Каркас одноэтажного промышленного здания
Компоновка однопролетной поперечной рамы. Определение нагрузок от крана. Расчет и конструирование стропильной фермы. Определение прочности сварных соединений поясов со стенкой. Расчет стыка верхней и нижней части колонны. Расчет анкерных болтов.
| Рубрика | Строительство и архитектура |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 01.11.2016 |
| Размер файла | 1,4 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Министерство образования Российской Федерации
Магнитогорский Государственный Технический Университет
им. Г.И. Носова
Кафедра строительных конструкций
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
к курсовому проекту
по дисциплине: «Металлические конструкции»
Каркас одноэтажного промышленного здания
Выполнила студентка гр2903 Волостнова Е.А.
Руководитель: Емельянов О.В.
Магнитогорск
2012
Исходные данные
Пролет здания, м …………………………………………….24;
Шаг колон, м ……………………………. ………………….7,5;
Отметка головки кранового рельса, м … …………………12,0;
Грузоподъемность крана, т ………………………………...12,5;
Режим работы крана …………………….. ………………….8К;
Снеговой район …………………………................................III;
Ветровой район …………………………... ………………….IV;
Тип здания …………………… ………………….отапливаемое;
Уклон кровли ……………………………. ………………..1,5 %
1. Компоновка однопролетной поперечной рамы
Рис.1. Схема каркаса здания (для определения размеров поперечной рамы).
2. Определение вертикальных размеров рамы
Расстояние от поверхности пола до отметки головки кранового рельса
Расстояние от головки кранового рельса до низа стропильных конструкций покрытия.
где - прогиб конструкций покрытия стропильной фермы
габариты мостового крана по высоте;
Принимаем (кратно 200мм с округлением в большую сторону).
Полезная высота цеха, т. е. расстояние от уровня пола до низа стропильных конструкций
Принимаем ,кратно 600мм, тогда
Полная высота колонны:
,
где - заглубление базы колонны;
Устанавливаем размеры верхней части колонны и нижней подкрановой части колонны .
, где
- высота подкрановой балки, которая предварительно принимается равной .
- высота подкранового рельса КР-70;.
Высота нижней части колонны.
Высота шатровой части рамы
где - высота ригеля на опоре, = 1,5% - уклон верхнего пояса ригеля рамы;
3. Определение горизонтальных размеров рамы
Принимаем привязку наружной грани колонн кранового ряда к продольной оси здания.
Из условия жесткости ширина верхней части колонны составляет
Ширина нижней части ступенчатой колонны
Расстояние от оси подкрановой балки до разбивочной оси без прохода в верхней части колонны, и с учётом, чтобы кран при движении вдоль цеха не задевал колонну
где размер части моста крана, выступающей за ось рельса;
Принимаем следовательно
Для обеспечения жесткости рамы в поперечном направлении необходимо чтобы ширина нижней части колонны отвечала требованиям:
;
Верхнюю часть колонны проектируем сплошной, двутаврового сечения; нижнюю - сквозной (из условия экономичности).
Находим пролет мостового крана:
Сбор нагрузок на поперечную раму от конструкций покрытия на 1 м2 горизонтальной поверхности
|
Тип, конструкция покрытия |
Норматив. нагрузка, |
Коэф. надежности по нагрузке, г |
Расчет. нагрузка, |
|
|
Покрытия по стальным кранам и профильнастилу |
||||
|
Защитный слой 20 мм из гравия, втопленного в мастику |
35 |
1,3 |
45,5 |
|
|
Водоизоляционный ковер из 3-х слоев рубероида |
15 |
1,3 |
19,5 |
|
|
Цементно-песчаная стяжка |
36 |
1,3 |
46,8 |
|
|
Утеплитель -минераловатные плиты |
6 |
1,3 |
7,8 |
|
|
Пароизоляция из 1 слоя рубероида |
4 |
1,3 |
5,2 |
|
|
Профилированный лист толщиной 1 мм |
15 |
1,05 |
15,75 |
|
|
Стальные решетчатые прогоны |
12 |
1,05 |
12,6 |
|
|
Собственный вес конструкции шатра |
35 |
1,05 |
36,75 |
|
|
Итого: |
Усилия, действующие на раму.
Погонная расчетная постоянная нагрузка от покрытия
- коэффициент надежности по нагрузке (Федеральный Закон №384-ФЗ от 30.12.2009г., статья 16, п.7).
Опорная реакция ригеля от веса покрытия
4. Определение постоянной нагрузки от веса колонн
- надкрановой части колонны:
- коэффициент надежности по нагрузке. (СНиП 2.01.07-85 таб.1)
- подкрановой части колонны:
Расчетный вес подкрановых балок:
Расчётная нагрузка от стенового ограждения
Принимаем стеновые панели навесные на верхней части колонны и шатровой части здания из керамзитаобетона:
где - масса стены;
- поверхностная масса остекления;
Момент в стойке рамы вследствие смещения осей.
Снеговая нагрузка.
Расчетная погонная снеговая нагрузка
, где
- расчетное значение нагрузки, III снеговой район.
- коэффициент перехода от веса снегового покрова земли к снеговой нагрузке на покрытие.
Опорная реакция ригеля от снеговой нагрузки.
кг.
Определение ветровой нагрузки. Для статического расчета поперечной рамы достаточно определить величину ветровой нагрузки с наветренной стороны (активное давление). Расчетная схема для определения ветровой нагрузки приведена на рис. 3.
Рис.3. Схема для определения ветровой нагрузки на поперечную раму промышленного здания
Ветровой район VI:
- нормативное значение ветрового давления .
Расчетная погонная нагрузка на колонну определяется для характерных уровней высотных отметок.
- на отметке 5,0 м ,
;
- коэффициент надежности по ветровой нагрузке.
- коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте.
- аэродинамический коэффициент.
- на отметке 10 м ,
- на отметке = 14,4 м,
- значение коэффициента на отметке H14,4=14,4 м;
- на отметке = 16,83 м (высота здания цеха),
- значение коэффициента на отметке H16,63=16,83 м;
каркас здание колонна ферма
Суммарный момент относительно уровня заделки нижней части стойки, который получается в результате перемножения равнодействующих ветровой нагрузки на отдельных участках на соответствующие плечи (расстояния до заделки)
Активная составляющая равномерно-распределенной эквивалентной погонной ветровой нагрузки.
Определим активную составляющею сосредоточенную ветровой нагрузки, которую принято считать приложенной в уровне верха стойки.
5. Определение нагрузок от крана
Мостовой кран
Характеристики крана (пролёт 24,0м).
Габариты крана:
Максимальное давление колеса крана -
Вес тележки -
Вес крана с тележкой -
Тип кранового рельса - КР-70.
Расчетное давление на колонну:
- коэффициент надежности по нагрузке.
коэффициент сочетания (п.4.17[1]);
давление колеса на подкрановый рельс.
;
подъёмная сила мостового крана;
полная масса крана с тележкой;
- число катков крана. с одной стороны.
Изгибающие моменты, возникающие от вертикальных давлений
6. Горизонтальная крановая нагрузка от поперечного торможения тележек с грузом
Расчетная горизонтальная сила:
;
Нормативное значение горизонтальной силы:
- коэффициент, учитывающий подвес груза..
Расчетная горизонтальная сила приложена к поперечной раме в уровне верхнего пояса подкрановой балки.
7. Расчёт и конструирование подкрановой балки
1. Определяем расчетные давления колеса крана
Для расчета по первой группе предельных состояний:
- вертикальное давление
коэффициент надежности по нагрузке (п.4,8[2]);
коэффициент сочетания (п.4.17[2]);
коэффициент динамичности при определении вертикальных нагрузок.
- горизонтальное давление:
горизонтальное боковое давление колеса крана от поперечного торможения;
коэффициент динамичности при определении горизонтальных нагрузок мостового крана (п.4.9[2]).
Для расчета по второй группе предельных состояний:
2. Определяем максимальные внутренние усилия.
Для расчета по первой группе предельных состояний.
Для определения наибольших изгибающих моментов и поперечных сил, устанавливаем краны в невыгоднейшее положение (краны максимально сближены).
Изгибающий момент от вертикальных и горизонтальных усилий
Определение ординат л.в.М:
;
Поперечная сила от вертикальных усилий:
Определение ординат л.в. Q:
Для расчета по второй группе предельных состояний. (Нагрузка от 1 крана.)
Изгибающий момент от действия вертикальных нагрузок.
Определение наибольшей вертикальной поперечной силы Qmax
Определение ординат линии влияния:
3. Подбор сечения подкрановой балки
1.Определяем толщину стенки балки, предварительно задав её высоту:
2.Принимаем минимальную ширину пояса из конструктивных соображений
3.Согласно табл. 50*[1], рассчитываемая конструкция относится к первой группе. Сталь марки С275;
4.Из условия обеспечения местной устойчивости, минимальная толщина пояса определяется из условия п.7.24, табл.30 [1]:
Рис. 4. Устройство тормозной конструкции
5.Принимаем окаймляющий швеллер №20. Геометрические характеристики швеллера:
6.Принимаем толщину тормозного листа
7.Ширина тормозного листа
- положение центра тяжести тормозной конструкции:
Момент инерции тормозной конструкции
Момент сопротивления тормозной конструкции
Требуемый момент сопротивления подкрановой балки
Оптимальная высота подкрановой балки
Требуемый момент инерции подкрановой балки
- прогиб из кабины крана при группе режима работы 8К.
Определяем минимальную высоту балки.
8.Назначаем высоту подкрановой балки
9.Вычисляем высоту стенки подкрановой балки
Принимаем высоту стенки балки кратно 50мм с округлением в большую сторону
Тогда полная высота балки составит
Фактический момент инерции
Статический момент
Фактический момент сопротивления:
10.Проверяем прочность балки.
- по нормальным напряжениям
- по касательным напряжениям
где: - расчетное сопротивление стали срезу (табл. 1* [2]);
11.Проверяем жёсткость балки (II предельное состояние)
12.Проверяем прочность стенки балки на действие максимальных местных напряжений
где ( для сварных подкрановых балок (п.13.34*[1]
сумма собственных моментов инерции кранового рельса КР-70 и верхнего пояса подкрановой балки;
- условие выполняется.
13.Проверяем прочность стенки балки на совместное действие нормальных, касательных и местных напряжений.
Для стенки балки должны выполняться условия п. 5.14 [1].
, где
поперечная сила от двух максимально сближенных кранов;
- условие выполняется.
14. Расчет прочности сварных соединений поясов со стенкой.
Принимаем:
Тип сварки - автоматическая, «в лодочку»; = 1,1; = 1,15 (табл.34 [1]);
= 5 мм. - минимальный расчетный катет шва (табл.38 [1])
- расчетное сопротивление сварных соединений по металлу шва (табл.56* [1]);
= 1; = 1 - коэффициент условий работы шва (п. 11.2*[2]); = 1;
Вид соединения - тавровое с двусторонними угловыми швами; сварка производится автоматом в углекислом газе (по ГОСТ 8050-85), марка сварочной проволоки - Св-08Г2С.
- проверяем прочность сварных швов:
по металлу шва:
- по металлу границы сплавления:
15. Расчет опорного ребра подкрановой балки.
Рис. 5. К расчету опорного ребра подкрановой балки.
Принимаем ширину опорного ребра
Вычисляем толщину опорного ребра из условия смятия торца ребра
;
Назначаем толщину опорного ребра жесткости в соответствии с сортаментом
Проверяем местную устойчивость опорного ребра
Вычисляем площадь опорного участка балки
Момент инерции
Радиус инерции: см;
Гибкость опорного ребра
( табл.72 [1] при )
Проверяем устойчивость опорного участка подкрановой балки:
;
условие выполняется.
16. Проверка местной устойчивости стенки подкрановой балки.
Определяем условную гибкость стенки балки
- условие не выполняется - устанавливаем поперечные ребра жесткости .
Максимальный
Принимаем шаг ребер жесткости - 1250мм.
Ширина ребра жесткости
Толщина ребра
Так как - проверку местной устойчивости стенки балки не производим.
8. Расчет и конструирование стропильной фермы
Рис. 6. Схема приложения нагрузки к узлам стропильной фермы.
Определение расчетных узловых нагрузок от полного загружения фермы постоянной и снеговой нагрузками.
Здесь
Определим опорные реакции фермы:
Расчётные усилия в стержнях фермы определяем графическим способом (диаграмма Максвелла-Кремона).
Таблица 2
Таблица расчётных усилий элементов фермы
|
Элементы фермы |
Обозначение стержня |
Расчетные усилия, кг |
||
|
сжатие |
растяжение |
|||
|
Верхний пояс |
III-а IV-в V-г VI-е |
0 -61359,2 -61359,2 -78719,8 |
||
|
Нижний пояс |
I-б I-д |
+36681,3 +78773,3 |
||
|
Раскосы |
а-б б-в г-д д-е |
-45943,7 -17746,0 |
+31302,3 +4509,5 |
|
|
Стойки |
в-г е-е* |
-7975,8 -2806,3 |
Подбор сечений элементов фермы
Предварительно принимаем:
- марка стали поясов и элементов решетки - С245; расчетное сопротивление стали Rу=2450 кг/см2.
- задаемся гибкостью рассчитываемых стержней фермы
- соединение стержней в узлах фермы производим на сварке (электроды марки Э-42),
Подбор сечений поясов стропильной фермы
1.Верхний сжатый пояс IV-в, V-г; N = - 61359,2 кг.
Требуемая площадь сечения
По сортаменту принимаем прокатный тавр ?22,5БТ2 с характеристиками сечения:
Гибкость
Проверка устойчивости подобранного сечения
- условие выполняется.
2. Верхний сжатый пояс VI-е; N = - 78719,8кг.
Требуемая площадь сечения
По сортаменту принимаем прокатный тавр ?25БТ2 с характеристиками сечения:
Гибкость
Проверка устойчивости подобранного сечения
- условие выполняется.
Принимаем сечение верхнего пояса по максимальному усилию из профиля 25БТ2.
3. Нижний пояс I-б; N = 36681,3кг.
Требуемая площадь сечения
По сортаменту принимаем прокатный тавр ?15БТ1 с характеристиками сечения:
Гибкость
Проверка прочности подобранного сечения
- условие выполняется.
4. Нижний пояс I-д; N = 78773,3кг.
Требуемая площадь сечения
По сортаменту принимаем прокатный тавр 22,5БТ1 с характеристиками сечения:
Гибкость
Проверка прочности подобранного сечения
- условие выполняется.
Принимаем сечение нижнего пояса по максимальному усилию из профиля 22,5БТ1.
Расчёт элементов решетки фермы.
5. Раскос а-б (опорный), N = -45943,7кг.
Требуемая площадь сечения
Принимаем сечение раскоса из двух равнополочных уголков, тогда площадь сечения одного уголка:
По сортаменту принимаем прокатные равнополочные уголки ‚125х10 с характеристиками сечения:
Гибкость
Проверка устойчивости подобранного сечения
- условие выполняется.
6. Раскос б-в; (растяжение) N = 31302,3кг.
Требуемая площадь сечения
По сортаменту принимаем равнополочные прокатные уголки ‚ 80х8 с характеристиками сечения:
Гибкость
Проверка прочности подобранного сечения
- условие выполняется.
7. Раскос г-д (сжатие), N = -17746 кг.
Требуемая площадь сечения
По сортаменту принимаем прокатные равнополочные уголки ‚80х8 с характеристиками сечения:
Гибкость
Проверка устойчивости подобранного сечения
- условие выполняется.
8. Раскос д-е; (растяжение) N = 4509,5кг.
Требуемая площадь сечения
По сортаменту принимаем равнополочные прокатные уголки ‚ 63х6 с характеристиками сечения:
Гибкость
Проверка прочности подобранного сечения
- условие выполняется.
9. Стойка в-г (сжатие), N = -7975,8 кг.
Требуемая площадь сечения
По сортаменту принимаем прокатные равнополочные уголки ‚ 63х6 с характеристиками сечения:
Гибкость
Проверка устойчивости подобранного сечения
- условие выполняется.
10. Стойка е-е* (сжатие), N = -2806,3кг.
Требуемая площадь сечения
По сортаменту принимаем прокатные равнополочные уголки ‚63х6 с характеристиками сечения:
Гибкость
Проверка устойчивости подобранного сечения
- условие выполняется.
9. Расчет узлов фермы
При расчете узлов фермы определяют размеры сварных швов, задавшись катетом сварного шва kf, необходимо определить длину фланговых швов lw, соединяющих элементы решетки с фасонками по перу и обушку, преимущественно по металлу шва.
Принимаем: сварка ручная, электроды марки Э-42.
Раскос а-б.
Расчетное усилие N = -45943,7 кг. (2L125х10)
Определяем длину сварного шва:
- по металлу шва
- по металлу границы сплавления
Раскос б-в.
Расчетное усилие N = 31302,3 кг. (2L 80х8)
Определяем длину сварного шва:
- по металлу шва
- по металлу границы сплавления
Раскос г-д
Расчетное усилие N = -17746,0 кг. (2L 80х8)
Определяем длину сварного шва:
- по металлу шва
- по металлу границы сплавления
Раскос д-е. (2L 63х6)
Расчетное усилие N = 4509,5 кг.
Определяем длину сварного шва:
- по металлу шва
- по металлу границы сплавления
Стойка в-г.
Расчетное усилие N = -7975,8 кг. (2L 63х6)
Определяем длину сварного шва:
- по металлу шва
- по металлу границы сплавления
Стойка е-е*.
Расчетное усилие N = -2806,3 кг. (2L 63х6)
Определяем длину сварного шва:
- по металлу шва
- по металлу границы сплавления
Расчет и конструирование колонны
Согласно табл.50*[1], рассчитываемая конструкция относится к 3 группе. Принимаем класс стали С245;
Для определения расчетных длин вычисляем:
Принимаем отношение ; тогда отношение погонных жесткостей участков составит
|
№ п/п |
Нагрузка и комбинации усилий |
Коэффициент сочетаний |
Сечение стойки |
|||||||||||
|
1-1 |
2-2 |
3-3 |
4-4 |
|||||||||||
|
М, тм |
N, т |
М, тм |
N, т |
М, тм |
N, т |
М, тм |
N, т |
Q, т |
||||||
|
1 |
Постоянная |
1 |
- |
15,703 |
-3,691 |
25,389 |
8,888 |
30,114 |
-4,099 |
32,382 |
1,112 |
|||
|
2 |
Снеговая |
1 |
- |
16,2 |
-3,808 |
16,2 |
9,169 |
16,2 |
-4,229 |
16,2 |
1,147 |
|||
|
0,9 |
- |
14,58 |
-3,427 |
14,58 |
8,252 |
14,58 |
-3,806 |
14,58 |
1,032 |
|||||
|
3 |
Крановая |
На левую стойку |
1 |
- |
- |
7,762 |
- |
-38,887 |
62,198 |
-11,581 |
62,198 |
-2,338 |
||
|
0,9 |
- |
- |
6,986 |
- |
-34,998 |
55,978 |
-10,423 |
55,978 |
-2,104 |
|||||
|
4 |
На правую стойку |
1 |
- |
- |
7,762 |
- |
1,514 |
8,331 |
28,819 |
8,331 |
-2,338 |
|||
|
0,9 |
- |
- |
6,986 |
- |
1,363 |
7,498 |
25,937 |
7,498 |
-2,104 |
|||||
|
5 |
Тормозная |
На левую стойку |
1 |
- |
- |
0,269 |
- |
0,269 |
- |
7,261 |
- |
0,645 |
||
|
0,9 |
- |
- |
0,242 |
- |
0,242 |
- |
6,535 |
- |
0,581 |
|||||
|
6 |
На правую стойку |
1 |
- |
1,193 |
- |
1,193 |
- |
5,389 |
- |
0,359 |
||||
|
0,9 |
- |
- |
1,074 |
- |
1,074 |
- |
4,85 |
- |
0,323 |
|||||
|
7 |
Ветровая |
На левую стойку |
1 |
- |
- |
-3,744 |
- |
-3,744 |
- |
-44,264 |
- |
5,292 |
||
|
0,9 |
- |
- |
-3,37 |
- |
-3,37 |
- |
-39,838 |
- |
4,763 |
|||||
|
8 |
На правую стойку |
1 |
- |
- |
4,691 |
- |
4,691 |
- |
41,707 |
- |
-4,537 |
|||
|
0,9 |
- |
- |
4,222 |
- |
4,222 |
- |
37,536 |
- |
-4,083 |
|||||
|
№ нагрузок |
1 |
- |
1+3+6 |
1+2 |
1+8 |
- |
||||||||
|
Усилия |
- |
- |
5,264 |
25,389 |
18,057 |
46,341 |
37,608 |
32,382 |
- |
|||||
|
№ нагрузок |
0,9 |
- |
1+3+6+8 |
1+2+4+6+8 |
1+4+5+8 |
- |
||||||||
|
Усилия |
- |
- |
8,591 |
25,389 |
23,799 |
52,192 |
65,909 |
39,88 |
- |
|||||
|
№ нагрузок |
1 |
- |
1+2 |
1+3+6 |
1+7 |
- |
||||||||
|
Усилия |
- |
- |
-7,499 |
41,589 |
-31,192 |
92,312 |
-48,363 |
32,382 |
- |
|||||
|
№ нагрузок |
0,9 |
- |
1+2+7 |
1+3+6+7 |
1+2+3+5+7 |
- |
||||||||
|
Усилия |
- |
- |
-10,488 |
39,969 |
-30,554 |
86,092 |
-64,699 |
102,94 |
- |
|||||
|
№ нагрузок |
1 |
- |
- |
1+2 |
1+4+5 |
- |
||||||||
|
Усилия |
- |
- |
- |
- |
18,057 |
46,341 |
31,981 |
40,713 |
- |
|||||
|
№ нагрузок |
0,9 |
- |
1+2+3+6+8 |
1+2+4+6+8 |
1+2+3+5+8 |
- |
||||||||
|
Усилия |
- |
- |
5,164 |
39,969 |
23,799 |
52,192 |
12,673 |
102,94 |
- |
|||||
|
№ нагрузок |
1 |
- |
1+2 |
1+3+6 |
1+3+5 |
- |
||||||||
|
Усилия |
- |
- |
-7,499 |
41,589 |
-31,192 |
92,312 |
-22,941 |
94,58 |
- |
|||||
|
№ нагрузок |
0,9 |
- |
1+2+7 |
1+2+3+6+7 |
1+2+3+5+7 |
- |
||||||||
|
Усилия |
- |
- |
-10,488 |
39,969 |
-22,302 |
100,672 |
-64,699 |
102,94 |
- |
|||||
|
№ нагрузок |
1 |
- |
- |
- |
1+8 |
- |
||||||||
|
Усилия |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
37,608 |
32,382 |
- |
|||||
|
№ нагрузок |
1 |
- |
- |
- |
1+7 |
- |
||||||||
|
Усилия |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
-48,363 |
33,382 |
- |
Коэффициент расчетной длины м2:
Расчетные длины участков колонны:
- в плоскости действия момента
- в плоскости, перпендикулярной действию момента
10. Расчет и конструирование верхней (надкрановой) части колонны
Сечение надкрановой части колонны принимаем в виде сварного двутавра.
Принятые расчетные усилия:
Требуемая площадь сечения верхней части колонны:
Предварительно находим значения, необходимые для расчета:
- эксцентриситет приложения продольной силы:
Условная гибкость стержня
Относительный эксцентриситет
При коэффициент влияния формы сечения
Приведенный относительный эксцентриситет
При
Требуемая площадь сечения
Требуемая площадь сечения по формуле Ясинского
Минимальная ширина сечения колонны из условия жесткости относительно оси y-y
Для двутавровых сечений
Назначаем стенку колонны из листа 460х10мм, тогда площадь одной полки составит
Из конструктивных соображений принимаем ширину полки сечения b = 25см.
Фактическая площадь
Определение геометрических характеристик принятого сечения
- моменты инерции
- момент сопротивления
- радиусы инерции и гибкости
Проверяем фактическое напряжение в сечении
- условие выполняется.
Проверяем местную устойчивость стенки
Согласно п.7.16 [1]
Проверяем местную устойчивость полок:
, свес полок,
- условие выполняется, местная устойчивость полок обеспечена.
Проверяем напряжение в сечении верхней части колонны из плоскости действия момента
При вычислении принимают максимальный момент в пределах средней трети длины стержня
- условие выполняется.
11. Расчет нижней части колонны
Предварительно задаемся типом сечения нижней части колонны. Шатровую ветвь принимаем из уголков и листа, а подкрановую из двутавра. Ветви соединяются решеткой из одиночных уголков, располагаемых под углом 45 - 50 0 к горизонтали. Высоту сечения ранее приняли h1=1,5м
z1 - расстояние от центра тяжести сечения колонны до ветви, противоположной рассматриваемой (в несимметричных сечениях z1 = (0,4…0,5)h - до наиболее нагруженной ветви).
z1 = 0,4·h1 = 0,4·1,5 = 0,6м
z2 = h1 - z1 = 1,5 - 0,6 = 0,9м
Усилие приходящееся на ветвь, определяют по формуле
Усилия для расчета подкрановой ветви
Сечение 3 - 3
Сечение 4 - 4
Усилия для расчета шатровой ветви
Сечение 3 - 3
Сечение 4 - 4
Расчет подкрановой ветви
Для расчета принимаем максимальные усилия:
- для подкрановой ветви
- для шатровой ветви
Назначаем высоту двутавра из условия
Назначаем двутавр № 40 с характеристиками:
Гибкость ветви
Проверяем устойчивость ветви
Здесь
Проверяем гибкость ветви в плоскости действия момента
- условие соблюдается.
lb = 1500мм - расстояние между узлами;
Расчет наружной ветви
Ориентировочная площадь сечения наружной ветви при л = 70 и ц = 0,754
Предварительно проектируем сечение из двух уголков L 100х10 и листа 350х16мм
Характеристики L 100х10
Площадь сечения шатровой ветви
Общая площадь подкрановой части колонны:
Расстояние от центра тяжести всего сечения колонны до осей ветви при расстоянии между осями ветвей
Где
Расстояние от центра тяжести сечения до осей ветвей, при расстоянии между осями ветвей
С учетом фактических значений вычисляем значения усилий в ветвях колонны:
- подкрановая ветвь
Гибкость ветви
Гибкость ветви между узлами решетки при lb = 150см
Напряжение в сечении двутавра № 40
-условие выполняется.
Усилие в наружной ветви
Момент инерции сечения ветви в плоскости действия момента:
Момент инерции сечения ветви в плоскости действия момента:
Определяем радиус инерции наружной ветви колонны из плоскости действия момента:
То же, в плоскости действия момента
Гибкость всей ветви:
Гибкость ветви между узлами решетки:
85
Напряжение в сечении наружной ветви:
- условие выполняется.
Проверяем несущую способность всего сечения нижней части колонны в целом:
Предварительно вычисляем:
Относительный эксцентриситет
Гибкость нижней части колонны
Условная приведенная гибкость для колонн, ветви которых соединяются решеткой из уголков, расположенных под углом 40°…60° Предварительно принимаем раскосы из уголков L 80х7; Аd = 10,8см2; imin = 1,58см.
где б1 = 28 при б = 45 0;
При m1x = 0,753 и лef = 1,37 находим цe = 0,657.
Проверяем устойчивость колонны
- условие выполняется.
Расчет раскосов решетки колонны
Поперечная сила в сечении колонны по таблице расчетных усилий
Условная расчетная поперечная сила
- следовательно в дальнейших расчетах используем Q=4289кг.
Усилие в раскосе
Nd = Q/2·sinб = 6907/2·0,707 = 4884,7 кг
б = 45 0 ; sinб = 0,707
Определяем длину раскоса
Определяем гибкость (принимаем L 90х6; Аd = 10,6см2; imin = 2,78см)
Напряжение в раскосе
12. Расчет стыка верхней и нижней части колонны
N2 = 39969 кг; М2 = -10488 кг*м
Усилие в поясе, которое передается на швы
Определяем длину шва
Принимаем lw = 40см
hs? (0,5…0,8) h2 =(0,5…0,8)1,5 =0,75…1,5 м, принимаем hs =80 см.
Усилие на уступ колонны
100672 -39969 = 60703кг;
Рабочая длина листа траверсы z = 25 + 2 · 2 =29см
Проверяем напряжение смятия стенки траверсы от давления подкрановых балок
Определяем геометрические характеристики траверсы
Т.к. сечение симметричное, то y1=y2= 400мм
Момент инерции сечения
Момент сопротивления верхней части сечения
Давление траверсы на подкрановую ветвь при первом сочетании усилий
Изгибающий момент у грани внутренней полки верхней части колонны
Расчетная поперечная сила траверсы с учетом части опорного давления подкрановых балок
Напряжение в траверсе от изгиба и среза
Требуемая толщина швов для крепления стенки траверсы к подкрановой ветви колонны
Назначаем толщину сварных швов kf = 6 мм
Сила, действующая на вертикальное ребро подкрановой ветви
т.е. толщину швов для крепления вертикального ребра траверсы принимаем равным толщине швов для крепления стенки траверсы.
Расчет базы колонны
В уровне верха фундамента действуют усилия в ветвях:
на подкрановую ветвь
на наружную ветвь
Для фундамента принят бетон класса В-7,5, для которого расчетное сопротивление бетона осевому сжатию Rb = 4,5МПа. Базу проектируем из стали С245, сварка электродами Э42.
13. Расчет плиты
Площадь опорной плиты при центральном сжатии ветви:
Намечаем ширину плиты
B = b+2·tср+2·c = 40 + 2·1 + 2·5 = 52см
где tp = 1см - толщина листов траверсы
с - свес плиты, принимаемый 30 - 50мм. Принимаем c=50мм.
Требуемая площадь плиты при цb = 1,4
Длина плиты
.
Уточняем коэффициенты
Расчетное сопротивление бетона
Фактическое давление на бетон
Так как под плитой наружной ветви, напряжение на фундамент больше, чем в подкрановой ветви, то расчет производим для наружной ветви.
Участок №1. (опирание по трем сторонам)
при соотношении сторон
,
Где 0,8- коэффициент, учитывающий защемление участка плиты по контуру сварки.
Участок №2. (консольный)
Момент в заделке консольного участка 2
Расчет плиты ведем по участку 1 где М1 > М2.
Толщина плиты
Принимаем tпл. = 25 мм
14. Расчет траверсы и ребер базы
Требуемая длина одного шва
Принимаем lwd = 25см, с учетом не провара по концам шва.
Сварка ручная; электроды марки Э-42.
Проверяем напряжение в горизонтальных швах, прикрепляющих траверсу к плите
Нагрузка приходящаяся на одно ребро
Изгибающий момент в заделке
,
Вычисляем требуемый момент сопротивления ребра Wr и затем высоту ребра hr при tr = 1см
Принимаем hr = 25см (кратно 50мм);
Проверяем прочность вертикальных листов траверсы
Нормальное напряжение от действия момента
Определяем опорную реакцию V консоли, сдвигающую ребро
Определяем напряжение фw в швах
Суммарное напряжение составит
- условие выполняется.
15. Расчет анкерных болтов
Требуемая площадь нетто сечения анкерных болтов
Площадь поверхности одного болта
Ближайший диаметр болта 30мм; принятая площадь
Библиографический список
1. «СНиП II-23-81* «Стальные конструкции». М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1988г.
2. СНиП 2.01.07-85 «Нагрузки и воздействия». М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1988г.
3. СНиП 2.03.01-84* «Бетонные и железобетонные конструкции». М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1989г.
4. « Подкрановые конструкции». О.В. Емельянов, Э.Л. Шаповалов. Учебное пособие. Магнитогорск. Изд-во Магнитогорск. гос. техн. ун-та им. Г.И. Носова.
5. «Металлические конструкции» Е.И. Беленя.:М--Стройиздат,1986г.
6. «Примеры расчета металлических конструкций» А.П. Мандриков.:М--Стройиздат1991г
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
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 16.09.2017Компоновка однопролетной поперечной рамы, методика сбора загрузок. Расчет и конструирование подкрановой балки, стропильной фермы. Определение усилий в элементах, подбор и проверка сечений стержнем, расчет сварных соединений. Нагрузка от мостовых кранов.
курсовая работа [516,2 K], добавлен 19.04.2015Компоновка поперечной рамы. Расчет внецентренно-сжатой колонны, узла сопряжения верхней и нижней частей колонны. Подбор сечения сжатых стержней фермы. Сбор нагрузок на ферму. Расчет анкерных болтов. Расчетные сочетания усилий. Статический расчёт рамы.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 14.11.2016Компоновка 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 24.04.2012Компоновка конструктивной схемы каркаса. Поперечная и продольная система. Расчетная схема рамы: снеговая и ветровая нагрузка. Определение расчетных внутренних усилий. Расчет узлов и конструирование стропильной фермы. Стыка верхней части колонны с нижней.
курсовая работа [1,6 M], добавлен 13.05.2014Компоновка конструктивной схемы каркаса. Нагрузки и воздействия на каркас здания. Статический расчет поперечной рамы. Расчет на постоянную нагрузку, на вертикальную нагрузку от мостовых кранов. Расчет и конструирование стержня колонны, стропильной фермы.
курсовая работа [1,7 M], добавлен 27.05.2015Компоновка конструктивной схемы каркаса. Статистический расчет одноэтажной однопролетной рамы. Расчеты и конструирование стальной стропильной фермы. Определение разных нагрузок, действующих на ферму. Расчет и проверка устойчивости ступенчатой колонны.
курсовая работа [1,8 M], добавлен 03.11.2010Компоновка конструктивной схемы каркаса. Расчет поперечной рамы каркаса. Конструирование и расчет колонны. Определение расчетных длин участков колонн. Конструирование и расчет сквозного ригеля. Расчет нагрузок и узлов фермы, подбор сечений стержней фермы.
курсовая работа [678,8 K], добавлен 09.10.2012Определение компоновочных размеров поперечной рамы стального каркаса здания. Расчёт стропильной фермы, составление схемы фермы с нагрузками. Определение расчётных усилий в стержнях фермы. Расчёт и конструирование колонны. Подбор сечения анкерных болтов.
курсовая работа [1,5 M], добавлен 15.04.2019Характеристики 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
