Нⁿ_c=0,lFⁿ_max=25,5 кН или Нⁿ_c=0,lFⁿ_min = 11,4 кН

При двух кранах

Нⁿ_c _max=25,5·1,1·0,85 = 24 кН

Нⁿ_c _min=11,4·1,1·0,85 = 11 кН

Варианты приложения нагрузок

Нормативную поперечную горизонтальную силу от торможения тележки Т, действующую поперек цеха вдоль кранового моста, по формуле

Т = f·(Q + G)·n0/n

где f — коэффициент течения при торможении тележки, принимаемый равным 0,1 для кранов с гнбкнм подвесом груза; Q — грузоподъемность крана; G — вес тележки крана; п₀ — число тормозных колес тележки; п — число всех колес тележки. (п_о/п —1/2).

Т = 0,1·(8,5 + 20)/2 = 14 кН

наменование	нормативная кН/мІ	коэффициент надежности	расчётная кН/мІ
Постоянные нагрузки
Покрытие безпрогонное
Крупнопанельные железобетонные плиты 3х12	1,7	1,2	2,04
защитный слой из битумной мастики втопленной в битум	0,21	1,3	0,27
Гидроизоляционный ковер 4 слоя	0,15	1,3	0,2
Утеплитель пенобетон толщиной 200 мм	1,2	1,1	1,32
Стропильная ферма, кН	59	1,05	62 кН
стены
Легкобетонные панели толщиной 200 мм.	2,2	1,2	2,5
Подкрановая часть колонны кН/м	2,8	1,05	3 кН/м
Надкрановая часть	0,72	1,05	0,75 кН/м
переменные кратковременные нагрузки
снеговые нагрузки			1,74
ветровые нагрузки			По расчёту
нагрузки от мостовых кранов			По расчёту

Для основных сочетаний, включающих постоянные и не менее двух переменных нагрузок, последние принимаются с коэффициентом сочетаний

=0,90 для кратковременных нагрузок.

Расчёт подкрановой балки
Линии влияния момента и поперечных сил от горизонтальных и вертикальных нагрузок

R1 = P·x/L; R2= P·(1-x/L); момент посредине пролёта равен

При нахождении груза слева М = R1·6 ; при нахождении груза справа М= R2·6

Поперечная сила при нахождении груза слева Q = R1 ; справа Q = - R2

Момент по средине пролёта в вертикальной пл. равен – Мх = (0,5+2,35+3)·239= 1398 кН·м. поперечная сила равна – Qх = (-0,08-0,5+0,39)·239 = 73,7 кН

Момент по средине пролёта в горизонтальной пл. при приложении нагрузок как на рис. а равен – Му = (-0,5+2,35+3)·31= 150 кН·м. поперечная сила равна –

Qу = (0,08-0,5-0,39)·31 = 25,11 кН

Прогиб подкрановой балки в вертикальной плоскости1/600

Применяемые стали С255, С285

коэф. условий работы 0,9

Требуемый момент сопротивления

Wх = 1398/(240·0,9) = 6472222 ммі

Высота балки 1180 мм. Принимаем толщину стенки 10 мм.

Условная гибкость стенки

Ширина свеса 195 мм. толщина поясного листа 16 мм. Наибольшее значение отношения b_ef / t для не окаймленного свеса:
b_ef / t =

; 195/14 =13,14 Определяем геометрические характеристики балки.

Рисунок 2. Подкрановая балка

Момент инерции относительно горизонтальной оси

Jх = 2·(380·14·583І + 14і·380/12) + 12·1152і/12 = 5145·10⁶ мм⁴

Sх - статический момент полусечения

Sх = 400·14·583 + 576·10·288 = 4,92·10⁶ ммі

Момент инерции балки

Wх = 5145·10⁶/590 = 8721045 ммі

Напряжения в верхнем поясном листе при действии вертикальных нагрузок

?х = 1398·10⁶/8721045 = 160 МПа

Момент инерции тормозной балки

Wу = 150·10⁶/(240·0,9-160) = 2,69·10⁶ мм³

Нагрузка на тормозную балку принимаем как для ремонтной площадки – 1,5·10і Па

Равномерно распределённая нагрузка на швеллер – 1,5·10і·0,5 = 0,750 кН/м

Изгибающий момент в швеллере – 13,5 кН м. момент инерции 56,25 смі принимаем для тормозной балки швеллер 14У :Wх = 70,2 смі; Jу = 45,4 см⁴: F = 15,6 смІ; Хо = 16,7 мм

Рисунок 3. определение геометрических размеров тормозной балки

Тормозная балка: швеллер 14У , лист 6 х 810 мм: верхний пояс – лист 380 х 14

Jу = 1849 ·10⁶ мм⁴ : Wу = 3308577 ммі

Напряжения в верхнем поясном листе при действии горизонтальных нагрузок

?у = 150·10⁶/3308577 = 45,34 МПа

Проверяем напряжения в верхнем поясе при изгибе в двух главных плоскостях

?х + ?у <= Rу·?с

160 + 45,34 = 205,34 < 216 МПа

Прочность пояса обеспечена

Значения касательных напряжений ? в сечениях изгибаемых элементов должны удовлетворять условию

.

Проверяем напряжения в сжатой зоне стенки подкрановой балки

?_x + ?_loc_,_x ? R_y

?_loc_,_y + ?_fy ? R_y

?_xy + ?_loc_,_xy + ?_f_,_xy ? R_s

где

? - коэффициент, принимаемый равным 1,3 - для расчета сечений на опорах неразрезных балок.

М, Q - соответственно изгибающий момент и поперечная сила в сечении балки от расчетной нагрузки;

?_f₁ - коэффициент увеличения вертикальной сосредоточенной нагрузки на отдельное колесо крана, принимаемый 1,1 согласно требованиям СНиП по нагрузкам и воздействиям;

F - расчетное давление колеса крана без учета коэффициента динамичности – 255 кН;

l_ef - условная длина, определяемая по формуле

; (146)

где с - коэффициент, принимаемый для сварных и прокатных балок 3,25;

J₁_f - сумма собственных моментов инерции пояса балки и кранового рельса

M_t - местный крутящий момент, определяемый по формуле

M_t = Fe + 0,75Q_th_r, (147)

где е - условный эксцентриситет, принимаемый равным 15 мм;

Q_t - поперечная расчетная горизонтальная нагрузка, вызываемая перекосами мостового крана и непараллельностью крановых путей, принимаемая согласно требованиям СНиП по нагрузкам и воздействиям;

h_r - высота кранового рельса;

- сумма собственных моментов инерции кручения рельса и пояса, где t_f и b_f - соответственно толщина и ширина верхнего (сжатого) пояса балки.

Момент инерции кранового рельса – 1081,99 см⁴; пояса – 8,69 см⁴;

Lef =3,25·(1090,69/1,2)^1/3 = 31,48 см = 314 мм

Mt = 255·15+ 0,75·31·120 = 6615 кН мм

?ху = 73,7·10і/(12·1152) = 5,31 МПа

?locу = 1,1·255·10і/(314·12) = 74,25 МПа

?locх = 18,56 МПа; ?locху = 22,27 МПа

Jf = 878080 + 347573 = 1,23 ·10⁶ мм⁴

?fу = 2·6615·10і·12/1,23·10⁶ = 129,1 МПа

?fу = 0,25·129,1 = 32,3 МПа

((160+18,56)²-(160+18,56)·74,25+74,25²+3·(5,31 + 22,27)²)^0,5= 163 МПа< 312 МПа

160+18,56 = 179 < 240 МПа

74,25 +129,1=203,3 < 240 МПа
R_s = 0,58 R_yn / ?_m; R_s = 0,58·255/1,1 = 134 МПа

5,31+22,25+32,3 = 60 МПа

На опоре

?ху = 255·10і/(12·1152) = 18,5 МПа< 134 МПа

18,5+22,25+32,3 = 73 МПа< 134 МПа

Прочность стенки обеспечена

Расчёт устойчивости стенки

Средний отсек : а = 2300 мм. h_ef =1152 мм.; М1 = 1398 кН·м.; М2 = 954 кН·м.; Q1 = 78 кН; Q2 = 193 кН; ?locу = 74,25 МПа; W= 8721045 ммі; ? = 135 МПа: ? = 9,8 МПа

коэффициент ?

где b_f и t_f - соответственно ширина и толщина сжатого пояса балки; ? – коэффициент = 2

Ccr = 32

,

где d - меньшая из сторон пластинки (h_ef или a);

? - отношение большей стороны пластинки к меньшей.

отношение ?_loc / ? = 74/134 = 0,5

_;С1 = 18

Расчет на устойчивость стенок балок симметричного сечения, укрепленных только поперечными основными ребрами жесткости, при наличии местного напряжения (?_loc ? 0) по формуле

,

Устойчивость средних отсеков обеспечена

Отсек №2: а = 2300 мм. h_ef =1152 мм.; М1 = 1275 кН·м.; М2 = 483 кН·м.; Q1 = 271 кН; Q2 = 345 кН; ?locу = 74,25 МПа

W= 8721045 ммі; ? = 101 МПа: ? = 22,3 МПа

_;;_; отношение ?_loc / ? = 74/101 = 0,73; С2 = 84,7

С1 = 45,6

Устойчивость отсеков №2 обеспечена

Отсек №3: а = 1400 мм. h_ef =1152 мм.; М1 = 455 кН·м.; М2 = 0 кН·м.; Q1 = 325 кН; Q2 = 566 кН; ?locу = 74,25 МПа

W= 8721045 ммі; ? = 26 МПа: ? = 32 МПа

_;; отношение ?_loc / ? = 74/26 = 2,8; С2 = 45,2;_;

; С1 = 22,1

Устойчивость отсеков №3 обеспечена
Общее число циклов работы крана за срок его службы для режима работы 3К - 510⁵

Значения R_v = 120 МПа при временном сопротивлении стали разрыву R_un, = 370 МПа

Расчет на выносливость по формуле

?_max ? ?R_v?_v

где R_v - расчетное сопротивление усталости, принимаемое в зависимости от временного сопротивления стали и групп элементов конструкций;

? - коэффициент, учитывающий количество циклов нагружений n.- для подкрановых балок при режиме работы 3К - 1,1

?_v - коэффициент, определяемый в зависимости от вида напряженного состояния и коэффициента асимметрии напряжений p = ?_min / ?_max; здесь ?_m_ах и ?_min - соответственно наибольшее и наименьшее по абсолютному значению напряжения в рассчитываемом элементе

?_max =205 МПа ? 1,1·120·1,67=220 МПа

выносливость балки обеспечена

проверка устойчивости

для сварных двутавров, составленных из трех листов

где t - толщина стенки; b_f u t₁ - ширина и толщина пояса балки; h - расстояние между осями поясов; а - размер, равный 0,5h;

? = 1,75 + 0,09?

? = 1,75 + 0,09·2,26=1,95

Устойчивость обеспечена

Поясные швы

Статический момент инерции поясного листа

S_п = 380·14·590= 3,1·10⁶ ммі; максимальная поперечная сила Q = 566 кН;

Угловые швы двусторонние, нагрузка подвижная

/ (2?_fk_f) ? R_wf?_wf?_c

/ (2?_zk_f) ? R_wz?_wz?_c

- сдвигающее пояс усилие на единицу длины, вызываемое поперечной силой Q;

- давление от сосредоточенного груза F, где ?_f - коэффициент, принимаемый согласно требованиям СНиП по нагрузкам и воздействиям, l_ef - условная длина распределения сосредоточенного груза;

? - коэффициент, принимаемый при нагрузке по верхнему поясу балки при отсутствии пристрожки стенки ? = 1;

?_f и ?_z - коэффициенты;

?_wf и ?_wz - коэффициенты условий работы шва, равные 1

R_wf - расчетные сопротивления сварных соединений по металлу шва

R_wz - расчетные сопротивления сварных соединений по металлу границы сплавления

?_f = 0,9 ; ?_z = 1,05; R_wf =180 МПа,; R_wz = 166 МПа

Ширина выступающей части продольного ребра жесткости 90 мм. тогда толщина ребра t_s должна быть не менее

Принимаем 8 мм.

1 2 3 4