Xreferat.com » Рефераты по строительству » Расчет и конструирование несущих конструкций одноэтажного промышленного здания

Расчет и конструирование несущих конструкций одноэтажного промышленного здания

Министерство образования Российской Федерации

Ангарская государственная техническая академия

Кафедра промышленного и гражданского строительства


РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовой работе по металлическим конструкциям на тему

Расчет и конструирование несущих конструкций

одноэтажного промышленного здания


Выполнила студентка

Живодерова Ольга Евгеньевна

Группы ПГС-00-1

Руководитель проекта

Савенков Андрей Иванович


Ангарск, 2003

СОДЕРЖАНИЕ


Исходные данные

1. Компоновка конструктивной схемы каркаса здания

1.1 Выбор типа поперечной рамы

1.2 Выбор ограждающих конструкций здания

1.3 Разбивка сетки колонн

1.4 Компоновка поперечной рамы

1.5 Выбор шага рам

2. Расчет поперечной рамы каркаса здания

2.1 Нагрузки, действующие на раму

2.1.1 Постоянная нагрузка

2.1.2 Снеговая нагрузка

2.1.3 Ветровая нагрузка

2.1.4 Нагрузка от мостовых кранов

2.2 Статический расчет поперечной рамы

3. Расчет внецентренно-сжатой колонны рамы

3.1 Выбор невыгоднейших расчетных усилий в колонне рамы

3.2 Определение расчетных длин колонны в плоскости рамы

3.3 Определение расчетных длин колонны из плоскости рамы

3.4 Расчет верхней части колонны

3.5 Расчет нижней части колонны

3.6 Конструкция и расчет сопряжения верхней и нижней частей колонны

3.7 Конструкция и расчет базы колонны

4. Расчет решетчатого ригеля рамы

4.1 Определение усилий в стержнях фермы

4.2 Подбор и проверка сечений стержней фермы

4.3 Расчет узлов фермы

Литература


ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ


Вариант 295

район строительства – г. Красноярск

характеристика теплового режима в здании – отапливаемое

назначение здания – цех машиностроительного завода

пролет здания – 30 м

длина здания – 144 м

тип крана – мостовой электрический общего назначения

количество кранов – 3

грузоподъемность крана – 80/20 т

режим работы крана – Т

отметка головки подкранового рельса + 18,000

способ соединения элементов конструкций: заводские – сварка, монтажные – сварка и черные болты

тип покрытия – прогонное

ограждающие конструкции покрытия – профилированный настил

марка бетона фундамента – М100

фонарная надстройка – отсутствует.


1. КОМПОНОВКА КОНСТРУКТИВНОЙ СХЕМЫ КАРКАСА ЗДАНИЯ


1.1 Выбор типа поперечной рамы


Опирание колонн здания на фундаменты и сопряжение ригелей с колоннами принимаем жестким (краны Т режима работы).


1.2 Выбор ограждающих конструкций здания


Тип и размеры ограждающих конструкций стен и покрытий указаны в таблице 1.1.


Таблица 1.1 Весовые характеристики конструкций

Конструкции

Нормативная нагрузка, кН/мРасчет и конструирование несущих конструкций одноэтажного промышленного здания

Коэффициент надежности по нагрузке

Расчетная нагрузка

кН/мРасчет и конструирование несущих конструкций одноэтажного промышленного здания

Керамзитобетонные стеновые панели

ПС (5980х1785х300)

ПС (11970х1780х300)


3,84

3,85


1,2

1,2


4,608

4,62

Гравийная защита 0,30 1,20 0,36
Трехслойный рубероидный ковер 0,10 1,30 0,13

Утеплитель-пенопласт ФРП-1 q=1кН/мРасчет и конструирование несущих конструкций одноэтажного промышленного здания, t=0,05

1*0,05

0,05 1,30 0,065
Стальной профилированный настил t=0,001 м 0,10 1,05 0,11

Собственный вес прогонов

q = 0,12кН/м2

0,10 1,05 0,11

Собственный вес фермы

L*j*k=30*0,009*1,2=0,324 (L=30 м)

0,324 1,05 0,34

1.3 Разбивка сетки колонн


В соответствии с основными положениями по унификации объемно-планировочных и конструктивных решений пролеты и шаги колонн назначаем кратными 6м, высота помещений кратна 0,6м.

Рассмотрим два варианта: 1 вариант – шаг колонн 6м; 2 вариант – шаг колонн 12м.


1.4 Компоновка поперечной рамы


Вертикальные габариты здания:

Расстояние от головки кранового рельса до низа несущих конструкций покрытия Н2 = (Нк +100) + f = (4000 + 100) + 300 = 4400 мм (кратно 200 мм).

Высота цеха от уровня пола до низа стропильных ферм Н0 = Н2 + Н1 = 4400 + 18000 = 22400 мм. Принимаем ближайший больший размер, кратный 1,8 м, – 23400 мм, при этом корректируем Н1 = Н0 – Н2 = 23400 – 4400 = 19000 мм.

Для шага рам 6 м:

Размер верхней (надкрановой) части колонны Нв = hб + hр + Н2 = 1000 + 4400 = 5400 мм.

Размер нижней (подкрановой) части колонны Нн = Но – Нв + Нзагл, = 23400 – 5400 + 600 = 18600 мм.

Общая высота колонны рамы от базы до низа ригеля Н = Нв + Нн = 5400 + 18600 = 24000 мм.

Для шага рам 12 м:


Нв = hб + hр + Н2 = 1600 + 4400 = 6000 мм.

Нн = Но – Нв + Нзагл, = 23400 – 6000 + 600 = 18000 мм.

Н = Нв + Нн = 6000 + 18000 = 24000 мм.


Высота фермы на опоре Нфер = 3150 мм.

Отметка парапетной стенки +27,000.


Расчет и конструирование несущих конструкций одноэтажного промышленного здания

Рис.1.1. Схема каркаса поперечной рамы здания


Горизонтальных размеры:

Принимаем привязку наружной грани колонны к оси а = 250 мм.

Высота сечения верхней части колонны hн = 450 мм (не < Нв /12 = 5400/12 = 450 мм).

При устройстве прохода сбоку между колонной и краном

l1 = В1 + (hб – а) +75 + 450 = 400 + (450 – 250) + 75 + 450 = 1125 мм. Назначаем l1 = 1250 мм (кратно 250мм).

Высота сечения нижней части колонны hн = l1 + а = 1250 + 250 = 1500 мм (>Н/20 = 24000/20 = 1200 мм).

Верхнюю часть колонны назначаем сплошной, двутаврового сечения, нижнюю часть – сквозной (1500 мм >1000 мм).

1.5 Выбор шага рам


Вариант 1 (шаг рам 6 м).

Вес всех элементов, входящих в комплекс подкрановой конструкции (подкрановой балки со связями, тормозной конструкции, подкранового рельса с деталями крепления)


G нпб = (a пбLпб + gкр)LпбКпб = (0,37·6 +0,89)6·1,2 = 22,392 кН


Масса ригелей и связей по покрытию


Расчет и конструирование несущих конструкций одноэтажного промышленного здания; М = (247·6/1000 +1,8)1,4·302 = 4135,32 кг


Масса колонны


Расчет и конструирование несущих конструкций одноэтажного промышленного здания

Мк = ((565,2·5,4/0,3)1,6 + (1683,69·18,6/0,5))7850·10-3/240 = 4424,81 кг.


Вариант 2 (шаг рам 12 м).


G нпб = (a пбLпб + gкр)LпбКпб = (0,37·12 +0,89)12·1,2 = 76,752 кг.

Расчет и конструирование несущих конструкций одноэтажного промышленного здания; М = (247·12/1000 +1,8)1,4·302 = 6002,64 кг.

Расчет и конструирование несущих конструкций одноэтажного промышленного здания

Мк = ((1164,96·6/0,3)1,6 + (3202,95·18/0,5))7850·10-3/240 = 8385,12 кг


Таблица 1.2 Сравнение вариантов

Вид конструктивного эл-та Вариант 1 (шаг рам 6 м) Вариант 2 (шаг рам 12 м)

Вес эл-та,

кН

Кол-во,

шт.

Вес всех эл-тов,

кН

Расход стали, кг/м2

Вес эл-та,

кН

Кол-во,

шт.

Вес всех эл-тов,

кН

Расход

стали,

кг/м2

Подкрановые

балки

22,392 48 1074,816 24,88 76,752 24 1842,048 42,6
Фермы 41,3532 25 1033,83 23,93 60,0264 13 780,3432 18,06
Колонны 44,2481 50 2212,405 51,21 83,8512 26 2180,132 50,47
Итого
123
100,02
63
111,17

По экономическим соображениям для дальнейшей разработки принимаем 1-ый вариант.


2. РАСЧЕТ ПОПЕРЕЧНОЙ РАМЫ КАРКАСА ЗДАНИЯ


2.1 Нагрузки, действующие на раму


2.1.1 Постоянная нагрузка

Равномерно-распределенная нагрузка от веса покрытия, приложенная к ригелю рамы, Расчет и конструирование несущих конструкций одноэтажного промышленного здания = 1,1152·6 = 6,69 кН/м


Расчет и конструирование несущих конструкций одноэтажного промышленного здания


Рис.2.1.Схема постоянной нагрузки


2.1.2 Снеговая нагрузка


Равномерно распределенная расчетная снеговая нагрузка, приложенная к ригелю рамы,

Расчет и конструирование несущих конструкций одноэтажного промышленного здания1,5·1·1,6·6 = 14,4 кН/м


2.1.3 Ветровая нагрузка

qeq = w0 k eq cegf b = 0,38·0,755·0,8·1,4·6 = 1,93 кН/м.

се3 = - 0,58 при b/ℓ = 144/30 = 4,8>2, h1/ℓ = 27/30 = = 0,9

qeq = w0 k eq ce3gf b = 0,38·0,755·0,58·1,4·6 = 1,4 кН/м.

W = w0 kтDН0 cegf b = 0,38 ((0,94 +0,891)/2)·(27 –

-23,4)0,8·1,4·6 = 8,42 кН. W = Wce3 /ce = 8,42·0,58/0,8 = 6,1 кН.


Расчет и конструирование несущих конструкций одноэтажного промышленного здания


2.1.4 Нагрузка от мостовых кранов

Расчет и конструирование несущих конструкций одноэтажного промышленного здания 1,1·0,95(400(1 + 0,867 + 0,475 + 0,342) +1,1·22,392 + 1,1·1,5·1,5·6 = 1161,39 кН Рис.2.2. Схема ветровой нагрузки


Расчет и конструирование несущих конструкций одноэтажного промышленного здания


Рис.2.3. Схема определения вертикальной крановой нагрузки


Fўк = (9,8Q +Qк)/n – Fк = (9,8·80 + +1300)/4 – 400 = 121 кН.

Dmin = 1,1·0,95·121(1+0,867 +0,475 + +0,342) + 1,1·22,392 + 1,1·1,5·1,5·6 = =378,86 кН.

Расчет и конструирование несущих конструкций одноэтажного промышленного зданияек =1161,39·0,75 = =871,04 кНм.

Расчет и конструирование несущих конструкций одноэтажного промышленного здания ек = 378,86·0,75 = =284,15 кНм.

Расчетная горизонтальная сила

Расчет и конструирование несущих конструкций одноэтажного промышленного здания


Рис.2.4. Схема нагрузки от мостовых кранов


Расчет и конструирование несущих конструкций одноэтажного промышленного здания

Расчет и конструирование несущих конструкций одноэтажного промышленного здания·80 +380)/4 = 14,55 кН.

Расчет и конструирование несущих конструкций одноэтажного промышленного здания14,55·2,684 = 40,81 кН.


2.2 Статический расчет поперечной рамы


Расчет выполняется на ЭВМ. Результаты расчета сведены в таблицу 2.1.


3. РАСЧЕТ ВНЕЦЕНТРЕННО-СЖАТОЙ КОЛОННЫ РАМЫ


3.1 Выбор невыгоднейших расчетных усилий в колонне рамы


Для верхней части колонны (сечение 1-1): М1 = -392,403 кНм, N1 = -294,75 кН; (сечение 2-2): М2 = -339,242 кНм, N2 = -543,65 кН, М2 = -339,242 кНм.

Для нижней части колонны (сечение 3-3): N1 = -1510,65 кН, М1 = -769,43 кНм; (сечение 4-4): N2 = -2086,61 кН, М2 = 688,1521 кНм.

Соотношение жесткостей верхней и нижней частей колонны Расчет и конструирование несущих конструкций одноэтажного промышленного здания; материал колонны – сталь марки С245. Бетон фундамента марки М100.


3.2 Определение расчетных длин колонны в плоскости рамы


Расчет и конструирование несущих конструкций одноэтажного промышленного здания5,4/18,6 = 0,29< 0,6; Расчет и конструирование несущих конструкций одноэтажного промышленного здания-2086,61/ (-294,75) = 7,08 > 3, ЮРасчет и конструирование несущих конструкций одноэтажного промышленного здания Расчет и конструирование несущих конструкций одноэтажного промышленного здания

Для нижней части колонны lx1 = 2·1860 = 3720 см.

Для верхней части колонны lx2 = 3·540 = 1620 см.


3.3 Определение расчетных длин колонны из плоскости рамы


Расчет и конструирование несущих конструкций одноэтажного промышленного здания1860 см;

Расчет и конструирование несущих конструкций одноэтажного промышленного здания 540 – 125 = 415 см.


3.4 Расчет верхней части колонны


Сечение верхней части колонны принимаем в виде сварного двутавра высотой hB = 450 мм. Для симметричного двутавра Расчет и конструирование несущих конструкций одноэтажного промышленного здания; Расчет и конструирование несущих конструкций одноэтажного промышленного здания0,35·45 = =15,75 см; Расчет и конструирование несущих конструкций одноэтажного промышленного здания (1620/18,9) Ц (24/ 20600) = 2,9; Расчет и конструирование несущих конструкций одноэтажного промышленного здания =39240,3/ (294,75·0,35·45) = 8,45. Принимаем Расчет и конструирование несущих конструкций одноэтажного промышленного здания, тогда Расчет и конструирование несущих конструкций одноэтажного промышленного здания4; Расчет и конструирование несущих конструкций одноэтажного промышленного здания1,34·8,45 = 11,34; Расчет и конструирование несущих конструкций одноэтажного промышленного здания0,106, Ю Атр = 294,75/(0,106·24) = 115,9 см2 Компоновка сечения: Расчет и конструирование несущих конструкций одноэтажного промышленного здания·1,2 = 42,6 см

Из условия местной устойчивости:

Расчет и конструирование несущих конструкций одноэтажного промышленного здания 68,85 и Расчет и конструирование несущих конструкций одноэтажного промышленного здания42,6/68,85 = 0,62 см.

Принимаем Расчет и конструирование несущих конструкций одноэтажного промышленного здания. Рис.3.1. Сечение верхней части колонны

Требуемая площадь полки

Расчет и конструирование несущих конструкций одноэтажного промышленного зданияtw hw )/2 = (115,9 – 0,8·42,6)/2 = 40,91 см2.

Из условия устойчивости верхней части колонны из плоскости действия момента ширина полки Расчет и конструирование несущих конструкций одноэтажного промышленного здания 415/20 = 20,75 см; из условия местной устойчивости полки:

Расчет и конструирование несущих конструкций одноэтажного промышленного здания2,9) Ц (20600 /24) = 19,04

Расчет и конструирование несущих конструкций одноэтажного промышленного здания.

Принимаем bf = 36 см; tf =1,2; Аf =36·1,2 = 43,2 см2 > 40,91 см2.

Расчет и конструирование несущих конструкций одноэтажного промышленного здания (36 – 0,8) / (2·1,2) = 14,67 < 19,04.

Геометрические характеристики сечения:

Полная площадь сечения А0 = 2·36·1,2 + 0,8·42,6 = 120,48 см2;

Ix = 0,8·42,63/12 + 2·36·1,2[(45 – 1,2)/2]2 = 46592,2 см4; Расчет и конструирование несущих конструкций одноэтажного промышленного здания19,7 см; Iу = 2·1,2·363/12 = 9331,2 см4; Расчет и конструирование несущих конструкций одноэтажного промышленного здания8,8 см;

Wx = 46592,2/(0,5·45) = 2070,8 см3; Расчет и конструирование несущих конструкций одноэтажного промышленного здания17,19 см.

Проверка устойчивости верхней части колонны в плоскости действия момента:


lх = 1620/19,7 = 82,23; Расчет и конструирование несущих конструкций одноэтажного промышленного здания2,81; Расчет и конструирование несущих конструкций одноэтажного промышленного здания39240,3 /(294,75·17,19) = 7,74;

Расчет и конструирование несущих конструкций одноэтажного промышленного здания1,2·36/(0,8·42,6) = 1,27, Ю h = 1,4 – 0,02·2,81 = 1,34; Расчет и конструирование несущих конструкций одноэтажного промышленного здания10,4; Расчет и конструирование несущих конструкций одноэтажного промышленного здания7


s = 294,75/(0,107·120,48) = 22,9 кН/см2 < 24 кН/см2

Недонапряжение [(24 – 22,9)/24]100 = 4,6% < 5%.

Проверка устойчивости верхней части колонны из плоскости действия момента.

Расчет и конструирование несущих конструкций одноэтажного промышленного здания415/8,8 = 47,2; Расчет и конструирование несущих конструкций одноэтажного промышленного здания,864.

Максимальный момент в средней трети расчетной длинны стержня:


Расчет и конструирование несущих конструкций одноэтажного промышленного здания-339,242 + (-392,403 – (-339,242)) /5,4(5,4 – 4,15/3 ) = -378,79 кНм.

По модулю Расчет и конструирование несущих конструкций одноэтажного промышленного здания = 392,403/2 = 196,2 кНм; Расчет и конструирование несущих конструкций одноэтажного промышленного здания37879·120,48/ (294,75·2070,8) = 7,48.

Расчет и конструирование несущих конструкций одноэтажного промышленного здания


где Расчет и конструирование несущих конструкций одноэтажного промышленного здания Расчет и конструирование несущих конструкций одноэтажного промышленного здания

lу = 47,2 < lс = Расчет и конструирование несущих конструкций одноэтажного промышленного здания= 92 b = 1; Расчет и конструирование несущих конструкций одноэтажного промышленного здания= 0,9

Расчет и конструирование несущих конструкций одноэтажного промышленного здания+0,9·5) = 0,18

Расчет и конструирование несущих конструкций одноэтажного промышленного здания10·0,864/1] = 0,1

с = 0,18(2 – 0,2·7,48) + 0,1(0,2·7,48 –1) = 0,14

Расчет и конструирование несущих конструкций одноэтажного промышленного здания294,75/ (0,14·0,864·120,48) = 20,2 < 24 кН/см2.


3.5 Расчет нижней части колонны


Высота сечения Расчет и конструирование несущих конструкций одноэтажного промышленного здания1500 мм. Подкрановую ветвь колонны принимаем из широкополочного двутавра, наружную – составного сварного сечения из трех листов.

Определение ориентировочного положения центра тяжести.

Принимаем Расчет и конструирование несущих конструкций одноэтажного промышленного здания; Расчет и конструирование несущих конструкций одноэтажного промышленного здания150 – 5 = 145 см.

у1 = 68815,2/(76943 + 68815,2)145 = 68,46 см

Расчет и конструирование несущих конструкций одноэтажного промышленного здания= 145 – 68,46 = 76,54 см

Усилия: в подкрановой ветви Nв1 = 1510,65·76,54/145 + 76943/145 = 1328,1 кН

В наружной ветви Nв2 = 2086,61·68,46/145 + 68815,21/145 = 1459,76 кН

Требуемая площадь ветвей:

Для подкрановой ветви задаемся Расчет и конструирование несущих конструкций одноэтажного промышленного здания,8; (сталь С245 фасонный прокат)

АВ1 = 1328,1/(0,8·24) = 69,2 см2

По сортаменту подбираем I 50Б1(I

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.

Поможем написать работу на аналогичную тему

Получить выполненную работу или консультацию специалиста по вашему учебному проекту
Нужна помощь в написании работы?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Пишем статьи РИНЦ, ВАК, Scopus. Помогаем в публикации. Правки вносим бесплатно.

Похожие рефераты: