Xreferat.com » Рефераты по строительству » Конструктивная схема одноэтажного промышленного здания

Конструктивная схема одноэтажного промышленного здания

Калининградский Государственный

Технический университет

Кафедра ПГС


Курсовой проект по дисциплине: Металлические конструкции


Конструктивная схема одноэтажного промышленного здания


Содержание


Исходные данные

Компоновка конструктивной схемы производственного здания

Расчет подкрановой балки

Расчет стропильной фермы

Расчет поперечной рамы каркаса

Расчет колонны

Список используемой литературы


Конструктивная схема одноэтажного промышленного здания1.Исходные данные


Район строительства –Вильнюс (вариант №2)

Схема фермы-№2 (схема компоновки №4) (рассчитать узлы Ж, Е)

Пролет фермы -20 м

Длина панели верхнего пояса-2,5м

Опорная стойка –1,6м (уклон i=1/8)

Шаг фермы –6 м

Сталь марки 14Г2 (С345 то же самое)

Постоянные нормативные нагрузки (кН/м2)-0,6-0,2-0,14-0,4

Вес тельфера 70кН


2.Компановка конструктивной схемы аркаса производственного здания


Конструктивная схема одноэтажного промышленного здания

Рис.1 - Необходимо определить вертикальные размеры стоек рамы (колонны)


Расстояние от головки кранового рельса до низа фермы составляет:

Н2=(Нс+100)+а,

где Нс- габаритный размер крана по высоте; Нс=2750мм;

100мм-установленный по технике безопасности зазор между габаритом

крана и стропильными конструкциями;

а- размер, учитывающий прогиб конструкции покрытия, а=200…400мм

Н2=(2750+100)+400=3250мм=3,4м

Высота цеха от уровня пола до низа ригеля Н=Н1+Н2,

где Н1 – наименьшая высота от пола до головки кранового рельса

Размер Н принимается кратным 0,3м.

Н=6800+3400=10200мм=10.2м.

Принимаем Н=10.2 м.

Высота верхней части колонны l2=hg+hr+H2,

где hg – высота подкрановой балки, которую предварительно принимаем

hg=600 мм; hr – высота кранового рельса; hr=120мм

l2=600+120+3400=4120мм=4.12м

Высота нижней части колонны от низа базы до уступа колонны

l1=H+hb-l2,

где hb – заглубление базы колонны по отношению к уровню пола,

принимаем hb=1000мм

l1=10200+1000-4120=7080мм=7,08м.

Общая высота колонны от низа базы до низа ригеля

l= l1+ l2

l=7080+4120=11200мм=11,2м

Определяем размеры сечений колонны

Высота поперечного сечения верхней части колонны из условия обеспечения ее жесткости должна быть h2>(1/12)l2; принимаем h2=500мм.

В этом случае привязка наружной грани колонны к продольной координационной оси определяется величиной Bo=250мм, т.е. координационная ось проходит по середине верхней части колонны

Высота поперечного сечения нижней части колонны определяется из выражения h1=Bo+λ,

где λ – расстояние от оси подкрановой балки до координационной оси, принимаем λ=750мм

h1=250+750=1000мм

Из условия жесткости необходимо, чтобы величина h1 отвечала неравенству h1>(1/20…1/30)l1 – условие удовлетворяется.

Пролет мостового крана

Lc=L-2 λ,

где L- пролет здания

Lc=24000-2·750=22500мм=22,5м.

Высота стропильной фермы h=[1/8…1/12]L=< 3800мм

Примем h=3100 мм


3. Расчет подкрановой балки


Определение нагрузок на балку

Характеристики заданного мостового крана:

Грузоподъемность крана Р=300кН

Пролет крана Lc=22,5м

Ширина крана Вс=6,3м

База крана Кс=5,1м

Сила давления колеса на

подкрановый рельс Fн=315 кН

Вес тележки G=120 кН

Вес крана общий Gс=520 кН

Тип кранового рельса КР-70

Расчетная сила вертикального давления колеса на кран


F=Fн·γf·nc·ka,

Где γf- коэффициент надежности по нагрузке, принимаемый равным 1,1

nc- коэффициент сочетаний, равный 0,85 при расчете на действие двух

сближенных кранов нормального режима работы

ka- коэффициент динамичности, равный 1 для кранов нормального

режима работы

F=315·1,1·0,85·1=295 кН

Нормативная горизонтальная сила при торможении тележки, приходящаяся на одно колесо крана


Тn=0,05(P+G)/n

Тn=0,05(300+120)/2=10,5 кН


Расчетная горизонтальная сила, создаваемая одним колесом крана

T=Tn·γf·nc·ka


T=10,5·1,1·0,85·1=9,8 кН

Конструктивная схема одноэтажного промышленного здания


Рис. 5. Схема нагрузок от мостового крана


Определение усилий в балке

Расчетное значение изгибающего момента

Mf=α·F·Σyi , где

α - коэффициент, учитывающий собственный вес подкрановой

конструкции, равный для балок пролетом 6 м- 1,03;

Σyi- сумма ординат линии влияния под силами F

Наибольшая ордината у, при пролете 6 м (1,5+0,9)= 2,4

Наименьшее расстояние между колесами двух кранов

В = Вс-К = 6,3-5,1= 1,2м

Mf=1,03·295·2,4=729 кН*м


Конструктивная схема одноэтажного промышленного здания

Рис. 6. Схема к определению Конструктивная схема одноэтажного промышленного зданияпри Конструктивная схема одноэтажного промышленного зданиям.


Конструктивная схема одноэтажного промышленного здания

Рис. 7. Схема к определению Конструктивная схема одноэтажного промышленного зданияпри Конструктивная схема одноэтажного промышленного здания= 6 м


Расчетное значение поперечной силы


Qf= α·F·Σyi

где Σyi - сумма ординат линии влияния поперечной силы под силами F.

QF = 1,03· 295· (1+0,8) = 547 кН

Наибольшая ордината линии влияния у1=1

Нормативное значение изгибающего момента


М1n= α·F·Σyi =1,03·295·1,5=456 кН*м


Расчетный изгибающий момент Мт от горизонтального воздействия крановой на грузки на балку определяют при таком же положении сближенных кранов, как и при расчете МF

Поэтому величина МT, может быть найдена из сочетания


Мт = MF·T/F= 729·9,8/295= 24,2 кН·м


Подбор и компановка сечения балки

Требуемый момент сопротивления балки

Wxmp=Mf·β·γn/Ry·γc

где Mf-расчетный изгибающий момент, кН·см

Ry- расчетное сопротивление стали растяжению, сжатию, изгибу по

пределу текучести; Ry=33 кН/см2

β-коэффициент, учитывающий дополнительные напряжения в верхнем

поясе балки от горизонтального воздействия крановой нагрузки;

принимаемый равным β=1,05

γn- коэффициент надежности по назначению; γn=1

γс- коэффициент условий работы, принимаемый в данных условиях γс=1


Wxmp=72900·1,05·1/33·1=2320 см3


Конструктивная схема одноэтажного промышленного здания


Рис. 8. Схема подкрановой и тормозной балок


Минимальная высота подкрановой балки


hmin =5·γc·Ry·l·n0·Mln/24·E·Mf


где l-пролет балки, см

Е- модуль упругости стали Е=206·102 кН/см2

Mln – нормативный изгибающий момент в балке при загружении ее одним

краном

n0- величина, обратная предельному относительному прогибу, для балок

под краны нормального режима n0=400

hmin =5·1·33·600·400·45600/24·20600·72900=50,1 см


Оптимальная высота балки


hopt=k·Ц(Wxmp/tw)

где k- коэффициент, зависящий от конструктивного оформления балки;

при постоянном сечении сварных балок k=1,15

tw- толщина стенки, см

Предварительно толщина стенки определяется по формуле

tw=7+3 hmin/1000

tw=7+3·501 /1000=8,5 мм

Принимаем tw=9 мм

hopt=1,15·Ц(2320/0,9)=58,4 см

Принимаем h=60 см

Уточним толщину стенки из условия обеспечения ее прочности при работе на срез ( сдвиг)


tw>1,5·Qf· γn/hw·Rs· γc


где hw- высота сечения; hw=h-2tf=60-2*1,8=56,4см

tf- толщина пояса, предварительно принимаемая равной tf=14-20мм; =18мм

Rs- расчетное сопротивление сдвигу, кН/см2; Rs=19,14 кН/см2

tw>1,5·547· 1/56,4·19,14· 1=0,48см

Оставляем толщину tw =9мм.

hopt=1,15·Ц(2320/0,9)=58,4 см

Принимаем h=60 см

Проверка:

tw>1,5·547· 1/56,4·19,14· 1=0,76см tw=0,9см>=0,76см

Требуемая площадь сечения каждого поясного листа при симетричной балке равна


Аf=Wxmp/h- tw·h/6


Аf=2320/60- 0,9·60/6=29,7 см2

Толщина поясного листа tf=18мм. Ширина поясных листов bf=180мм.

Площадь сечения поясного листа Af=tf*bf=1,8*18=32,4см2.

По требованию обеспечения местной устойчивости поясов балки необходимо чтобы соблюдалось условие


Bef/tf<0,5Ц(E/Ry)


где Bef – ширина свеса сжатого пояса Bef=(Bf-tw)/2

Bef=(180-9) /2=85,5мм

8,55/1,8<0,5Ц(20600/33)

4,75<12,49

Условие выполняется

Проверка прочности и жесткости подкрановой балки

Площадь сечения элементов (см2):

Стенки балки Aw=hw·tw=56,4·0,9=50,76 cм2

Верхнего пояса Aft=Bf·tf=32,4 cм2

Нижнего пояса Afb=Bf·tf=32,4 cм2

Тормозного листа Ash=Bsh·tsh=85·0,6=51см2

где tsh- толшина стального рифленого листа: tsh=6мм

Bsh- ширина стального листа, зависящая от конкретных размеров

конструкций и измеряющаяся в пределах 85…90 см. =85см.

Площадь поперечного сечения швеллера Aсh, выполняющая роль пояса тормозной балки для швеллера №16 Aсh= 18,1 см2

Момент инерции (см4) площади поперечного сечения балки относительно оси Х-Х


Ix= hw3·tw/12+2·( Bf·tf3/12+ Afb((hw+ tf)/2)2)

Ix= 56,43·0,9/12+2·( 18·1,83/12+ 32,4((56,4+ 1,8)/4)2)=68346 см4


Расстояние от центра тяжести тормозной балки до оси Y0-Y0 (см)

Хc=(Ach·Xcho+Ash· Xsho)/( Ach+ Ash+2Aft)

Хc=(18,1·83+51· 40,5)/( 18,1+ 51+2*32,4) =26,7 см


где Xcho – расстояние от оси Y0-Y0 балки до центра тяжести окаймляющего

швеллера

Xsho – расстояние от оси Y0-Y0 балки до центра тяжести тормозного листа

Момент инерции площади поперечного сечения тормозной балки относительно оси Y-Y (см4)


Iy=Ich+AchXch2+tshb3sh/12+ AshXsh2+ tfb3f/12+AftXc2


где Xch-расстояние от оси Y-Y до центра тяжести швеллера

Xsh-расстояние от оси Y-Y до центра тяжести тормозного листа

Ich- собственный момент инерции швеллера

Iy=63+18,1·56,32+0,6·853/12+ 51·13,82+ 1,8·183/12+32,4·26,72=121826 см4


Моменты сопротивления площади поперечного сечения:

-подкрановой балки относительно оси Х-Х


Wx=2Ix/h Wx=2*68346/60=2278 см3


-тормозной балки относительно оси Y-Y


Wy=Iy/(Xc+bf/2) Wy=121826/(26,7+18/2)=3413 см3


Статический момент (см3) половины сечения подкрановой балки относительно нейтральной оси Х-Х


Sx= Af(hw+tf)/2 + Awhw/8

Sx= 32,4(56,4+1,8)/2 + 50,76·56,4/8=1300 см3


Проверка прочности подкрановой балки по нормальному напряжению в ее верхнем поясе производится по формуле


σмах=Mf/Wx+Mt/Wy<Rγc/γn

σмах=72900/2278+2420/3413=32,7кН/см2<33·1/0,95=34,7


Условие выполнено.

Проверка прочности балки по касательному напряжению:


τmax=QfSx/Ixtw<Rsγc/γn

τmax=547·1300/68346·0,9=11,6кН/см2<19,14·1/0,95=20,2


Проверка прочности стенки балки по местному напряжению от давления кранового колеса


σloc=γwfγfFn/twlef <Ryγc/γn


σloc=1,1·1,1·315/0,9·23,4=18,1кН/см2 <33·1/0,95=35 Условие выполнено.

где γwf- коэффициент, учитывающий неравномерность давления колес и

повышенную динамичность под стыком рельсов, принимаемый для

кранов нормального режима работы γwf=1,1

γf-коэффициент надежности по нагрузке γf=1,1

lef- условная длина распределения местного давления (см), определяемая

в сварных балках по формуле


lef=3,25* 3Ц(If/tw)=3,25* 3Ц(336/0,9)=23,4см

где If- сумма моментов инерции площади сечения верхнего пояса балки и кранового рельса относительно собственных осей


If=bft·tf3/12+Ir=18·1,83/12+327=336см4


Ir- момент инерции кранового рельса, принимаемый по соответствующему

ГОСТу. =327см4

Проверка жесткости подкрановой балки производится по формуле

f=Min·l2·γc/10·E·Ix <fu;

f=45600·6002·1/10·20600·68346=1,2см <1,5 Жесткость соблюдена.

где f- прогиб балки от нормативной нагрузки

Min-нормативный изгибающий момент (кН·см) в балке от загружения ее

одним краном

fu- предельный прогиб, равный для балок под краны режимов работы

1К-6К l/400=600/400=1,5см

Перенапряжения в конструкциях не допускаются.

Обеспечение местной устойчивости элементов подкрановой балки

Общая устойчивость подкрановой балки при наличии тормозной балки обеспечена.

Местная устойчивость сжатого (верхнего) пояса подкрановой балки обеспечена, если выполняется условие


Bef/tf<0,5√(E/Ry)


где Bef-ширина свеса пояса

8,55/1,8<0,5Ц(20600/33)

4,75<12,49

Условная гибкость стенки балки

λw=(hw/tw) √(Ry/E)≤ 2,2


λw=56,4(33/20600) 1/2/0,9=2,173< 2,2 Условие выполняется

Определение размеров опорного ребра балки

Разрезная подкрановая балка опирается на колонну посредством опорного ребра с выступающим пристроганным торцом

Требуемая площадь сечения ребра (см2)


Ap>Qf·γn/Rp· γc


где Rp- расчетное сопротивление стали смятию торцевой поверхности, кН/см2

Ap>547·0,95/48·1=11 см2

Ширина опорного ребра (см)


Bα=Ap/tα=11/1,2=9,2 см


где tα- толщина ребра, назначаемая в пределах 12…20мм. =1,2см

Принимаем Bα=180 мм

Ширина выступающей части ребра (ширина свеса Bef) из условия обеспечения его местной устойчивости должна отвечать неравенству

Bef/tα<0,5√(E/ Ry)

Ширина свеса Bef=(Bα-tw)/2=(9,2-0,9)/2=4,15см

4,15/1,2<0,5√(20600/33)

3,46<12,49

Местная устойчивость обеспечена.

Выступающая вниз часть ребра а должна отвечать неравенству а<1,5 tα;

Принимаем а=18мм

18≤1,5·12=18мм – условие выполняется


Определение веса и массы подкрановой балки

Вес подкрановой балки (кН):

G=ψAlγct,

где ψ-строительный коэффициент, принимаемый для сварных балок с

поперечными ребрами жесткости: ψ=1,2

А- площадь поперечного сечения балки, м2

γct- объемный вес стали: γct=78,5 кН/м3

l-пролет балки,м


A=ΣAi=Aw+2Af+Ash+Ach=50,76+2*32,4+51+18,1=184,66см2=0,0185м2

G=1,2*0,0185*6*78,5=10,5кН


Масса подкрановой балки (т):


M=G/g


где g – ускорение свободного падения. = 9,81м/с2

М=10,5*1000/9,81=1070кг=1,07т


4.Расчет стропильной фермы


Исходные данные :

Схема : № 2. Схема компановки:№4.

Пролёт фермы :24 м.

Длинна панели нижнего пояса : 3м.

Опорная стойка : 1,6м.

Шаг фермы : 6 м.

Сталь фермы : 14Г2

Постоянные нормативные нагрузки : 0,6 – 0,2 – 0,14 – 0,4кН/м2

Вес тельфера 70 кН.

Район строительства: Вильнюс.

Рассчитать узлы :Е.

Уклон фермы : 1/8

Определим геометрические длины всех панелей поясов.


L15 = L14 = L13 = L12 = L11 = L10 = L9 = L8 = 3 м.

tg α = 1/8 α = 7012’

sin α = 0.124

cos α = 0.992

L0 = L1 = L2 = L3 = L3 = L4 = L5 = L7 = L6 = 3 м.


Определим геометрические длины всех стоек.


L’0 = L’16 = 1,6 м.

L’2 = L’14 = 1,98 м.

L’4 = L’12 = 2,36 м.

L’6 = L’10 = 2,74 м.

L’8 = 3,1 м.


Определяем геометрические длины всех раскосов.


Конструктивная схема одноэтажного промышленного здания

Конструктивная схема одноэтажного промышленного здания L’5=L’11=3,8м

Конструктивная схема одноэтажного промышленного здания


Определение нагрузок на ферму.

На ферму действует два вида нагрузок:

Постоянная от собственного веса конструкций покрытия

Кратковременная снеговая


Таблица 1 - Нагрузки на ферму приведены в табличной форме:

Вид нагрузки Составляющие нагрузки Нормат. Значение нагрузки, кН/м2 Коэффи циент надеж-ности по нагрузке Расчетное значение нагрузки, gi кН/м2

Постоянная


Гравийная защита-20мм;

ж/б плита

gn=0,4; 1,4 γf=1,3; γf=1,1 gn*γf=0,52; 1,54

Гидроизоляционный рубероидный ковер в 3 слоя 0,15 1,3 0,198

Утеплитель-пенобетоннные плиты толщиной120мм,

γ=5 кН/м3

0,6 1,2 0,72

Пароизоляция из одного слоя рубероида 0,05 1,3 0,065

Выравнивающая цементная стяжка толщиной 20мм 0,4 1,3 0,52

Стальные конструкции покрытия (фермы, связи) 0,4 1,05 0,42

ИТОГО

g=3,98

Кратко-временная Снег по всему покрытию 0,5 1,4 0,7

ВСЕГО

4,68

Собственный вес фермы со связями определяется по формуле

gn=1,2ψir L, где ψir =3- коэффициент веса, изменяющийся для ферм L=12…24м при нагрузке 1,4…4кН/м2

gn=1,2·3·24=86,4 кН/м2

Полное расчетное значение снеговой нагрузки:

S=Sn· γf ,где γf-коэффициент надежности по нагрузке. =1,4

S=0,5·1,4=0,7кН/м2

Нормативное значение Sn=1*S0

Sn=1·0,5=0,5 кН/м2

Расчетное значение погонной постоянной нагрузки (кН/м), где В=6м-шаг фермы

g1=gB=3,98·6=23,88кН/м

Расчетное значение погонной снеговой нагрузки(кН/м)

S1=SВ=0,7·6=4,2кН/м

Узловая нагрузка на промежуточные узлы фермы (кН)


F1=(g1+S1)·d,


где d=3м- длина панели верхнего пояса

F1=(23,88+4,2)·3=84,24 кН

Нагрузка на надопорный узел F2 будет вдвое меньше, так как она собирается с половины панели


F2=0,5 F1

F2=0,5·84,24=42,12 кН


Опорные реакции определяются по формуле V=ΣFi/2,

где ΣFi- сумма всех узловых нагрузок на ферму

V=8*84,24/2=336,96 кН


Определение усилий в стержнях фермы


Загружение 1


Конструктивная схема одноэтажного промышленного здания

Эпюра N

Единицы измерения - кН

Конструктивная схема одноэтажного промышленного здания

№ элем N(кН) № элем N(кН) № элем N(кН)
1 -337 12 -641 23 -45
2 -337 13 -703 24 -131
3 0 14 -676 25 -229
4 447 15 -676 26 53
5 643 16 -703 27 64
6 693 17 -641 28 236
7 693 18 -521 29 492
8 643 19 -229 30 53
9 447 20 -131 31 64
10 0 21 -45 32 236
11 -521 22 85 33 492

Усилия ( нормальные силы ) в стержнях фермы пролетом 24 м

Элементы фермы Обозначение стержней Усилия в стержнях, кН


Сжатие Растяжение
Верхний пояс

18

17

16

15

14

13

12

11

521

641

703

676

676

703

641

521


Нижний пояс

3

4

5

6

7

8

9

10


0

447

643

693

693

643

447

0

Раскосы

33

32

31

30

26

27

28

29


492

236

64

53

53

64

236

492

Стойки

2

19

20

21

22

23

24

25

1

337

229

131

45


45

131

229

337


85


Подбор уголковых профилей для стержней фермы

Стропильные фермы относятся к так называемым легким фермам, для которых наиболее распространены стержни таврового сечения из двух прокатных уголков. Перспективными являются фермы, стержни которые

выполняются из труб, фермы с применением элементов таврового сечения и др.

Назначение толщины фасонок

Толщина узловых фасонок назначается в зависимости от усилий в стержнях решетки. По наибольшему усилию назначается толщина фасонок = 14мм, которая может быть принята одинаковой во всех узлах фермы.

Подбор сечений стержней фермы

Верхний пояс:

Требуемая площадь сечения сжатого стержня (см2) определяется из условия обеспечения его устойчивости по формуле

Aтр=N·γn/φ·Ry· γc


где N- продольная сила в стержне, кН

φ-коэффициент продольного изгиба

Задаемся гибкостью λ=90; φ=0,6

Aтр=703·1,1/0,6·33·0,85=46 см2

Затем находят требуемые радиусы инерции (см):


Конструктивная схема одноэтажного промышленного здания


где

λ0 =90 – гибкость стержня;

Конструктивная схема одноэтажного промышленного здания= 3 м - расчетная длина стержня в плоскости фермы, принимаемая равной его геометрической длине;

Конструктивная схема одноэтажного промышленного здания- расчетная длина стержня из плоскости фермы, зависящая от системы связей между фермами и от способа крепления к фермам плит или прогонов (можно принимать Конструктивная схема одноэтажного промышленного здания = Конструктивная схема одноэтажного промышленного здания ).


ix тр= iу тр= 300/90=3,3 см


Принимаем сечение из двух уголков №10 (толщина фасонки 14мм)

Афакт,уголка=29,8 см2

ix=2,98 см= iy

Посчитаем фактические гибкости стержня:


Конструктивная схема одноэтажного промышленного здания

Т.к. уголок равнополочный, принимаем

λх = 300/2,98=101

λy = 101

φmin=0,5

Проверка стержня на устойчивость:

σ=N / φ ·A<Ry· γc/ γn

σ=703/(0,5·2*29,68) =11,8<33*0,85/1,1=12,8 -условие выполняется

Фактические гибкости сопоставляются с предельной гибкостью, равной для сжатых поясов и опорных раскосов: λu=180-60α,

где α- коэффициент, принимаемый не менее 0,5


Конструктивная схема одноэтажного промышленного здания


α=703·1,1/(0,5·59,36·0,85·33) =0,93

λu=180-60·0,93=124,2

λх=101 < λu=124,2 -сечение принято

Нижний пояс: Требуемая площадь сечения уголков растянутого стержня (см2) определяется по формуле:

Aтр=N·γn/ Ry· γc

где N- продольная сила в стержне, кН

Aтр=693·1,1/33·0,85=27,2 см2

Принимаем сечение из двух уголков №11/7

Афакт,уголка=13,93 см2

Затем подобранное сечение проверяем по гибкости

ix=3,51 см, iy=1,98 см ,

λх=lx/ix=300/3,51=85,5 < λu=400

λy= ly/iy=300/1,98=151,5< λu=400

где lx- расчетная длина стержня в плоскости фермы, равная его

геометрической длине

ix - радиус инерции принятого сечения

Сечение принято.

Стержни решетки:

Требуемая площадь сечения сжатого стержня стойки (см2) определяется из условия обеспечения его устойчивости по формуле


Aтр=N·γn/φ·Ry· γc


Задаемся гибкостью λ=150; φ=0,2

Aтр=337·1,1/0,2·33·0,85=66,1 см2

Принимаем сечение из двух равнополочных уголков №12,5:

Афакт,уголка=33,37см2

ix=3,8см=iy

λх=0,8*lmax/ix=0,8*410/3,8=86,3=λy

φmin=0,5

Проверка стержня на устойчивость

σ=N / φ ·A<Ry· γc/ γn

σ=337/0,5·2*33,7=10,1<33·0,8/1,1=24 - условие выполняется Предельная гибкость:

λu=210-60α

где α- коэффициент, принимаемый не менее 0,5.


α=N·γn / φmin·Ry· γc·A=337·1,1/0,5·66,74·0,8·33=0,42

λu=210-60·0,5=180


λх=86,3 < λu=180- сечение принято

Требуемая площадь сечения растянутых раскосов (см2) определяется по формуле:


Aтр=N·γn/ Ry· γc

где N- продольная сила в стержне, кН

Aтр=492·1,1/33·0,85=19,3 см2

Принимаем сечение из двух неравнополочных уголков №8/6 (толщина фасонки 14 мм)

Афакт,уголка=10,67см2

Затем подобранное сечение проверяем по гибкости


ix=2,5см iy=1,74см

λх=0,8lx/ix=0,8*380/2,5=122 < λu <400

λy= ly/iy=380/1,74=218 < λu <400


Сечение принято.

Требуемая площадь сечения сжатых раскосов (см2) определяется из условия обеспечения его устойчивости по формуле


Aтр=N·γn/φ·Ry· γc


Задаемся гибкостью λ=150; φ=0,2

Aтр=337·1,1/0,2·33·0,85=66,1 см2

Принимаем сечение из двух равнополочных уголков №12,5:

Афакт,уголка=33,37см2

ix=3,8см=iy

λх=0,8*410/3,8=86,3=λy

φmin=0,5

Проверка стержня на устойчивость


σ=N / φ ·A<Ry· γc/ γn


σ=337/0,5·66,74=10, 1 < 33·0,8/1,1=24 -условие выполняется Предельная гибкость:

λu=210-60α

где α- коэффициент, принимаемый не менее 0,5.


α=N·γn / φmin·Ry· γc·A=337·1,1/0,5·66,74·0,8·33=0,42

λu=210-60·0,5=180


λх=86,3 < λu=180- сечение принято

Сечение принято.


Результаты расчетов по подбору профилей для стержней фермы

Элемент

Обозн.

Стерж.

Усил.

КН

Прин.

сечен.

Площ.

Сечен.

См2

Радиусы

инерции,см

Гибкость λu φm

γc

σ

кН/см2

R γc/ γn

кН/см2






ix iy λx λy





Верхний пояс

18 -521 110х110х8 59,36 2,98 2,98 101 101 124,2 0,5 0,85 8,8 33

17 -641 110х110х8 59,36 2,98 2,98 101 101 124,2 0,5 0,85 10,8 33

16 -703 110х110х8 59,36 2,98 2,98 101 101 124,2 0,5 0,85 11,8 33

15 -676 110х110х8 59,36 2,98 2,98 101 101 124,2 0,5 0,85 11,4 33

14 -676 110х110х8 59,36 2,98 2,98 101 101 124,2 0,5 0,85 11,4 33

13 -703 110х110х8 59,36 2,98 2,98 101 101 124,2 0,5 0,85 11,8 33

12 -641 110х110х8 59,36 2,98 2,98 101 101 124,2 0,5 0,85 10,8 33

11 -521 110х110х8 59,36 2,98 2,98 101 101 124,2 0,5 0,85 8,8 33

Раскосы

33 492 70х70х5 21,34 2,5 1,74 122 218 400 - 0,85 23,1 33

32 236 70х70х5 21,34 2,5 1,74 122 218 400 - 0,85 11,1 33

31 64 70х70х5 21,34 2,5 1,74 122 218 400 - 0,85 3 33

30 -53 70х70х5 66,74 3,8 3,8 86,3 86,3 180 0,5 0,8 0,8 33

26 -53 70х70х5 66,74 3,8 3,8 86,3 86,3 180 0,5 0,8 0,8 33

27 64 70х70х5 21,34 2,5 1,74 122 218 400 - 0,85 3 33

28 236 70х70х5 21,34 2,5 1,74 122 218 400 - 0,85 11,1 33

29 492 70х70х5 21,34 2,5 1,74 122 218 400 - 0,85 23,1 33


Стойки

2 -337 75х75х6 66,74 3,8 3,8 86,3 86,3 180 0,5 0,8 5,1 33

19 -229 75х75х6 66,74 3,8 3,8 86,3 86,3 180 0,5 0,8 3,4 33

20 -131 75х75х6 66,74 3,8 3,8 86,3 86,3 180 0,5 0,8 2 33

21 -45 75х75х6 66,74 3,8 3,8 86,3 86,3 180 0,5 1 0,7 33

22 85 75х75х6 21,34 2,5 1,74 122 218 180 - 0,85 4 33

23 -45 75х75х6 66,74 3,8 3,8 86,3 86,3 180 0,5 0.8 0,7 33

24 -131 75х75х6 66,74 3,8 3,8 86,3 86,3 180 0,5 0,8 2 33

25 -229 75х75х6 66,74 3,8 3,8 86,3 86,3 180 0,5 0,8 3,4 33

Раскосы

1 -337 75х75х6 66,74 3,8 3,8 86,3 86,3 180 0,5 0,8 5,1 33

Нижний пояс

3 0 70х70х6 27,86 3,51 1,98 85,5 151,5 400 - 0,85 0 33

4 447 70х70х6 27,86 3,51 1,98 85,5 151,5 400 - 0,85 16,1 33

5 643 70х70х6 27,86 3,51 1,98 85,5 151,5 400 - 0,85 23,1 33

6 693 70х70х6 27,86 3,51 1,98 85,5 151,5 400 - 0,85 24,9 33

7 693 70х70х6 27,86 3,51 1,98 85,5 151,5 400 - 0,85 24,9 33

8 643 70х70х6 27,86 3,51 1,98 85,5 151,5 400 - 0,85 23,1 33

9 447 70х70х6 27,86 3,51 1,98 85,5 151,5 400 - 0,85 16,1 33

10 0 70х70х6 27,86 3,51 1,98 85,5 151,5 400 - 0,85 0 33
Таблица - Количество типов уголков


Расчет узлов фермы

Стержни фермы в узлах связываются листовыми фасонками, к которым они прикрепляются с помощью электросварки.

Конструктивная длина шва по обушку определяется по формуле


Конструктивная схема одноэтажного промышленного здания


длина шва по перу определяется по формуле


Конструктивная схема одноэтажного промышленного здания

где α- коэффициент, учитывающий долю усилия, приходящегося на обушок

N- усилие в стержне, кН

βf-коэффициент провара (при ручной сварке βf=0,7)

Kf1, Kf2- толщины швов соответственно по обушку и по перу, см

Rwf- расчетное сопротивление угловых швов среза по металлу шва,

равное при использовании электродов типа Э50: Rwf= 21 кН/см2

γwf- коэффициент условий работы шва; γwf=1

Коэффициент α принимаем равным: для равнополочных уголков α=0,7.

Толщина шва по перу уголка принимается на 2 мм меньше толщины полки уголка, но не менее 4 мм. Максимальная толщина шва по обушку уголка не должна превышать 1,2t min, где tmin-толщина более тонкого элемента (фасонки или полки уголка).

Минимальная длина шва должна составлять 4 Кf или 40 мм. Максимальная расчетная длина шва не должна превышать 85βf Кf .


Узел «Е»

Определим длины швов поясов «6» и «7» (δ=6мм) :

Конструктивная длина шва по обушку

Конструктивная схема одноэтажного промышленного здания

Принимаем lw1 = 22 см.

Длина шва по перу

Конструктивная схема одноэтажного промышленного здания

lw2 = 13 см.

Кf1 = 8мм = 0,8см. Kf2 = 6 мм = 0,6 см.

Определим длины швов пояса «30» и «26» (δ=6мм) :

Конструктивная длина шва по обушку

Конструктивная схема одноэтажного промышленного здания

Принимаем lw1 =4 см.

Длина шва по перу

Конструктивная схема одноэтажного промышленного здания

lw2 = 4 см.

Кf1 = 8 мм = 0,8 см. Kf2 = 6 мм = 0,6 см.

Определим длины швов пояса «22» (δ=6мм) :

Конструктивная длина шва по обушку

Конструктивная схема одноэтажного промышленного здания

Принимаем lw1 =4 см.

длина шва по перу

Конструктивная схема одноэтажного промышленного здания

lw2 = 4 см.

Кf1 = 8 мм = 0,8 см. Kf2 = 8 мм = 0,8 см.

Рассчитанные длины швов наносятся на схему узла, после чего выявляются размеры фасонки и ее очертание. Принимаемое очертание фасонки должно быть простым, желательно прямоугольным.

Узел Е должен иметь опорное ребро 16…25мм. Минимальная ширина ребра 180 мм.


Таблица сварных швов в узлах фермы

Узел


Обозначение стрежней


Расчетное усилие, кН


Катет шва, см


Длина шва, мм


Конструктивная длина шва, мм





По обушку

Kf1


По перу

Kf2


По обушку

Конструктивная схема одноэтажного промышленного здания


По перу

Конструктивная схема одноэтажного промышленного здания


По обушку

L1


По перу

L2


Е


22


85


0,8


0,8


4


4


26 53 0,8 0,6 4 4


30 53 0,8 0,6 4 4


6 693 0,8 0,6 22 13


7 693 0,8 0,6 22 13


Общая расчетная длина сварных швов (см), прикрепляющих горизонтальную накладку к полкам уголков по одну сторону стыка:


Конструктивная схема одноэтажного промышленного здания


где N- усилие в стержне нижнего пояса, помыкающем к монтажному узлу ,кН.

Более подробно с конструкциями узлов стропильных ферм и особенностями их расчета следует ознакомиться по рекомендуемой литературе (1);(5);(7).

Итогом проектирования стропильной фермы является составление спецификации металла на отправочный элемент, форму которой следует принять по учебнику (1).


5.Расчет поперечной рамы каркаса


Определение нагрузок на раму.

На раму действуют нагрузки

а) постоянная – от собственного веса конструкций

б)кратковременные: снеговая; крановая – вертикальная от давления колес мостового крана и горизонтальная от торможения тележки; ветровая.


Конструктивная схема одноэтажного промышленного здания

Рис. Рама


А) Постоянная нагрузка на раму. На стойку рамы будет действовать опорная реакция ригеля (кН) Vg=g1L/2, где L- пролет ригеля (фермы); g1 – погонная расчетная нагрузка, кН/м2

Vg=23,88·24/2=286,56 кН

б) Снеговая нагрузка на раму. На стойку рамы будет действовать соответствующая опорная реакция ригеля (кН) Vр=S1L/2, где S1 – погонная расчетная снеговая нагрузка, кН/м2

Vр=4,2·24/2=50,4 кН

Вертикальные крановые нагрузки. Крановая нагрузка на поперечную раму определяется от двух сближенных кранов, расположенных таким образом, чтобы нагрузка была наибольшей.

Расчетная вертикальная сила (кН), действующая на стойку (колонну), к которой приближены тележки кранов


Dmax=γf·nc·Fn max·Σyi+G,


где Fn max- наибольшее давление колеса

γf- коэффициент надежности по нагрузке, γf=1,1

Σyi- сумма ординат влияния для опорного давления на колонну

nc – коэффициент сочетания: nc=0,85

G- вес подкрановой балки, кН

Ординаты линий влияния y1=0,267, y2=1; y3=0,8; y3=0,066.

Dmax=1,1·0,85·315·(0,267+1+0,8+0,066)+10,5 =717,36 кН

Расчетная вертикальная сила, действующая на другую стойку рамы


Dmin=γf·nc·Fn min·Σyi+G,


где Fn min- наименьшее давление колеса на кран (кН)

Fn min=(P+Gc)/n0- Fn max

P- грузоподъемность крана

Gc- общий вес крана с тележкой

n0- число колес на одной стороне крана n0=2

Fn min=(300+520)/2- 315=95 кН

Dmin=1,1·0,85·95·2,4+10,5=223,68 кН

Горизонтальные крановые нагрузки.

Расчетная горизонтальная сила (кН)


Tc= γf·nc·Tn·Σyi,


где Tn- нормативная горизонтальная сила при торможении тележки,

приходящаяся на одно колесо крана.

Горизонтальная сила Tc может действовать на левую или правую стойку рамы, причем как в одну, так и в другую сторону.

Tc= 1,1·0,85·10,5 ·2,4=23,6 кН

Ветровая нагрузка.

Расчетное значение погонной ветровой нагрузки в стойке рамы (кН/м):

С наветренной стороны (положительное давление):

gw= γf·c·K·WоB

gw= 1,4·0,8·1·0,48·6=3,2кН/м

С заветренной стороны

gwґ= γf·cґ·K·WоB

gwґ= 1,4·0,6·1·0,48·6=2,4 кН/м

где γf=1,4 – коэффициент надежности по нагрузке; с, cґ - аэродинамические коэффициенты,

Схема к определению

ветровой нагрузки (для местности типа А) равные в данных условиях

соответственно 0,8 и 0,6

К – коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по

высоте, К=1

Wc- нормативное значение ветрового давления ,

В- шаг поперечных рам,

Ветровая нагрузка (кН), действующая на шатер, заменяется сосредоточенными силами, приложенными на уровне ригеля:

С наветренной стороны Fw= γf·c·K·Wо·B·h

С заветренной стороны Fwґ= γf·cґ·K·Wо·B·h

где К- коэффициент, равный 1

h- высота шатра, м

Fw= 1,4·0,8·1·0,48·6·3,1=10 кН

Fwґ= 1,4·0,6·1·0,48·6·3,1=7,5 кН

Суммарная сила Fwо= Fw+ Fwґ cчитается приложенной к левой стойке рамы на уровне низа ригеля.

Fwо=10+7,5=17,5 кН

В курсовом проекте разрешается считать конструкцию стенового заполнения самонесущей, опирающееся на фундаменты. Поэтому вес стеновых ограждающих конструкций при расчете рамы не учитывается.

Определение усилий в стойках рамы

Фактическая высота верхней части колонны (стойки) (м):


l2=hg+hr+H2-0,15,

где

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

Похожие рефераты: