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.doc

1758kb.

20.09.2012 12:42

скачать

Курсовой проект - Стальной каркас производственного здания (Курсовая)
Курсовой проект - Стальной каркас одноэтажного производственного здания (Курсовая)
Курсовой проект Каркас одноэтажного промышленного здания (Курсовая)
Курсовой проект - Стальной каркас одноэтажного производственного здания (Курсовая)
Курсовой проект - Стальной каркас одноэтажного производственного здания (Курсовая)
Курсовой проект - Стальной каркас одноэтажного производственного здания (Курсовая)
Курсовой проект - Стальной каркас одноэтажного промышленного здания, оборудованного мостовыми кранами легкого и среднего режимов работы (№2) (Курсовая)
Курсовой проект - Расчет рамы одноэтажного производственного здания (Курсовая)
Курсовой проект - Расчет рамы одноэтажного производственного здания (Курсовая)
Пояснительная записка к курсовому проекту на тему "Стальной каркас одноэтажного производственного здания" (Документ)
Курсовой проект - Стальной каркас одноэтажного производственного здания (Курсовая)
Курсовая работа - Стальной каркас одноэтажного производственного здания (Курсовая)

n1.doc

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:

освоение принципов и методов компоновки каркасов производственных зданий с учетом предъявляемых к ним технико-экономических и эксплуатационных требований;
приобретение навыков в назначении марок стали для конструкций, назначении расчетных схем элементов каркаса, проведении силовых и конструктивных расчетов для обеспечения необходимой прочности, жесткости и устойчивости как всего каркаса, так и отдельных его элементов;
приобретение навыков работы с нормативной, справочной и технической литературой;
освоение методов конструирования элементов конструкций, их узлов и сопряжений, графического изображения проектируемых конструкций.

2. Исходные данные для проектирования

Район строительства	г.Новосибирск
Грузоподъёмность крана Q, т	80/20
Характер ограждающих конструкций	беспрогонная кровля
Длина здания L_зд, 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):

H_cr = 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.
H_o = 22,8м (кратно высотному модулю «600»)
Корректируем

лина верхней части колонны H_в:

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

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

Длина нижней части колонны H_н:

h

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

отметки).
П

олная длина колонны :
О

тметка парапетной панели:
h_r_о=3150 мм- высота фермы на опоре при L=30м
H_ПС = 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;

h_в = 500мм – высота сечения верхней части колонны (h_в¹/₁₂ H_в, кратно «50»);

200мм – зазор между краном и колонной;

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

> ¹/₂₀H = 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= q_o

В =1,3

12=15,6 кН/м

Постоянная расчетная нагрузка на верхнюю часть колонны P_B:

Момент на верх колонны от постоянной нагрузки М_в:

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]);

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

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

с – аэродинамический коэффициент (п.6.6 [3]); с_наветр_. = 0,8, с_{подветр}_. = 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.

;

;

F_ni_,_max₍_min₎ – максимальное (минимальное)нормативное давление тележки на колесо крана;

y_i = 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 G_т	крана G_к
80/20	28,0	347	367	33	110

_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 Е_о 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 D_max и D_min 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 Н_о, 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 h_з, мм	900
Длина нижней части колонны Н_н, мм	17850
Длина верхней части колонны Н_в, мм	5950
Высота фермы h_ф, мм	3150
Высота сечения верхней части колонны h_в, мм	500
Высота сечения нижней части колонны h_н, мм	1250
Привязка колонн а, мм	250
Отношение моментов инерции ^I^н/_I_в	7,89
Высота подкрановой балки h_ПБ, мм	1200

Результаты сбора нагрузок
Постоянная нагрузка:
Нормативна нагрузка на ригель q_норм, кН/м²	1,115
Расчетная нагрузка на ригель q_расч, кН/м²	1,288
Нагрузка на верх колонны Р_в, кН	234
Момент на верхнюю часть колонны М_в, кНм	11,7
Снеговая нагрузка:
Нормативная снеговая нагрузка на ригель w_норм, кН/м²	0,7
Расчетная снеговая нагрузка на ригель w_норм, кН/м²	0,98
Нагрузка на верх колонны S_g, кН	324
Момент на верхнюю часть колонны M_g, кНм	16,2
Ветровая нагрузка:
Сосредоточенная сила от ветра W_наветр, кН	22
Сосредоточенная сила от ветра W_{подветр}, кН	17
Распределенная нагрузка от ветра q_{наветр.}, кН/м	5,2
Распределенная нагрузка от ветра q_{подветр.}, 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,

R_y=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:

N_max=-1266,84 кН;

l_ef_х=300 мм;

l_efy=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;

i_x = 6,22 см; ;	;
i_y = 8,69 см; ;

Проверка сечения:

;

Недонапряжение составляет 31%.

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

А = 37,4 см²;

i_x = 4,94 см; ;	;
i_y = 7,09 см; ;

Проверка сечения:

;

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

N_max=-845,6 кН;

l_ef_х=300 мм;

l_efy=300 мм;

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

А = 27,3 см²;

i_x = 4,33 см; ;	;
i_y = 6,26 см; ;

Проверка сечения:

;

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

N_max=+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:

N_max=+476,23кН;

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

А = 10,8 см²;
Проверка сечения:

;

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

N_max=-684,8 кН;

l_ef_х=222 мм;

l_efy=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;

i_x = 3,86 см; ;	;
i_y = 5,56 см; ;

Проверка сечения:

;

Недонапряжение составляет 3%.
Стержень а-б:

N_max=+531,2кН;

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

А = 12,3 см²;
Проверка сечения:

;

Недонапряжение составляет 6%.
Стержень в-г:

N_max=-380 кН;

l_ef_х=345 мм;

l_efy=431 мм;

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

А = 22 см²;

i_x = 3,86 см; ;	;
i_y = 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:

N_max=+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:

N_max=-76,2 кН;	l_ef_х=345 мм;	l_efy=431 мм;

;
;

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

А = 7,39 см²;

i_x = 2,31 см; ;	;
i_y = 3,42 см; ;

;

Условие выполнено.
б-в, е-д:

N_max=-110,4 кН;

l_ef_х=248 мм;

l_efy=310 мм;

;
;

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

А = 7,39 см²;

i_x = 2,31 см; ;	;
i_y = 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

П

о 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: I_в/I_н=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,

R_y=240 МПа при t=(2-20)мм по табл. 50*, 51* [2].
Компановочная часть:
Назначаем сечение верхней части колонны в виде сварного двутавра h_в=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 b_f=320 мм, t_f=16 мм.

Условие выполнено.
Определим необходимую толщину стенки:

Принимаем t_w=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 Y – Y:

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,

R_y=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, I_х_∟=1317см⁴, у_о_∟=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 Y – Y:

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 Y – Y:

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, i_min = 1,58см,

перенапряжение составляет 40%, что недопустимо.

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

недонапряжение составляет 20%.

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

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

A_р=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
С

очетание 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,

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

g=40 кг/м²;

p=100кг/м².

B_ф=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 Y – Y:

; .

По п. 5.31 [2] при

проверка проводится следующим образом:

;

при

по табл. 10 [2];

;	;

при

Недонапряжение составляет 27%.

Условие выполнено.

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 (i_x= i_y=4,74 см).

Распорки: являются сжатыми элементами []= 200,

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

6.1.2. Расчет вертикальных связей

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

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

Принимаем Гн 80х3 по ТУ 36-2287-80 (i_x= i_y=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 (i_x= i_y=4,33 см).

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

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

Введение