Усиление стальной стропильной фермы одноэтажного здания
- Добавлен: 04.11.2022
- Размер: 966 KB
- Закачек: 0
Узнать, как скачать этот материал
Подписаться на ежедневные обновления каталога:
Описание
Усиление стальной стропильной фермы одноэтажного здания
Состав проекта
|
ферма.dwg
|
РГР.docx
|
Дополнительная информация
Контент чертежей
ферма.dwg
Ведомость отправочных элементов
Масса напл. металла: 1.0% = 20.2 кг
ведомость повреждений
РГР "Усиление стальной стропильной фермы
Усиление стальной стропильной фермы
Ведомость повреждений
РГР.docx
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ НАУКИ РОССИИФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
МУРМАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра промышленного и
гражданского строительства
РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКАЯ РАБОТА
на тему: «Усиление стальной стропильной фермы одноэтажного здания»
«Металлические конструкции (спецкурс)»
Стм17о-2 Овсянникова Ю.А.
Поверочный расчет неусиленной стропильной фермы ..5
1 Статический расчет фермы .5
1.1 Постоянная нагрузка 5
1.2 Снеговая нагрузка .6
1.3 Подготовка данных для расчёта на ПК ..7
2 Поверочный расчет элементов фермы не имеющих дефектов и повреждений ..9
2.1 Поверочный расчет сжатых элементов ..9
2.2 Поверочный расчет растянутых элементов .20
3 Поверочный расчет элементов фермы имеющих повреждения ..28
3.1 Общее искривление стержня №3 (Р2) ..28
3.2 Коррозионные повреждения стержня №18 (В5) .30
3.3 Проверка прочности стержня №1 (Р1) с вырезом 32
Проектирование усиления ..35
1 Выбор и обоснование способа усиления ..35
2 Расчет усиления стержней фермы 35
2.1 Усиление стержня №3 (Р2) 35
2.2 Усиление стержня №18 (В5) .40
2.3 Усиление стержня №1 (Р1) с вырезом ..45
Список литературы ..47
Основными задачами курсовой работы являются закрепление теоретических знаний ознакомление с методикой определения технического состояния конструкций стальных ферм ознакомление с принципами поверочных расчетов элементов стальных конструкций ознакомление с проектированием усиления стальных стропильных ферм.
Курсовая работа разработана в соответствии с заданием на проектирование. Работа состоит из пояснительной записки с необходимыми решениями по усилению фермы и чертежа на одном листе формата А2.
Поверочный расчет неусиленной стропильной фермы
1 Статический расчет фермы
1.1 Постоянная нагрузка
Рисунок 1 - Схема загружения
Нагрузка от покрытия определяется по формуле
где: γn =1 – коэффициент надёжности по уровню ответственности зданий и сооружений (нормальный уровень отвественности);
γn =105 – коэффициент надёжности по нагрузке для металлических конструкций [4 п. 7.2];
- расчетная нагрузка от веса покрытия;
= 42800 кг=4280 кН – собственный вес фермы;
L =300 м – пролет фермы.
Определим усилия действующие на ферму от постоянной нагрузки
1.2 Снеговая нагрузка
где: се – коэффициент учитывающий снос снега с покрытий зданий под действие ветра или иных факторов;
сt =1– термический коэффициент;
=1- коэффициент перехода от веса снегового покрова земли к снеговой нагрузке на покрытие;
γn =1 – коэффициент надёжности по уровню ответственности зданий и сооружений (нормальный уровень отвественности);
γf =14 – коэффициент надёжности по нагрузке от снега [4 п. 10.12];
Sg – нормативное значение веса снегового покрова на 1 м2 горизонтальной поверхности земли
(Снеговой район V г. Мурманск)
где: k= 062 (Тип местности B отметка верха покрытия: +90м)
– наибольший размер покрытия в плане – наименьший размер покрытия в плане
S=180·14·6·1=1512 кНм
Определим усилия действующие на ферму от снеговой нагрузки
1.3 Подготовка данных для расчёта на ПК
Рисунок 2 – Схема нумерации узлов и элементов поясов и решётки стропильной фермы
- Подвижная опора: 1
- Неподвижная опора: 22
- Количество стержней: 41
- Количество узлов: 22
- Количество загружений: 2
Таблица 1 – Координаты узлов
Таблица 2 – Номера узлов стержней
Таблица 3 - Проекции сил на оси X и Y по узлам
Таблица 4 - Расчет статически определимой фермы покрытия
2 Поверочный расчет элементов фермы не имеющих дефектов и повреждений
2.1 Поверочный расчет сжатых элементов
2.1.1 Проверяется сечение элемента верхнего пояса стержня №2 (В1) из спаренных уголков 125х10 со следующими характеристиками:
- площадь сечения уголка А=2433 см2;
- радиус инерции в плоскости фермы =385 см;
- момент инерции в плоскости фермы =35982 см4;
- расстояние от обушка до оси центра тяжести уголка =345 см;
- толщина пера уголка =10 см.
Радиус инерции из плоскости фермы определяется по формуле:
где: – момент инерции из плоскости фермы для спаренных уголков который определяется по формуле:
Расчетные длины стержня:
- в плоскости фермы: =297 м=297 см;
- из плоскости фермы: =297 м=297 см.
- в плоскости фермы определяется по формуле:
- из плоскости фермы определяется по формуле:
Максимальная условная гибкость в плоскости фермы определяется по формуле:
Значение коэффициента определяем по формуле:
где: (п. 7.1.4 СП 16.13330.2016).
Коэффициент устойчивости при центральном сжатии определяется по формуле:
Условие устойчивости определяется по формуле:
где: N – усилие сжатия стержня по таблице 1.1.3.4;
– коэффициент условий работы конструкции;
– расчетное сопротивление стали;
– коэффициент устойчивости при центральном сжатии.
Предельная гибкость определяется по формуле:
где коэффициент α определяется по формуле:
2.1.2. Проверяется сечение элемента верхнего пояса стержня №6 из спаренных уголков 125х10:
- в плоскости фермы: =30 м=300 см;
- из плоскости фермы: =30 м=300 см.
Условие устойчивости:
Условие не выполняется.
2.1.3 Проверяется сечение элемента верхнего пояса стержня №10 из спаренных уголков 180х11 со следующими характеристиками:
- площадь сечения уголка А=3880 см2;
- радиус инерции в плоскости фермы =560 см;
- момент инерции в плоскости фермы =121644 см4;
- расстояние от обушка до оси центра тяжести уголка =485 см;
- толщина пера уголка =11 см.
- в плоскости фермы: =300 м=300 см;
- из плоскости фермы: =300 м=300 см.
условие выполняется.
2.1.4 Проверяется сечение элемента верхнего пояса стержня №14 из спаренных уголков 180х11 со следующими характеристиками:
2.1.5 Проверяется сечение элемента верхнего пояса стержня №14 из спаренных уголков 180х11 со следующими характеристиками:
2.1.6 Проверяется сечение раскоса №11 из спаренных уголков 90х7 со следующими характеристиками:
- площадь сечения уголка А=1228 см2;
- радиус инерции в плоскости фермы =277 см;
- момент инерции в плоскости фермы =9430 см4;
- расстояние от обушка до оси центра тяжести уголка =247 см;
- толщина пера уголка =07 см.
Расчетные длины стержня:
- в плоскости фермы: =210 м=210 см;
- из плоскости фермы: =262 м=262 см.
2.1.7 Проверяется сечение раскоса №7 из спаренных уголков 100х8 со следующими характеристиками:
- площадь сечения уголка А=1660 см2;
- радиус инерции в плоскости фермы =307 см;
- момент инерции в плоскости фермы =14719 см4;
- расстояние от обушка до оси центра тяжести уголка =275 см;
- толщина пера уголка =08 см.
2.1.8 Проверяется сечение раскоса №15 из спаренных уголков 80х6 со следующими характеристиками:
- площадь сечения уголка А=938 см2;
- радиус инерции в плоскости фермы =247 см;
- момент инерции в плоскости фермы =5697 см4;
- расстояние от обушка до оси центра тяжести уголка =219 см;
- толщина пера уголка =06 см.
2.1.9 Проверяется сечение раскоса №38 из спаренных уголков 110х8 со следующими характеристиками:
- площадь сечения уголка А=1720 см2;
- радиус инерции в плоскости фермы =339 см;
- момент инерции в плоскости фермы =19817 см4;
- расстояние от обушка до оси центра тяжести уголка =300 см;
2.2 Поверочный расчет растянутых элементов
2.2.1 Проверяется сечение элемента нижнего пояса стержня №5 (Н1) из спаренных уголков 125х8 со следующими характеристиками:
- площадь сечения уголка А=1969 см2;
- радиус инерции в плоскости фермы =387 см;
- момент инерции в плоскости фермы =29436 см4;
- расстояние от обушка до оси центра тяжести уголка =336 см;
Предельная гибкость равна
2.2.2 Проверяется сечение элемента нижнего пояса стержня №9 из спаренных уголков 125х8 со следующими характеристиками:
2.2.3 Проверяется сечение элемента нижнего пояса стержня №13 из спаренных уголков 160х10 со следующими характеристиками:
- площадь сечения уголка А=3143 см2;
- радиус инерции в плоскости фермы =496 см;
- момент инерции в плоскости фермы =77424 см4;
- расстояние от обушка до оси центра тяжести уголка =430 см;
2.2.4 Проверяется сечение элемента нижнего пояса стержня №17 из спаренных уголков 160х10 со следующими характеристиками:
2.2.5 Проверяется сечение элемента нижнего пояса стержня №21 из спаренных уголков 160х10 со следующими характеристиками:
- в плоскости фермы: =150 м=150 см;
- из плоскости фермы: =150 м=150 см.
2.2.6 Проверяется сечение раскоса №4 из спаренных уголков 80х6 со следующими характеристиками:
- в плоскости фермы: =206 м=206 см;
- из плоскости фермы: =257 м=257 см.
2.2.7 Проверяется сечение раскоса №8 из спаренных уголков 70х5 со следующими характеристиками:
- площадь сечения уголка А=686 см2;
- радиус инерции в плоскости фермы =216см;
- момент инерции в плоскости фермы =3194 см4;
- расстояние от обушка до оси центра тяжести уголка =190 см;
- толщина пера уголка =05 см.
- из плоскости фермы: =257 м=257см.
2.2.8 Проверяется сечение раскоса №12 из спаренных уголков 50х5 со следующими характеристиками:
- площадь сечения уголка А=480 см2;
- радиус инерции в плоскости фермы =153см;
- момент инерции в плоскости фермы =1120 см4;
- расстояние от обушка до оси центра тяжести уголка =142 см;
2.2.9 Проверяется сечение раскоса №41 из спаренных уголков 90х7 со следующими характеристиками:
2.2.10 Проверяется сечение стойки №20 из спаренных уголков 50х5 со следующими характеристиками:
- в плоскости фермы: =168 м=168 см;
- из плоскости фермы: =210 м=210 см.
3 Поверочный расчет элементов фермы имеющих повреждения
3.1 Общее искривление стержня №3 (Р2)
Сечение стержня - из спаренных уголков 110х8 со следующими характеристиками:
Максимальная условная гибкость ииз плоскости фермы определяется по формуле:
Предельное искривление при:
Стержень №1 (Р1) нужно усиливать.
3.2 Коррозионные повреждения стержня №18 (В5)
Сечение стержня - из спаренных уголков 180х11 со следующими характеристиками:
- толщина пера уголка =11 см;
Характеристика повреждения: Δ=25 мм.
Расчетные геометрические характеристики стержня:
Стержень №18 (В5) нужно усиливать.
3.3 Проверка прочности стержня №1 (Р1) с вырезом
Сечение стержня - из спаренных уголков 90х7 со следующими характеристиками:
- толщина пера уголка =07 см;
- ширина пера уголка В=9 см.
Характеристики выреза:
- ширина выреза пера уголка b=30 мм
- длина выреза пера уголка l=120 мм.
Рисунок 3 - Уголок с вырезом
Выполним проверку условий:
n=30 cx=160 cy=147 (Приложение 5 СП 16.13330.2016)
Таблица 5 – Проверка прочности и устойчивости стержней фермы
Расчетное сопротивление стали
Проектирование усиления
1 Выбор и обоснование способа усиления
Усиление конструкции проведем с частичной разгрузкой с отсутствием во время усиления снеговой нагрузкой.
2 Расчет усиления стержней фермы
2.1 Усиление стержня №3 (Р2)
На раскос стропильной фермы состоящей из двух уголков 110х8 действует сжимающая сила . Материал конструкции имеет расчетное сопротивление 240 Мпа.
Характеристики основного сечения: А0=3440 см2; =39634 см4; =339 см; =4954 см3;
- в плоскости фермы: =210 м;
- из плоскости фермы: =262 м.
Класс конструкции – III
Определим расчетную величину начального прогиба стержня. Расчетное значение случайного относительного эксцентриситета при =6077 =012.
Случайный эксцентриситет и прогиб:
Выявленный при обследовании прогиб больше случайного прогиба поэтому для дальнейшего расчета принимаем .
Проверка возможности усиления стержня при действии продольного сжимающего усилия действующего во время работ по усилению
- по прочности при случайном эксцентриситете:
- по условию устойчивости:
Уменьшим значение нагрузки до выполнения условий прочности и устойчивости:
Для усиления принимаем швеллер 10П из стали С245 по ГОСТ 8240-97
Рисунок 4 - Усиление стержня №3
Характеристики сечения после усиления:
Определим прогиб стержня после присоединения элемента усиления:
Расчет сварных швов на воздействие условной поперечной силы:
Статический момент элемента усиления относительно нейтральной оси:
Максимальный шаг шпоночного шва:
Принимаем мм t=060 м. Сварка производится электродами Э42; Мпа.
Расчет непрерывных участков шпоночных швов осуществляется на сдвигающее усилие:
Минимальная длина участков шпоночного шва:
Длину участков шпоночных швов принимаем 5 см. Концевые швы элементов усиления принимаем с катетом мм
Нормальное усилие передаваемое на элемент усиления:
Длина концевых швов:
Длину швов принимаем 14 см.
Определяем остаточный сварочный прогиб элемента:
Коэффициент учитывающий начальное напряженно-деформированное состояние элемента и схему его усиления:
где - коэффициент характеризующий уровень начальных напряжений в зоне i-го шва.
Напряжения в зоне швов пластин при случайном эксцентриситете:
Напряжения в зоне швов пластин со швеллером при случайном эксцентриситете:
Остаточный сварочный прогиб при случайном эксцентриситете:
Расчетный эквивалентный эксцентриситет при случайном эксцентриситете:
Проверка устойчивости усиленного стержня в плоскости изгиба при случайном эксцентриситете:
2.2 Усиление стержня №18 (В5)
На элемент верхнего пояса стропильной фермы состоящий из двух уголков 180х11 действует сжимающая сила . Материал конструкции имеет расчетное сопротивление 310 Мпа.
Характеристики основного сечения: =243268 см4; =560 см; =50158см3; =18494 см3;
- в плоскости фермы: =300 м;
- из плоскости фермы: =300 м.
Определим расчетную величину начального прогиба стержня. Расчетное значение случайного относительного эксцентриситета при =5357 =011.
Случайный эксцентриситет и прогиб положительного направления:
Случайный эксцентриситет и прогиб отрицательного направления:
- по прочности при случайном положительном эксцентриситете:
- по прочности при случайном отрицательном эксцентриситете:
Поскольку то можно выполнять усиление без разгрузки.
Для усиления принимаем уголок 90х8 из стали С245 по ГОСТ 8509-93
Рисунок 5 - Усиление стержня №18
- при положительном случайном эксцентриситете
- при отрицательном случайном эксцентриситете
Принимаем мм м. Сварка производится электродами Э42; Мпа.
Длину швов принимаем 11 см.
Напряжения в зоне шва при случайном положительном эксцентриситете:
Напряжения в зоне шва при случайном отрицательном эксцентриситете:
- положительного направления
- отрицательного направления
2.3 Усиление стержня №1 (Р1) с вырезом
Сечение стержня - из спаренных уголков 90х7;
Площадь сечения: А=2456 см2;
Площадь ослабления вырезом:
абсолютное значение продольной силы от фактических нагрузок на период усиления.
Определяем дополнительную площадь сечения:
Для усиления принимаем два стержня из круглой стали диаметром 11 мм из стали С245 по ГОСТ 2590-2006 с =190 см2.
Напряжение проверяем по формуле:
Условие прочности сечения выполняется.
Высота катета сварных швов при заданной длине шва:
Рисунок 5 - Усиление стержня №1
Андрианов К.А. Расчёт усилений конструкций перед реконструкцией и капитальным ремонтом : учебное пособие К.А. Андрианов В.И. Леденев И.В. Матвеева. – Тамбов : Изд-во ФГБОУ ВПО «ТГТУ» 2012. – 112 с.
Евдокимцев О.В. Усиление стальной фермы производственного здания. Методические указания. Тамбов: Издательство ТГТУ 2010 32 с.
СП 16.13330.2017 "Стальные конструкции. Актуализированная редакция СНиП II-23-81*" – М.: Минстрой России 2017. – 148 с.
СП 20.13330.2017 "Нагрузки и воздействия. Актуализированная редакция СНиП 2.01.07-85*" – М.: Минстрой России 2017. – 104 с.
Рекомендуемые чертежи
- 24.01.2023
Свободное скачивание на сегодня
Обновление через: 19 часов 1 минуту