На поперечную раму цеха действуют различные виды нагрузок: постоянные (вес конструкции здания), временные - технологические, от мостовых кранов, подвесного транспортера и т.д., атмосферные (воздействие ветра и снега) и особые (сейсмические, аварийные и т.д.)

2.1 Расчетная схема рамы

Н_в/Н_н=l₂/l₁=4,12/12,48 =0,33<0.6 и

n = I₂l₁/ I₁l₂= i₂/ i₁ = 1*12.48/5*4.12=0.61

б₁ = = 0,44

в==3,9

в==2,81

В однопролетной раме с жестким сопряжением ригеля с колонной верхний конец колонны закреплен только от поворота; ₁=2; ₂=3.

Таким образом, для нижней части колонны

l_x1=₁*l₁=2*12,48=24,96 м=2496 см;

для верхней

l_x2=₂*l₂=3*4,12=12,36 м = 1236 см.

Расчетные длины из плоскостей рамы для нижней и верхней частей равны соответственно:

l_у1= Н_н=1248 см;

l_у2= Н_в-h_б=412-100=312 см.

подбор сечения верхней части колонны.

Сечение верхней части колонны принимаем в виде сварного двутавра высотой h_в=450 мм.

Определим требуемую площадь сечения.

Для симметричного двутавра

i_x=0,42*h=0,42*45=18,9 см;

_x=0,35*h=0,35*45=15,75 см;

=2,11

m_x= =6,68.

Значение коэффициента определяем по приложению 10.

Примем в первом приближении А_п/А_ст=1, тогда

=1.4-0,02*`=1.4 0.02*2,11=1,358; m_x1=*m_x=1,358*6,98=9,48.

По приложению 8 `_x=2,111 и m_x=9,5 ц_вн=0,142;

А_тр=319,2/0,142*21,5=1059 см².

Компоновка сечения:

Высота стенки

h_ст=h_в-2*t_п=45-2*1,6=41,8

(принимаем предварительно толщину полок t_п=1,6 см).

По таблице 14.2 учебника при m>1 и `>0.8 из условия местной устойчивости

Принимаем t_ст=0,8 см.

Требуемая площадь полки:

Из условия устойчивости верхней части колонны из плоскости действия момента ширина полки b_п>l_y2/20; из условия местной устойчивости полки:

, где b_св= (b_п-t_ст) /2.

Принимаю b_п=41 см; t_п=1.4 см; h_cт =41,8 см.

А_п=2*24*1,6+2*0,85*0,8²*=110,47 см

Геометрические характеристики сечения:

A₀=2*24*1,6+0,8*41,8=110,24 см².

I_x=0,8*41,8/12+2*24*1,6* ( (45-1,6) /2) ²=36167 см⁴.

I_y=2*1,6*24³/12=3686 см⁴.

W_x= I_x / y_max =36167/22.5=1607 см³.

_x= W_x/ A₀=1607/110,24=14,57 см.

Проверка устойчивости верней части колонны в плоскости действия момента

N/_x *b_п A R* R_{y, x}= lx / i_x =1236/18,11 =68,2

`_x=_x* =81.31*= 2, 20;

m_x= M_x/N*_x=35140/ (319,2*14,91) =7,57

A_п / А_ст = (1,6*24) / (0,8*41,2) =1,14

=1,4-0,02*`_x=1,4-0,02*2, 20=1,356

m_1x=m_x=1,356*7,57=10,26

Значение коэффициента определяется по приложению 10

По приложению 8 при `_x = 2,20 и m_1x=10,26

_вп=0,139;

= 319,2/ (0,135*110,47) =21,40 < R=21,5

Перенапряжение

Проверка устойчивость верхней части колонны из плоскости действия момента _у= ly2/i_y =312/5,77 = 54,1 по приложению 7 _у=0,838

Для определения m_х найдем максимальный момент в средней трети расчетной длины стержня.

По модулю

М_х М_мах/2=351,4/2=175,7 кНм

m_х = (М_х*А₀) / (N*W_х) = (29600*110,47) / (319,21607) = 6,37

при 5m_х 10; коэффициент

c=c₅* (2-0,2*m_х) +c₁₀* (0,2*m_х-1)

где c₅=/ (1+0,5*), c₁₀=1/ (1+ m_х*_у/1)

и определяются по приложению 11.

, с = 1/ (1+0,95*6) = 0,15

Поскольку

h_ст / t_ст = 41,8 /0,8 = 52,25 < 3.8 =3.8 =117,6,

в расчетное сечение включаем всю стенку.

Проверка устойчивости колонны из плоскости действия момента по формуле:

=N/ (c*_у*A₀) =319.2/ (0.15*0855*110,47) =22,5 кН/см²>21,5 кН/см².

Перенапряжение , что в пределах допустимого.

Сечение подобрано верно.

Подбор сечений нижней части колонны.

Сечение нижней части колонны - сквозное, состоящее из двух ветвей, соединенных решеткой. Высота сечения h_н=950 мм. Подкрановую ветвь колонны принимаем из широкополочного двутавра, наружную - составного сечения из трех листов.

1) М_3-3 = 308,6кн м N = 940кн

2) М_4-4 = 675,2кн м N = 578,7кн

Расчетная длина:

l₁,xef =24,96 м

l₁, уef =12,48 м

Усилия в ветвях:

N_b = M/h + N/2

в подкрановой ветви N₁ = 308,6/0,95 + 940/2 = 794,8 кН

в наружней ветви N₂ = 675,2/0,95 + 578,7/2 = 1000 кН

Определяем требуемую площадь ветвей и назначаем сечение:

для подкрановой ветви

А_тр=N₁/ (uR);

u = 0,8, R=240 кН/см²

Aтр = 794,8 *10/0,8*240*1 = 41,4 см^2,по сортаменту принимаем двутавр 30Б2, А_в1=54 см²; i_x=3,48 см; i_y=14,7 cм;

для наружной ветви

А_тр2=N₂/ (uR) =1000*10 / (0,8240*1) =52,1 см^2,по сортаменту принимаем двутавр 30Б2, А_в1=54 см²; i_x=3,48 см; i_y=14,7 cм; y₁ = y₂ = 0,475

Уточняем усилия в вервях:

N₁ = M/h + N*у₂/h = 308,6/0,95 + 940 * 0,475/0,95 = 795 кН,

N₂ = M/h + N*у₂/h =675,2/0,95 + 578,7*0,475/0,95 = 1000 кН.

Проверка устойчивости ветвей.

Из плоскости рамы (относительно оси y-y) l_ef=950 мм. Подкрановая ветвь:

_1-1=l_ef/i=95/3,48=27,3.

_1у=1248/14,7=84,9

_1у >_1-1,min=0,649

N/*A₁ =795/0,649*54 = 226,8

Ветвь 2:

_2-2=l_ef/i=95/14,7=6,46.

_2у=1248/14,7=84,9

_2у >_2-2,N/*A₁ =1000/0,649*54 = 280 > 240

По условию устойчивости по сортаменту принимаем двутавр 40Б 1, А_в1=60,1 см²; i_x=3,5 см; i_y=16,2 cм.

Проверяем устойчивость каждой ветви

_1-1=l_ef/i=95/3,5=27

_1у=1248/16,2=77

_min=0,706

N/*A₁ =795/0,706*60,1 = 187,4

Ветвь 2:

N/*A₁ =1000/0,706*60,1 = 235,8 < 240.

Окончательно принимаем двутавр 40Б 1.

Проверяем устойчивость нижней части колонны как единого стержня.

Геометрические характеристики всего сечения:

A=А₁+А₂=60,1+ 60,1=120,2 см²;

I_x=А₁y₁²+А₂y₂²=60,147,5²+60,147,5²=2712010 см⁴;

i_x==47,5 см;

_x=l_1хеf/i_x=2496/47,5=52,5.

Приведенная гибкость:

Q_max = (М₁ + М₂) / l₁ = (308,6 + 675,2) /12,48 = 78,8 кН.

N_p=

Подберём сечение уголка:

=108, ц=0,491, г_с=0,75

уголок 63х6, А =7,28, i_min=1.24

N/ ц*A =156 <180 180 = 240*0,75

б₁=28,3

=56,8

_ef=1,9

e=

W=

P=

m= ц_e=0.415

Берём вторую комбинацию:

e= P=47,5

m= ц=0,6

Устойчивость сквозной колонны как единого стержня из плоскости действия момента проверять не нужно, т.к. она обеспеченна проверкой устойчивости отдельных ветвей.

Расчёт и конструирование узла сопряжения верхней и нижней частей колонны.

Расчётные комбинации усилий в сечении над уступом:

1) М=+42,4кн м; N= 158,1кн

2) М=-161,8кн м; N= 328,2кн

Давление кранов D_max =679,77кн

Прочность стыкового шва (ш1) проверяем по нормальным напряжениям в крайних точках сечения надкрановой части. Площадь шва равна площади сечения колонны.

1-я комбинация М и N:

наружная полка

кн/см² < 23 кн/см²

внутренняя полка:

2-я комбинация М и N:

наружная полка

кн/см² < Rp^св =0,85*23=19,55 кн/см²

внутренняя полка:

R^св =23 кн/см²

Толщину стенки траверсы определяем из условия смятия по формуле:

tтр, l_см = в_ор +2tпл=30+2*2=34см

Вор=30см; принимаем tпл = 2см; Rсм. т= 350МПа=35 кн/см^2. Принимаем t тр=1см. Усилие во внутренней полке верхней части колонны (2-я комбинация)

Длина шва крепления вертикального ребра траверсы к стенке траверсы (ш2) по формуле:

l ш2=

Применяем полуавтоматическую сварку проволокой марки Св-08А, d =2мм, ; =1,05. Назначаем k_ш = 6мм; ; R_{у. ш} ^св = 180МПа =18 кн/см² R_ус^св = 165МПа =16,5 кн/см^2;

R_{у. ш} ^св=0,9*18=16,2< R_ус^св=1,05*16,5=17,3 кн/см²

l ш2= см;

l ш2< 85 k_ш= 0,85*0,9*0,6=46см

В стенке подкрановой ветви делаем прорезь, в которую заводим стенку траверсы. Для расчёта шва крепления траверсы к подкрановой ветви (ш3) составляем комбинацию усилий, дающую наибольшую опорную реакцию траверсы. Такой комбинацией будет сочетание: N =347,1кн М=-174,7кн м

F =

Требуемая длина шва:

l ш3= см;

l ш3< 85 k_ш= 0,85*0,9*0,6=46см

Из условия прочности стенки подкрановой ветви в листе крепления траверсы (линия 1-1) определяем высоту траверсы hтр по формуле:

hтр

t ст. в = 6,8мм - толщина стенки двутавр 40Б1;

R ср = 13кн/см^{2 -} расчётное сопротивление срезу фасонного проката из стали Вст3кп2

Принимаем hтр = 55см.

Проверим прочность траверсы как балки, нагруженной усилиями N, М и Dmax.

Нижний пояс траверсы принимаем конструктивно из листа 420x10 верхние горизонтальные рёбра из двух листов 180x10 мм.

Максимальный изгибающий момент в траверсе возникает при 2-ой комбинации усилий:

Мтр = Fтр1 (hн - hв) = (hн - hв) =

кн см

Максимальная поперечная сила в траверсе с учётом усилия от кранов возникает:

Qmax = кн

Коэффициент k = 1,2 учитывает неравномерную передачу усилия Dmax.

кн/см² < Rср = 12,5 кн/с

Расчёт и конструирование базы колонны.

Проектируем базу раздельного типа.

Расчётные комбинации усилий в нижнем сечении колонны (сечение 4-4):

1) М= +675,2 кн м; N = 578,7кн

2) М= - 38,1кн м; N = 790,9кн

В комбинации усилий не учтена нагрузка от снега.

Усилия в ветвях колонны определяются по формулам:

База наружной ветви. Требуемая площадь ветви.

А_{пл. тр.} = , R_ф= кн/см²

R_б= 0,7 кн/см² (бетон М 150)

По конструктивным соображениям свес плиты с₂ должен бать не менее 4 см.

Тогда В в_{к +} 2 с₂ = 40+2*4=48см;

принимаем В = 48см

L_тр= А_{пл. тр}/В = 1190/48=24,79см

Принимаем L = 25;

А_{пл. факт. =}48*25=1200см²> А_{пл. тр}

Среднее напряжение в бетоне под плитой:

у_ф= кн/см²

Из условия симметричного расположения траверс относительно центра тяжести ветви расстояние между траверсами в свету равно: в = 165см

С1 = см

Определяем изгибающие моменты на отдельных участках плиты:

Участок 1:

С1=3,05см, М1=

Участок 2:

С2=см, М2=

Участок 3 - 4:

б = 0,125, М₃ = М₄ = б* у_ф*а² = 0,125*0,83*7,9²=6,48кн см

Принимаем для расчёта Мmax = М2= 7.32кн см. Требуемая толщина плиты:

tпл = см

R= 200МПа

Принимаем tпл = 18мм (2мм припуск на фрезировку). Высоту траверсы определяем из условия размещения шва крепления траверсы к ветви колонны. В запас прочности все усилия ветви передаём на траверсы через 4-ре угловых шва. Сварка полуавтоматическая проволокой марки Св - 08А d = 1,4 - 2мм kш = 8мм. Требуемая длина шва:

lштр = см;

Принимаем hтр =20см конструктивно.

Расчёт подкрановой балки.

Исходные данные. Требуется рассчитать подкрановую балку крайнего ряда пролётом 6м под два крана грузоподъёмностью Q = 30/5. Режим работы кранов - средний. Пролёт здания 30м. Материал балки сталь Вст3Гпс5-1;

R = 240МПа = 24 кн/см^2; Rср = 135МПа = 13,5 кн/см²

Нагрузки на подкрановую балку. По прил.1 для крана Q = 30/5 среднего режима работы наибольшее вертикальное усилие на колесе F_к^н = 345кн вес тележки Gт = 120кн; тип кранового рельса КР - 70.

Параметры крана:

Hк = 2750; В1 = 300; В2 = 6300; К = 5100;

вес крана с тележкой Gкр = 620кн; высота рельса hр = 120мм;

высота подкрановой балки hп. б. = 1000мм.

связи

Р = ш* г_f1 *k*Рn = 0,95*1,1*1,1*345=396,6

Рn = 345кн ш = 0,95 г_f1= 1.1 k = 1.1

Тормозные усилия Т:

Тп =

Давление колеса:

Ткп = , Ткп =

Берём большее значение:

Тк = ш* г_f1*Ткп=34,5*0,95*1,1=36,1

Определение расчётных усилий.

Максимальный момент возникает в сечении близком к середине пролёта. Загружаем линию влияния момента в среднем сечении, устанавливая краны невыгоднейшим образом.

Необходимо проверить правильность выбора критической силы. Для которых используется два неравенства:

Vл = ; Vпр=

Знак меняется под ветровой силой. Проверяем вторую силу:

R = 2P, X = 1. Р < , 2. Р + Р > 1.7P

2. Сила является критической. Определяем критические усилия M max и Qmax. Расчётный момент от вертикальной нагрузки:

Мx = б?Fк y_і = 1,05*5,85*396,6=2436кн м; где

y_{і -} ординаты линий влияния;

б =1,05 - учитывает влияние собственного веса подкрановых конструкций и временной нагрузки на тормозной площадке.

Расчётный момент от горизонтальной нагрузки:

Мy = ?Тк y_і = 36,1*5,85=211кн м

Для определения максимальной поперечной силы загружаем линию влияния поперечной силы на опоре.

Расчётные значения вертикальной и горизонтальной поперечних сил:

Qx = б?Fк y = 1.05*2.375*396.6=989кн

Qy=?Тк y = 36,1*2,375=86кн

Подбор сечения балки:

Подбираем нессиметричное сечение подкрановой балки

Задаёмся коэффициентом симметрии:

б = б =

При б = 1,25

Оптимальная высота балки:

hорт =K

Wтр =

t w = 7+ 3h = 7+3*1.1 = 10.3 мм

Принимаем t w = 14мм

Принимаем подкрановую балку симметричного сечения с тормозной конструкцией в виде листа из рифлёной стали t = 6мм и швеллера № 18

Значение коэффициента в определим по формуле:

hорт =

Минимальная высота балки:

h min =

M_н - момент от загружения балки одним краном при n = 1.0

Значение M_н определим по линии влияния; сумма ординат линии влияния при нагрузке от одного крана ?yі = 3+0,45=3,45;

М_н =г_н?F_к yі = 0,95*345*3,45=1131кн м

=600 - для кранов среднего режима работы.

h min = см

Принимаем h = 120 см

Задаёмся толщиной полок

, тогда

Из условия среза стенки силой Q_X

Принимаем стенку толщиной ;

Размеры поясных листов определим по формулам:

А₁тр. =

Принимаем пояс из листа сечения 20x360мм, Ап = 72см²

Устойчивость пояса обеспечена, так как

По полученным данным компонуем сечение балки.

Проверка прочности сечения. Определяем геометрические характеристики принятого сечения.

Относительно оси x-x:

Геометрические характеристики тормозной балки относительно оси y-y (в состав тормозной балки входят верхний пояс, тормозной лист и швеллер):

расстояние от оси подкрановой балки до центра тяжести сечения.

А_пб=2*72+116*1=260

Проверим нормальные напряжения в верхнем поясе (точка А)

Прочность стенки на действие касательных напряжений на опоре обеспечена, так как принятая толщина стенки больше определённой из условия среза.

Жёсткость балки также обеспечена, так как принятая высота балки h_б > h_min.

4. Расчет стропильной фермы

Исходные данные.

Материал стержней ферм - сталь Ст3сп5, R=240 МПа. =24 кН/см² (t<20мм).

Пояса из тавров с параллельными гранями полок.

Высота фермы - 3,15м

Пролёт фермы - L = 30м

Размер нижней панели d = 6м

Уклон верхнего пояса - і_в = 0,015

Уклон нижнего пояса - і_н = 0,015

Сбор нагрузок на ферму.

Постоянная нагрузка. Нагрузка от покрытия (за исключением веса фонаря):

g`_кр= (g_кр-n*g_фон) *_н=9,942кН/м².

Вес фонаря, в отличие от расчета рамы, учитывается в местах фактического попирания на ферму.

Вес каркаса фонаря на единицу площади горизонтальной проекции фонаря g`_фон=0.1 кН/м².

Вес бортовой стенки и остекления на единицу длины стенки g_{б. ст}=2 кН/м.

Узловые силы:

F₁= =F₁₁= g`_кр*B*d=9,942*3/2=14.913кН.

F₂= =F₁₀=9.942*3=29.826кН

Снеговая нагрузка.

Расчетная нагрузка:

p=S₀*_н*_f*c=1*0.95*1.4*c=12,6кн/м

Узловые силы:

1-й вариант снеговой нагрузки

F_1p= F_11p= p* d/2=12,6*3/2=19кН.

F_2p=F_10p=p* d=12,6*3=38кН.

Нагрузки от опорных моментов:

M_ор=-1 F₁=F₂=F₃=F₄=F₅=F₆=F₇=F₈=F₉=F₁₀=F₁₁=0

Задаёмся гибкостью и углом продольного изгиба:

л = 60 ц = 0,8

Таблица 4 - проверки сечений стержней фермы

Подобные документы

• Конструктивная схема одноэтажного промышленного здания

  Характеристика компоновки конструктивной схемы производственного здания. Определение вертикальных размеров стоек рамы. Расчеты стропильной фермы, подкрановой балки, поперечной рамы каркаса, колонны. Вычисление геометрических характеристик сечения.
  
  курсовая работа [2,4 M], добавлен 29.12.2010
  

• Стальной каркас одноэтажного промышленного здания

  Характеристики мостового крана. Компоновка конструктивной схемы здания. Проектирование подкрановых конструкций. Расчет поперечной рамы каркаса, ступенчатой колонны, стропильной фермы: сбор нагрузок, характеристика материалов и критерии их выбора.
  
  курсовая работа [3,0 M], добавлен 04.11.2010
  

• Стальной каркас одноэтажного производственного здания

  Проект несущих конструкций одноэтажного промышленного здания. Компоновка поперечной рамы каркаса здания, определение нагрузок от мостовых кранов. Статический расчет поперечной рамы, подкрановой балки. Расчет и конструирование колонны и стропильной фермы.
  
  курсовая работа [1018,6 K], добавлен 16.09.2017
  

• Стальной каркас одноэтажного производственного здания

  Компоновка конструктивной схемы каркаса здания. Правила расчета схемы поперечной рамы. Определение общих усилий в стержнях фермы. Расчет ступенчатой колонны производственного здания. Расчет и конструирование подкрановой балки, подбор сечения балки.
  
  курсовая работа [565,7 K], добавлен 13.04.2015
  

• Стальной каркас одноэтажного промышленного здания

  Компоновка конструктивной схемы каркаса здания. Расчет поперечной рамы. Вертикальная и горизонтальная крановые нагрузки. Статический расчет поперечной рамы. Расчет и конструирование стропильной фермы. Определение расчетных усилий в стержнях фермы.
  
  курсовая работа [3,5 M], добавлен 24.04.2012
  

• Расчет и конструирование железобетонных элементов одноэтажного промышленного здания

  Подбор конструкций поперечной рамы: фахверковой колонны, плит покрытия, стеновых панелей, подкрановых балок, сегментной фермы. Компоновка поперечной рамы. Определение нагрузок на раму здания. Конструирование колонн. Материалы для изготовления фермы.
  
  курсовая работа [571,4 K], добавлен 07.11.2012
  

• Проектирование конструкций одноэтажного каркасного промышленного здания

  Компоновка конструктивной схемы одноэтажного каркасного промышленного здания из сборного железобетона. Сбор нагрузок на раму здания. Расчет поперечной рамы. Расчет и конструирование колонны. Расчет монолитного внецентренно нагруженного фундамента.
  
  курсовая работа [895,6 K], добавлен 23.11.2016
  

• Расчет каркаса одноэтажного промышленного здания

  Компоновка поперечной рамы каркаса. Определение вертикальных размеров рамы. Определение нагрузок, действующих на поперечную раму. Значение снеговой, крановой, ветровой нагрузок. Расчет жесткости элементов рамы, стропильной фермы. Комбинации нагружений.
  
  курсовая работа [3,4 M], добавлен 15.01.2012
  

• Строительный проект однопролетного здания

  Компоновка конструктивной схемы каркаса здания. Нагрузки, действующие на прогон. Максимальный изгибающий момент. Конструирование стропильной фермы. Статический расчет рамы каркаса здания и внецентренно нагруженной крайней колонны производственного здания.
  
  курсовая работа [1,4 M], добавлен 14.09.2015
  

• Расчет и конструирование несущих конструкций одноэтажного промышленного здания

  Проект конструкторского расчета несущих конструкций одноэтажного промышленного здания: компоновка конструктивной схемы каркаса здания, расчет поперечной рамы каркаса, расчет сжатой колонны рамы, расчет решетчатого ригеля рамы. Параметры нагрузки усилий.
  
  курсовая работа [305,8 K], добавлен 01.12.2010
  

• главная
• рубрики
• по алфавиту
• вернуться в начало страницы
• вернуться к началу текста
• вернуться к подобным работам