Курсовой проект - Одноэтажное промышленное здание - файл n1.doc

приобрести
Курсовой проект - Одноэтажное промышленное здание
скачать (4232.8 kb.)
Доступные файлы (11):

n1.doc	1227kb.	18.11.2007 23:04	скачать
n2.doc	546kb.	13.11.2006 08:11	скачать
n3.doc	355kb.	13.11.2006 08:32	скачать
n4.doc	711kb.	13.11.2006 08:54	скачать
n5.dwf
n6.dwg
n7.dwf
n8.doc	36kb.	13.11.2006 08:55	скачать
n9.doc	27kb.	13.11.2006 08:55	скачать
n10.doc	22kb.	13.11.2006 09:14	скачать
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 H_ф = 3150 мм

Конструкция покрытия – стальная панель с профнастилом

Фонарь аэрационный – В_фон = 12000 мм,

H_фон = 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:

h₂ ? (H_кр + 100) + f = 3000 + 100 + 400 = 3500 мм, принято – 3600 мм, кратный 200 мм.
H_о ? h₁ + h₂ = 16000 + 3600 = 19600 мм.

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

h_в = (h_б + h_р) + h₂ = 1200 + 3600 = 4800 мм.

При заглублении базы колонны на 1000 мм ниже пола

h_н = H_о - h_в + 1000 = 19800 - 4800 + 1000 = 16000 мм.

Полная высота колонны

H = h_в + h_н = 4800 + 16000 = 20800 мм.
H_ф = 3150 мм.
H_фон = 3930 мм.
H_шатра = H_ф + H_фон + il/2 + t_п = 3150 + 3930 + 0,015*36000/2 + 400 = 7750 мм.

Горизонтальные размеры:

Принимаем привязку b_о = 250 мм.

Проход располагаем вне сечения колонны.

b_в = 2b_о = 2*250 = 500 мм.
b_в^min = h_в/12 = 4800/12 = 400 мм < b_в = 500 мм.

В пределах высоты фермы высоту сечения колонны назначаем 450 мм.

l₁^min = B₁ + (b_в - b_о) + 450 + 60 = 300 + (500 – 250) + 450 + 60 = 1060 мм.

Принято l₁ = 1250 мм (кратный 250 мм).

b_н = l₁ + b_о = 1250 + 250 = 1500 мм.
b_н^min = 1/20H = 20800/20 = 1040 мм < b_н = 1500 мм.

Пролет мостового крана

l_к = l - 2l₁ = 36000 - 2*1250 = 33500 мм.

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. Сбор нагрузок действующих на раму.
1.1. Подготовка расчетных данных для ЭВМ.

Основные размеры:

l = 36 м; В = 12 м; H = 20,8 м; h_н = 16 м; h_в = 4,8 м; е_о = 0,5(b_н – b_в) = 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	h_н	-	16
3	-е_о	-	-0,5	h_н	-	16
4	-е_о	-	-0,5	Н = h_н + h_в	16,0 + 4,8	20,8
5	l - е_о	36 – 0,5	35,5	Н = h_н + h_в	16,0 + 4,8	20,8
6	l - е_о	36 – 0,5	35,5	h_н	-	16
7	l – 2е_о	36 – 2*0,5	35	h_н	-	16
8	l – 2е_о	36 – 2*0,5	35	-	-	0

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

q_n = ?_ng_крB = 0,95*1,64*12 = 18,70 кН/м.

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

F_п.б. = ?_п?_fG_п.б. = 0,95*1,05*33 = 32,9 кН (G_п.б. = 33 кН см. табл. 4). [1]

3.

Расчетный вес колонны. Верхняя часть (20% веса)

G_в = ?_f?_nG_кВL/2 = 0,95*1,05*0,4*0,2*12*36/2 = 17,24 кН, где G_к = 40 кг/м² – вес колонны.

Расчетный вес колонны. Нижняя часть (80% веса)

G_н = ?_f?_nG_кВL/2 = 0,95*1,05*0,4*0,8*12*36/2 = 68,95 кН, где G_к = 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[1,2G_ст(4,2 + 3,1)В + 1,1G_ост1,2В] + G_в = 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[1,2G_ст(2,9 + 4,5)В + 1,1G_ост8,4В] + G_н = 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:

q_сн = g_fg_nср_оВ , где

р_о – 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 р_о = 1,8 (кН/м²);

g_f = 1,4 – коэффициент надежности по снеговой нагрузке; принимается равным 1,4, т.к. g_кр^н/р_о = 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.

q_сн = 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 F_kmax = 380 кН.

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

D_max = ?_n(?_fk?_k?F_kmax?y_i + ?_fgG_п.б.B) = 0,95*(1,1*0,85*380*2,86 + 1,05*33*12) = 1360 кН,

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

?F_kmax = F_k = 380 кН;

Y_i – ордината линии влияния опорной реакции подкрановых балок;

G_п.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

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

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

D_min = ?_n(?_fk?_k?F_kmin?y_i + ?_fgG_п.б.B) = 0,95*(1,1*0,85*167*2,86 + 1,05*33*12) = 819 кН,

где ?F_kmin = (9,8Q + Q_к)/n_o - ?F_kmax = (9,8*30 + 740)/2 – 380 = 167 кН,

Q – грузоподъемность крана, т; Q_к – масса крана с тележкой, кН; n_o – число колес с одной стороны крана.

Моменты от внецентренного прило

жения сил D_max, D_min:

е_п.б. = ? – е_о = 0,75 – 0,5 = 0,25 м;

М_m_ах = D_m_ах*е_п.б. = 1360*0,25 = 340 кНм;

М_min = D_min*е_п.б. = 819*0,25 = 205 кНм.

Горизонтальная сила от мостовых кранов.

Горизонтальная сила от мостовых кранов, передаваемая одним колесом:

Т_к^н = 0,05(9,8Q + G_т)/n_о = 0,05(9,8*30 + 120)/2 = 10,5 кН;

Т = ?_n?_fk?_kТ_к^н?y_i = 0,95*1,1*0,85*10,5*2,86 = 27 кН,

где Q – номинальная грузоподъемность крана, т; G_т – вес тележки, кН; n_о – 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:

q_в = ?_n?_fg_okcВ = 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;

g_o = 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, с^о = 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)H_ш/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:

q_э = q_в10? = 1,9*1,11 = 2,1 кН/м,

q_э^I = 2,1*0,6/0,8 = 1,6 кН/м,

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

Статический расчет поперечной рамы.
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 – ? – ?^’(n_o/?y_i – 1) = 1 – 0,67 – ( - 0,25)*(4/2,86 – 1) = 0,43;

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

?I_н/?I_Г = 0,25;

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

I_н = 5; I_в = 1;

? = h_в/H = 4,8/20,8 = 0,231 ? 0,25,

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

n_o – число колес кранов на одной нитке подкрановых балок;

?y_i – сумма ординат линии влияния реакции рассматриваемой рамы;

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

Расчет на горизонтальные воздействия мостовых кранов.

К

оэффициент ?_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.

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

n_c

Сечения стойки

1 - 1

2 - 2

3 - 3

4 - 4

Постоянная

-337

+72

-419

-240

-657

+1,1

-1760

-15

Снеговая

-517

+60

-517

-198

-517

+0,9

-517

-12

0,9

-465

+54

-465

-178

-465

+0,8

-465

-11

D_max

на левую стойку

-27

+119

-1360

+28

-1360

+13

0,9

-24

+107

-1224

+25

-1224

+12

3^*

на правую стойку

-27

+61

-819

-29

-819

-13

0,9

-24

+55

-737

-26

-737

-12

на левую стойку

±1,4

±133

±20

0,9

±1,3

±120

±18

4^*

на правую стойку

±15

±66

±7,4

0,9

±13

±59

±6,7

Ветровая

слева

+101

+787

-60

0,9

+91

+708

-54

5^*

справа

-110

-741

-52

0,9

-99

-667

-47

+M_max

N_соот

n_с = 1

№ нагрузок

1, 2

1, 5

усилия

-854

+173

-419

+787

-1760

n_c = 0,9

№ нагрузок

1, 2, 5

1, 2, 3, 4^*, 5

1, 2, 3, 4, 5
+855	-3449

усилия

-802

+206

-884

-M_max

N_соот

n_с = 1

№ нагрузок

1, 2

1, 5^*

1, 2

1, 3^*, 4

усилия

-854

-38

-419

-438

-1174

-161

-2579

n_c = 0,9

№ нагрузок

1, 2, 5

1, 2, 3, 4^*, 5^*

1, 2, 5^*
-517	-1122

1, 3^, 4, 5^
-812	-2984

усилия

-802

-10

-884

N_max

+M_соот

n_с = 1

№ нагрузок

1, 2

1, 5

усилия

-854

+173

-419

+788

-1760

n_c = 0,9

№ нагрузок

1, 2, 5

1, 2, 3, 4, 5

усилия

-802

+217

-884

+855

-3449

N_min

-M_соот

n_с = 1

№ нагрузок

1, 2

1, 5^*

1, 2

1, 3^*, 4

усилия

-854

-38

-419

-438

-1174

-161

-2579

n_c = 0,9

№ нагрузок

1, 2, 5

1, 2, 3, 4^*, 5^*

1, 2, 5^*

1, 3^*, 4, 5^*

усилия

-802

-10

-884

-517

-1121

-812

-2984

N_min
-M_соот

n_с = 1

№ нагрузок

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

1, 5^*

усилия

-740

-1408

N_min
+M_соот

n_с = 1

№ нагрузок

1, 5

усилия

+709

-1408

Q_max

n_c = 0,9

№ нагрузок

1, 2, 3^*, 4, 5^*

усилия

-103

1. КОМПАНОВКА ПОПЕРЕЧНОЙ РАМЫ КАРКАСА