Проектирование металлического каркаса одноэтажного промышленного здания

Пприложение Б.doc

Номера элементов фермы.
И Н Т Е Г Р И Р О В А Н Н А Я С И С Т Е М А
А Н А Л И З А К О Н С Т Р У К Ц И Й
******** ******** ******* *********
********** ********** ******** **********
*** * ** ** ** ** ** **
*** ** ********* ** **
* *** ** ** ** ** ** **
********** ********** ** ** **********
******* ******** ** ** *********
Разработан SCAD Soft
not message 10050 O C H O B H A Я C X E M A
ИМЯ ФАЙЛА: C:UsersUnkUser1DesktopМК Волгоград (Зарина)ферма.SPR
CTP. H A И M E H O B A H И E T E K C T
линейные единицы измеpения : "м "
единицы измеpения pазмеpов сечения : "см "
единицы измеpения сил : "кН "
единицы измеpения темпеpатуpы : "C ".
ДOKУMEHT 01 ЭЛEMEHTЫ
Hомер Tип Tип Hомер Tип Tип
эле- эле-жест- У З Л Ы эле- эле-жест- У З Л Ы
ментаментакости ментаментакости
ДOKУMEHT 04 KOOPДИHATЫ И СВЯЗИ
HOMEP K O O P Д И H A T Ы
--------------------------------- С В Я З И
0.5 0. 0. связи : X Z
29.5 0. 0. связи : Z
ДOKУMEHT 06 ХАРАКТЕРИСТИКИ ЗАГРУЖЕНИЙ
загру- С о д е р ж а н и е
тип : 0 (постоянное)
ДOKУMEHT 07 HAГPУЗKИ
загру-cтро- С о д е р ж а н и е
1 Вид : 0 направление: 3
Вид : 0 направление: 3
список узлов : 4 11 - 18
УСИЛИЯ В СТЕРЖНЯХ ФЕРМЫ
Единицы измеpения усилий: кН
Разработан SCAD Soft
Sat Mar 24 15:49:51 2012 ферма основная сxема 6.0001
У С И Л И Я НАПРЯЖЕНИЯ В ЭЛЕМЕНТАХ
N 246.782 246.782 246.782 488.857 488.857 488.857 500.087 500.087 500.087 500.087
N 164.521 164.521 164.521 325.904 325.904 325.904 333.391 333.391 333.391 333.391
1_ 4-2 4-3 5-1 5-2 5-3 6-1 6-2 6-3 7-1 7-2
N 500.087 500.087 488.857 488.857 488.857 246.782 246.782 246.782 -24.3 -24.3
N 333.391 333.391 325.904 325.904 325.904 164.521 164.521 164.521 -16.2 -16.2
1_ 7-3 8-1 8-2 8-3 9-1 9-2 9-3 10-1 10-2 10-3
N -24.3 -24.3 -24.3 -24.3 -48.6 -48.6 -48.6 -519.69 -519.69 -519.6
N -16.2 -16.2 -16.2 -16.2 -32.4 -32.4 -32.4 -346.46 -346.46 -346.4
1_ 11-1 11-2 11-3 12-1 12-2 12-3 13-1 13-2 13-3 14-1
N -48.6 -48.6 -48.6 -519.69 -519.69 -519.69 -48.6 -48.6 -48.6 -48.6
N -32.4 -32.4 -32.4 -346.46 -346.46 -346.46 -32.4 -32.4 -32.4 -32.4
1_ 14-2 14-3 15-1 15-2 15-3 16-1 16-2 16-3 17-1 17-2
N -48.6 -48.6 -401.312 -401.312 -401.312 -519.69 -519.69
N -32.4 -32.4 -267.541 -267.541 -267.541 -346.46 -346.46
1_ 17-3 18-1 18-2 18-3 19-1 19-2 19-3 20-1 20-2 20-3
N -519.69 -401.312 -401.312 -401.312 -401.312 -401.312 -401.312 -519.69 -519.69 -519.69
N -346.46 -267.541 -267.541 -267.541 -267.541 -267.541 -267.541 -346.46 -346.46 -346.46
Sat Mar 24 15:49:51 2012 ферма основная сxема 6.0002
1_ 21-1 21-2 21-3 22-1 22-2 22-3 24-1 24-2 24-3 25-1
N -401.312 -401.312 -401.312 204.498 204.498 204.498 -124.5
N -267.541 -267.541 -267.541 136.332 136.332 136.332 -83.0004
1_ 25-2 25-3 26-1 26-2 26-3 27-1 27-2 27-3 28-1 28-2
N -124.5 -124.5 40.4331 40.4331 40.4331 26.9483 26.9483 26.9483 26.9483 26.9483
N -83.0004 -83.0004 26.9554 26.9554 26.9554 17.9655 17.9655 17.9655 17.9655 17.9655
1_ 28-3 29-1 29-2 29-3 30-1 30-2 30-3 31-1 31-2 31-3
N 26.9483 40.4331 40.4331 40.4331 -124.5 -124.5 -124.5 204.498 204.498 204.498
N 17.9655 26.9554 26.9554 26.9554 -83.0004 -83.0004 -83.0004 136.332 136.332 136.332
1_ 33-1 33-2 33-3 34-1 34-2 34-3 35-1 35-2 35-3 36-1
N -329.743 -329.743 -329.743 -329.743 -329.743 -329.743 -329.743
N -219.829 -219.829 -219.829 -219.829 -219.829 -219.829 -219.829
1_ 36-2 36-3 37-1 37-2 37-3 38-1 38-2 38-3 39-1 39-2
N -329.743 -329.743 -329.743 -329.743 -329.743
N -219.829 -219.829 -219.829 -219.829 -219.829
----------------------------------------------------------------------------------------------------

ПЗ Миасс.doc

Место строительства Миасс
Количество мостовых кранов .. 2
Грузоподъемность крана т 80
Режимы работы кранов тяжелый(6К)
Отметка головки подкранового рельса м 180
Тепловой режим эксплуатации здания ..неотапливаемое
Тип кровли .по крупнопанельным плитам
Класс бетона для фундамента .В20
Тип местности по ветровым нагрузкам А
Задание на проектирование
Выбор конструкции кровли 3
Компоновка поперечной рамы 3
1Вертикальные размеры 3
2Горизонтальные размеры 3
Компоновка схемы каркаса .4
3Схема торцевого фахверка . . 5
Определение нагрузок действующих на раму . 5
1Постоянные нагрузки .. 5
2Временные нагрузки 6
Статический расчет поперечной рамы . 10
1Допущения принимаемые при расчете . 10
3Расчет рамы с учетом пространственной работы каркаса .. 10
Расчет и конструирование колонны ..12
1 Исходные данные 12
2Определение расчетных длин верхней и нижней частей колонны 12
3Подбор сечения верхней части колонны 13
4Подбор сечения нижней части колонны 15
5Конструирование и расчет сопряжения верхней части колонны
и нижней части колонны 18
6Конструирование и расчет базы колонны .20
7 Расчет анкерных болтов .22
Расчет и конструирование сквозного ригеля 22
1Подсчет узловых нагрузок и определение усилий в стержнях 22
2 Расчет усилий в стержнях ..23
3Подбор сечения стержней 24
4Конструирование и расчет промежуточных узлов 25
5Конструирование и расчет укрупнительных (монтажных) узлов 26
6Конструирование и расчет сопряжения ригеля с колонной 26
Сводная таблица расчетных усилий в колонне рамы по оси А
Основные сочетания расчетных усилий в крайней колонне по оси А
Выбор конструкции кровли.
По заданию на проектирование кровля холодная без прогонов по железобетонным плитам применяем следующие слои кровли:
Два слоя гидроизоляционного материала (Бикрост);
выравнивающий слой (асфальтовая стяжка);
Железобетонные плиты размером 3х6м.
Компоновка поперечной рамы.
Поперечная рама состоит из колонн и ригеля жестко соединенных между собой. Колонны ступенчатые имеют сквозное сечение. Сквозной ригель проектируем из прокатных элементов нижний и верхний пояс таврового сечения стойки и раскосы из парного уголка.
1Вертикальные размеры.
Расстояние от уровня пола до головки кранового рельса h1=18000м.
Расстояние от головки кранового рельса до низа конструкции покрытия h2:
где hk=37 м – габарит мостового крана принимаемый по ГОСТу;
с=0100 м – зазор между верхней точкой тележки крана и низом ригеля устанавливается по технике безопасности;
а= l250мм = 30000275=96мм109мм– размер учитывающий прогиб конструкции.
Принимаем h2=4200 мм что кратно 200 мм.
Высота цеха от пола до низа конструкции покрытия:
Габаритный размер Н должен быть кратен 18м. при высоте этажа ≥108м.
Принимаем Н=234 м. Чтобы привести к модулю высоты Н увеличиваем размер h1 а размер h2 оставляют минимальным.
Высота верхней части колонны:
где hп.б.=750 мм – высота подкрановой балки предварительно принятая (18)В
В=6 м – пролёт балки;
hр=015 м – высота кранового рельса (тип КР-100)
Высота нижней части колонны:
где hб =08 м – заглубление опорной плиты базы колонны ниже нулевой отметки пола.
Общая высота рамы от низа базы до низа ригеля:
2Горизонтальные размеры.
Ширина сечения верхней части колонны bв= 1000 мм . Из условия жёсткости bв > (112)hв = 425мм. Для обслуживания кранов тяжелого режима работы устраиваем проходы вдоль подкрановых балок в стенке верхней части колонн шириной 400 мм.
Для того чтобы кран при движении вдоль цеха не задевал колонну принимаем:
где В1=400мм – расстояние от оси подкрановой балки до торца крана
с1=75 мм – минимальный зазор между краном и колонной.
b0=500 мм т.к. имеется кран грузоподъемностью 80 т (>75 т) весьма тяжелого режима работы.
Ширина нижней части ступенчатой колонны:
По соображениям жёсткости bн=1500мм >(120)h=(120)*24200=1210мм.
Расчётный пролёт ригеля между осями верхних частей стоек по заданию L=30м.
Высота трапециидальной фермы:
посередине пролёта hф=3450 мм принимаем в зависимости от уклона кровли i=1:12.
Рис 2.1- Конструктивная схема здания
Компоновка схемы каркаса.
Здание однопролетное с пролетом 30 м и с шагом колонн 6 м. Размеры здания в плане 30м х 84м т.к. длина здания меньше 230 м каркас на температурные отсеки не разбиваем. Привязка крайних колонн 500 мм вдоль продольной оси; так как есть мостовой кран грузоподъемностью 80 т тяжелого режима работы привязка вдоль поперечной оси 500 мм.
Продольную устойчивость каркаса обеспечивают связи: надкрановые располагаемые в крайних шагах температурного блока и подкрановые располагаемые в среднем шаге температурного блока.
С целью обеспечения пространственной жесткости каркаса устойчивости покрытия и его элементов устраиваем связи по покрытию:
в плоскости верхних поясов стропильных ферм в виде поперечных связевых ферм располагаемых в торцах и среднем шаге блока.
в плоскости нижних поясов стропильных ферм в виде поперечных и продольных связевых ферм.
между стропильными фермами – вертикальные
3Схема торцевого фахверка
В торце здания устанавливаем фахверковые стойки с шагом 6м и ригели. Сечение фахверка в виде 2х швеллеров № 20 по ГОСТ 8240-97.
Определение нагрузок действующих на раму
На поперечную раму действуют:
постоянная нагрузка – вес несущих и ограждающих конструкций здания (вес кровли утеплителя настила сквозного ригеля рамы вес колонны вес подвешенных на колонны стеновых панелей);
временная нагрузка – технологические (крановая вертикальная нагрузка от давления колес двух мостовых кранов и подкрановых балок крановая горизонтальная нагрузка от поперечного торможения двух кранов); атмосферные (ветровая снеговая) нагрузки.
1 Постоянные нагрузки
А) собственный вес конструкций покрытия
Нормативная нагрузка от собственного веса стропильной фермы со связями на 1м2 горизонтальной проекции здания:
где yф=12 – коэффициент учитывающий увеличение веса фермы за счёт связей
gф=6 9 – коэффициент веса фермы пролётом L=24 42 м при весе кровли 15 40 кНм2.
Величины постоянных нагрузок от покрытия даны таблице 4.1.
Таблица 1 – Нагрузки на поперечную раму
Коэффициент надежности по нагрузке
Гидроизоляция Бикрост (2 слоя)
Расчётная погонная нагрузка на ригель рамы:
Опорное расчётное давление ригеля на колонну от постоянной нагрузки:
Б) собственный вес колонны
Расчетный вес нижней части колонны (80% веса) условно приложен к низу подкрановой части колонны:
Расчетный вес верхней части колонны (20% веса) условно приложен к низу надкрановой части колонны:
В) упрощение расчетной схемы
Продольная (нормальная) сила в надкрановой части колонны от постоянной нагрузки:
При расчете рамы величину уступа е принимают:
Продольная сила Nв создает в нижней части колонны изгибающий момент:
Рис 4.1 - Схема приложения нагрузок на раму
2 Временные нагрузки
А) снеговая нагрузка
Для г. Миасс нормативная снеговая нагрузка (III снеговой район) s0=18х07=126 кПа.
При статическом расчёте снеговую нагрузку можно принять как равномерно распределённую:
Величина опорного давления ригеля на колонну от снеговой нагрузки:
Изгибающий момент от снеговой нагрузки:
Б) ветровая нагрузка
Для г. Миасс нормативная ветровая нагрузка (II ветровой район) w0=030 кПа.
Коэффициент учитывающий изменение ветрового давления по высоте для типа местности А:
Для 234 м (низ фермы):
Для 2685 м (верх фермы):
Изгибающий момент от фактического напора ветра на стойку:
Эквивалентный равномерно распределенный скоростной напор ветра до уровня низа ригеля:
Расчетная нагрузка на 1 м длины колонны от активного давления:
Расчетная сосредоточенная сила в уровне ригеля:
Расчетная нагрузка от отсоса:
Рисунок 4.2 - Расчетная схема рамы от ветровой нагрузки
В) нагрузки от мостовых кранов
Вертикальные нагрузки на раму от колес мостовых кранов
Расчетная вертикальная нагрузка на колонну рамы является суммой опорных реакций соседних подкрановых балок. Для определения этих величин строим линии влияния опорных давлений подкрановых балок и устанавливают два спаренных крана таким образом чтобы получить наибольшее значение Dmax а на противоположной стороне – Dmin:
где – коэффициент сочетаний для групп режимов работы кранов 1К- 6К [1];
– коэффициент надежности по нагрузке [1];
кН – наибольшее давление колеса крана;
– сумма ординат линий влияния для опорного давления на колонну;
кН – вес подкрановых конструкций (подкрановой балки рельса и тормозных балок или ферм);
где кН – грузоподъемность крана;
кН – полный вес крана с тележкой;
п0 = 4 - число колес с одной стороны крана.
Рис 4.3 - Линии влияния опорных давлений подкрановых балок.
Ось вертикального сечения подкрановой балки обычно совпадает с осью подкрановой ветви колонны т.е. подкрановая балка устанавливается с эксцентриситетом относительно оси колонны. Поэтому в раме от вертикального давленияи возникают изгибающие моменты и на которые рассчитывается рама:
где м – расстояние от оси подкрановой балки до центра тяжести сечения подкрановой части колонны.
Рис. 4.4 Расчетная схема рамы от действия вертикальной крановой нагрузки.
Горизонтальные нагрузки на раму от колес мостовых кранов
Нормативная горизонтальная нагрузка на колесо крана
где f - коэффициент трения при торможении тележки;
f=01 - для кранов с гибким подвесом
- грузоподъемность крана;
- вес тележки крана;
- число колес на одной стороне мостового крана.
Расчетные горизонтальные нагрузки на колесо крана
где - сумма ординат линий влияния принимаемая как и для опорного давления.
Считают что сила приложена к одной из стоек рамы на уровне тормозной балки. Если высота балки не более 1 м разрешается считать что приложена на уровне низа подкрановой балки т.е. в одной точке с силой D. Горизонтальная сила Т может быть направлена влево или вправо в зависимости от того тормозит или трогается тележка.
Рис. 4.5 -Расчетная схема рамы от действия горизонтальной крановой нагрузки
Статический расчет поперечной рамы.
1Допущения принимаемые при расчёте:
колонну представляем в виде стержня переменного сечения с изломом в уровне сопряжения подкрановой и надкрановой частей;
сквозной ригель условно заменяют сплошным с конечной (эквивалентной) жёсткостью;
за геометрическую ось ригеля принимают ось нижнего пояса фермы;
при расчёте рамы на нагрузки не приложенные к ригелю (ветровые крановые) жёсткость его принимают равной бесконечности.
При расчёте рамы на нагрузки приложенные к ригелю учитываем его действительную жёсткость.
Высоту стоек принимаем равной h=21600мм.
Усилия в элементах рамы определяем отдельно от каждого загружения для характерных сечений рамы.
Расчётные значения усилий в элементах рамы получаем путём алгебраического сложения усилий от различных загружений при определении их сочетаний.
Расстояние между центрами тяжести верхнего и нижнего участков колонн:
е0 =05*(hн -hв )=05*(1500-1000)=025м.
Соотношения моментов инерции элементов рамы:
На основании опыта проектирования рекомендуется принимать:
Принимаем соответственно 8 и 27
Примечание: при расчёте рамы на горизонтальные нагрузки изгибная жёсткость ригеля назначается равной бесконечности; практически вводится значение жёсткости в 100 1000 раз больше чем в случае гибкого ригеля.
Расчет рамы производим с помощью программы SCAD Office результаты сводятся в таблицы 1 и 2 (приложение А).
3Расчет рамы с учетом пространственной работы каркаса для жесткой кровли.
По результатам расчёта определяются перемещения узла 34 для загружений:
давление кранов; горизонтальной силы возникающей при поперечном торможении крановой тележки; единичной силы Р=1 приложенной на уровне ригеля в горизонтальном направлении.
D5=D6=5988405EI мм D7= D8= 9127280EI мм
Кроме этого необходимо рассчитать коэффициент пространственной:
Эквивалентная нагрузка учитывающая пространственную работу каркаса:
Теперь необходимо заново рассчитать загружения 567 и 8 с учётом пространственной работы каркаса т.е. к ним дополнительно прикладываются эквивалентные усилия. Полученные значения и будут расчётными для этих загружений.
Расчёт и конструирование колонны.
Для верхней части колонны
в сечении 4-4: Ммах=6688 кН*м; Nсоот=-4055кНм
в сечении 3-3 два конкурентоспособных сочетания: Ммах=-4204 кНм;
Nсоот=-2263кН и Nмах=-4055кН; Мсоот=3622кНм. Подсчитаем условное усилие ветви колонны A=Mh+N2
где h – предварительно назначенная ширина колонны.
А1=42010+22632 = 53315 кН.
А2=362210+40552 = 56495кН;
Следовательно принимаем 2 сочетание.
Для нижней части колонны
в сечении 2-2 Ммах=10458кНм; Nсоот=-19184кН
в сечении 1-1 два конкурентоспособных сочетания: Ммах=-16150 кНм; Nсоот=-9886кН и Nмах=-19065 кН; Мсоот=-13214 кНм. Подсчитаем условное усилие ветви колонны A=Mh+N2
А1=1615015+98862 = 15710кН;
А2=1321415+190652 = 18342 кН.
Следовательно принимаем 2 сочетание
Соотношение жесткостей верхней и нижней частей колонны ; материал колонны — сталь марки С245 (Ru=360 МПа Ry=240 МПа Е=206*105 МПа) бетон фундамента марки B20.
Длины колонны Нв= 51 м; Нн= 191 м.
2Определение расчётных длин верхней и нижней части колонны.
Расчетные длины для нижней и верхней частей колонны в плоскости рамы определим по формулам:
Коэффициент расчетной длины для нижнего участка колонны следует принимать в зависимости от отношений
Так как = = 51191=02706 и =191844055=473>3
по табл. 18 [3] значения m1= 2 m2 = 3
Расчетные длины участков колонны в плоскости действия момента:
lx1=m1*l1=2*191=382 м.
lx2=m2*l2=3*51=153 м
В плоскости перпендикулярной действию момента:
ly2=Hв-hб=51-075=435 м
3Подбор сечения верхней части колонны.
Сечение проектируется в виде сварного двутавра (hв=1000мм).
Для симметричного двутавра
Значение коэффициента определим по табл.73 [3]. Примем в первом приближении тогда
тef = mх = 138*47=65
Компоновка сечения: высота стенки (принимаем предварительно толщину полок tп=10 см).
При m>1 и >0.8 из условия местной устойчивости:
. Так как сечение с такой толстой стенкой не экономично принимаем tст=09 см и включаем в расчетную площадь сечения колонны два крайних участка стенки шириной по 085tст*см.
Требуемая площадь полки:
см2 Принимаем =24 см; =10 см; см2.
Из условия устойчивости верхней части колонны из плоскости действия момента ширина полки bnол=24 смсм;
Из условия местной устойчивости полки по формуле:
где bсв=(bп-tст)2=(24-09)2=1155см
Геометрические характеристики сечения.
Полная площадь сечения A0= 2*24*10+09*98= 1362 см2;
расчетная площадь сечения с учетом только устойчивой части стенки:
A=22410+20850928834 см2
Осевые моменты инерции:
Ix = (twhw312) + 2a2Af = (0998312)+2*24*10[(100-10)2]2= 1882014см4
Iу= 2tfb312 =21024312 =2304 cм4
Момент сопротивления относительно оси Х-Х:
Wx=Ix(h2)= 1882014см450= 3764 см3
Радиусы инерции и гибкости:
rх=WxA0=37641362=2764 см
Проверка устойчивости верхней части колонны в плоскости действия момента:
mx=er=66880(4055*2764)= 6
Значение коэффициента влияния формы сечения определяем при
АпАст=2410 09980=0271 тогда по табл 73 [3].
max= mx = 126= 72 получим
Фактическое напряжение в сечении:
Условие выполняется.
Проверка устойчивости верхней части колонны из плоскости действия момента
Так как проверка устойчивости верхней части колонны из плоскости действия момента не требуется (п.п.5.32 [3]).
Рисунок 6.1 – Сечение верхней части колонны.
4Подбор сечения нижней части колонны.
Сечение нижней части колонны сквозное состоящее из двух ветвей соединенных решеткой. Высота сечения =1500мм. Подкрановую ветвь колонны принимаем из двутавра наружную из швеллера.
Действующие усилия: M1=10458 кН*м; N1=-19184кН - нагружает подкрановую ветвь; M2=13214 кН*м; N2=-19065кН – нагружает наружную ветвь; Qmax=1362 кН
Определим ориентировочное положение центра тяжести. Принимаем z0=5 см;
h0=h-z0=150-5=145 см;
Максимальные усилия:
В подкрановой ветви-
Nв1=N1*z2h0+M1h0= 19184641145+104580145 = 1570 кН
Nв2=N2*z1h0+M2h0= 19065809145+132140145= 1975 кН
Определяем требуемые площади ветвей и назначаем сечение из стали С245 при j=08:
Для подкрановой ветви: ;
По сортаменту подбираем двутавр 55Б2: см
Wx=1914 см3 Ix=47849 см4 Iy=21403 см4. Гибкость ly=ly1ix=19102243=85 чему соответствует j=0649 по табл.72[3].
Проверяем устойчивость ветви:
Ориентировочная площадь сечения наружной ветви:
Проектируем сечение из составного сварного швеллера
Для удобства прикрепления элементов решетки просвет между внутренними гранями полок принимаем таким же как в подкрановой ветви (547-16*2=515). Толщину стенки швеллера для удобства соединения с полкой надкрановой части колонны принимаем tст=10 мм; высота стенки из условия размещения сварных швов hст=580мм.
Из условия местной устойчивости полки швеллера . Принимаем bп= 24 см tп= 16 см Ап= 384см2.
Геометрические характеристики ветви:
АВ2=(10*580+2*16*24)=1348 см2
Уточняем положение центра тяжести сечения колонны:
h0=hH-z0=150-76=1424 см;
; у2=h0-у1=1424-74=684см
С учётом фактических значений у1 и у2 вычисляем значения усилий в ветвях колонны:
В подкрановой ветви:
Проверка устойчивости ветвей: из плоскости рамы (относительно оси у - у)
Из условия равноустойчивости подкрановой ветви в плоскости и из плоскости рамы определяем требуемое расстояние между узлами решетки:
Принимаем lв1=304 см разделив нижнюю часть колонны на целое число панелей. Проверяем устойчивость ветвей в плоскости рамы (относительно осей х1-х1 х2-х2). Для подкрановой ветви:
Расчет решетки подкрановой части колонны.
Поперечная сила в сечении колонны Qmax=1362 кН. Условная поперечная сила: . Расчет решетки проводим на Qmax. Усилие сжатия в раскосе:
Задаемся Требуемая площадь раскоса:
-для сжатого уголка прикрепляемого одной полкой.
Принимаем уголок L100*8: Ар=156 см2
Напряжение в раскосе:
Расчет устойчивости колонны в плоскости действия момента как единого стержня.
Геометрические характеристики всего сечения:
А=Ав1+Ав2= 12475+1348= 25955;
Iх=Ав1*у12+Ав2*у22=12475*(740)2+1348*(684)2=1313800см4;
Приведенная гибкость:
Ар1=2*Ар=2*156=312 см2- площадь сечения раскосов по двум граням сечения колонны;
Для комбинации усилий догружающих наружную ветвь (сечение1-1) относительный эксцентриситет:
Рисунок 6.2 – Сечение верхней части колонны.
5Конструирование и расчет сопряжения верхней и нижней частей колонны.
Расчетные комбинации усилий в сечении над уступом (сечение 3-3):
)М=3622кН*м; N=-4055 кН; (загружение 12);
) М=-4204 кНм; N=-2263 кН (загружение 157).
Давление кранов Dmax=1668кН.
Прочность стыкового шва (ш1) проверяем по нормальным напряжениям в крайних точках сечения надкрановой части. Площадь шва равна площади сечения колонны.
-я комбинация М и N: наружная полка
кНсм2 Rр = 24*085=204кНсм2;
кН см2 Rр = 24*085=204кНсм2;
кН см2 Rр = 24кНсм2;
Толщину стенки траверсы определяем из условия смятия:
гдесм принимаем tпл=12 см;
Усилие во внутренней полке верхней части колонны (2-я комбинация):
Длина шва крепления вертикального ребра траверсы к стенке траверсы (ш2)
Применяем полуавтоматическую сварку проволокой марки Св-08А d=14 2мм .Назначаем kш=6мм; ; Rсву.ш=18кНсм2; Rсвус=165 кНсм2.
В стенке подкрановой ветви делаем прорезь в которую заводим стенку траверсы.
Для расчета шва крепления траверсы к подкрановой ветви (ш3) составляем комбинацию усилий дающую наибольшую опорную реакцию траверсы. М= -4204 кН*м; N= 2263 кН;
Коэффициент 09 учитывает что усилия N и М приняты для 2-го основного сочетания нагрузок.
Из условия прочности стенки подкрановой ветви в месте крепления траверсы определяем высоту траверсы hтр:
гдеtст=10 мм – толщина стенки двутавра 55Б2.
Проверим прочность траверсы как балки нагруженной усилиями N M и Dmax. Нижний пояс траверсы принимаем конструктивно из листа 520х12мм верхние горизонтальные ребра – из двух листов 250х12мм.
Максимальная поперечная сила в траверсе с учетом усилия от кранов возникает при комбинации 12:
Коэффициент k=12 учитывает неравномерную передачу усилия Dmax.
6Конструирование и расчет базы колонны.
Ширина нижней части колонны превышает 1м поэтому проектируем базу раздельного типа.
Расчетные комбинации усилий в нижнем сечении колонны:
) М=8377кНм; N=-17445 кН (загружение 1357) для подкрановой ветви;
) М=-13214 кНм; N=-19065 кН (загружение 12457) для наружной ветви.
Усилие в подкрановой ветви:
База наружной ветви. Требуемая площадь плиты
Для фундамента принят бетон класса B20 для которого согласно СНиП 2.03.01-84 расчётное сопротивление бетона осевому сжатию Rb= 115 МПа.
Ширина плиты: принимаем В=65см;
Конструктивно принимаем длину плиты 50см (с учетом того что свесы плиты должны быть не менее 4 см).
Принимаем плиту размером 65х50см. Афакт=3250см2.
Среднее напряжение в бетоне под плитой:
Из условия симметричного расположения траверс относительно центра тяжести ветви расстояние между траверсами в свету равно:
при толщине траверсы 12 мм расстояние .
Определяем изгибающие моменты на отдельных участках плиты:
участок 1 (консольный свес с1=64см)
участок 2 (консольный свес с2=515см)
участок 3 (плита опертая на четыре стороны; ba=51524=214>2; );
участок 4 (плита опертая на четыре стороны; ba=51598=526>2; );
Расчёт плиты ведём по участку 1 Мmax=425 кН*см. Толщина плиты:
где R=23кНсм2 для стали С245.
Принимаем tпл=36мм (2мм- припуск на фрезеровку).
Высоту траверсы определяем из условия размещения шва крепления траверсы к ветви колонны. В запас прочности все усилие в ветви передаем на траверсы через 4 угловых шва. Сварка полуавтоматическая проволокой марки Св-08А d=14 2мм; kf=8мм. Требуемая длина шва:
Принимаем конструктивно hтр=40см.
База подкрановой ветви. Требуемая площадь плиты
Для фундамента принят бетон класса B20 для которого согласно СНиП 2.03.01-84 расчётное сопротивление бетона осевому сжатию Rb=115МПа.
Принимаем плиту размером 65х35см. Афакт=2275см2.
Конструируем базу колонны с траверсами толщиной 12мм привариваем их к полкам колонны и к плите угловыми швами.
участок 1 (консольный свес с1=53см)
участок 3 (плита опертая на четыре стороны; ba=515105=49>2; );
Расчёт плиты ведём по участку 1 Мmax=89кН*см. Толщина плиты:
где R=23 кНсм2 для стали С245.
Принимаем конструктивно hтр=30см
Для унификации принимаем высоту траверсы и толщину опорной плиты для двух ветвей одинаковой (по максимуму).
7 Расчёт анкерных болтов
Расчетные усилия в сечении 1 – 1: Nmin =- 251 кН М = 5982кН×м.
Усилие в анкерных болтах
F = ( M – N×y2)h0 = (59820 +251×684) 1424= 541 кН ;
Площадь сечения нетто одного анкерного болта
Аn = Fn×Rba = 5412×145 =187см²;
Проектируем болты 48 мм; Аbn =1972см²; Rba = 145 кНсм² (для стали марки С235).
Расчет и конструирование сквозного ригеля.
Материал стержней - сталь марки С245 R=24кНсм2(t20мм) фасонок – С255; пояса из тавров с параллельными гранями полок; решетка из уголков.
1Подсчет узловых нагрузок и определение усилий в стержнях.
Рис 7.1 - Распределение постоянной нагрузки.
Нагрузка от покрытия:
Снеговая нагрузка. Расчетная нагрузка:
Статический расчет фермы производим в программном комплексе Scad Office 11.5(см. приложение Б)
2 Расчет усилий в стержнях фермы
Рис 14 - Расчетная схема фермы
3Подбор сечения стержней
При подборе сечения стоек и раскосов следует учитывать что сечение этих элементов из двух уголков приваренных к фасонке. Так как радиусы инерции относительно оси x-x и y-y (ix=iy=021b) больше чем радиус инерции относительно оси x0-x0 (ix0=0185b) поэтому потеря устойчивости происходит по оси x0-x0. Размер b равен двум размерам перьев уголков и толщины фасонки принятой 6 мм по стенке тавра верхнего пояса.
Растянутые элементы рассчитываются по формулам:
Тип сечения и размер мм
4Конструирование и расчет промежуточных узлов
Исходя из принятой марки стали С245 с пределом текучести Ryn=245 МПа выбираем марку сварочной проволоки для поясного шва который имеет расчетное сопротивление срезу по металлу границы сплавления МПа. Сварочная проволока должна иметь расчетное сопротивление срезу по металлу шва Rwf удовлетворяющее следующим условиям:МПа;
При полуавтоматической сварке проволоке диаметром 14-20 мм и катете 3-12 мм f=09; z=105 табл. 34 [1].
Принимаем проволоку СВ-08А с Rwf=200МПа.
Действующее в стержне усилие передаётся на обушок и перо неодинаково так как ось стержня смещена в сторону обушка. Следовательно на шов у обушка передаётся большая часть силы чем на шов у пера. Для равнополочных уголков распределение силы N принимается примерно так: на обушок 07N на перо 03N.
В данном случае наиболее невыгодным будет расчёт по материалу шва:
kf – принимается по табл. 38* [3]
Таблица 3 - Расчет поясных швов
5Конструирование и расчёт укрупнительных (монтажных) узлов.
Ферма поставляется на строительную площадку в виде двух отправочных единиц соединяющихся в узлах 7 и 8. Укрупнительная сборка производится путём приварки тавра верхнего или нижнего пояса одной отправочной единицы к фасонке относящейся ко второй отправочной единице.
6Конструирование и расчёт сопряжения ригеля с колонной.
Верхний и нижний пояс фермы прикрепляется к колонне с помощью фланца с высокопрочными болтами. Они воспринимают распор возникающий от момента закрепления ригеля с колонной и распор рамы:
Число болтов d=24 мм необходимых для восприятия усилия:
Болты по фланцу располагаем симметрично по 3 с каждой стороны.
СНиП 2.01.07-85 Нагрузки и воздействияГосстрой СССР. – М.: Стройиздат 1986. – 34 с.
Металлические конструкции. Общий курс: Учебник для вузов Е. И. Беленя В.А. Балдин Г. С. Ведеников и др.; Под. общ. ред. Е. И. Беленя. 6-е изд. перераб. и доп. – М.: Стройиздат 1986. – 560 с. ил.
СНиП II-23-81*. Стальные конструкцииГосстрой СССР. – М.: Стройиздат 1990. – 96 с.
СНиП 2.03.01-84 Бетонные и железобетонные конструкцииГосстрой СССР. – М.: Стройиздат 1985. – 75 с.
Конструирование промышленных зданий и сооружений. Учеб. пособие для вузов. И.А. Шерешевский – Стройиздат 1975 152 с. с илл.
Методические указания по проектированию Металлического каркаса одноэтажного промышленного здания Уфа 1996.

рсу Миасс в конце.doc

Сводная таблица расчетных усилий в колонне рамы по оси А
Схема нагрузки и эпюры моментов
Нижняя часть колонны
Верхняя часть колонны
Врем-я снеговая на ригеле
Ветровая (слева направо)
Ветровая (справа налево)
Попереч.торможение (на левой)
Попереч.торможение (на правой)
Основные сочетания расчетных усилий в крайней колонне по оси А

титул.doc

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧЕРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
УФИМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЯНОЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Факультет: Архитектурно-строительный
Специальность 270102
Кафедра «Строительные конструкции»
Предмет: «Металлические конструкции»
На тему: «Проектирование металлического каркаса одноэтажного промышленного здания»

л.1,2.dwg

Франмент поперечного разреза М1:50
Стальной каркас одноэтажного промышленного здания
КП2-МК-12 ПГз-07-01 СК
Поперечный разрез здания. Схемы связей.
Поперечный разрез здания М 1:200
Схема связей по нижним поясам ферм
Поперечные связевые фермы
Продольные связевые фермы
Растяжки по нижнему поясу
Схема связей по верхним поясам ферм
Схема вертикальных связей между колоннами и фермами
Фрагмент поперечного разреза М1:50.

Приложение А.doc

Расчетная схема с номерами узлов и элементов
Разработан SCAD Soft
not message 10050 O C H O B H A Я C X E M A
ИМЯ ФАЙЛА: C:UsersUnkUser1Desktopрама 3-9 с учетом ПРК.SPR
ОБЪЕКТ: пром. здание
Sat Mar 24 13:30:33 2012
ДOKУMEHT 00 ЗAГЛABHЫЙ
CTP. H A И M E H O B A H И E T E K C T
ПPИЗHAK CИCTEMЫ : 2;
степени свободы:1(X) 3(Z) 5(UY)
тип оптимизации ленты уравнений : 10
метод решения системы уравнений : 2
точность разложения матрицы : 12
точность решения собственной проблемы : 4
точность контроля решения системы уравнений: 10
B исходных данных :
ДOKУMEHT 00 ЗAГЛABHЫЙ ПРОДОЛЖЕНИЕ
линейные единицы измеpения : "м "
единицы измеpения pазмеpов сечения : "см "
единицы измеpения сил : "кН "
единицы измеpения темпеpатуpы : "C ".
ДOKУMEHT 01 ЭЛEMEHTЫ
Hомер Tип Tип Hомер Tип Tип
эле- эле-жест- У З Л Ы эле- эле-жест- У З Л Ы
ментаментакости ментаментакости
ДOKУMEHT 03 ЖECTKOCTИ для загружений 12
ЖECT- Ж E C T K O C T И
Tип конечного элемента : 2
Заданн. жесткостн. хаpакт.:
Имя : "верхн.часть колонны"
Имя : "нижн.часть колонны"
ДOKУMEHT 03 ЖECTKOCTИ для загружений 3-9
ДOKУMEHT 04 KOOPДИHATЫ И СВЯЗИ
HOMEP K O O P Д И H A T Ы
--------------------------------- С В Я З И
0.25 0. 0. связи : X Z UY
29.75 0. 0. связи : X Z UY
ДOKУMEHT 06 ХАРАКТЕРИСТИКИ ЗАГРУЖЕНИЙ
загру- С о д е р ж а н и е
тип : 0 (постоянное)
имя: "ветер справа"
имя: "верт.кран.слева"
имя: "верт.кран.справа"
имя: "гориз.кран.слева"
имя: "гориз.кран.справа"
имя: "единич. сила"
ДOKУMEHT 07 HAГPУЗKИ
загру-cтро- С о д е р ж а н и е
1 Вид : 16 направление: 3
список элементов : 5
Вид : 0 направление: 3
Вид : 0 направление: 5
1 Вид : 16 направление: 1
список элементов : 1 2
Вид : 16 направление: 1
список элементов : 3 4
Вид : 0 направление: 1
1 Вид : 0 направление: 3
1 Вид : 0 направление: 1
ДOKУMEHT 31 Жесткие вставки
Номерномер С о д е р ж а н и е
список элементов : 2 4
ПЕРЕМЕЩЕНИЯ В УЗЛАХ 34
Sat Mar 24 13:20:57 2012 рама основная сxема 5.0001
П Е Р Е М Е Щ Е Н И Я У З Л О В
X 8161054 9743811 9700484 8044939
Z 86204.8 271498. -273365. -86204.8
UY 556894. 18164.2 18165. 564359.
X -8044938 -9700484 -9743811 -8161053
Z -86204.8 -273365. 271498. 86204.8
UY -564359. -18165. -18164.1 -556894.
- "верт.кран.слева"
X 5020349 5988405 5469471 5282593
Z -1.582e7 -1.553e7 -6209176 -6112851
UY 920092. -310927. -310920. 158750.
- "верт.кран.справа"
X -5282593 -5469470 -5988405 -5020348
Z -6112851 -6209176 -1.553e7 -1.582e7
UY -158749. 310920. 310927. -920092.
- "гориз.кран.слева"
X 8038611 9127280 8856169 7137439
Z 64832.7 232195. -234800. -64832.7
UY 530975. 15564.5 15572.3 541325.
- "гориз.кран.справа"
X -7137438 -8856168 -9127280 -8038611
Z -64832.7 -234800. 232195. 64832.7
UY -541325. -15572.3 -15564.5 -530975.
X 134224. 166772. 161848. 130237.
Z 2018.26 5646.54 -5571.28 -2018.26
UY 10196.6 373.989 373.983 9895.5
Единицы измеpения усилий: кН
Единицы измеpения моментов: кН*м
Разработан SCAD Soft
Sat Mar 24 13:50:47 2012 рама основная сxема 6.0001
У С И Л И Я НАПРЯЖЕНИЯ В ЭЛЕМЕНТАХ
2_ 1-1 1-2 1-3 2-1 2-2 2-3 3-1 3-2 3-3 4-1
N -260. -260. -260. -242.999 -242.999 -242.999 -260. -260. -260. -242.999
M -79.0111 -40.0736 -1.13614 124.491 134.949 145.407 79.0111 40.0736 1.13614 124.491
Q 4.07722 4.07722 4.07722 4.09147 4.09147 4.09147 -4.07722 -4.07722 -4.07722 4.09147
N -162. -162. -162. -161.999 -161.999 -161.999 -162. -162. -162. -161.999
M -53.7595 -26.1887 1.38207 82.2981 89.7019 97.1057 53.7595 26.1887 -1.38207 82.2981
Q 2.88699 2.88699 2.88699 2.89649 2.89649 2.89649 -2.88699 -2.88699 -2.88699 2.89649
2_ 4-2 4-3 5-1 5-2 5-3
N -242.999 -242.999 -4.07722 -4.07722 -4.07722
M 134.949 145.407 -145.407 1677.09 -145.407
Q 4.09147 4.09147 243. -243.
N -161.999 -161.999 -2.88699 -2.88699 -2.88699
M 89.7019 97.1057 -97.1057 1117.89 -97.1057
Q 2.89649 2.89649 162. -162.
N 9.02669 9.02669 9.02669 9.02571 9.02606 9.0264 -9.02669 -9.02669 -9.02669 -9.02552
M 677.206 198.293 -70.8539 -72.9009 -107.885 -127.841 637.434 210.54 -61.3098 63.3173
Q -61.1304 -39.1654 -17.2004 -16.626 -10.7469 -4.86784 -52.8184 -36.5834 -20.3484 19.924
N -9.02669 -9.02669 -9.02669 -9.02552 -9.02577 -9.02603 9.02669 9.02669 9.02669 9.02571
M -637.434 -210.54 61.3098 63.3173 108.691 142.958 -677.206 -198.293 70.8539 -72.9009
Q 52.8184 36.5834 20.3484 19.924 15.5786 11.2332 61.1304 39.1654 17.2004 -16.626
N -1658.39 -1658.39 -1658.39 9.61301 9.61301 9.61301 -638.609 -638.609 -638.609 -9.60692
M -174.036 355.482 885.001 -369.076 -227.348 -85.6207 500.148 37.4791 -425.189 -45.0035
Q 55.447 55.447 55.447 55.4464 55.4464 55.4464 -48.447 -48.447 -48.447 48.4475
N -638.609 -638.609 -638.609 -9.60692 -9.60692 -9.60692 -1658.39 -1658.39 -1658.39 9.61301
M -500.148 -37.4791 425.189 -45.0035 78.8343 202.672 174.036 -355.482 -885.001 -369.076
Q 48.447 48.447 48.447 48.4475 48.4475 48.4475 -55.447 -55.447 -55.447 55.4464
N 4.52747 4.52747 4.52747 4.52938 4.52938 4.52938 -4.52747 -4.52747 -4.52747 -4.52619
M 515.314 176.699 -161.914 -163.443 -80.2599 2.92321 390.985 182.384 -26.2161 27.0792
Q -35.4569 -35.4569 -35.4569 32.5427 32.5427 32.5427 -21.843 -21.843 -21.843 21.8432
N -4.52747 -4.52747 -4.52747 -4.52619 -4.52619 -4.52619 4.52747 4.52747 4.52747 4.52938
M -390.985 -182.384 26.2161 27.0792 82.9133 138.747 -515.314 -176.699 161.914 -163.443
Q 21.843 21.843 21.843 21.8432 21.8432 21.8432 35.4569 35.4569 35.4569 32.5427
N 0.21133 0.21133 0.21133 0.2113 0.2113 0.2113 -0.21133 -0.21133 -0.21133 -0.2113
M 9.11893 4.27086 -0.5772 -0.62375 -1.9214 -3.21905 8.84664 4.14471 -0.55721 0.60396
Q -0.50765 -0.50765 -0.50765 -0.50766 -0.50766 -0.50766 -0.49234 -0.49234 -0.49234 0.49236
N -9.02577 -9.02603 -4.33268 -4.33268 -4.33268
M 108.691 142.958 127.841 -7.55858 -142.958
Q 15.5786 11.2332 -9.02669 -9.02669 -9.02669
N 9.02606 9.0264 -4.33268 -4.33268 -4.33268
M -107.885 -127.841 -142.958 -7.55858 127.841
Q -10.7469 -4.86784 9.02669 9.02669 9.02669
N -9.60692 -9.60692 -48.447 -48.447 -48.447
M 78.8343 202.672 85.6207 -58.5257 -202.672
Q 48.4475 48.4475 -9.60976 -9.60976 -9.60976
N 9.61301 9.61301 -48.447 -48.447 -48.447
M -227.348 -85.6207 -202.672 -58.5257 85.6207
Q 55.4464 55.4464 9.60976 9.60976 9.60976
N -4.52619 -4.52619 -21.843 -21.843 -21.843
M 82.9133 138.747 -2.92321 -70.8352 -138.747
Q 21.8432 21.8432 -4.52747 -4.52747 -4.52747
N 4.52938 4.52938 -21.843 -21.843 -21.843
M -80.2599 2.92321 -138.747 -70.8352 -2.92321
Q 32.5427 32.5427 4.52747 4.52747 4.52747
N -0.2113 -0.2113 -0.49234 -0.49234 -0.49234
M 1.86249 3.12103 3.21905 .049013 -3.12103
Q 0.49236 0.49236 -0.21133 -0.21133 -0.21133

л.3.dwg

Укрупнительный стык верхнего пояса
Укрупнительный стык нижнего пояса
Геометрическая схема фермы с усилиями
Стальной каркас одноэтажного промышленного здания
КП2-МК-12 ПГз-07-01 СК
Геометрическая схема фермы Ф-1.
Отправочная единица фермы Ф-1.
Материал стержней - сталь С345
материал фасонок - С345
Болты нормальной точности М20 из стали класса 4.6 по ГОСТ 1759-80
Катет сварного шва согласно расчета
Соединительные прокладки ставить на равных расстояниях
Перед сваркой зачистить место шва