Промышленное одноэтажное однопролетное здание

Drawing1.dwg

линия влияния момента М
линия влияния поперечной силы Q
линия влиярия поперечной силы Q
счема единичных усилий
11= S1Е; (S42.6666в; + S1290
22= S1Е; (S2138.64р; + S1740
в; + S3634.78н;) =2166
13 = 31= - S1Е; (S16в; + S142
( q1 - q2) Δр2= - S1541.06Ен; ( q1 + q2)=-177
( q1 + q2) Δр3 = S106Ен; ( q2 - q1)=106( q2 - q1)
загружение 4 Δр1= (S63
Ев; + S571.04Ен;) ( q1 - q2)=129
( q1 - q2) Δр2= -(S314
Ев; + S1000.35Ен;) ( q1 + q2)=-429
( q1 + q2) Δр3 = (S21
Ев; + S68.8Ен;) ( q2 - q1)=29
загружение 1 Δр1= SqЕ; (S1740
Δр2= 0 Δр3 = - SqЕ; (S1069.68р; + S870
в; + S1817н; )=-q1083
А=D3.23 ед кв Хс =4.3
загружение 5 Δр1= S26.77Ен; ( D1 + D2)=3.08( D1 + D2) Δр2= S48.88Ен; (D2-D1)=5.39 (D2-D1) Δр3 = -S3.23Ен; ( D1 + D2)=-0.37 ( D1 + D2)
загружение 7 Х1= -SТЕ; (S3.02в ;+ S452.7н;)=-55.05 T Х2= SТЕ; (S12.46в; + S700.25н ;) = 92.95T X3 = SТЕ; (S0
загружение 9 Δр1= S95
Нагрузка от веса кровли и стропильных конструкций
Нагрузка от давления крана
Нагрузка от торможения тележки
Момент от ветровой нагрузки на подкрановую ветвь
Момент от ветровой нагрузки на надкрановую ветвь
Усилия от ветровой нагрузки
загружение 8 от стеновых панелей
расчетная схеме факверховой колонны
расчетная схеме связей по нижним поясам стропильных ферм в поперечном направлении
расчетная схеме подкрановых связей в средних рядах температурного отсека при ветре и торможении двух кранов
Линии влияния по отсекам в подкрановой балке
расчетная схеме надкрановых связей в крайних рядах температурного отсека
при ударе крана о тупиковый упор N2=7 кН
N1=0 s1=30кН s2=30кН сжат s3=23
Перемещение в уровне нижнего пояса стропильных ферм
моменты от единичной силы
Связи по нижним поясам стропильных ферм рассчитаем приближенно исходя из максимального перемещения рамы. JсвJв=1
Работа силы Р при изгибе связей равна А = S12Р62EJcв; S2Р63; 2=Р² S288EJcв; Работа силы Р при перемещении рамы равна А = Δ Р откуда сила Р равна S414
Ев; Р = Р² S288EJcв; Р = 414
кН изгибающий момент в связевой ферме 10
Усилия в раме от собственного веса конструкций
°-s7*cos45°-s8=0 s3*sin49
s1+s7*cos45°-s11*cos45°-s10=0 s7*sin45°+s11*sin45°+s9=0
s12+s11*cos45°-s15*cos45°-s16=0 s11*sin45°+s15*sin45°+Р=0
s10+s15*cos45°-s19*cos45°-s22=0 s15*sin45°+s19*sin45°+s17=0
s19*sin45°+s23*sin45° = -Р
определение усилий в ферме
расчетная схема фермы (связей) по нижним поясам стропильных ферм в поперечном направлении
расчетная схема фермы (связей) по нижним поясам стропильных ферм в продольном направлении
s2=-s42*sin46.97°-P1
Верхний опорный узел фермы
к определению усилий на ветки колонны
площади эпюр равны как при одинаковых ветках так и при разных
Нижний опорный узел фермы
Определение усилий в решетке колонны
Курсовая работа на тему: «Одноэтажное промышленное здание»
Строительный факультет кафедра «Металлических конструкций»
Подкрановая балка Б1
Торец ребра строгать
Cпецификация метала С255
Все сварные швы заводские - варить полуавтоматической сваркой по ГОСТ 9087 — 81 под слоем флюса проволокой Св — 80 ГА по ГОСТ 2246 — 70.
Схема расположения колон и подкрановых балок.Схема расположения стропильных ферм и связей по нижним поясам.
Схема расположения колон и подкрановых балок
Схема расположения стропильных ферм и связей по нижним поясам
Схема вертикальных связей
Таблица отправочных элементов
Наименование элемента
Общая масса конструкции по схемам
Таблица отправочных марок
Все монтажные сварные швы катетом 18 мм.
Все монтажные сварные швы катетом 14 мм.
Курсовая работа на тему: «Балочная клетка»
Схема расположения элементов

ПЗ.doc

Установленный срок эксплуатации конструкции Tef принят по приложению В
производственные и вспомогательные
Характеристические значения нагрузок и воздействий
w0– ветровая нагрузка (в Паскалях)
S0– снеговая нагрузка (в Паскалях)
В– толщина стенки гололеда (в мм)
WB– ветровая нагрузка при гололеде (в Паскалях)
Предельное расчетное значение снеговой нагрузки на горизонтальную проекцию покрытия (конструкции) вычисляется по формуле
где – коэффициент надежности по предельному значению снеговой нагрузки;
S0– характеристическое значение снеговой нагрузки (в Па)
где – коэффициент перехода от веса снегового покрова на поверхности земли к снеговой нагрузке на покрытие= 1;
Ce– коэффициент учитывающий режим эксплуатации кровли. При отсутствии данных о режиме эксплуатации кровли коэффициент Се допускается принимать равным единице.;
Calt– коэффициент географической высоты.
Коэффициент Саlt учитывает высоту H (в километрах) размещения строительного объекта над уровнем моря при H05 км Calt = 1
Коэффициент надежности по предельному расчетному значению снеговой нагрузки определяется в зависимости от заданного среднего периода повторяемости Т принимаем равным установленному сроку эксплуатации конструкции Tef.. = 104
Предельное расчетное значение ветровой нагрузки определяется по формуле
С = Caer Ch Calt Crel Cd
где Caer–аэродинамический коэффициент ; Ch-коэффициент высоты сооружения; Ca Cre Cd Cd-коэффициент динамичности.
Здания с двускатными покрытиями
Значения Сe1 Сe2 при h1l равном:
Тип местности окружающей здание III - пригородные и промышленные зоны до высоты 8м
Значения Се3 при h1L равном:
Сh = 17 до высоты 15 м. – Сh = 2
Коэффициент рельефа Сrеl учитывает микрорельеф местности вблизи площадки на которой расположен строительный объект и принимается равным единице.
Коэффициент направления Cdir учитывает неравномерность ветровой нагрузки по направлениям ветра и как правило принимается равным единице.
Коэффициент динамичности Cd учитывает влияние пульсационной составляющей ветровой нагрузки и пространственную корреляцию ветрового давления на сооружение.
Для продольного направления – 108 м. Cd = 09. Для поперечного направления – 30 м. Cd = 092.
Грузоподъёмность крана Q т
Основные габаритные размеры
Давление колеса на подкрановый рельс кН
Тип кранового рельса
Нагрузки от мостовых и подвесных кранов– это переменные нагрузки для которых установлены четыре вида расчетных значений:
- предельные расчетные значения:
для вертикальной нагрузки мостовых кранов
где - коэффициент надежности по предельному расчетному значению крановой нагрузки определяется в зависимости от заданного среднего периода повторяемости Т лет – 50 равен 11
f01 f0– характеристические значения вертикальной нагрузки соответственно от одного или двух наиболее неблагоприятных по воздействию кранов.
Коэффициент сочетаний для нагрузки от двух кранов для групп режимов работы кранов 1К-6К; = 085 для одного крана = 1
Нагрузка на колесо при двух сближенных кранах
Нагрузка на колесо от одного крана
При расчёте поперечника нагрузка на колесо при двух сближенных кранах:
вес крана с коэффициентом надежности по нагрузке для предельного значения веса оборудования 11; для поднимаемого груза 12
p0– характеристическое значение горизонтальной нагрузки от одного крана направленной вдоль кранового пути следует принимать равным 01 от характеристического значения вертикальной нагрузки на тормозные колеса рассматриваемой стороны крана.
При двух мостовых кранах
Горизонтальная нагрузка четырехколесных мостовых кранов направленной поперек кранового пути
Характеристическое значение горизонтальной нагрузки четырехколесных мостовых кранов направленной поперек кранового пути и вызываемой перекосами мостовых электрических кранов и непараллельностью крановых путей (боковую силу) для колеса крана следует определять по формуле:
В L– соответственно база и пролет крана;
– коэффициент 001– при раздельном приводе.
При этом к остальным колесам прикладываются силы равные Нnc= 0lFnmax=255 кН или Нnc= 0lFnmin = 114 кН
Нnc max=255·11·085 = 24 кН
Нnc min=114·11·085 = 11 кН
Варианты приложения нагрузок
Нормативную поперечную горизонтальную силу от торможения тележки Т действующую поперек цеха вдоль кранового моста по формуле
где f — коэффициент течения при торможении тележки принимаемый равным 01 для кранов с гнбкнм подвесом груза; Q — грузоподъемность крана; G — вес тележки крана; п0 — число тормозных колес тележки; п — число всех колес тележки. (поп —12).
Т = 01·(85 + 20)2 = 14 кН
коэффициент надежности
Покрытие безпрогонное
Крупнопанельные железобетонные плиты 3х12
защитный слой из битумной мастики втопленной в битум
Гидроизоляционный ковер 4 слоя
Утеплитель пенобетон толщиной 200 мм
Стропильная ферма кН
Легкобетонные панели толщиной 200 мм.
Подкрановая часть колонны кНм
переменные кратковременные нагрузки
нагрузки от мостовых кранов
Для основных сочетаний включающих постоянные и не менее двух переменных нагрузок последние принимаются с коэффициентом сочетаний =090 для кратковременных нагрузок.
Расчёт подкрановой балки
Линии влияния момента и поперечных сил от горизонтальных и вертикальных нагрузок
R1 = P· R2= P·(1- момент посредине пролёта равен
При нахождении груза слева М = R1·6 ; при нахождении груза справа М= R2·6
Поперечная сила при нахождении груза слева Q = R1 ; справа Q = - R2
Момент по средине пролёта в вертикальной пл. равен – Мх = (05+235+3)·239= 1398 кН·м. поперечная сила равна – Qх = (-008-05+039)·239 = 737 кН
Момент по средине пролёта в горизонтальной пл. при приложении нагрузок как на рис. а равен – Му = (-05+235+3)·31= 150 кН·м. поперечная сила равна –
Qу = (008-05-039)·31 = 2511 кН
Прогиб подкрановой балки в вертикальной плоскости1600
Применяемые стали С255 С285 коэф. условий работы 09
Требуемый момент сопротивления
Wх = 1398(240·09) = 6472222 мм³
Высота балки 1180 мм. Принимаем толщину стенки 10 мм.
Условная гибкость стенки
Ширина свеса 195 мм. толщина поясного листа 16 мм. Наибольшее значение отношения bef t для не окаймленного свеса:
bef t = = ; 19514 =1314 Определяем геометрические характеристики балки.
Рисунок 2. Подкрановая балка
Момент инерции относительно горизонтальной оси
Jх = 2·(380·14·583² + 14³·38012) + 12·1152³12 = 5145·106 мм4
Sх - статический момент полусечения
Sх = 400·14·583 + 576·10·288 = 492·106 мм³
Момент инерции балки
Wх = 5145·106590 = 8721045 мм³
Напряжения в верхнем поясном листе при действии вертикальных нагрузок
х = 1398·1068721045 = 160 МПа
Момент инерции тормозной балки
Wу = 150·106(240·09-160) = 269·106 мм3
Нагрузка на тормозную балку принимаем как для ремонтной площадки – 15·10³ Па
Равномерно распределённая нагрузка на швеллер – 15·10³·05 = 0750 кНм
Изгибающий момент в швеллере – 135 кН м. момент инерции 5625 см³ принимаем для тормозной балки швеллер 14У :Wх = 702 см³; Jу = 454 см4: F = 156 см²; Хо = 167 мм
Рисунок 3. определение геометрических размеров тормозной балки
Тормозная балка: швеллер 14У лист 6 х 810 мм: верхний пояс – лист 380 х 14
Jу = 1849 ·106 мм4 : Wу = 3308577 мм³
Напряжения в верхнем поясном листе при действии горизонтальных нагрузок
у = 150·1063308577 = 4534 МПа
Проверяем напряжения в верхнем поясе при изгибе в двух главных плоскостях
0 + 4534 = 20534 216 МПа
Прочность пояса обеспечена
Значения касательных напряжений в сечениях изгибаемых элементов должны удовлетворять условию
Проверяем напряжения в сжатой зоне стенки подкрановой балки
xy + locxy + fxy ≤ Rs
-коэффициент принимаемый равным 13 - для расчета сечений на опорах неразрезных балок.
М Q -соответственно изгибающий момент и поперечная сила в сечении балки от расчетной нагрузки;
γf1 -коэффициент увеличения вертикальной сосредоточенной нагрузки на отдельное колесо крана принимаемый 11 согласно требованиям СНиП по нагрузкам и воздействиям;
F -расчетное давление колеса крана без учета коэффициента динамичности – 255 кН;
lef -условная длина определяемая по формуле
где с -коэффициент принимаемый для сварных и прокатных балок 325;
J1f -сумма собственных моментов инерции пояса балки и кранового рельса
Mt -местный крутящий момент определяемый по формуле
Mt = Fe + 075Qthr(147)
где е -условный эксцентриситет принимаемый равным 15 мм;
Qt -поперечная расчетная горизонтальная нагрузка вызываемая перекосами мостового крана и непараллельностью крановых путей принимаемая согласно требованиям СНиП по нагрузкам и воздействиям;
hr -высота кранового рельса;
-сумма собственных моментов инерции кручения рельса и пояса где tf и bf - соответственно толщина и ширина верхнего (сжатого) пояса балки.
Момент инерции кранового рельса – 108199 см4; пояса – 869 см4;
Lef =325·(10906912)13 = 3148 см = 314 мм
Mt = 255·15+ 075·31·120 = 6615 кН мм
ху = 737·10³(12·1152) = 531 МПа
locу = 11·255·10³(314·12) = 7425 МПа
Jf = 878080 + 347573 = 123 ·106 мм4
fу = 2·6615·10³·12123·106 = 1291 МПа
fу = 025·1291 = 323 МПа
((160+1856)2-(160+1856)·7425+74252+3·(531 + 2227)2)05= 163 МПа 312 МПа
0+1856 = 179 240 МПа
25 +1291=2033 240 МПа
Rs = 058 Ryn γm; Rs = 058·25511 = 134 МПа
ху = 255·10³(12·1152) = 185 МПа 134 МПа
5+2225+323 = 73 МПа 134 МПа
Прочность стенки обеспечена
Расчёт устойчивости стенки
Средний отсек : а = 2300 мм. hef =1152 мм.; М1 = 1398 кН·м.; М2 = 954 кН·м.; Q1 = 78 кН; Q2 = 193 кН; W= 8721045 мм³; = 135 МПа: = 98 МПа
где bf и tf - соответственно ширина и толщина сжатого пояса балки; – коэффициент = 2
где d - меньшая из сторон пластинки (hef или a);
- отношение большей стороны пластинки к меньшей.
отношение loc = 74134 = 05
Расчет на устойчивость стенок балок симметричного сечения укрепленных только поперечными основными ребрами жесткости при наличии местного напряжения (loc 0) по формуле
Устойчивость средних отсеков обеспечена
Отсек №2: а = 2300 мм. hef =1152 мм.; М1 = 1275 кН·м.; М2 = 483 кН·м.; Q1 = 271 кН; Q2 = 345 кН; locу = 7425 МПа
W= 8721045 мм³; = 101 МПа: = 223 МПа
; ;; отношение С2 = 847
Устойчивость отсеков №2 обеспечена
Отсек №3: а = 1400 мм. hef =1152 мм.; М1 = 455 кН·м.; М2 = 0 кН·м.; Q1 = 325 кН; Q2 = 566 кН; locу = 7425 МПа
W= 8721045 мм³; = 26 МПа: = 32 МПа
; ; отношение С2 = 452; ;
Устойчивость отсеков №3 обеспечена
Общее число циклов работы крана за срок его службы для режима работы 3К - 5×105
Значения Rv = 120 МПа при временном сопротивлении стали разрыву Run = 370 МПа
Расчет на выносливость по формуле
где Rv - расчетное сопротивление усталости принимаемое в зависимости от временного сопротивления стали и групп элементов конструкций;
α - коэффициент учитывающий количество циклов нагружений n.- для подкрановых балок при режиме работы 3К - 11
γv - коэффициент определяемый в зависимости от вида напряженного состояния и коэффициента асимметрии напряжений p = m здесь mах и min - соответственно наибольшее и наименьшее по абсолютному значению напряжения в рассчитываемом элементе
max =205 МПа ≤ 11·120·167=220 МПа
выносливость балки обеспечена
проверка устойчивости
для сварных двутавров составленных из трех листов
где t - толщина стенки; bf u t1 - ширина и толщина пояса балки; h - расстояние между осями поясов; а - размер равный 05h;
Устойчивость обеспечена
Статический момент инерции поясного листа
Sп = 380·14·590= 31·106 мм³; максимальная поперечная сила Q = 566 кН;
Угловые швы двусторонние нагрузка подвижная
-сдвигающее пояс усилие на единицу длины вызываемое поперечной силой Q;
-давление от сосредоточенного груза F где γf - коэффициент принимаемый согласно требованиям СНиП по нагрузкам и воздействиям
α -коэффициент принимаемый при нагрузке по верхнему поясу балки при отсутствии пристрожки стенки α = 1;
f и z -коэффициенты;
γwf и γwz - коэффициенты условий работы шва равные 1
Rwf - расчетные сопротивления сварных соединений по металлу шва
Rwz - расчетные сопротивления сварных соединений по металлу границы сплавления
f = 09 ; z = 105; Rwf =180 МПа; Rwz = 166 МПа
Ширина выступающей части продольного ребра жесткости 90 мм. тогда толщина ребра ts должна быть не менее
Расчет опорного ребра
R = 566 кН;расчетное сопротивление смятию Rр = 330 МПа; площадь опорного ребра
А = 566330 = 1716 мм²; при длине опорного ребра 200 мм толщина 87 мм. принимаем 10 мм.
Площадь опорного ребра 2000 мм²; момент инерции J = 200³·1012 = 666·106 мм4: радиус инерции гибкость λ= 1152577 = 1996; условная гибкость 0681; при 0 ≤ 25
Принимаем опорное ребро 14 мм.
Прикрепление опорного ребра
N (fkflw) ≤ Rwfγwfγc
N (zkflw) ≤ Rwzywzγc
Прочность прикрепления обеспечена
Вес подкрановой балки (12·0012 +2·038·0014)·12·7850 = 2360 кг. С учётом коэф. по массе 2600 кг. = 2545 кН
Статический расчет рамы
Пролет крана 285 м. здание в разбивочных осях 30 м. расстояние от подкрановой ветки до разбивочных осей bн = (30-285)2 = 075 м. расстояние от головки рельса до верха крана 24 м. зазор между краном и стропильной конструкцией 200 мм. высота подкрановой балки 118 м. Расстояние от низа стропильных конструкций до подкрановой ветки 24+02+118+012 = 39 м. Расстояние от оси подкранового рельса до надкрановой ветки 260 + 90 = 350 мм. высота сечения подкрановой ветки 400 мм. расстояние между осями инерции подкрановой и надкрановой ветки е = 055·075-05·04 = 0213 м. Высота подкрановой части колонны 08+9-012-115 = 853 м
Принимаем J1 – момент инерции подкрановой ветки J2 – момент инерции надкрановой ветки Jр – момент инерции стропильной фермы
Для стропильной фермы принимаем сталь С 235. Для упрощения расчета рамы заменяем сквозной ригель эквивалентным по жесткости сплошным ригелем. Момент инерции такого ригеля можно определить по формуле
где Ммакс — изгибающий момент посередине ригеля как в простой балке от расчетной нагрузки на нем; hcp — высота ригеля посередине пролета; R — расчетное сопротивление материала; 115 — коэффициент; - — коэффициент учитывающий наклон верхнего пояса и деформативность решетки сквозного ригеля принимаемый при уклоне верхнего пояса 0—09.
Нагрузка от кровли 383 кНм² при шаге колон 12 м. q кр = 4596 кНм.
Вес стропильной фермы 62 кН принимаем равномерно распределённым на длине 30 м. qф = 206 кНм.
Снеговая нагрузка при шаге колон 12 м. q сн = 2088 кНм.
Высота стропильной фермы 3 м. R – 230 МПа
нагрузка на колонну по линиям влияния от двух сближенных кранов
Dмакс = 295·239 = 7051 кН
Dмин = 295·107 = 316 кН
нагрузка на колонну от суммарной постоянной нагрузки и снега;
NА = (4596 + 2088 + 103)·12 + 2545 = 840 кН
Момент инерции нижней части ступенчатых колонн по формуле Н. С. Примака
где k2 — коэффициент зависящий от шага колонн и высоты рамы: при шаге рам 10—13 высоте их 10—16 м. k2 = 32
Момент инерции верхней части колонны приближенно по формуле
Расчетная схема рамы hв = 4 м ; hн = 86 м. ;е = 0213 м.; L = 296 м.; h = 126 м
Ветровая нагрузка до 8м. W = 17·420·08·1035 = 591 Нм²; до 15 м W = 2·420·08·1035 = 696 Нм²; отрицательное давление до 8м. W = 17·420·05·1035 = 370 Нм²; до 15 м W = 2·420·05·1035 = 435 Нм².
До 8 м. q = 7092 Нм² q = -4440 Нм² до 15 м. q = 8352 Нм² q = -5220² Нм
Нагрузка от веса кровли и стропильных конструкций
Снеговая нагрузка на всей крыше
Ветровая нагрузка на подкрановую ветвь
Ветровая нагрузка на надкрановую ветвь
Нагрузка от торможения тележки
Dmax = 7051 кН Dmin = 316 кН
Силовые характеристики по сечениям
Нагрузка от давления крана
Максимальный вес слева
Максимальный вес справа
Усилия в стержнях фермы
Номера сочетаний нагрузок по таблице 4
Расчетные нагрузки кН
Верхние пояса ферм прикрепляются в узлах сваркой к плитам покрытия. Сечения поясов принимаем верхнего и нижнего принимаем по максимальному усилию.
Расчет на прочность элементов подверженных центральному растяжению силой N по формуле
Верхний пояс растянут N = 2775 кН предельная гибкость 250. тип элемента VI - γс = 095 сталь С255 Ry = 250 МПа
Закрепление нижнего пояса через 18 м. – расчетная длина
А=2775000250·095 = 10210 мм²=1021 см²
Принимаем сечение из 2-х уголков 200х16 ;J = 236257 см4 ;F = 6198 см²; хо=554 см.
Момент инерции из плоскости фермы
J = 2·(236257 +6198·554²) = 85305 см4
Радиус инерции из плоскости
гибкость элемента из плоскости
Стыки элементов в узлах ферм
Сварные швы прикрепляющие элементы решетки фермы к фасонкам следует выводить на торец элемента на длину 20 мм.
Доля усилий приходящихся на обушок 07 на перо 03
Напряжения в сварном шве по формулам
N (zkflw) ≤ Rwfγwfγc
где γwf и γwz - коэффициенты условий работы шва равные 1; Rwf – расчётное сопротивление срезу по металлу шва МПа; Rwz - расчётное сопротивление срезу по металлу границы сплавления МПа; γc – 095; f и z - коэффициенты f = 07 и z = 1; kf – катет шва.
Для типа электродов Э – 42 Rwf = 180 МПа ; для стали С255 Run = 380 МПа Rwz = 045· Run = 171 МПа
Каждый шов рассчитываем на усилие 05 от усилия в одном уголке
Длина сварного шва N = 694 кН расчет по металлу шва катет шва 14 мм
lw = 694000(07*14*180*08*1)=492 мм
толщины фасонок принимаем 20 мм.
Соединительные планки через 80i. Равно 4936 мм. принимаем одну соединительную планку посредине каждого стержня.
Расчет на устойчивость сплошностенчатых элементов подверженных центральному сжатию силой N по формуле
Верхний пояс сжат N = 2434 кН тип элемента III - γс = 08 сталь С255 Ry = 250 МПа
Геометрическая длина элемента равна расчетной длине = 3 м. – верхний пояс фермы приваривается к плитам покрытия в узлах через 3 м.
Принимаем сечение из 2-х уголков 200 х 25 ;J = 287147 см4 ;F = 7654 см²; хо=57 см.
гибкость элемента в плоскости фермы
приведенная гибкость
= 49 (250206000)05 =17
Значения φ при 0 ≤ 25
φ = 1-(0073-553·250206000)17(17)05 = 085
проверяем напряжения
34000(085*2*7654)=187 МПа≤250*08 = 200 МПа
α = 2434000(085*2*7654*250*08) = 093
Длина сварного шва по обушку N =608 кН расчет по металлу шва катет шва 18 мм
lw = 608000(07*18*180*08*1)=335 мм
Соединительные планки через 40i. = 2448 мм. принимаем одну соединительную планку посредине стержня. Расчет соединительных планок выполняем на условную поперечную силу Qfic
Qfic = 715 · 10-6 (2330 - E Ry) N φ
где N - продольное усилие в составном стержне;
φ - коэффициент продольного изгиба.
Qfic = 715 · 10-6 (2330 - 206000 250) 2434 087= 30 кН
Длина сварного шва на одной стороне планки N = 30 кН расчет по металлу шва катет шва 6 мм
lw = 30000(07*6*180*08*1)= 20 мм
принимаем планку 80х50х20 мм
Расчет сварных швов поясов
Стержень s1 - N = 1136 кН
Длина сварного шва по обушку N = 398 кН расчет по металлу шва катет шва 14 мм
lw = 398000(07*14*180*08*1)=282 мм
Катет сварного шва по перу N = 170 кН расчет по металлу шва длина шва 446 мм
kf = 170000(07*282*180*08*1)=51 мм
Стержень s4 - N = 38 кН
Длина сварного шва по обушку N = 14 кН расчет по металлу шва катет шва 10 мм
lw = 14000(07*10*180*08*1)=131 мм
Катет сварного шва по перу N = 57 кН расчет по металлу шва длина шва 446 мм
kf = 5700(07*13*180*08*1)=36 мм
Расчет элементов решетки
N = 1285 кН тип элемента III - γс = 08 сталь С255 Ry = 250 МПа
Геометрическая длина элемента - 394 м. – поддерживающий элемент растянут расчетная длина в плоскости и из плоскости 394 м
Принимаем сечение из 2-х уголков 180 х 11 ;J = 121644 см4 ;F = 388 см²; хо=485 см. iуг=56 см.
Момент инерции сечения
J = 2·(121644 +388·485²) = 425822 см4
= 5319 (250206000)05 =185
φ = 1-(0073-553·250206000)185(185)05 = 083
85000(083*2*3880)=198 МПа≤250*08 = 200 МПа
α = 1285000(086*2*3880*250*08) = 093
Длина сварного шва по обушку N = 450 кН расчет по металлу шва катет шва 10 мм
lw = 450000(07*10*180*08*1)=446 мм
Катет сварного шва по перу N = 193 кН расчет по металлу шва длина шва 446 мм
kf = 193000(07*446*180*08*1)=36 мм
Соединительные планки через 40i. = 2240 мм. принимаем одну соединительную планку посредине стержня.
Стержень s7 - растянут
N = 1014 кН тип элемента VI - γс = 095 предельная гибкость 250 сталь С255 Ry = 250 МПа
Геометрическая длина элемента – 425 м. – поддерживающий элемент растянут расчетная длина в плоскости и из плоскости 425 м
А=1140000250·095 = 4253 мм²=425 см²
Принимаем сечение из 2-х уголков 125 х 9 ;J = 32748 см4 ;F = 22 см²; хо=34 см. iуг=386 см.
J = 2·(32748 +22·34²) = 11636 см4
Длина сварного шва по обушку N = 354 кН расчет по металлу шва катет шва 9 мм
lw = 354000(07*9*180*095*1)=329 мм
Катет сварного шва по перу N = 152 кН расчет по металлу шва длина шва 329 мм
kf =152000(07*329*180*08*1)=38 мм
Соединительные планки через 80i. = 3088 мм. принимаем одну соединительную планку посредине стержня.
N = 205 кН тип элемента III - γс = 08 сталь С255 Ry = 250 МПа
Геометрическая длина элемента - 3 м. – поддерживающий элемент растянут расчетная длина в плоскости и из плоскости 3 м
Принимаем сечение из 2-х уголков 80 х 6 ;J = 5697 см4 ;F = 938 см²; хо=219 см. iуг=247 см.
J = 2·(5697 +938·219²) = 20391 см4
= 9123 (250206000)05 =329
Значения φ при 25 ≤ 45
φ = 147-13·250206000-(0371-273·250206000)329+(00275-553·250206000 )(329)2 = 057
4000(057*2*938)=191 МПа≤250*08 = 200 МПа
α = 204000(057*2*938*250*08) = 096
Длина сварного шва по обушку N = 72 кН расчет по металлу шва катет шва 6 мм
lw = 72000(07*6*180*095*1)=101 мм
Катет сварного шва по перу N = 31 кН расчет по металлу шва длина шва 110 мм
kf = 31000(07*101*180*08*1)=6 мм
Соединительные планки через 40i. = 988 мм. принимаем три соединительных планки.
N = 724 кН тип элемента III - γс = 08 сталь С255 Ry = 250 МПа
Принимаем сечение из 2-х уголков 140 х 10 ;J = 51229 см4 ;F = 2733 см²; хо=382 см. iуг=433 см.
J = 2·(51229 +2733·382²) = 18222 см4
= 736 (250206000)05 =256
φ = 147-13·250206000-(0371-273·250206000)256+(00275-553·250206000 )(256)2 = 07
1000(07*2*2733)=187 МПа≤250*08 = 200 МПа
α = 721000(07*2*2733*250*08) = 093
Длина сварного шва по обушку N = 253 кН расчет по металлу шва катет шва 10 мм
lw = 253000(07*10*180*095*1)=211 мм
Катет сварного шва по перу N = 33 кН расчет по металлу шва длина шва 211 мм
kf = 33000(07*211*180*08*1)=10 мм
Соединительные планки через 40i. = 1732 мм. принимаем две соединительных планки.
Стержень s15 - растянут
N = 435 кН тип элемента VI - γс = 095 предельная гибкость 250 сталь С255 Ry = 250 МПа
А=435000250·095 = 1823 мм²=182 см²
J = 2·(5697 +938·219²) = 3761 см4
Длина сварного шва по обушку N = 152 кН расчет по металлу шва катет шва 6 мм
lw = 152000(07*6*180*095*1)=212 мм
Катет сварного шва по перу N = 65 кН расчет по металлу шва длина шва 212 мм
kf =152000(07*212*180*08*1)=6 мм
Соединительные планки через 80i. = 1976 мм. принимаем две соединительных планки.
N = 145 кН тип элемента III - γс = 08 сталь С255 Ry = 250 МПа
Принимаем сечение из 2-х уголков 90 х 6 ;J = 821 см4 ;F = 1061 см²; хо=243 см. iуг=278 см.
J = 2·(821 +1061·243²) = 2895 см4
= 115 (250206000)05 = 4
φ = 147-13·250206000-(0371-273·250206000)4+(00275-553·250206000 )(4)2 = 04
4000(04*2*2733)=168 МПа≤250*08 = 200 МПа
α = 144000(04*2*2733*250*08) = 084
Длина сварного шва по обушку N = 51 кН расчет по металлу шва катет шва 6 мм
lw = 51000(07*6*180*095*1)=72 мм
Катет сварного шва по перу N = 22 кН расчет по металлу шва длина шва 72 мм
kf = 22000(07*72*180*08*1)=26 мм
Соединительные планки через 40i. = 1112 мм. принимаем три соединительные планки.
N = 54 кН тип элемента III - γс = 08 сталь С255 Ry = 250 МПа
Геометрическая длина элемента – 205 м. – поддерживающий элемент сжат расчетная длина в плоскости и из плоскости 14·205=287 м
Принимаем сечение из 2-х уголков 56 х 4 ;J = 131 см4 ;F = 438 см²; хо=152 см. iуг=173 см.
J = 2·(131 +438·152²) = 464 см4
= 125 (250206000)05 =434
φ = 147-13·250206000-(0371-273·250206000)434+(00275-553·250206000 )(434)2 = =035
000(035*2*438)=177 МПа≤250*08 = 200 МПа
α = 54000(035*2*2733*250*08) = 093
Длина сварного шва по обушку N = 19 кН расчет по металлу шва катет шва 4 мм
lw = 19000(07*4*180*095*1)=49 мм
Катет сварного шва по перу N = 8 кН расчет по металлу шва длина шва 49 мм
kf = 8000(07*49*180*08*1)=140 мм
Соединительные планки через 40i. = 692 мм. принимаем две соединительных планки.
Расчёт опорных узлов фермы
Прикрепление фасонки из пластин толщиной 20 мм. катет шва 10 мм. шов двухсторонний
000(07·10·180·08·2) = 14 мм.
Болты крепления флажка воспринимают срез силой 40 кН
Расчетное усилие Nb которое может быть воспринято одним болтом по формуле:
Rbs Rbp -расчетные сопротивления болтовых соединений; d -наружный диаметр стержня болта; А = d2 4 -расчетная площадь сечения стержня болта; Σt -наименьшая суммарная толщина элементов сминаемых в одном направлении; ns -число расчетных срезов одного болта; γb -коэффициент условий работы соединения.-075
Для болтов класса точности 4.6 Rbs = 150 МПа;
Толщина сминаемой пластины 10 мм. Диаметр болтов 20 мм.
Nb = 150·075·314·1=353кН
Nb = 460·075·20·10=69кН
Принимаем два болта из расчета на срез
Горизонтальные усилия воспринимаются болтами вертикальные опорной пластиной.
Расчет болтового соединения Nх = 319 кН см. схему.
Расчетное усилие Nb которое может быть воспринято одним болтом на растяжение
Rbt -расчетные сопротивления болтовых соединений; Аbn -площадь сечения болта нетто;
Для класса точности 4.6 Rbt = 170 МПа
Диаметр болтов 20 мм. Аbn =245 мм². Количество болтов 766 принимаем 8
Диаметр отверстия под болты 25мм. расстояние от края пластины до оси отверстия 45 мм. между болтами 60 мм.
Опорная пластина Nу = 940 кН см. схему
Площадь опорной пластины из расчета на смятие торцы пластины строгать
Rр = 38011 = 345 МПа
А = 940000345·08 = 3334 мм² при толщине 20 мм. длина 167 мм.
Длина сварных швов на упоре катет 20 мм.
lw = 940000(07*20*180*08*1)=466 мм. принимаем 490 мм
прикрепление фасонки
Напряжения в сварных соединениях с угловыми швами при одновременном действи продольной и поперечной сил
f ≤ Rwfγwfγc и z ≤ Rwzγwzγc
где f и z - напряжения в расчетом сечении соответственно по металлу шва и по металлу границы сплавления равные геометрическим суммам напряжений вызываемых продольной и поперечной силами и моментом. Сумма сил Nх + Nу =319+940=1259 кН
Длина сварных швов катет 10 мм. шов двухсторонний
lw = 1259000(10·144·08·2)=546 мм. принимаем 560 мм
Опорная стойка фермы
Расчетные значения нагрузок
Расчет на устойчивость внецентренно-сжатых и сжато-изгибаемых элементов постоянного сечения в плоскости действия момента совпадающей с плоскостью симметрии следует выполнять по формуле
φe - для сплошностенчатых стержней в зависимости от условной гибкости и приведенного относительного эксцентриситета теf определяемого по формуле
где -коэффициент влияния формы сечения
- относительный эксцентриситет (здесь е - эксцентриситет; Wc - момент сопротивления сечения для наиболее сжатого волокна);
Расчетные длины lef колонн (стоек) постоянного сечения или отдельных участков ступенчатых колонн следует определять по формуле
- коэффициент расчетной длины.
Стойка закрепляется по низу связями по верху жестким диском покрытия коэффициент расчетной длины =1.
Высота стойки от верха колонны до низа стропильных конструкчий lef = 1·04=04 м.
Высота двутавра конструктивно 450 мм. эксцентриситет е =230 мм. Принимаем сварной двутавр
Центр тяжести сечения ослабленного болтами относительно центра тяжести среднего листа
Момент инерции стойки J = 86240 см4
Моент сопротивления сечения
эксцентриситет е =3481 мм. площадь двутавра А=192 см²
коэффициент влияния формы сечения при=036
=(175 - 01m) - 002(5 - m)
=(175 - 01·27) - 002(5 – 27)0066=148
Радиус инерции i=211 см. гибкость элемента
= 19 (250206000)05 =0066
относительный эксцентриситет
приведенный относительный эксцентриситет теf = 27·148 = 4
Прочность обеспечена
Прикрепление стойки к колоне выполняем на болтах. Расстояние от края стойки до болтов 345 мм. растягивающее усилие в болтах
N = 15410345 = 447 кН
Nb = 170·1472=250 кН
Для класса точности 4.6 Rbt = 170 МПа Диаметр болтов 48 мм. Аbn =1472 мм². Количество болтов принимаем 2 с одной стороны
Диаметр отверстия под болты 51мм. расстояние от края пластины до оси отверстия 85 мм. между болтами 85 мм.
Подкрановая ветвь расчётное сочетание
Надкрановая ветвь расчётное сочетание
Определение коэффициентов расчетной длины одноступенчатой колонны
Схема одноступенчатой колонны
где J1 J2 l1 l2 - моменты инерции сечений и длины соответственно нижнего и верхнего участков колонны
При неподвижном верхнем конце шарнирно-опертом или закрепленном от поворота значения коэффициента 1 для нижнего участка колонны следует определять по формуле
где 12 - коэффициент расчетной длины нижнего участка при F1 = 0; 11 - коэффициент расчетной длины нижнего участка при F2 = 0
Коэффициенты расчетной длины 2 для верхнего участка колонны по формуле
Расчетная длина подкрановой ветки Lef=86·179=154 м. расчетная длина надкрановой ветки Lef=4·17=67 м.
Расчет надкрановой части
Принимаем двутавp широкополочный по ГОСТ 26020-83
Расчет на устойчивость внецентренно-сжатых элементов постоянного сечения из плоскости действия момента при изгибе их в плоскости наибольшей жесткости (Jx > Jy) совпадающей с плоскостью симметрии по формуле
где с - коэффициент; φy - коэффициент.
относительный эксцентрисит тх = 0
Коэффициент с в формуле при значениях относительного эксцентриситета тх ≤ 5 по формуле
Эксцентриситет е = M N = 1331018=131 мм.
= 984(250206000)05 =34
φ = 147-13·250206000-(0371-273·250206000)34+(00275-553·250206000 )(34)2 =054
18000(1457*100*054)=129 МПа≤250*08 = 200 МПа
Расчет в плоскости действия момента
эксцентриситет е =МN = 1330001018 =131 мм.
коэффициент влияния формы сечения при=09
=(175 - 01·076) - 002(5 – 076)114=158
= 33 (250206000)05 =114
приведенный относительный эксцентриситет теf = 076·114 = 119
Расчет прикрепления надкрановой части колонны
Максимальное усилие в накладке N = 15410484 +1013 = 1332 кН
Длина сварного шва расчет по металлу шва катет шва 13 мм
lw = 1332000(07*13*180*095*1)= 856 мм
при катете 12 мм. lw = 928 мм
Толщина соединительной пластины шириной 270 мм
t = 1332000(270*250*08)=247 мм
Расчет подкрановой части колонны
Расчет общей устойчивости
Принимаем сечение колонны из:
Двутавp нормальный (Б) по ГОСТ 26020-83
Гнутый швеллер из листа 12 мм.
Определяем геометрические характеристики сечения
Центр тяжести сечения
Хс = 4876·(7716-12475)(7716+12475)=-11493 мм.
J = 8974+7716·60253²+62790+12475·37267²=517067 см4
i = (517067(7716+12475))05 = 511 см
момент сопротивления сечения
W = 527375511= 103205 см3
Гибкость в плоскости изгиба
= 3314 (250206000)05 =105
е = МN = 2731717= 0159 м
m = 159·(7716+12475)103205=0311
Проверка ветвей колонны из плоскости колонны
Усилие приходящееся на наружную ветвь (швеллер)
Nш =N - М 063 = 1717 – 27306 = 1262 кН
Усилие приходящееся на внутреннюю ветвь (двутавр)
Nш =N + М 037 = 1717 + 273037 = 2455 кН
Гибкость из плоскости изгиба
Расчетная длина 86 м.
= 48 (250206000)05 =167
φ = 1-(0073-553·250206000)167(167)05 = 086
62000(086·7716)=190 МПа≤250*08 = 200 МПа
Расчетная длина 19 м. Закрепление рещеткой
= 557 (250206000)05 =194
φ = 1-(0073-553·250206000)194(194)05 = 082
62000(082·7716)=199 МПа≤250*08 = 200 МПа
= 38 (250206000)05 =133
φ = 1-(0073-553·250206000)133(133)05 = 089
55000(089·12475)=219 МПа≤250*09 = 225 МПа
= 405 (250206000)05 =141
φ = 1-(0073-553·250206000)141(141)05 = 089
55000(089·12475)=221 МПа≤250*09 = 225 МПа
Расчет соединительных решеток
Условная поперечная сила Qfic
Qfic = 715 · 10-6 (2330 - 206000 250) 2455 073= 36 кН
Сжимающую силу распределяем поровну между соединительной решеткой. Нормальная сила в раскосе N = Qfic · 017 = 612 кН. Длина раскоса 144 м. Принимаем сечение раскоса из двух уголков 56х4 J = 131 см i = 173 см А = 438 см²
= 83 (250206000)05 = 29
φ = 147-13·250206000-(0371-273·250206000)29+(00275-553·250206000 )(29)2 =065
20(065·876)=108 МПа≤250*08 = 200 МПа
Из плоскости раскоса (одной ветки) без соединительных планок
20(065·438)=215 МПа≥250*08 = 200 МПа
Принимаем две соединительных планки
Длина сварного шва по обушку N = 43 кН расчет по металлу шва катет шва 4 мм
lw = 4300(07*4*180*095*1)= 9 мм
Произведем как для изгибаемого элемента
Момент в траверсе М = 155 кНм Q = 1717 кН
Принимаем сечение траверсы
Момент инерции траверсы
J = 872³·1612 + 2·(516·14³12+516·14·443²)=371971 см4
Статический момент полусечения
S = 516·14·443 + 436·16·218 = 4721 см³
Момент сопротивления
W = 37197145 = 8266 см³
нормальные напряжения в срединной плоскости стенки
= 155·106 826600 = 188 МПа
касательное напряжение
= 1717·106·4721(371971·16·104) = 137 МПа
Проверяем выполнение условия
(188 ²+ 3·137²) = 238 МПа ≤115·250·09=258 МПа
Rs = 058· Rуп γm = 058·275105=154 МПа
Усилие в фундаментных болтах
N = 1717 кН Расчетные сопротивления болтов из стали ВСт3кп2 по ГОСТ 535-88 185 МПа
Количество болтов 2. усилие на один болт 430 кН площадь одного болта
А = 430000185 = 1710 мм² диаметр болта 54 мм
Принимаем фундаментные болты диаметром 56 мм
Консоль 150 мм. момент в консоли базы 129 кН м Q = 858 кН
Принимаем базу из двух листов 500х20 мм
J = 2·500³·1612 = 41667 см4
S = 2·250·20·125 = 1250 см³
W = 4166725 = 1667 см³
= 129·106 1667000 = 774 МПа
= 1250·106·858(41667·20·104) = 129 МПа
Проверяем выполнение условия
(774 ²+ 3·129²) = 236 МПа ≤115·250·09=258 МПа
Расчет сварных швов усилие на один шов N = 430 кН
Катет сварного шва расчет по металлу шва длина шва 480 мм
кw = 430000(07*480*180*095*1)= 748 мм
Определяем необходимую длину швов из того что они должны выдерживать опорное давление катет 10мм. N = 1717 кН
lw = 1717000(07*10*180*095*1)= 1435 мм
Для фундамента принимаем бетон кл. В15 расчетное сопротивление 11 МПа
Необходимая площадь фундаментной плиты N = 2455 кН
А = 245500011 = 223182 мм²
Принимаем размеры фундаментной плиты 350 х 650
Расстояние до кромки колонны 65 мм. изгибающий момент в плите
М = 0065·1228 = 80 кН м
W = 80230 = 347043 мм³
Момент инерции плиты J = t³·65012 расстояние до края волокна t2 момент сопротивления W = t²·6506 требуемая толщина плиты t = 57 мм. принимаем 60 мм.
Расчет фахверковой колонны
Колонна воспринимает ветровое давление максимальный изгибающий момент 87 кН
Принимаем Двутавp колонный (К) по ГОСТ 26020-83
Расчетная длина 126 м. Определение коэффициента φb
где h - полная высота сечения; Jt - момент инерции сечения при кручении = 111 см4
= 505 + 009·185 = 672
коэффициент φ1 по формуле
при φ1 ≤ 085 φb = φ1
Расчет на устойчивость