Xreferat.com » Рефераты по строительству » Проектирование производственного здания каркасного типа

Проектирование производственного здания каркасного типа

1. Исходные данные


Одноэтажное однопролетное производственное здание каркасного типа.


Пролет рамы 24 м.

Шаг рам 12 м.

Длина здания 72 м.

Отметка пола рабочей площадки 5.1 м.

Отметка верха колонны 10,2 м.

Технологическая нагрузка на рабочую площадку 2.4 кН/мІ.

Прогонное решение

Шаг второстепенных пролетов 2 м.

Место строительства Томск.

Тип сечения поясов фермы парные уголки.


Проектирование производственного здания каркасного типа


2. Сбор нагрузок на покрытие производственного здания


Сбор нагрузок производится на 1 мІ покрытия производственного здания.

Величина расчетной снеговой нагрузки принимается по (2, п. 5) и равна 1 кН/мІ. Нормативное значение снеговой нагрузки определяется умножением расчетного значения на коэффициент, равный 0.7. Ветровая нагрузка равна 0,3 кПа.


№ п/п Наименование нагрузки Нормативная нагрузка, кН/мІ γf Расчетная нагрузка, кН/мІ

Постоянная



Ограждающие элементы


1 Защитный слой из гравия, втопленного в битумную мастику t=10 мм 0,21 1,3 0,273
2 Гидроизоляционный ковер из 4 слоев рубероида 0,2 1,3 0,26
3 Утеплитель - жесткие минераловатные плиты, γ=2 кН/м, t=200 мм 0,3 1,2 0,36
4 Пароизоляция из одного слоя рубероида 0,05 1,3 0,07

Несущие элементы


5 Стальной профилированный настил t=0,8 мм 0,12 1,05 0,13
7 Прогоны решетчатые пролетом 12 м 0,15 1,05 0,16
8 Ферма пролетом 24 м 0,27 1,05 0,28
9 Связи по покрытию 0,08 1,05 0,084

Итого постоянная, q 1,63
1,877

Временная (снеговая) нагрузка на покрытие, Проектирование производственного здания каркасного типа

1,68 0,7 2,4

Всего: p+q 3,34
4,277

3. Сбор нагрузок на балочную клетку рабочей площадки


№ п/п Наименование нагрузки Нормативная нагрузка, кН/мІ γf Расчетная нагрузка, кН/мІ

Постоянная


1 Пол асфальтобетонный, γ=18 кН/мі, t=40 мм 0,72 1,3 0,94
2 Монолитная железобетонная плита, γ=24 кН/мі, t=150 мм 3,5 1,1 3,96
3 Вес второстепенных балок 0,2 1,05 0,21

Временная (технологическая) нагрузка, Проектирование производственного здания каркасного типа=2.4

24 1,2 28.8

Всего: p+q 28,42
33,906

4. Расчет конструкции рабочей площадки


Компоновочная схема см. лист 6. За основу схемы принимаем балочную клетку, опирающуюся на центрально сжатые колонны. Неизменяемость конструкций рабочей площадки в плоскости главных балок обеспечивается закреплением этих балок к колоннам каркаса здания

В плоскости, перпендикулярной главным балкам, неизменяемость сооружения обеспечивается постановкой связей по колоннам рабочей площадки ..


4.1 Расчет второстепенной балки


Расчетная схема:

Проектирование производственного здания каркасного типа

L = 24м.


Второстепенные балки опираются на главные в одном уровне. Нагрузка от монолитного железобетонного настила и технологического оборудования передаётся на второстепенные балки в виде равномерно распределенной. Шаг второстепенных балок равен 2 м.

Нагрузка на балку:

Расчетная


q+p=( q+p)*2=33,906*2=67,812 кН/м

Mmax=1220,6 кН*м

Qmax=406,87 кН


Нормативная


q+p=( q+p)*2=28,42*2=56,84 кН/м


Поперечное сечение балки – двутавр по СТО АСЧМ 20-93 (3).

По (1) принимаем сталь с Ry=24.5 МПа и коэффициент условий работы γc=1.1.


Проектирование производственного здания каркасного типа


Условие прочности:


Wтр=Mmax/(c1*Ry*γc)

Wx>Wтр


c1 – коэффициент, учитывающий развитие пластических деформаций по(1), принимаем 1.1


Wтр=(1220,6)/(1*24.5*1.1)=4529 смі


Принимаем двутавр 70Ш1


Wx=5036 смі h=683 мм b=320мм s=13,5 мм t=19 мм.


Проверка прочности балки


σ= Mmax/(c1* Wx)< Ry*γc

(1220,6)/(1,1*5036) <245мПа

220,3мПа<245мПа


Проверка деформативности (жесткости) балок производится от действия нормативной нагрузки


f/l < [f/l]

f/l=(5/384)*((qн+pн)/EJ)*l^4=(5/384)*((56,84*12^3/)(2,06*10^5*172000)=0,0036

0.0036<0.005


Где f/l – относительный прогиб балки, вычисляется по формулам:

[f/l]=1/200 – предельно допустимый прогиб, определяется по (2).


4.2 Расчет главной балки


Расчетная схема:

Проектирование производственного здания каркасного типа


Главная балка шарнирно опирается на колонны. Нагрузкой являются опорные реакции второстепенных балок


F=2*Qmax=2*406,87=813,74


Методами строительной механики вычисляются Mmax и Qmax для главной балки и усилия Проектирование производственного здания каркасного типа и Проектирование производственного здания каркасного типа в трети пролета балки. Для учета собственного веса главной балки внутренние усилия умножаются на коэффициент α=1.03-1.05.


Проектирование производственного здания каркасного типа=Проектирование производственного здания каркасного типаПроектирование производственного здания каркасного типа*l*1.05=33.906*12*1.05=427.2 кН/м

Проектирование производственного здания каркасного типа=Проектирование производственного здания каркасного типаПроектирование производственного здания каркасного типа*l*1.05=28.42*12*1.05=358.1 кН/м

Qmax=(Проектирование производственного здания каркасного типа*l)/2=(427.2*12)/2=2563,2 кН

Mmax=(Проектирование производственного здания каркасного типа*Проектирование производственного здания каркасного типа)/8=427.2*Проектирование производственного здания каркасного типа)/8=7689.6 кН/м

Проектирование производственного здания каркасного типа

где Проектирование производственного здания каркасного типа

Проектирование производственного здания каркасного типа


Поперечное сечение назначается в виде сварного симметричного двутавра из трех листов. По (1) принимается сталь с Ry=24.5 МПа и коэффициент условий работы γc=1.1.

Компоновка сечения связана с определением габаритных размеров и толщины поясов и стенки.


Проектирование производственного здания каркасного типа


Высота сечения определяется из условия прочности и минимального расхода стали

hопт= 1.15√Wтр/tw

где Wтр=Mmax/(Ry*γc)

tw=1.6

Wтр=768960/24.5=31386 смі

Проектирование производственного здания каркасного типаhопт= 1.15√31386/1.6=161 см

Проектирование производственного здания каркасного типа

Проектирование производственного здания каркасного типа

Проектирование производственного здания каркасного типа


Толщина стенки из условия прочности


Проектирование производственного здания каркасного типа

Проектирование производственного здания каркасного типа


Из условия требуемой жесткости


hmin=(5/24)*(Ry*L/Е)*[L/f]*(Mmax,н/Mmax),


где [L/f] – величина, обратная предельно допустимому прогибу [f/L]=1/300 (2)


Mmax,н/ Mmax=Проектирование производственного здания каркасного типа/Проектирование производственного здания каркасного типа=358.1/427.2=0.84

hmin=(5/24)*(24.5*300*1200*358.1)/(2.06*Проектирование производственного здания каркасного типа*427.2)=64 см


Толщина стенки из условия прочности на срез


tw > 1.5*Qmax/(hef*Rs*γc)

hef=0.97h=0,97*160=156см

Rs – расчетное сопротивление стали сдвигу по (1).

Rs=0.58* Ry=0.58*245=14.21 МПа

γc =1,1

Проектирование производственного здания каркасного типаПроектирование производственного здания каркасного типа


Принимаем толщину стенки 1,6см

Ширина пояса балки:


bf =(1/5)*h=160/5=32 см


Толщина пояса из условия жесткости:


tf = Проектирование производственного здания каркасного типа/Проектирование производственного здания каркасного типа


ГдеПроектирование производственного здания каркасного типавыражается из формул: Imp*x=Wmp*h/2 – требуемый момент инерции балки, Imp*w=tw*hіef/12 +2Проектирование производственного здания каркасного типаПроектирование производственного здания каркасного типа– требуемый момент инерции стенки балки


Проектирование производственного здания каркасного типа

Проектирование производственного здания каркасного типа

Проектирование производственного здания каркасного типа

4,7см=47ммПроектирование производственного здания каркасного типа50мм

Для вычисления значений bf и tf должно выполняться условие устойчивости сжатого пояса


Проектирование производственного здания каркасного типаbf/tf < √(E/Ry)

Проектирование производственного здания каркасного типа

Проектирование производственного здания каркасного типа


Для скомпонованного сечения вычисляются его точные характеристики: A, Ix, Wx, Sx (1)


Проектирование производственного здания каркасного типа

Проектирование производственного здания каркасного типа=2544516,6Проектирование производственного здания каркасного типа

Проектирование производственного здания каркасного типа

Проектирование производственного здания каркасного типа

Проектирование производственного здания каркасного типа


Проверяется прочность главной балки


Проектирование производственного здания каркасного типа

Проектирование производственного здания каркасного типа


Проектирование производственного здания каркасного типа


Проверяется прочность стенки на совместное воздействие σ и τ, расчетное сечение в трети пролета.


√σ1І+3*τ1І < 1.15*Ry*γc

Проектирование производственного здания каркасного типа ; Проектирование производственного здания каркасного типа

Проектирование производственного здания каркасного типа

Проектирование производственного здания каркасного типа

Проектирование производственного здания каркасного типа


Устойчивость главной балки обеспечена за счет того, что верхний сжатый пояс раскреплен монолитным железобетонным настилом. Проверка на жесткость с учетом [f/l]=1/300:


f=(5/384)*(Qmax/EJ)*l^4=0.0033

f/l=0.00002 < 0.0033


Проверка стенки на местную устойчивость:

В соответствии с (1) устойчивость стенки обеспечена при условной гибкости:


Проектирование производственного здания каркасного типаλw=hef/tw*√Ry/E < 3.5

Проектирование производственного здания каркасного типа

Ширина ребра и толщина рассчитываются:


Проектирование производственного здания каркасного типа

Проектирование производственного здания каркасного типа


Проверка на местную устойчивость стенки


Проектирование производственного здания каркасного типа

Проектирование производственного здания каркасного типа

Проектирование производственного здания каркасного типа

Проектирование производственного здания каркасного типа34,6

Проектирование производственного здания каркасного типа

Проектирование производственного здания каркасного типа

Проектирование производственного здания каркасного типа

Проектирование производственного здания каркасного типа


Расчет узла сопряжения главной и второстепенной балок

Балки сопрягаются в одном уровне на сварке. По (1, табл. 55*) принимаем электроды Э85 с расчетным сопротивлением Rwf=200 МПа.

Нагрузкой на сварной шов узла является опорная реакция второстепенной балки V = Qmax =406,87/2=203,435кН от расчетной нагрузки.

Проверка сварного шва на прочность


Проектирование производственного здания каркасного типа


где βf = 0,7 – коэффициент проплавления шва

kf – катет сварного углового шва, 6 мм

γwf – коэффициент условий работы шва по (1), равный 1

lw=hef1-10 мм=156-10 =155см – расчетная длина шва

hef1 = длина шва по стенке второстепенной балки


Проектирование производственного здания каркасного типа

Проектирование производственного здания каркасного типа


где βz = 1,15

γwz =1


Rwz = 0.45 Run = 16,65 МПа

Run по (1, табл 51) = 37 МПа

Проектирование производственного здания каркасного типа


4.3 Расчет колонны рабочей площадки


Расчетная схема:

Проектирование производственного здания каркасного типа


Колонна закреплена шарнирно.

Сила, сжимающая колонну:


N=2*k*V


Где V – опорная реакция главной балки от расчетных нагрузок 854,4 кН,

k =1.02 – коэффициент, учитывающий собственный вес колонны.


N=2*1.02*854,4=1743 кН


Геометрическая длина колонны:


Lk = H-(tпл+h)+hф


Где Н – отметка верха железобетонной плиты, 5,1 м

tпл – толщина плиты, 15 см

h – высота главной балки, 160 см

hф – величина заглубления верха фундамента относительно уровня чистого пола, 80 см


Lk =510-15-160+80=415 см


Расчетная длина колонны в плоскости главных балок:


lef*x =µ* Lk


где µ - коэффициент расчетной длины по (1, табл. 71а) = 1


lef*x =415 см


Расчетная длина из плоскости главных балок:


lef*y =µ* Lk

где µ = 1

lef*y = 415 см


Сталь для колонны по (1) – С245.

Поперечное сечение колонны – прокатный двутавр с параллельными гранями полок по СТО АСЧМ 20-93 (3).

Сечение подбирается из условия


A > N/(φmin*Ry*γc)

При λзад = 70 по (1, табл 72) φmin = 0.654

А=1743/(0.654*240000)=0,011104=111,04 смІ

Принимаем двутавр 60ШЗ.


A=181,1 смІ

ix = 24,35см iy = 7,17 см

b=3,2 см h= 58,0 см


Проверка на устойчивость


σ = N/(φ*A) < Ry*γc

γc=1.1

σ =1743/(0.654*181,1) < 24 кН/смІ

17,4 кН/смІ <24 кН/смІ


Проверка на гибкость:


λx = lef*x/ix < [λ]

λy = lef*y/iу < [λ]


где ix, iу –радиусы инерции сечения колонны по (3),

[λ] – предельное значение гибкости для колонн (1, табл 19)


[λ]=180-60*α

α=N/(φ*Α*Ry*γc) =1743/(0.654*181,1*24*1.1)=0.55

[λ]= 180-60*0.5=150

λx = 415/20,56=20,18 < 150

λy = 415.5/6,81=60,93 < 150


Конструирование и расчет оголовка колонны:

Толщина опорной плиты – 1,5 см.

Высота вертикальных ребер жесткости назначается из условия прочности сварных швов, прикрепляющих ребра к колонне:


Проектирование производственного здания каркасного типа

βf = 0,7 по (1) для полуавтоматической заводской сварки

Rwf = 200МПа

γwf =1

kf =0,6 см

γc = 1

Проектирование производственного здания каркасного типа

Конструктивно hs < 0.6*h

где h – высота сечения колонны

0,5мПроектирование производственного здания каркасного типа 0.6*58 = 0,348м

В то же время hs > 85* βf*kf

0,5 < 85*0,7*0,6=0,35м


Ширина bs и толщина ts вертикальных ребер назначаются из условия прочности при смятии торца ребра под нагрузкой от главных балок:


σ = N/ts*bs < Rp*γc

где bs = bр+2*t, t – толщина опорной плиты колонны.

bs = 32+2*2 =36 см

Rp = 33,6 кН/Проектирование производственного здания каркасного типа (1)

ts =1743/(36*1*33,6) = 1,44 см

Проектирование производственного здания каркасного типа


Расчет базы колонны

Колонна шарнирно опирается на фундамент.

Размеры опорной плиты в плане:

Ширина плиты


Впл = bf+2*(tmp+c)

tmp = 1 см – толщина траверсы

c = 6 см – ширина свеса

Впл =30+2*(1+6)=47 см


Длина плиты определяется из условия прочности бетона под плитой:


Aпл = N/Rф,


где Rф = 1.2*Rпр.б – прочность бетона фундамента, зависящая от призменной прочности бетона Rпр.б , которая принимается по классу прочности бетона (3, табл. 6.7) и равна 0.85 МПа для бетона марки В15.

Aпл – площадь опорной плиты.


Rф = 1.2*0.85= 1.02 МПа

Апл=1743/1,02 = 1708,8 смІ


Длина опорной плиты Lпл > Апл/Bпл должна быть достаточной для размещения и крепления колонны. В то же время для базы желательно выполнение условия Lпл/Bпл = 1-1.3


Lпл=1708,8/47=36,357 см

Lпл/Bпл=36,357/47=0,7

Геометрически Lпл=49,5+12+12=73,5


Толщину опорной плиты tпл определяют из условия ее прочности при работе на изгиб, как пластины, нагруженной равномерной нагрузкой – отпором фундамента. Сечением колонны, траверсами и ребрами жесткости плита в плане разбита на участки. Есть участки, опертые по четырем сторонам, по трем, по двум и консольные. В каждой пластинке вычисляется изгибающий момент как в балке:


М4 = α*σб*аІ

М3 = β*σб*а1І

М1 = σб*сІ/2


где α и β – коэффициенты, определяемые по таблицам Галеркина (3, табл 6.8, 6.9)


σб = N/(Lпл*Bпл) – напряжение в бетоне фундамента под плитой

а, а1 и с – размеры пластинок.

σб =1743/(73,5*36)=0,658 кН/смІ

α=0.048

β=0.060

а=14,22 см

а1=30 см

c=6 см

М4 = 0,081*0,6587*14,22І=0,6

М3 = 0.06*0,6587*30І=35,57

М1 = 0,6587*6І/2=11,856


По максимальному моменту из М1 М4

Проектирование производственного здания каркасного типа

tпл > √6*Ммах/(Ry*γc)

Проектирование производственного здания каркасного типаТолщина плиты

tпл =√6*35,57/(24*1) =2,98 см


Высота траверсы базы колонны hтр:

Проектирование производственного здания каркасного типа

βf = 0,7 по (1) для полуавтоматической заводской сварки

Rwf = 200МПа

γwf =1

kf =10 см

Проектирование производственного здания каркасного типа


Опорная плита крепится к основанию анкерными болтами диаметром 24-36 мм.


5. Расчет фермы покрытия


Расчетная схема фермы:

Проектирование производственного здания каркасного типа


Ферма шарнирно опирается на колонны каркаса здания сверху. Нагрузка на ферму приложена в узлах верхнего пояса:


F = (q+p)табл*B*lп


где (q+p)табл – расчетное значение нагрузки, 7,617 Кн/мІ

B шаг ферм, 12 м

Lп – длина панели верхнего пояса, 3 м


F = 7,617*12*3=274,212 кН


Усилия в стержнях фермы находятся методом вырезания узлов.

Высота фермы 2250 мм, высота фермы по осям поясов 2200 мм.

Сталь для элементов фермы назначается (1), для поясов С345, для решетки С255. Тип поперечного сечения поясов и решетки – парные уголки.


Подбор сечения сжатых стержней:

Верхний пояс


Nmax = 717,61 кН

lefx = lefy = 3 м

λзад = 70

φ = 0.687

2А=N/(φ*Ry*γc) = 717,61/(0.687*34.5*1) = 30,277 смІ А > 15,138 смІ

Принимаем L110Ч110Ч8

А = 17,2 смІ

ix=3,39 см iy=4,9 см


Проверка на устойчивость:


σ = N/(φ*A) < Ry*γc

γc=1

717,61/(0.687*2*17,2) < 34.5

30,36 < 34.5


Проверка на гибкость


λx = lef*x/ix < [λ]

λy = lef*y/iу < [λ]

[λ]=120

λx =300/3,39=88,49 < 120

λy =300/4,9=61,22 < 120


Стойки


Nmax = 274,212 кН

lefx = 1,98 м lefy = 2,2 м

λзад = 110

φ = 0.478

2А=N/(φ*Ry*γc) = 274,212/(0.478*25.5*1) = 22,49 смІ А > 11,24 смІ

Принимаем L90Ч90Ч7

А = 12,28 смІ

ix=2,77 см iy=3,99 см


Проверка на устойчивость:


σ = N/(φ*A) < Ry*γc

γc=1

274,212/(0.478*2*12,28) < 25.5

23,35 < 25.5


Проверка на гибкость:


λx = lef*x/ix < [λ]

λy = lef*y/iу < [λ]

[λ]=120

λx =198/2,77=71,48 < 120

λy =220/3,99=55,13 < 120


Раскосы


Nmax = 1599,57 кН

lefx = 4,1 м lefy = 3,7 м

λзад = 110

φ = 0.478

2А=N/(φ*Ry*γc) = 1599,57/(0.478*34.5*1) = 96,99 смІ А > 48,495 смІ

Принимаем L160Ч160Ч16

А = 49,07 смІ

ix=4,89 см iy=6,95 см


Проверка на устойчивость:


σ = N/(φ*A) < Ry*γc

γc=1

1599,57/(0.478*2*49,07) < 34.5

34,09 < 34.5


Проверка на гибкость:


λx = lef*x/ix < [λ]

λy = lef*y/iу < [λ]

[λ]=120

λx =410/4,89=83,8 < 120

λy =370/6,95=53,23 < 120


Подбор сечения растянутых стержней:

Нижний пояс


Nmax = 2741,72 кН

lefx = lefy = 3 м

2А=N/(Ry*γc) = 2741,72/(34.5*1) = 79,47 смІ А > 39,73 смІ

Принимаем L180Ч180Ч12

А = 42,19 смІ

ix=5,59 см iy=7,69 см


Проверка на устойчивость:


σ = N/A < Ry*γc

γc=1

2741,72/(2*42,19) < 34.5

32,3 < 34.5


Проверка на гибкость:


λx = lef*x/ix < [λ]

λy = lef*y/iу < [λ]

[λ]=250

λx =300/5,59=53,6< 250

λy =300/7,69=39,01 < 250


Раскосы


Nmax = 1142,55кН

lefx = 4,1 м lefy = 3,7 м

2А=N/(Ry*γc) = 1142,55/(34.5*1) = 33,12 смІ А > 16,56 смІ

Принимаем L160Ч160Ч10

А = 17,02 смІ

ix=3,39 см iy=4,8 см


Проверка на устойчивость:


σ = N/A < Ry*γc

γc=1

1142,55/(2*17,02) < 34.5

18,17 < 34.5


Проверка на гибкость:


λx = lef*x/ix < [λ]

λy = lef*y/iу < [λ]

[λ]=250

λx =410/3,39=120,9 < 400

λy =370/4,8=77,08 < 400


В опорном узле необходимо назначить размеры опорного ребра и проверить его на прочность:


Проектирование производственного здания каркасного типа


где ширина ребра - Проектирование производственного здания каркасного типаопределяется поперечным сечением нижнего пояса или опорного раскоса и размещением болтов, закрепляющих ферму к надклонной стойке. Толщина ребра Проектирование производственного здания каркасного типа 10-12 мм;Проектирование производственного здания каркасного типа - по (1, табл.52*)


Проектирование производственного здания каркасного типа

Проектирование производственного здания каркасного типа


В рядовом узле нижнего пояса фермы на фасонках необходимо проверить прочность сварных швов. Раскосы в таких фермах выполняются из двух равнополочных уголков, сваренных в тавр.


Прочность сварных швов по «обушку»


Проектирование производственного здания каркасного типа

где все обозначения по (1)


Проектирование производственного здания каркасного типа

Если Вам нужна помощь с академической работой (курсовая, контрольная, диплом, реферат и т.д.), обратитесь к нашим специалистам. Более 90000 специалистов готовы Вам помочь.
Бесплатные корректировки и доработки. Бесплатная оценка стоимости работы.
Подробнее

Поможем написать работу на аналогичную тему

Получить выполненную работу или консультацию специалиста по вашему учебному проекту

Похожие рефераты: