Проектирование металлического каркаса

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего

профессионального образования

Кафедра: Строительных конструкций

Курсовой проект по дисциплине

«Металлические конструкции»

На тему: «Проектирование металлического каркаса

промышленного здания»

Выполнил: ст. гр. ПГС

Маковецкий А.О.

Проверил :

Тонков Л.Ю.

Пермь 2009

План

1 Компоновка поперечной рамы здания

2 Вычисление величин нагрузок

2.1 Нагрузки от собственного веса конструкций здания

2.2 Нагрузка от стенового ограждения при навесных панелях

2.2.1 Эксцентриситет стенового ограждения верхней и нижней частей колонны

2.3 Снеговая нагрузка

3 Статический расчет поперечной рамы

4 Расчет ступенчатой колонны производственного здания

4.1 Расчет верхней части колонны

4.1.1 Определение расчетных длин колонны

4.1.2 Подбор сечения верхней части колонны

4.1.3 Проверка устойчивости верхней части колонны в плоскости действия момента

4.1.4 Проверка устойчивости верхней части колонны из плоскости действия момента

4.2 Подбор сечения нижней части колонны

4.2.1 Проверка устойчивости ветвей

4.2.2 Расчет решетки подкрановой части колонны

4.2.3 Проверка устойчивости колонны в плоскости действия момента как единого стержня

4.3 Узел сопряжения верхней и нижней частей колонны

4.4 Расчет и конструирование базы колонны

4.5 Расчет траверсы

4.6 Расчет анкерных болтов

4.6 Расчет анкерной плитки

5 Расчет фермы в осях А-Б

5.1 Геометрические размеры и расч
тная схема фермы

5.2 Узловые нагрузки

5.3. Статический расч
т

5.4 Расч
т стержней на прочность и устойчивость

5.5 Набор сечений стержней

5.6 Подбор сечений стержней

5.7 Расчет длин швов

5.8 Расчет и конструирование узлов фермы

5.8 1 Нижний опорный узел

5.8.2 Верхний опорный узел

5.8.3 Промежуточный узел

6.Расчет подкрановой балки

6.1 Статический расчет

6.1.1 Определение расчетных усилий от колес кранов

6.1.2 Определение критического груза

6.1.3 Определение расстояний от колес до опор балки

6.1.4 Проверка правильности расстановки колес на балке

6.1.5 Определение наибольшего изгибающего момента

6.1.6 Определение наибольшей поперечной силы

6.1.7 Определение изгибающего момента и поперечной силы в ПБ от сил торможения

6.2 Подбор сечения подкрановой балки

6.2.1 Определение высоты подкрановой балки

6.2.2 Определение размеров поясов

6 2.3 Выбор элементов тормозной балки

6.2.4 Определение геометрических характеристик подкрановых конструкций

6.2.5 Соединение поясов со стенкой

6.2.6 Проверка общей устойчивости балки

6.2.7 Проверка местной устойчивости стенки ПБ

6.2.8 Расчет опорной части балки

1. Компоновка поперечной рамы здания

Геометрическая схема поперечной рамы здания представлена на рисунке 1.1.

Рис. 1.1 Геометрическая схема поперечной рамы

Таблица 1.1.

2 Вычисление величин нагрузок.

2.1 Нагрузки от собственного веса конструкций здания.

Расчетная схема поперечной рамы здания на постоянную нагрузку представлена на рисунке 2.1.

Рис 2.1. Расчетная схема рамы на постоянную нагрузку

Таблица 2.1.

Погонная нагрузка на ригель рамы.

Нормативная нагрузка на ригель рамы:

.

Расчетная нагрузка на ригель рамы:

,

где В – шаг рам.

Для бесфонарного здания и теплой кровлей следует сложить величины нагрузок с номерами следующих позиций (1-9) табл. 2.1. С незначительной погрешностью сюда можно включить нагрузку от веса промышленной проводки.

;

.

2.2 Нагрузка от стенового ограждения при навесных панелях

Эта нагрузка определяется отдельно для верхней и нижней частей колонны. Если стеновое ограждение по рядам колонн различное, то нагрузка от стенового ограждения определяется для каждого ряда колонн.

При определении нагрузки от стенового ограждения следует учитывать, что, как правило, цокольные панели опираются на фундаментные балки и ее вес не передается на колонны.

Если стеновое ограждение продольных стен одинаковое, то нагрузки на каждую стойку рамы соответственно для верхнего и нижнего участков колонны определяется по формулам:

;

,

где – расчетная нагрузка от одного квадратного метра стены и ленточного остекления соответственно.

– высота стены и высота ленты остекления соответственно на участке от места изменения сечения колонны до верха продольной стены.

– высота стены и высота ленты остекления соответственно на участке от места изменения сечения колонны до цокольной панели.

B – ширина грузовой площади (при отсутствии стоек фахверка продольных стен равна шагу рам).

Для определения величины сейсмической нагрузки по методике, изложенной в [7], следует вычислить нагрузки:

– от веса части здания выше нижней отметки ригеля;

– от веса всех стоек фахверка (при их наличии);

– веса участков стен в пределах высоты колонн по периметру здания (при самонесущих стенах – продольных стен);

– веса стен примыкающих к стойкам фахверка (при его наличии).

Все названные нагрузки следует учитывать с коэффициентом 0,9.

2.2.1 Эксцентриситет стенового ограждения верхней и нижней частей колонны

Эксцентриситет опирания стенового ограждения верхней и нижней частей колонны находится по формуле:

;

.

Нагрузку от веса части здания выше нижней отметки ригеля.

, Qст – нагрузка от покрытия и стены соответственно;

L, Lz – длина здания и пролет соответственно;

А1 – площадь участков двух продольных стен от низа ригеля до верха продольных стен;

А2 – площадь участков двух торцевых стен от низа ригеля до верха торцевых стен.

Нагрузка от веса стоек фахверка.

,

где – расчетная нагрузка от веса стойки фахверка торцевых стен.

– число всех стоек фахверка.

Нагрузка от веса участков стен в пределах высоты колонн и веса связей по колоннам.

– расчетная нагрузка от веса одного квадратного метра стеновой панели, остекления, связей соответственно.

А3, А4 – площадь продольных и торцевых стен соответственно в пределах уровня колонн (без учета оконного остекления, при самонесущих стенах – А4 = 0).

А5, А6 – площадь оконного остекления продольных и торцевых стен соответственно (при самонесущих стенах – А6 = 0).

– длина и ширина здания соответственно.

Нагрузку от веса участков стен, примыкающих к стойкам фахверка.

где – расчетная нагрузка от веса одного квадратного метра стеновой панели и число стоек фахверка торцевых стен.

А9 – грузовая площадь стеновой панели торцевой стены, приходящаяся на одну стойку фахверка.

2.3Снеговая нагрузка

Интенсивность расчетной снеговой нагрузки, согласно [3], определяется по формуле:

,

где В – шаг рам, Sо – нормативное значение веса снегового покрова на один квадратный метр горизонтальной поверхности земли, принимается по [4] в зависимости от района строительства (Sо = 1,5 ),

– коэффициент, зависящий от конфигурации кровли (= 1 для кровель с уклоном менее 25 град. при отсутствии фонарей и перепадов высот).

– коэффициент надежности по нагрузке (равен 1,4).

2.4 Нагрузки от мостовых кранов

При движении мостового крана на крановый рельс передаются силы тр
х направлений, рисунок 2.2.

Рис. 2.2. Схема давления колеса на крановый рельс

Наибольшее вертикальное нормативное усилие Fк max определяется при крайнем положении тележки крана на мосту с грузом равным грузоподъемности крана, рисунок 2.3.

Рис. 2.3 Положение тележки крана при определении Fк max

Вертикальное давление на раму:

где ;

= 370 кН – нормативное значение максимального давления от колеса мостового крана;

– наименьшее нормативное значение давления от колеса крана;

– вес крана с тележкой [1, прил. 1];

– число колес по одну сторону крана;

– сумма ординат линий влияния;

– ширина тормозной балки или ремонтной площадки (равна 1,5 м);

– нормативная нагрузка на тормозную балку ().

– коэффициент сочетания воздействия кранов.

Схема загружения при нахождения крановой нагрузки.

Рис. 2.4.

От вертикальных крановых нагрузок возникают сосредоточенные моменты, которые определяются по формулам:

где– эксцентриситет приложения вертикальной нагрузки от кранов.

Расчетное горизонтальное давление на колонну:

,

где – нормативная величина силы поперечного торможения крана. Для кранов с гибким подвесом груза величина определяется по формуле:

,

где Q – грузоподъемность крана;

GТ – вес тележки крана.

2.5 Ветровая нагрузка

В соответствии с обозначениями (рис. 2.2.) величины ветровой нагрузки определяются по формулам:

где – коэффициент надежности по нагрузке (= 1,4);

– нормативное значение ветрового давления в зависимости от района строительства [4] (в данном случае = 0,38 для III р-на);

С – аэродинамический коэффициент активного давления ветра, С = 0,8;

С3 – аэродинамический коэффициент отсоса ветра, С3 = 0,6;

k – коэффициент, учитывающий возрастание скоростного напора ветра по высоте.

В данном случае, берется из таблицы для типа местности А.

А11, А12 – заштрихованные площади на эпюрах ветрового давления (рис. 2.5.) для активного давления и отсоса соответственно.

Сооружение считается расположенным в местности данного типа, если эта местность сохраняется с наветренной стороны сооружения на расстоянии 30×h – при высоте сооружений h до 60 м и 2 км – при большей высоте.

Схемы действия ветровой нагрузки на раму: расчетная и эквивалентная.

Рис. 2.5.

Нахождение величин qi (рис. 2.5.) для определения А11, А12 следует вычислять по формулам, подставляя вместо k соответствующие значения из табл. 2 [5]. Промежуточные значения k находятся интерполяцией.

;

;

;

;

;

3 Результаты статического расчета рамы

Исходные данные, используемые при расчете, см. табл. 3 .1

Таблица 3 .1 Исходные данные для расчета

ј°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°Ь°°°°°°°°°°°°°Ь°°°°°°°°°А

І Исходное данное І Значение І Ед.изм. І

М°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°м°°°°°°°°°°°°°м°°°°°°°°°Ф

І Пролет здания І 24.0 І м І

І Длина температурного блока І 96.0 І м І

І Шаг колонн І 6.0 І