Каркас одноэтажного промышленного здания

Моё.doc

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ
Саратовский государственный технический университет
Кафедра: Промышленное и гражданское строительство
Пояснительная записка
к курсовому проекту по дисциплине
« Металлические конструкции »
Компоновка поперечной рамы
Сбор нагрузок на поперечную раму
1 Постоянная нагрузка
Статический расчет рамы
Определение расчетных усилий в стойке рамы
Проектирование колонны
1 Определение расчетных длин колонны
2 Подбор сечения верхней части колонны
3 Подбор сечения нижней части колонны
4 Расчет и конструирование узла сопряжения верхней и нижней частей колонны
5 Расчет и конструирование базы колонны
Конструирование и расчет стропильной фермы
1 Сбор нагрузок на ферму
2 Подбор сечения элементов фермы
3 Расчет соединений стержней в узлах фермы
4 Расчет сопряжения колонны с фермой
Конструирование и расчет подкрановой конструкции
Список использованных источников
Выполнение курсового проекта «Каркас одноэтажного промышленного здания» по дисциплине «Металлические конструкции» направлено на усвоение знаний полученных при изучении теоретической части этой дисциплины и на выработку практических навыков расчета и проектирования металлических конструкций.
В курсовом проекте рассматриваются особенности размещения конструктивных элементов каркаса в плане и по высоте схемы связей между колоннами горизонтальных и вертикальных связей по покрытию компоновка поперечной рамы правила определения величин и характера действующих на каркас различных нагрузок – постоянной временных.
Расчет стальных конструкций производится по методу предельных состояний в соответствии с положениями СНиП II-23-81* «Стальные конструкции» и согласно СНиП 2.01.07-85 «Нагрузки и воздействия».
отметка верха колонны108 м
грузоподъемность крана Q8020
режим работы мостовых кранов6К
район строительстваВолгоград
температурно-влажностный режимотапливаемое здание
подкровельные несущие конструкциипрофнастил
несущие конструкции покрытияфермы с треугольной решеткой из круглых труб
Характеристики крана 8020 6К
пролет моста крана Lкр22 м
тип кранового рельсаКР120
нагрузка на колесо крана:
Расчетная снеговая нагрузка Sq12 кПа (III район)
Нормативная ветровая нагрузка W0038 кПа (II район)
I. СТАТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ КАРКАСА.
1.КОМПОНОВКА ПОПЕРЕЧНОЙ РАМЫ.
Высота цеха Н0 определяется расстоянием от уровня пола до головки кранового рельса Н1 и расстоянием от головки кранового рельса до низа стропильных конструкций Н2 т.е.
Расстояние Н0=108м приводится в задании на проектирование промышленного здания а расстояние Н2 вычисляется по формуле
где Нк – высота мостового крана которая принимается по стандарту на мостовые краны;
f – размер учитывающий прогиб ферм (f=200..400мм);
0 – зазор (в мм) между верхом тележки крана и фермой.
Н2=(3700+100)+200=4000(мм);
Н1= Н0-Н2=10800-4000=6800(мм).
Высота верхней части колонны (от ступени до низа фермы)
где hб – высота подкрановой балки которая принимается равной 17..19 пролета балки (шага колонн);
hр – высота кранового рельса по стандарту на мостовые краны hр=200мм.
НВ=1500+4000=5500(мм).
Высота нижней части колонны (от фундамента до ступени):
где 1000 – заглубление (в мм) опорной плиты базы колонны.
Нн=10800-5500+1000=6300(мм).
Общая высота колонны рамы от низа базы до низа ригеля: Н=5500+6300=11800 мм.
Стропильная ферма принимается типовой поэтому высота фермы равна Нф=29м.
Необходим проход в теле колонны и поэтому привязка а=500 мм высота сечения верхней части колонны h=700 мм .
l 1=В1 =(hв - а)+75=400+75+(700-500)=675мм
Принимаем l 1=750мм (из конструктивных соображений)=1000мм
h н = l 1+а=1000+500=1500мм
2. РАСЧЕТНАЯ СХЕМА ПОПЕРЕЧНОЙ РАМЫ.
Центры тяжести сечений верхней и нижней части колонны смещены относительно друг друга поэтому стойки рамы в месте соединения верхней и нижней частей колонны имеют горизонтальный уступ. Размер уступа можно определить приближенно по формуле
e0=05(1500-700)=400 (мм).
3. ПОСТОЯННАЯ НАГРУЗКА.
Постоянная распределенная нагрузка на покрытие приведена в табличной форме:
Изоэтил 1 слой 55-60 кгм2
Плита минераловата 200кгм2-150мм
Пароизоляция – пленка полиэтил
Прогоны покрытия №24
Собственный вес металлической конструкции
Расчетная равномерно распределенная линейная нагрузка на ригель рамы:
Опорная реакция ригеля рамы: FR=qпL2=132212=15864 кН.
Расчетный вес стальной ступенчатой колонны
где L – пролет поперечной рамы (м);
Gк=095105121202=262 (кН).
При этом вес нижней части колонны составляет 80% от G а верхней – 20% от G т.е. Gн=08 G=08262=766 (кН);
Gв=02 G=02262=1149 (кН) .
Распределенный по вертикальной поверхности вес стеновых панелей можно принять равным 2 кНм2 а вес оконных панелей с переплетами и остеклением – 035 кНм2.
Расчетный вес стенового ограждения:
В верхн. части колонны F1= 095(12 03689 12 (89-12)+ 035 11 1212)+1149=5562(кН);
В нижн. части колонны F2= 095(12 03689 12 (63-24)+ 035 11 2412+766= 3788(кН).
4. СНЕГОВАЯ НАГРУЗКА.
Снеговую нагрузку на ригель поперечной рамы одноэтажного промышленного здания принимают равномерно распределенной равной распределению веса снегового покрова на 1 м2 покрытия на ширину расчетного блока В.
Расчетная равномерно распределенная снеговая нагрузка на ригель рамы определяется по формуле
где c=1 – коэфф. Перехода от нагрузки на земле к нагрузке на 1м2 проекции кровли;
γн=1 – коэффициент надежности по нагрузке;
n– коэфф. Перегрузки.
Вес снегового покрова p0=12 кПа
При gкрнp0=23307=33 коэффициент n=14
qs=09511212=1368(кНм).
Опорная реакция ригеля FR=1368142=16416 кН.
5. КРАНОВАЯ НАГРУЗКА.
При движении мостовых кранов на верхний пояс подкрановой балки через каждое колесо передается вертикальная Fk и горизонтальная Тк сосредоточенные силы.
Величина силы Fk переменна и зависит от положения тележки крана с грузом. Наибольшее нормативное значение вертикальной силы Fкнmax (тележка с грузом приближена к колонне) указано в стандартах на мостовые краны Fкнmax =400кН.
Наименьшее нормативное значение вертикальной силы Fкн min (тележка с грузом удалена от колонны) определяется по формуле
Fкн min = (981 Q + Gk)n – Fkн max
Fкн min=(98180+1490)4-385=1835 (кН).
Нормативное значение горизонтальной силы Ткн определяется по формуле
Ткн = 005 (981Q + Gт)n
где Gт – вес тележки в кН по стандарту на мостовые краны;
5 – коэффициент для кранов с гибким подвесом груза.
Ткн=005(98180+390)4=1467кН.
Нагрузка от кранов передается на поперечную раму в виде вертикальных сил Dmax и Dmin приложенных к стойкам в уровне ступеней. Расчетные величины этих сил определяются при невыгодном расположении двух сближенных кранов по линиям влияния опорных реакций подкрановых балок из выражений
Dmax = γnc Fkнmax Yi + γGп + γgbтl
Dmin = γnc Fkнmin Yi + γGп + γgbтl
Dmin=095[11085183546+10572+121512]=106475кН.
Силы Dmax и Dmin приложены по оси подкрановой ветви и с эксцентриситетом eк по отношению к оси нижней части колонны величину которого предварительно принимают равной eк = 05hн=051500=075м. Поэтому в местах приложения сил Dmax и Dmin на стойках поперечной рамы возникают изгибающие моменты
Mmin=106475075=79857 (кНм).
Расчетное значение горизонтальной силы Тк приложенной в уровне верхнего пояса подкрановой балки равно
Тк=110950.854.6 14.67=60 (кН).
6. ВЕТРОВАЯ НАГРУЗКА.
Нормативное значение ветрового давления w0=03 кПа нормативное значение ветровой нагрузки qв= q0сkcв
где где γн=14 – коэффициент надежности по нагрузке.
с=08 – аэродинамический коэффициент зависящий от геометрической формы сооружения.
qн=095080.381.212k=4.16k
Для z≤5 м k=05 qн1=208кНм2
Для z=10 м k=0 65 qн1=27кНм2
Для z=118 м q2=284кНм2
Для z=152м q1=31кНм2
Для z=20 м k=085 qн1=35кНм2
Мw= qн15276+(q2- q1)512(5+235)+ q353(q3 -q2)+( q3 -q2 )5212 (10+2352)= 26938кНм
Величина эквивалентной равномерно распределенной по высоте нагрузки qэ определяется из выражения
Мэ=271981182=104кНм.
сосредоточенная сила от ветровой нагрузки:
Fв=h’( q1+ q2)2=29(31+284)2=1188 кН.
Расчетные усилия в сечениях стойки рамы
8. РАСЧЕТ УСИЛИЙ В ЭЛЕМЕНТАХ РАМ.
ПРОЕКТИРОВАНИЕ СТУПЕНЧАТОЙ КОЛОННЫ.
Колонны промышленных зданий работают на внецентренное сжатие. Величины расчетных усилий M N и Q в плоскости поперечной рамы определяют по результатом статического расчета рамы на основе анализа сочетания различных нагрузок. При расчете колонны проверяют ее прочность общую устойчивость и устойчивость элементов.
Сечения ступенчатой колонны подбирают раздельно для верхней (надкрановой) и нижней (подкрановой) частей. Расчетные длины верхней и нижней частей колонны в плоскости и из плоскости поперечной рамы определяют в зависимости от конструктивной схемы каркаса.
1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСЧЕТНЫХ ДЛИН КОЛОННЫ.
Сечение 4 - 4 : N=-32379кН М=-4741кНм Q=-21858кН (123*4*5*)
Сечение 3 - 3: М=41649кНм
Для нижней части колонны:
M1= -87548кНм М2=+92956 кНм
N1=--210236кН N2=-210236кН
В плоскости поперечной рамы для ступенчатой колонны расчетные длины нижней (lx1) и верхней (lx2) частей определяются отдельно по формулам:
где 1 2 - коэффициенты расчетной длины соответственно нижней и верхней частей колонны;
l1 l2 - геометрические длины соответственно нижней и верхней частей колонны.
=(32379+210236)210236=115
Тогда 1=273 2= 1α1=273215=127
lx2=1275500=6985(мм) – для верхней части.
Расчетные длины колонны из плоскости рамы:
-- нижней части ly1=Hн=630(см).
2. ПОДБОР СЕЧЕНИЯ ВЕРХНЕЙ ЧАСТИ КОЛОННЫ.
Сечение верхней части колонны принимаем в виде сварного двутавра высотой hв=700мм.
По формуле Атр = NφeRyγc определим требуемую площадь сечения.
Для симметричного двутавра
(для стали С235 толщиной 21 – 40 мм R=230МПа=23кНсм2).
mx = еx= M(N 035h) = 47410(32379 035 70) = 598
Значение коэффициента определим по СНиП. Примем в первом приближении
АfAw =1 тогда = 14-002=14—002 079=138 ( СНиП [1] табл.73).
m1x = mx = 138 598 =828.
Принимаем φе = 1732 10-3=0173 (СНиП [1] табл.74).
Высота стенки hст =hв – 2tп = 70 – 2 14 = 672см ( принимаем предварительно толщину пололок tп = 14мм).
При mx > 1 и 08 из условия местной устойчивости:
см принимаем tст=8мм включаем в расчетную площадь сечения колонны два крайних участка стенки шириной по см.
Требуемая площадь полки:
Из условия местной устойчивости полки:
Принимаем вп = 24см ; tп=10см;
всв = (вп – tст)2 = (24 -0.8)2 = 11.6 см.
Ап=2414=33.6 см2≥ Ап.тр.=26.45 см2.
ГЕОМЕТРИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СЕЧЕНИЯ:
Полная площадь сечения:
A0 = 2 24 10 + 2 67.2=101.76см2 .
Расчетная площадь сечения с учетом только устойчивой части стенки:
А=22410+229.9308=80.56см2
Момент сопротивления:
радиусы инерции сечения: i
Радиус ядра сечения: =2302510176=2263см.
Проверка устойчивости верхней части колонны в плоскости действия момента:
mx = Mx(N ρx)=47410(323792263)=64
>05 коэффициент вычисляем при >1 СНиП [1] табл.73:
m1x = mx = 12564 =8 по СНиП [1] табл.74 φе = 0177
Условия прочности при центральном сжатии:
Недонапряжение (23-227)23 100=13%5%
Проверка устойчивости верхней части колонны из плоскости действия момента:
Для определения mx найдем максимальный момент в средней трети расчетной длины стержня.
По модулю Мх≥Мmax2=47412=23705 кНм.
при 5> с = СНиП [1] пункт 5.31 стр.16.
α = 065 + 005mx =065+005316=0808(СНиП [1] табл.10).
Проверка устойчивости стенки:
3 ПОДБОР СЕЧЕНИЯ НИЖНЕЙ ЧАСТИ КОЛОННЫ.
Сечение нижней части колонны сквозное состоящее из двух ветвей соединенных решеткой. Высота сечения hн = 1500мм. Подкрановую ветвь колонны принимаем из широкополочного двутавра наружную – составного сварного сечения из трех листов.
Определим ориентировочное положение центра тяжести. Принимаем z0 = 5см; h0 = h – z0 = 150 -5 = 145см;
y2 = h0 – y1 = 145-7467 = 7033см.
В подкрановой ветви Nв1 = 2102367033145 + 92956145= 16608кН
В наружной Nв2 = 210236 7467145 + 92956145= 172372кН.
Определяем требуемую площадь ветвей и назначаем сечение.
Для подкрановой ветви Aв1 = N в1φRγ; задаемся φ = 080; R = 230МПа = 23кНсм2 тогда Aв1 = 16608(08 23) = 9026см2 .
По сортаменту (прил.14) подбираем двутавр 35Ш1; A= 124см2 ; i iy = 719см.
Для наружной ветви. Для удобства прикрепления элементов решетки просвет между внутренними гранями полок принимаем таким же как в подкрановой ветви (281мм). Толщину стенки швеллера tст для удобства ее соединения встык с полкой надкрановой части колонны принимаем равной 12мм; высота стенки из условия размещения сварных швов hст = 600мм.
Aв2 = Nв2 φRγ = 17237208 23 = 9368см2 (R = 23кНсм2).
Требуемая площадь полок
Ап = (Ав2 - tст hст )2 =(9368 – 60 12)2 =1084см2.
Из условия местной устойчивости полки швеллера
Принимаем bп = 12см; tп = 12см; Ап = 144см2.
Геометрические характеристики ветви:
Ав2 = (1260 + 2144) = 1008 см2;
z0 = (12 60 06+ 144 72 2)1008 = 25см;
Iy = 12 60312 +144 2782 2 = 428578см4;
Уточняем положение центра тяжести сечения колонны:
h0 = hн –z0 = 150 – 25 =1475см;
у1 = Ав2h0(Ав1 + Ав2) = 1008 1475(124+1008)=661см;
у2 = 1475 –661 = 814 см.
Nв1 = 2102368141475 + 929561475= 1790кН
Nв2 = 210236 6611475 + 929561475= 15724кН.
Проверка устойчивости ветвей:
из плоскости рамы (относительно оси у – у) ly = 630см.
Подкрановая ветвь: λу =
= Nв1φуАв1 = 1790(0906×124) = 159кНсм2R = 23кНсм2.
Наружная ветвь: λу =
= Nв2φуАв2 =15724(0888×1008)= 176кНсм2 R = 23кНсм2.
Из условия равноустойчивости подкрановой ветви в плоскости и из плоскости рамы определяем требуемое расстояние между узлами решетки:
λх1= lв1i lв1=375ix1=375719=270см.
Принимаем lв1=200см разделив нижнюю часть колонны на целое число панелей. Проверяем устойчивость ветвей в плоскости рамы (относительно осей х1-х1 и х2-х2).
Для подкрановой ветви
λх1= 200719 =278; φх = 094; = Nв1(φАв1) = 1790(094124) =154 кНсм2R =23 кНсм2.
λх1= 20054 =37; φх = 091; = Nв1(φАв1) = 15724(0911008) =171 кНсм2R =23 кНсм2.
РАСЧЕТ РЕШЕТКИ ПОДКРАНОВОЙ ЧАСТИ КОЛОННЫ.
Поперечная сила в сечении колонны Qmax = -21858кН.
Условная поперечная сила Qусл.= 02А = 02(124 + 1008) = 1124 кНQmax = 21858кН.
Расчет решетки производим на Qmax.
Усилие сжатия в раскосе
Sinα =hнlp = α = 560 ( угол наклона раскоса).
Задаемся λр = 100; φ =0556.
Требуемая площадь раскоса
Ар.тр = Np( φRγ) = 13167(055623075) = 1373см2; (γ=075 – сжатый уголок прикрепленный одной полкой).
Принимаем 1000×7: Ар=138 см2 imin=198см.
λma lр=hнsinα=150083=1807см
Напряжения в раскосе: =Nр(φАр)=13167(0616138)=1549кНсм2R075=1725кНсм2.
Геометрические характеристики всего сечения:
А=Ав1+Ав2=124+1008=2248 см2
Ix1= Ав1y12+Ав2y22=1246612+10088142=1209688 см4
i λх= lx1ix=17199734=234
Приведенная гибкость λпр=
Ар1=2Ар=2138=276 см2 – площадь сечения откосов по двум граням сечения колонны.
Для комбинации усилий догружающих наружную ветвь (4 – 4):
N2=210236 кН М2=+92956 кНм
прил.9 : φе = 0733 (кНсм2)
Для комбинации усилий догружающих подкрановую ветвь (3 – 3):
N1=210236 кН М1=87548 кНм
прил.9 : φе = 0787 (кНсм2).
4. КОНСТРУИРОВАНИЕ И РАСЧЕТ СТУПЕНИ КОЛОННЫ
Расчет комбинации усилий в сечении над уступом:
) М=+45491 кНм N=-21426 кН (134*)
) М=-7668 кНм N=-37941 кН (15)
Давление кранов Dmax=18881кН.
Прочность стыкового шва (ш1) проверяем по нормальным напряжениям в крайних точках сечения подкрановой части. Площадь шва равна площади сечения колонны.
-я комбинация М и N:
Толщина стенки траверсы – из условия смятия:
; lсм=bор+2tпл=30+4=34см.
(bор=30см tпл=2см Rсм=350МПа=35кНсм2)
Усилие во внутренней полке верхней части колонны (2 комбин.):
Длина шва крепления вертикального ребра траверсы к стенке траверсы (ш2)
где Ryссв=162МПа=162кНсм2 – условное расчетное сопротивление срезу металла границы сплавления шва.
Принимаем полуавтоматическую сварку проволокой марки Св-08А d=14 2мм ш=09 – коэффициенты глубины проплавления шва.
Назначаем kш=6мм. γушсв= γуссв=1 – коэффициенты условий работы сварного соединения. Ryшсв=180МПа=18кНсм2 – условное расчетное сопротивление срезу металла шва.
ш Ryшсв γушсв=08 18=162 с Ryссв γуссв=105162=1701 кНсм2.
см85шkш=850906=46см.
Расчет крепления траверсы к подкрановой ветви (ш3).
N=37941кН М2=36778кНм (сочет. 1234(-)5)
Требуемая длина шва:
Из условия прочности стенки подкрановой ветви в месте крепления траверсы определяем hтр (в сечении 1 – 1):
Для двутавра 40Ш1 tств=95 мм Rср=1955 кНсм2 – расчетное сопротивление срезу.
Принимаем нижний пояс траверсы (конструктивно) – из листа 540×12мм верхние горизонтальные ребра – из 2 листов 120×12мм.
Геометрические характеристики траверсы:
Ix=12588312+58812693+12542312+212122072=706075см4
Wmin= Ixyв=706075363=19450см3.
Максимальный изгибающий момент в траверсе возникает при второй комбинации:
Максимальная поперечная сила в траверсе с учетом усилия от кранов (сочет. 125*)
(k=12 – коэффициент учитывающий неравномерную передачу усилия Dmax)
(Rср=14 кНсм2 γ=104).
5.КОНСТРУИРОВАНИЕ И РАСЧЕТ БАЗЫ КОЛОННЫ
Т. к. hн>1м проектируем базу раздельного типа.
Расчет комбинации усилий в сечении 4 – 4:
) М=+45283 кНм N=-211694 кН (для расчета базы наружной ветви)
) М=-28846 кНм N=-211694 кН (для расчета базы подкрановой ветви)
Нагрузка от снега не учитывается т. к. М hн=112309150=7486кН>Ny2 hн=8981кН т. е. снеговая нагрузка разгружает подкрановую ветвь.
Усилия в ветвях колонны: Nв1 = 28846150 + 211694814150= 1341кН
Nв2 = 211694 661150 + 45283150= 1235кН.
БАЗА НАРУЖНОЙ ВЕТВИ.
Требуемая площадь плиты: см2
(Бетон М150; Rв=07 кНсм2;)
По конструктивным соображениям свес плиты с2≥4см тогда В≥bk+2c2=568+24=576 см. Принимаем В=60см.
см. Принимаем L=35см.
Апл.факт=6035=2100 см2>Апл.тр
Среднее напряжение в бетоне под плитой:
Из условия симметричного расположения траверсы относительно центра тяжести ветви расстояние между траверсами в свету: 2(bп+tст-z0)=2(12+16-25)=222 см.
Толщина траверсы 18мм; с1=(35-122-222)=104см.
Изгибающие моменты на отдельных участках плиты:
Участок1 (консольный свес с=с1=104см)
Участок2 (консольный свес с=с2=4см)
Участок3 (плита опертая на 4 стороны ba=54412=452)
Участок4 (плита опертая на 4 стороны ba=54486=63>2)
Принимаем для расчета Мmax=M3=3137 кНсм.
Требуемая толщина плиты:
Принимаем tпл=32мм (с припуском на фрезеровку).
Высота траверсы – из условия размещения шва крепления траверсы к ветви колонны. Полуавтоматическая сварка проволокой марки Св-08А d=14 2мм kш=8мм. Требуемая длина шва:
Проверка прочности траверсы (прочность шва):
БАЗА ПОДКРАНОВОЙ ВЕТВИ.
В≥bk+2c2=568+26=58 см. Принимаем В=60см.
см. Принимаем L=40см.
Апл.факт=4060=2400 см2>Апл.тр
Из условия симметричного расположения траверсы относительно центра тяжести ветви расстояние между траверсами в свету равно 18см.
с1=(40-122-222) =154см.
Участок1 (консольный свес с=с1=154см)
Участок2 (консольный свес с=с2=6см)
Участок3 (плита опертая на 4 стороны ba=54430=18>2)
Участок4 (плита опертая на 4 стороны ba=54430=18>2)
Принимаем для расчета Мmax=M1=664 кНсм.
Принимаем tпл=45мм (с припуском на фрезеровку).
Проверка прочности траверсы (прочность шва):
РАСЧЕТ АНКЕРНЫХ БОЛТОВ БАЗЫ.
Анкерные болты рассчитываются на силу:
количество болтов n=2 принимаем конструктвно;
Требуемая площадь болта:
Принимаем dанк=36 мм: Аbn=8.16 cм2 глубина заделки 1300 мм.
ПРОЕКТИРОВАНИЕ СТРОПИЛЬНОЙ ФЕРМЫ.
1. СБОР НАГРУЗОК НА ФЕРМУ
а) Постоянная нагрузка.
Нагрузка от покрытия: g’кр=gкр-ngфон
g’кр=095116=11 кНм2.
Вес бортовой стенки и остекления на единицу длины стенки gб.ст=2кНм.
F1=F2= g’крlВ=11123=40кН= F3 =F4= F5 =F6=F7
Силы F0 и F8 приложены к колоннам и в расчете не учитываются.
Опорные реакции: FАg= 4072=140кН.
б) Снеговая нагрузка.
Расчетная нагрузка: p=p0ncγн (с=1 γн=095) n=10;
F1р=F2р= F3р = F4р = F5р = F6р = F7р =1140951=4104кН;
Опорные реакции: F’Аg= 410472=14364кН.
Нагрузка от рамных моментов:
М2соот= -8569+09(-9316-23844-42+5204)=-37329 кНм (по сечению 4 - 4 сочетание 12345*).
М1max= -4741-(-8385)=-39025кНм
М2соот= -37329-(-8385)=-28944кН
Нагрузка от распора рамы:
Н1=-103+09(-129-1264-2347+901+1188) = -1281кН.
Н2=-103+09(-129-8936+556-1178+891)=-999 кН
Н1=-103+09(-1264-2347+901+1188) = -1264кН
Н2=-103+09(-8936+556-1178+891)=-883 кН
2. ПОСТРОЕНИЕ ДИАГРАММЫ МАКСВЕЛЛА-КРЕМОНЫ
Схема приложения опорных моментов и распора
Расчетная схема от постоянной нагрузки
Расчетная схема от снеговой нагрузки
Расчетная схема от единичного момента
Для построения диаграммы единичный момент заменяется парой сил с плечом равным расчетной высоте фермы на опоре:
Σz0=100мм – сумма привязок осей поясов таврового сечения к их внешним граням.
Вертикальные опорные реакции фермы:
FA= -FB=ML=1232=0043кН.
3. ПОДБОР СЕЧЕНИЯ СТЕРЖНЕЙ ФЕРМЫ
Усилия от постоянной нагрузки
Усилия от снеговой нагрузки
Усилия от опорных моментов
Таблица проверки сечений стержней фермы
4. РАСЧЕТ СОЕДИНЕНИЙ СТЕРЖНЕЙ В УЗЛАХ
Для сварки узлов фермы принимаем полуавтоматическую сварку проволокой марки Св-08Г2С d=14 2мм kш.мак=8мм ш=09 с=105 γу.ш.св= γу.ссв=1.
Ryшсв ш=21509=193> Ryссв с=105370045=175. (Ryссв=045Rbн – расчетное сопротивление срезу (условному) металла границы сплавления шва).
Таблица расчета швов
5. Расчет сопряжения колонны и фермы
Верхний опорный узел.
Материал фланца – С245.
Для крепления верхнего пояса к колонне принимаем 4 болта М24 кл.6.6.
Несущая способность одного болта на растяжение:
N0-1=302 кНnNs=4*88=352 кН.
Определяем толщину фланца:
Принимаем tфл=40 мм.
Расчет сварных швов.
Rwf=180 кНсм2 (сварка Св-08А);
Rwz=1665кНсм2; bf Rwf=162bz Rwz=1748;
Проверка фланца на поверхностный отрыв в околошовной зоне:
Материал фланца – С-345.
Опорный фланец принимаем 40х188 мм.
Опорная реакция фермы:
Проверяем напряжение смятия торца фланца:
Болты для крепления нижнего пояса к колонне принимаем констуктивно М20 кл.5.6 в количестве 6 штук т.к. рамная сила прижимает опорный узел к колонне
Шов соединяющий фасонку и нижний пояс с опорным фланцем:
Нормальное напряжение от распора Н:
H=Mлh=953300315=302.5 кН;
е=5352-20-40=2075 мм
Условное приведенное напряжение:
Определяем высоту опорного столика:
Проверка опорного сечения на срез:
Принимаем столик 200х18х240.
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПОДКРАНОВОЙ КОНСТРУКЦИИ.
1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАГРУЗОК.
Поперечное горизонтальное усилие на колесе Ткн=1467кН.
Расчетные значения усилий на колесе крана:
Fк = γн · n · nc · k1 Fkн
Тк = γн · n · nc · k2 Тkн
n = 11 – коэффициент надежности по нагрузке.
k1 k2 – коэффициент динамичности учитывающие ударный характер нагрузки из-за неровностей подкрановых путей.
Fkн –максимальное нормативное вертикальное усилие на катке крана Fkн = 400кН.
Fk = 11 · 095 ·095· 385 · 11 = 4204кН
Тk = 11 · 095 · 1467 · 1 · 095 = 1456кН.
2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСЧЕТНЫХ УСИЛИЙ.
Расчетный момент от вертикальной нагрузки:
α = 105 – коэффициент учитывающий собственный вес конструкции.
Mx = 105 · 4204 · 109 = 481148 кН·м.
Расчетный момент от горизонтальной нагрузки: My = Σ Tk yi.
My = 109 · 1456 = 1587 кН·м.
Определим максимальные поперечные силы.
Расчетное значение вертикальной поперечной силы:
Qx = α·Σ Fk·yi = 105 · 4204 · 287 = 126688 кН
Расчетное значение горизонтальной поперечной силы:
Qy = Σ0Tk·yi = 1456·287 = 4179 кН
3. ПОДБОР СЕЧЕНИЯ ПОДКРАНОВЫХ И ТОРМОЗНЫХ БАЛОК.
Принимаем подкрановую балку симметричного сечения с тормозной конструкцией в виде листа из рифленой стали с t = 12мм и швеллера №36.
Mн = γk·Σ Fкн·yi = 095·385·315 = 115211кН·м – момент от загружения балки 1 краном.
Задаемся толщиной полок tп = 2см тогда hст = hб – 2 tп
hст = 160 – 4 = 156см.
Из условия среза стенки силой Qx:
Ry = 24 ; Rs = 058Ry = 1392
Принимаем стенку толщиной 8мм (08см). tст =10мм.
Размер поясных листов:
Ширина пояса: bn = 580мм
Принимаем Аn.тр = 116см2
Устойчивость пояса:
Проверка прочности сечения:
Расстояние от оси подкрановой балки до центра тяжести сечения:
Нормальное напряжение в т.А
Прочность стенки балки от действия местных напряжений под колесом крана:
γ = 095 – коэффициент увеличения нагрузки на колесе учитывающий возможное перераспределение усилий между колесами и динамический характер нагрузки.
Fk = Fkн · n · γn = 385 · 1 · 095 =4023кН.
Ip = 492379см4 – момент инерции рельса КР-120;
с = 325 – коэффициент податливости сопряжения пояса и стенки для сварных балок.
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
Металлические конструкции.Е. И. Беленя В. А. Балдин Г. С . Веденников и др.; Под общ. ред. Е. И. Беленя. – М.: Стройиздат 1986.
Е. В. Лебедь В. В. Галишникова Стальной каркас одноэтажного промышленного здания. – Саратов2002.
К. Ф. Шагивалеев Статический расчет поперечной рамы одноэтажного промышленного здания. – Саратов1995.
СНиП II-23-81*. Стальные конструкции Госстрой СССР. – М.:ЦИТП Госстроя СССР 1990.

МН_.dwg

Схема расположения колонн на отм. 0
Схема расположения связей в уровне нижнего поясов фермы
Схема расположения связей в уровне верхних поясов фермы
Конструкции металлические
Одноэтажное производственное здание промышленного предприятия
Схема расположения колонн
Геометрическая схема фермы
Опорный стоик торец строгать
Все болты нормальной точности - 20 мм 2 Катет швов кроме оговоренных принимать по наименьшей толщине свариваемых деталей.
Спецификация металла
Масса наплавленого металла - 1% - 3
плита минераловатная
пароизоляция-пленка полиэтиленовая
прогоны покрытия [ N24