Проектирование каркаса одноэтажного производственного здания

Зміст.doc

Вертикальні розміри поперечної рами
Горизонтальні розміри поперечної рами
Збір навантажень на поперечну раму .
Постійне навантаження
Тимчасове навантаження
Навантаження від снігу
Навантаження від вітру
Навантаження від мостових кранів
Сполучення навантажень на раму ОВБ .
Визначення внутрішніх зусиль в стержнях ферми
Підбір перерізу елементів ферми
Розрахунок з’єднань елементів ферми
Розрахунок і конструювання вузлів ферми ..
Конструювання проміжного вузла ферми .
Розрахунок і конструювання опорного вузла ферми . ..
Розрахунок і конструювання монтажних вузлів . ..
Визначення розрахункових комбінацій зусиль для колони
Розрахунок колони ..
Загальні положення розрахунку колони
Визначення розрахункових довжин колони ..
Розрахунок верхньої частини колони
Розрахунок нижньої частини колони .
Підбір перерізу нижньої частини колони ..
Перевірка стійкості нижньої частини колони в цілому
Розрахунок оголовку колони ..
Розрахунок і конструювання з’єднання надкранової і підкранової
Розрахунок і конструювання бази колони .
Розрахунок анкерних болтів
Розробив ГГаоуілд СтадіяАркуш Аркушів
фаівла Ливарний цех
Кафедра КМДіП Н.контр Затвердив
Міністерство освіти і науки молоді та спорту України
Полтавський національний технічний
університет імені Юрія Кондратюка
Кафедра конструкцій з металу дерева і пластмас
Розрахунково-пояснювальна записка
до курсового проекту:
“Проектування каркасу
одноповерхової виробничої будівлі”
Виконав студент: Ковпак В.А.
Керівник проекту: Гудзь С.А.

Кр.dwg

ПЗ.doc

У даному курсовому проекті необхідно запроектувати однопролітну
виробничу будівлю з двома мостовими кранами вантажопідйомністю [pic] т.
Район будівництва м. Запоріжжя. Довжина цеху становить [pic]. Проліт [pic].
Крок колон складає [pic]. Позначка підкранової рейки [pic]. Покриття
будівлі передбачене зі сталевого профільованого настилу. Варіант схеми
Вертикальні розміри поперечної рами
Компоновку поперечної рами починаємо з встановлення вертикальних
розмірів. Розміри по вертикалі узгоджуємо з позначкою рівня чистої підлоги
приймаючи її за нуль. Вертикальні розміри рами залежать від технологічних
умов виробництва габаритів технологічного обладнання і підйомно-
транспортних механізмів. Вони визначаються відстанню від рівня підлоги до
головки кранової рейки [pic] і відстанню від головки кранової рейки до низу
несучих конструкцій покриття [pic] яке забезпечує нормальну експлуатацію
мостових електричних кранів.
Для визначення геометричних розмірів поперечної рами треба знати
характеристики крану який застосовується в будівлі.
Таблиця 1: Характеристики крану 12520
ВантажопідйомнПроліРозміри мм Тиск колісВага кН Тип
ість крана. т крану кН підк.
[pic] кН. будів рейки
Головн. Допом. [pic]
Шар акваізолу із захисною 009 12 0108
Гідроізоляція з двох шарів 016 13 0208
Утеплювач з пінополіуретану 005 13 0065
Пароізоляція 005 12 0060
Сталевий проф. настил 0155 105 0163
Сталеві прогони L=12м 015 105 0158
Кроквяна ферма покриття з 035 105 0368
Розрахункове лінійне навантаження на ригель рами [pic] визначають
множачи значення [pic] на ширину вантажної площі [pic]:
Тимчасове навантаження
Тимчасове навантаження буде складатися із трьох складових:
навантаження від снігу навантаження від вітру навантаження від мостового
Навантаження від снігу
При розрахунку рами навантаження від снігу приймається рівномірно
розподіленим за довжиною ригеля. Граничне розрахункове значення снігового
навантаження на 1 м ригеля:
де [pic] ( коефіцієнт надійності за граничним значенням снігового
навантаження що визначається згідно з табл. 3 і залежить від строку
експлуатації будівлі (згідно з [1] Додаток В для промислових будівель
строк експлуатації становить 60 років).
[pic] ( характеристичне значення снігового навантаження на [pic]
горизонтальної поверхні для м. Запоріжжя (приймається згідно з Додатком А);
В = 12 м – крок колон каркасу;
С ( коефіцієнт що визначається за формулою:
де [pic] - коефіцієнт переходу від ваги снігового покриву на поверхні
рунту до снігового навантаження на покрівлю визначається за [1] пп. 8.7
8 залежно від форми покрівлі і схеми розподілу снігового навантаження;
для будинків з односхилими та двосхилими покриттями при куті нахилу
покрівлі до горизонту ((25( [p
[pic] – коефіцієнт що враховує вплив особливостей режиму експлуатації на
накопичення снігу на покрівлі (очищення танення тощо) і встановлюється
завданням на проектування (за відсутності даних про режим експлуатації
покрівлі коефіцієнт [pic] допускається приймати таким що дорівнює
[pic] – коефіцієнт географічної висоти що враховує висоту H (укілометрах)
розміщення будівельного об’єкта над рівнем моря і визначається за формулою:
[pic] (при H 05 км).
Навантаження від вітру
Визначаємо активні й пасивні значення еквівалентного рівномірно
розподіленого навантаження що діє на колону на рами
навантаження що визначається згідно з табл. 4 і залежить від строку
[pic] ( характеристичне значення вітрового тиску для м. Запоріжжя (середня
статична складова тиску вітру на висоті 10 м над поверхнею землі який може
бути перевищений у середньому один раз на 50 років; приймається згідно з
[pic] [pic]( коефіцієнти що визначається за формулами:
де Caer ( аеродинамічний коефіцієнт враховує форму споруди і визначається
за додатком [2]; для схеми 1
активний аеродинамічний коефіцієнт дорівнює [pic]
[pic] ( коефіцієнт висоти споруди враховує збільшення вітрового
навантаження залежно від висоти споруди (HРH) над поверхнею землі (Z) та
типу навколишньої місцевості і визначається за таблицею 5;
для III типу місцевості при висоті споруди H = 2105 м та заглибленні
колони 10 м коефіцієнт [p
I - відкриті поверхні морів озер а також плоскі рівнини без перешкод що
піддаються дії вітру на ділянці довжиною не менш як 3км;
II- сільська місцевість з огорожами (парканами) невеликими спорудами
будинками і деревами;
III- приміські і промислові зони протяжні лісові масиви;
IV- міські території на яких принаймні 15% поверхні зайняті будівлями що
мають середню висоту понад 15м;
Calt = 1 ( коефіцієнт географічної висоти враховує висоту H (в кілометрах)
розміщення будівельного об'єкта над рівнем моря і обчислюється за формулою:
Crel = 1 ( коефіцієнт рельєфу враховує мікрорельєф місцевості поблизу
площадки розташування будівельного об’єкту і приймається таким що дорівнює
одиниці за винятком випадків коли об’єкт будівництва розташований на
Cdir = 1 ( коефіцієнт напрямку враховує нерівномірність вітрового
навантаження за напрямками вітру і як правило приймається таким що
Cd = 1 ( коефіцієнт динамічності враховує вплив пульсаційної складової
вітрового навантаження на споруду. Для будівель і споруд старший період
власних коливань яких не перевищує 025 сек Сd = 1.
Навантаження від тиску вітру на частину стіни в межах висоти ригеля
прикладається на рівні нижнього поясу ригеля як зосереджена сила без
врахування моментів які виникають від такого перенесення. Ця сила
обчислюється за формулою:
[pic]висота ферми з покриттям яка обчислюється за формулою:
[pic] – коефіцієнти зміни вітрового тиску по висоті які визначаються за
даними ([2] табл. 9.01) і залежать від типу місцевості і висоти будівлі та
знаходяться методом лінійної інтерполяції.
Навантаження від мостових кранів
Навантаження від мостових кранів поділяють на вертикальне та
горизонтальне. Вертикальне кранове навантаження на раму обчислюється за
лініями впливу при невигідному для колони поздовжньому положенні коліс двох
кранів на підкранових балках.
Граничний розрахунковий тиск на колону до якої наближений візок
де [pic] (при Т = Тef = 50 років) ( коефіцієнт надійності за крановим
навантаженням приймаємо згідно з [2] табл. 7;
[pic] (для режиму роботи 1К-6К) ( коефіцієнт сполучення для навантажень від
-х кранів який визначається за [2] п. 7.22;
[pic]= 4710 кН – характеристичне значення тиску колеса крану.
[pic] ( маса підкранової балки. Орієнтовно приймається за даними табл.Б.2
[6] для даної конструктивної схеми будівлі.
Граничний розрахунковий тиск на протилежну колону (мінімальний):
[pic] ( кількість коліс крану з одного боку крана.
Для восьмиколісних мостових кранів граничне розрахункове горизонтальне
навантаження дорівнюватиме:
Полтавський НТУ СТАТИЧНИЙ РОЗРАХУНОК ОДНОПРОЛТНО РАМИ
ПРОМИСЛОВО БУДВЛ Термін сдачі: 31.01.12
Програма DIANA 2 Група 403БП Студент Ковпак
Геометричні розміри
Прольот Висоти Перерізи Балка Пост Сніг В і т е р
L hв hн bв bн hпб qп qс qак qпас
W Dmax Dmin Hk Hcмах Hcмін SumY2
(м) (м) (м) (м) (м) (м) (кНм) (кНм) (кНм) (кНм)
(кН) (кН) (кН) (кН) (кН) (кН)
Жорсткість JBJH=112.8 Переріз 1 Переріз 2
Переріз 3 Переріз 4
Навантаження (кНм) (кН) (кНм) (кН) (кН)
(кНм) (кН) (кНм) (кН) (кН)
Постійне 61.0 -203.4 57.5 -203.4 -0.6
Снігова 62.3 -207.8 58.7 -207.8 -0.6
Вітер зліва 0.0 0.0 121.2 0.0 -266.6
Вітер зправа 0.0 0.0 -139.7 0.0 -168.0
Dмах зліва 0.0 0.0 -59.7 0.0 -65.9
Dміn зліва 0.0 0.0 -59.7 0.0 -65.9
Бічна сила варіант A 154.1 -96.0
Бічна сила варіант Б -307.0 11.0
Бічна сила варіант В -154.1 96.0
Бічна сила варіант Г 307.0 -11.0
Сполучення навантажень на раму ОВБ
175 Переріз 1 Переріз 2 Переріз 3 Переріз 4
Підбір перерізу елементів ферми
Елементи ферми виконуються зі сталi марки [pic] (клас [pic])
розрахунковий опір [pic] приймається попередньо для фасонного прокату
товщиною [pic] згідно з ( [3] с. 64 табл. 51* ). Пояси та елементи
решітки проектуються з кутових профiлiв.
Починаємо підбір перерізів стрижнів з верхнього поясу ферми.
Розрахунки ведемо у табличній формі приводячи приклад розрахунку для
кожної групи стрижнів ферми.
Підбір перерізу стрижня 4-5 (верхній пояс)
Визначаємо необхідну площу перерізу стрижня. Переріз конструюємо з
[pic]коефіцієнт поздовжнього згину. Приймаємо спочатку [pic].
За [4] підбираємо 2 рівнополичкових кутика 100х10 з загальною
фактичною площею [pic]. Знаходимо гнучкості стрижня підібраного перерізу
відносно обох осей ([pic]):
[pic] гнучкості стриження відносно осей [pic] відповідно.
[pic] радіуси інерції перерізу відносно осей [pic] відповідно.
[pic] розрахункові довжини стрижня відносно осей [pic] відповідно.
Вибираємо максимальну гнучкість. Це [pic]. Порівнюємо її з граничною
гнучкістю тобто перевіряємо виконання умови:
отже умова виконується. За гнучкістю [pic] за ( [3] с. 80 табл. 72 )
інтерполяцією визначаємо [pic]. [pic].
Перевіряємо підібраний переріз:
Відбувається перенапруження тому збільшуємо переріз.
За [4] підбираємо 2 рівнополичкових кутика 125х8 з загальною
Визначаємо недонапруження:
Недонапруження менше 5 %тому залишаємо підібраний переріз.
Підбір перерізів інших стрижнів ферми виконуємо аналогічно
розглянутому прикладу з тією різницею що для стиснутих стрижнів
враховуємо можливу втрату стійкості коефіцієнтом поздовжнього згину [pic].
Отримані результати зводимо у таблицю 4.
Таблиця 4: Підбір перерізу стрижнів ферми
Елемент № елемента Зусилля кН Переріз Площа см2 Геометр. довжина см
Розрахункова довжина [pic] см Радіус інерції см Гнучкість [pic]
[pic] [pic] [pic] [pic]
% кНсм2 [pic] [pic] [pic]
[pic] [pic] [pic] [pic] 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
13 14 15 16 17 18 Верх-ній пояс 1--2 00 2L 125x14 667
пояс 7--8 3700 2L 125x9 440 6000 6000 9000 386 556 155
--10 10279 Стійки 1--7 -411
L 63x6 146 3050 2440 3050 193 306 126 100 150 0386 084
24 -638 3--8 -822 2L 63x6 146 3050 2440 3050 193
6 126 100 150 0386 084 174 24 -275 5--9 -822 2L
x6 146 3050 2440 3050 193 306 126 100 150 0386 084
4 24 -275 6--10 -822 2L 63x6 146 3050 2440 3050
3 306 126 100 150 0386 084 174 24 -275 Розкоси 2--7 -
30 2L 100x10 385 4310 2155 4310 305 459 71 94 120 0584
233 24 -29 4--8 -2911 2L 100x8 312 4310 3448 4310
7 454 112 95 150 0466 084 238 24 -08 6--9 -581 2L
x6 176 4310 3448 4310 230 352 150 122 150 0276 084
2 24 -408 2--8 4070 2L 75x6 176 4246 4246 4246 230
2 185 121 400 - 1 231 24 -38 4--9 -1743 2L 100x8
Розрахунок з’єднань елементів ферми
Зварювання виконуємо напівавтоматичною зваркою під флюсом
використовуючи зварний дріт [pic] діаметром [pic]. Зварювальні шви
прикріплення елементів решітки до поясів розраховуємо за металом шва так
як задовольняється умова:
де [pic] ( коефіцієнт переходу від катета шва [pic] до ширини відповідної
площини руйнування за металом шва. Приймаємо [pic] за ( [3] с. 39 табл.
* ) так як найбільше значення катета шва з усіх з’єднувальних елементів
[pic] ( розрахунковий опір металу шва за наплавленим металом. Який
приймаємо згідно з ( [3] с. 6 табл. 3 ):
де [pic] ( нормативний опір металу шва. Приймаємо згідно з ( [3] с. 7
табл. 4*). Для дроту марки [pic] [pic].
[pic] ( коефіцієнт надійності за металом шва. Який приймаємо за ( [3] с.
табл. 3 примітка №3) [pic].
[pic] ( коефіцієнт переходу від катета шва [pic] до ширини відповідної
площини руйнування за межею сплавлення. Приймаємо [pic] за ( [3] с. 39
табл. 34* ) так як найбільше значення катета шва з усіх з’єднувальних
елементів становить [pic].
[pic] ( розрахунковий опір металу шва за межею сплавлення. Який приймаємо
згідно з ( [3] с. 6 табл. 3 ):
де [pic] ( нормативний опір металу конструкції. Приймаємо за ( [3] с. 64
Вибір катетів швів виконуємо відповідно до умов:
[pic] ( товщина кутика.
[pic] ( мінімальна товщина з’єднувальних елементів ( кутика чи фасонки ).
Довжина шва на обушку визначається за формулою
де [pic] ( коефіцієнт перерозподілу напружень по швах. Для рівнополичкових
кутиків приймаємо для обушка [p
[pic] ( катет шва який визначаємо виходячи з умови: [pic]та [pic] де
[pic] ( коефіцієнт надійності за матеріалом шва [3 пункт 11.2*] [pic](
Довжина шва на пері визначається за формулою:
Розрахунок виконуємо у табличній формі. Результати зводимо у таблицю
Таблиця 5: Вузлові з’єднання решітки з поясами
елемента Зусилля N кН Обушок Перо t
ка [pic] [pic] [pic] [pic] n [pic] кН [pic]
см 1--7 -411 -288 06 5 -123 04 5 6 3050 193
4. Розрахунок і конструювання вузлів ферми
Конструювання проміжного вузла ферми
Стрижні у вузлах з’єднуються за допомогою фасонного листа котрий
виконується простої форми і таких розмірів щоб фактичні зварні шви не були
менше розрахункових. Товщина фасонки приймається залежно від найбільшої
величини зусилля у стрижнях решітки.
Розрахунок і конструювання опорного вузла ферми
Всі елементи опорного вузла ферми виконуються зі сталі марки [pic]
(клас [pic]) розрахунковий опір [pic] приймається попередньо для
листового прокату товщиною [pic] згідно з ([3] с. 64 табл. 51*).
Перевіряємо міцність опорної фланця мінімальних розмірів (14х180мм) на
[pic] ( розрахунковий опір зминанню. Rp=360 МПа Rp=Ru ([3] с. 64 табл.
Висоту опорного фланця визначаємо із умов міцності зрізанню зварного
За остаточну приймаємо висоту фланця визначену з умов з’єднання
стрижнів у вузлі не меншу 27 см.
Розрахунок і конструювання монтажних вузлів
Розрахунок і конструювання вузлів верхнього і нижнього поясів ферми
полягає в тому що треба законструювати дві накладки: вертикальну та
горизонтальну для сполучення обох частин ферми. Накладки виконуються з
сталі марки [pic] (клас [pic]) розрахунковий опір [pic] приймається
попередньо для листового прокату товщиною [pic] згідно з ( [3] табл. 51*
). Вертикальну накладку приймаємо розмірами 380х190мм.
Розміри горизонтальної накладки верхнього поясу визначаємо:
[pic]( ширина горизонтальної накладки:
[pic] ( товщина горизонтальної накладки яку приймаємо зі співвідношення:
Перевіряємо напруження в горизонтальній накладці:
Довжину горизонтальної накладки визначаємо за умови рівноміцності
зварних швів ручного зварювання і накладки.
[pic] ( сума довжин всіх зварних швів горизонтальної накладки розподіливши
рівномірно які отримаємо довжину горизонтальної накладки. [pic]
Перевіряємо напруження у вертикальній накладці:
Розміри горизонтальної накладки нижнього поясу визначаємо:
Визначення розрахункових комбінацій зусиль для колони
Переріз позацентрово стиснутої колони добираємо за комбінацією [pic]
[pic]. Розрахункові зусилля беремо з результатів обчислення на ЕОМ.
– для верхньої частини колони:
– для нижньої частини колони:
– для розрахунку бази:
– для розрахунку анкерних болтів:
– для розрахунку решітки нижньої частини колони:
Розрахункові перерізи колони ОВБ.
Загальні положення розрахунку колони
Розрахунок колони ОВБ полягає у тому що треба підібрати перерізи
суцільної верхньої та наскрізної нижньої частин колони. Співвідношення
жорсткостей верхньої та нижньої частини колони становить [pic]. Матеріал
колони та всіх її вузлів ( сталь марки Вст3кп2 (клас С235). Бетон
фундаменту класу В15.
Визначення розрахункових довжин колони
Розрахункові довжини для верхньої та нижньої частин колони у площині рами
визначаємо за формулами:
[pic] [pic] ( відповідно геометрична довжина нижньої та верхньої частини
[pic] ( коефіцієнти приведення довжини.
Коефіцієнт розрахункової довжини [pic] приймаємо згідно з ( [3] с.76
дод.6 табл. 67) в залежності від співвідношення [pic] та величини [pic]
[pic] ( відношення максимальної величини поздовжньої сили у нижній частині
колони до відповідної у верхній.
Коефіцієнт розрахункової довжини [pic] визначаємо за формулою:
Таким чином розрахункові довжини будуть становити:
Розрахункові довжини для верхньої та нижньої частин колони з площини рами
колони. [pic] ( висота підкранової балки.
[pic] ( коефіцієнти приведення довжини. Вони становлять [pic].
Розрахунок верхньої частини колони
Переріз верхньої частини колони приймаємо з прокатного нормального
двотавру висотою [pic]. Визначаємо приблизну потрібну площу перерізу за
формулою приймаючи для попередніх розрахунків [pic].
За сортаментом ( [1] с. 338 ) приймаємо потрібний переріз двотавру (
№60Б1. Виписуємо його геометричні характеристики:
Визначаємо гнучкість стриженя колони у площині та з площини рами:
Отримані значення менше ніж гранична гнучкість яка становить для стиснутих
основних колон [pic]. Визначаємо умовну гнучкість стрижня колони у площині
де [pic] ( модуль пружності першого роду для сталі.
Для перевірки стійкості верхньої частини колони у площині дії моменту
попередньо знаходимо відносний ексцентриситет за формулою:
Приведений відносний ексцентриситет знаходимо за формулою:
де [pic] ( коефіцієнт впливу форми перерізу який визначаємо за ( [3] с.
табл. №73). Для користування цією таблицею знаходимо відношення площі
полички прийнятого двотавра [pic] до площі стінки цього двотавра [pic]:
Коефіцієнт [pic] одержимо за допомогою інтерполяції:
Приведений відносний ексцентриситет:
За ( [3] с. 82 табл. 74) вибираємо [pic].
Перевірку стійкості верхньої частини колони у площині дії моменту
виконуємо за ( [3] с. 15 формула (51)):
Отже робимо висновок що стійкість верхньої частини колони у площині
дії моменту забезпечена.
Перевірку стійкості верхньої частини колони з площини дії моменту
виконуємо за допомогою ( [3] с. 16 п. 5.31).
[pic] ( коефіцієнт поздовжнього згину який приймається згідно з ( [3]
[pic] ( коефіцієнт який слід визначати згідно з ( [3] с. 16 п. 5.31)
залежно від відносного ексцентриситету [pic]. Відносний ексцентриситет
[pic] визначаємо за формулою:
де [pic] ( максимальний момент в межах середньої третини довжини верхньої
частини колони. Визначається за формулою:
При значеннях [pic]:
де [pic] ( визначаються за ( [3] с. 17 табл. 10). За цією таблицею [pic].
Для визначення [pic] необхідно знати [pic] яке визначається за формулою:
[pic] ( визначаємо за [pic] згідно з ( [3] табл. 72). Тоді будемо мати:
Перевіряємо стійкість стриження колони з площини дії моменту:
Отже стійкість верхньої частини колони з площини дії моменту забезпечена.
Місцева стійкість поличок і стінки колони прокатного перерізу забезпечена
сортаментом. Перевірка міцності позацентрово стиснутих стрижнів при
значенні відносного приведеного ексцентриситету [pic] не потрібно. Таким
чином міцність загальна стійкість верхньої частини колони і місцева
стійкість її елементів забезпечені.
Розрахунок нижньої частини колони
Підбір перерізу нижньої частини колони
Переріз нижньої частини колони наскрізний який складається з двох
гілок з’єднаних решіткою. Висота перерізу [pic]. Підкранову гілку колони
приймаємо з нормального двотавра зовнішню ( таку ж саму.
Визначаємо зусилля у гілці:
де [pic] ( поздовжня сила в перерізі 4-4.
[pic] ( згинальний момент у перерізі 4-4.
Визначаємо необхідну площу перерізу однієї гілки:
За сортаментом ( [1] с. 340 ) приймаємо потрібний переріз двотавру (
№80Б1. Виписуємо його геометричні характеристики:
Знаходимо відстань між осями двох гілок:
Уточнюємо зусилля у гілці нижньої частини колони:
Перевіряємо стійкість гілки колони.
Визначаємо гнучкість гілки
Знаходимо за ([3] с. 80 табл. №72) коефіцієнт поздовжнього згину.
Перевірка стійкості нижньої частини колони в цілому.
Перевіряємо стійкість колони як єдиного стриженя складеного перерізу.
Для цього необхідно знайти приведену гнучкість стрижня яка залежить від
перерізу розкосів. Тому приймаємо переріз елементів решітки колони. Розкоси
решітки приймаємо з рівнополичкових кутиків перерізом [pic]. Розкоси
решітки розраховуємо на більшу з поперечних сил: фактичну [pic] і умовну
яка визначається за формулою:
З двох поперечних сил приймаємо найбільшу за розрахункову: [pic].
Довжина розкоса решітки визначається за формулою:
де [pic] ( кут нахилу розкосу решітки.
Потрібні геометричні характеристики перерізу розкоса:
[pic] [pic] за ([3] с.80 табл. 72).
Перевіряємо стійкість розкоса:
[pic]( коефіцієнт умов роботи який приймаємо за ([3] стр.8 табл. № 6*).
Приведена гнучкість стрижня наскрізної колони визначаємо за формулою:
де [pic] ( гнучкість стрижня колони відносно вільної осі. Визначається за
[pic] де [pic] ( радіус інерції відносно вільної осі. [pic] ( момент
інерції відносно вільної осі. Визначається за формулою:
[pic] ( коефіцієнт що визначається за формулою:
[pic] ( площа двох розкосів: [pic].
[pic] ( площа перерізу колони яка складається з двох двотаврів:
За приведеною гнучкістю [pic] знаходимо умовну приведену гнучкість [pic]:
Відносний ексцентриситет перерізу колони:
За ([3] стр.83 табл. 75) приймаємо [pic].
Перевіряємо стійкість колони у площині дії моменту за формулою:
Стійкість наскрізної колони з площини дії моменту перевіряти не
потрібно тому що вона забезпечена перевіркою стійкості окремої гілки.
Розрахунок оголовку колони
Оголовок колони складається із опорної плити i горизонтальних та
вертикальних ребер котрі підтримують плиту знизу у місці обпирання
опорного фланця (чи опорного ребра) кроквяної ферми i передають
навантаження на стрижень колони. Висоту оголовка приймають з міркувань
забезпечення жорсткості вузла [pic] де [pic] ( більший з генеральних
розмірів перерізу колони. Тобто [pic]. Тоді [pic]. Товщина опорної плити
приймається конструктивно [pic]. Приймаємо товщину опорної плити [pic].
Тоді висота оголовка колони буде складатися з товщини опорної плити висоти
вертикального ребра [pic] та товщини горизонтального ребра [pic].
Визначаємо [pic] за необхідною довжиною чотирьох швів:
де [pic] ( поздовжня сила в перерізі 1-1.
[pic] ( кількість кутових швів.
Товщину ребра приймаємо конструктивно [pic].
Тоді ширина ребра визначається за формулою:
[pic] ( розрахунковий опір зминанню торцевої поверхні. Визначається за (
[3] с. 5 табл. №1*) як:
де [pic] ( нормативний опір листового прокату сталі. (в даному випадку
сталі [pic]. Приймаємо згідно з ( [3] с. 64 табл. №51*) [pic].
[pic] ( коефіцієнт надійності за матеріалом. Приймаємо за ( [3] с.
[pic] ( коефіцієнт умов роботи. Приймаємо ([3] с. 8 табл. 6*) [pic].
Тоді катет шва приймаємо [pic]. Висота ребра:
Якщо підсумувати довжини всіх величин із яких складається оголовок
колони то отримаємо 170 мм. Але з міркувань забезпечення жорсткості висота
оголовка повинна становити 360 мм. Тому висоту вертикального ребра
приймаємо конструктивно: [pic].
Для надання жорсткості опорним ребрам i забезпечення стійкості
діафрагми й стінки стрижня колони вертикальні ребра підсилюють знизу
конструктивними горизонтальними ребрами.
Розрахунок і конструювання з’єднання надкранової і підкранової частини
З’єднання виконується за допомогою траверси висоту якої конструктивно
приймаємо: [pic]. Товщину траверси приймаємо [pic]. Тоді [pic].
Розрахунковий опір на зсув згідно з ( [3] с. 5 табл. №1*) визначаємо за
Зусилля в поличках надкранової частини колони від поздовжньої сили і
моменту визначаємо за формулою:
де [pic] ( висота перерізу верхньої частини колони.
[pic] ( відповідна поздовжня сила в перерізі 2-2.
[pic] ( найбільший момент у перерізі 2-2.
Задаємося катетом шва [pic]. Визначимо необхідну довжину швів які
закріплюють ребра жорсткості до траверси:
Прийнята довжина зварних швів становить:
Тиск від кранів [pic] передається через опорну плиту підкранової
балки на траверсу і тому вона працює як балка на двох опорах. Посилюємо її
нижнім і верхніми поясами з листа [pic]. Знаходимо геометричні
характеристики отриманого перерізу.
Розрахункові зусилля від навантаження верхньої частини колони у
траверсі визначаємо як у балці яка спирається на гілки:
Визначаємо згинальний момент у грані верхньої частини колони:
Розрахункову поперечну силу траверси з урахуванням максимального тиску
підкранових конструкцій який приймається рівним половині [pic] визначаємо
Перевіряємо напруження у траверсі:
Товщину траверси приймаємо рівною 12 мм.
Визначимо необхідну довжину швів які закріплюють траверсу до
Визначимо необхідну довжину швів накладки:
Приймаємо накладку довжиною [pic].
Розрахунок і конструювання бази колони
Гілки наскрізних колон працюють на поздовжні осьові сили і відстань
між ними як правило більша або дорівнює [pic]. Тому бази наскрізних колон
працюють кожна самостійно. Приймаючи до уваги те що нижня частина колони
складається з двох однакових двотаврів [pic] розробляємо базу колони для
однієї гілки. нша гілка колони буде мати таку ж саму базу.
Фундамент приймається з бетону класу [pic] із призмовою міцністю[pic]
згідно з ([6]табл. К.1). Розрахунковий опір бетону на зминання буде
де [pic] ( коефіцієнт умов роботи бетону. Приймаємо за СНиП .03.01-84.
Визначаємо площу опорної плити:
де [pic]( уточнене зусилля у гілці нижньої частини колони. Приймаємо за
п.5.4.1. пояснювальної записки. Тоді отримаємо:
З конструктивних вимог приймаємо товщину траверси [pic] а виступ
плити [pic]. Тоді ширина плити буде складати:
Тоді довжина опорної плити буде складати:
З конструктивних вимог довжина опорної плити повинна складати: [pic].
Приймаємо [pic]. Фактична площа опорної плити буде складати:
Середнє напруження в бетоні під плитою:
Визначаємо моменти на окремих ділянках плити.
– Ділянка 1 (консольний виступ [pic]):
– Ділянка 2 (плита оперта на три сторони)
[pic] визначаємо залежно від [pic] за ([6] табл. К.2)
Тоді [pic]. Якщо [pic] 05 то ділянка 2 розраховується як консоль:
– Ділянка 3 (плита оперта на чотири сторони).
де [pic] ( визначаємо за ([6] табл. К.3) залежно від [pic] де
Тоді отримаємо що [pic].
Остаточно будемо мати:
Приймаємо для розрахунку [pic].
Потрібна товщина плити:
де [pic]розрахунковий опір матеріалу. [pic]. За ([3] с. 64 табл. 51*).
Сталь [pic] товщиною [pic].
[pic]коефіцієнт умов роботи. Приймаємо ([3] с. 8 табл. 6*) [pic].
Приймаємо висоту траверси [pic]. Перевіряємо умову розміщення шва
кріплення траверси до гілки колони. Зусилля у гілці передаємо на траверси
через чотири кутових шви з катетом 12 см. Зварювання напівавтоматичне.
Визначимо необхідну довжину швів які закріплюють траверсу до гілки колони:
[pic]( уточнене зусилля у гілці нижньої частини колони. Приймаємо за
п.5.4.1. пояснювальної записки.
Умова не виконується. Приймаємо висоту траверси [pic] і зварюємо до кінця.
Розрахунок анкерних болтів
Анкерні болти розраховуються на спеціальну комбінацію зусиль яка
спричиняє розтяг у гілках. У нашому випадку максимальне зусилля виникає в
Визначаємо потрібну площу одного анкерного болту в підкрановій гілці:
де [pic] ( розрахунковий опір розтягу фундаментних болтів. Приймаємо за
([3] с. 71 табл. 60*). Для сталі 09Г2С і діаметру болтів 64-80 мм він
складає [p (Для сталі ВСт3кп2 незалежно від діаметру болтів він складає
n – кількість болтів приймаємо 4 болта;
[pic] ( коефіцієнт умов роботи з’єднання. Приймаємо згідно з ([3] с. 40
табл. 35*) [pic] (клас точності ( С).
За ([1] табл. 4.17) приймаємо 4 болта діаметром [pic] площею [pic].
Для зовнішньої гілки колони приймаємо конструктивно 4 анкерних болта
В’язі виробничої будівлі
Вертикальні в'язі між колонами забезпечують жорсткість каркасу і
стійкість у поздовжньому напрямку. Вони сприймають усі зовнішні впливи на
спорудження в поздовжньому напрямку (вітер і гальмування кранів). Основні
в'язі по всій довжині колони ставлять у середині температурного відсіку для
кроку 6метрів вони хрестові. Верхні в'язі в межах верхніх ділянок колон
ставлять у середині і по торцях температурних відсіків. Максимальний
температурний відсік для опалювальних будівель становить 230метрів. Наша
будівля довжиною 120метрів тому ми маємо один температурний блок.
В'язі покриттів призначені для забезпечення стійкості конструкцій
покриття і каркасу в цілому і їхніх окремих елементів для сприйняття
горизонтальних навантажень від вітру і кранового устаткування. Поперечні
горизонтальні в'язі ставлять у рівні верхнього і нижнього поясів у торцях
будівлі й у середині температурного відсіку. В'язі по верхніх поясах ферм
призначені для зменшення розрахункової довжини верхнього пояса з її
площини. Вид в'язей – хрестоподібний [pic] чи V-подібний розмірами[pic].
Список використаних джерел
Лихтарников Я. М. Ладыженский Д. В. Клыков В. М. Расчет стальных
конструкций. - К.; Будівельник 1984. – 366 с.
ДБН В.1.2-2:2006. Навантаження і впливи. – К.: Мінбуд України
СНиП II - 23 - 81*. Стальные конструкции. ( М.: ЦИТП Госстроя СССР
Металлические конструкции. Общий курс; учебник для вузов Е. И.
Беленя. Г. С. Ведеников и др.: Под общей редакцией Е. И. Беленя ( 6-
е изд. переработ. и дополн. - М.:Стройиздат 1985. – 560 с.
Клименко Ф.. Барабаш В.М.. Металеві конструкції: ( Львів.: Світ
Методичні вказівки до виконання курсової роботи “Проектування
каркасу одноповерхової виробничої будівлі” з курсу “Металеві
конструкції” Пічугін С.Ф. Трусов Г.М. Чичулін В.П. Пенц В.Ф. –
Полтава: ПолтНТУ 2004. – 62 с.
Стороженко Л.. Пашинський В.А. Пічугін С.Ф. Трусов Г.М. Металеві
конструкції: Навчальний посібник. – К.: НМК ВО 1992. – 172 с.

Методичка Збiр навантажень на раму ОВБ.doc

Міністерство освіти і науки України
Полтавський національний технічний університет
імені Юрія Кондратюка
Кафедра конструкцій із металу дерева та пластмас
«Збір навантажень на раму
одноповерхової виробничої будівлі»
до виконання курсового проекту «Проектування
каркаса одноповерхової виробничої будівлі»
з курсу «Металеві конструкції» для студентів
за напрямом підготовки 6.092101 спеціальності
«Промислове та цивільне будівництво»
Методичні вказівки «Збір навантажень на раму одноповерхової виробничої
будівлі» до виконання курсового проекту «Проектування каркаса
одноповерхової виробничої будівлі» з курсу «Металеві конструкції» для
студентів за напрямом підготовки 6.092101 спеціальності «Промислове та
цивільне будівництво». – Полтава: ПолтНТУ 2009. – 37 с.
Укладачі: С.Ф. Пічугін докт. техн. наук проф.;
В.М. Бібік ст. викл.;
М.В. Бібік канд. техн. наук доц.
Відповідальний за випуск: С.Ф. Пічугін докт. техн. наук проф.
завідувач кафедри КМДіП
Рецензенти: О.В. Семко докт. техн. наук проф.;
Г.М. Трусов канд. техн. наук доц.
Затверджено науково-методичною
Протокол № 3 від 24.12.2009 р.
Коректор .А. Туманська
Завдання та зміст курсового проекту 5
Загальні питання проектування конструкцій одноповерхових виробничих
Компонування конструктивної схеми каркаса будівлі 9
1 Вертикальні розміри поперечної рами 10
2 Горизонтальні розміри поперечної рами 11
Навантаження на поперечну раму 12
1 Постійне навантаження 12
2 Навантаження від снігу 13
3 Навантаження від вітру 14
3.1 Еквівалентне рівномірно розподілене навантаження від вітру 14
4 Навантаження від мостових кранів 18
4.1 Вертикальні кранові навантаження 20
4.2 Горизонтальні кранові навантаження від чотириколісних кранів 21
4.3 Горизонтальні кранові навантаження для багатоколісних кранів 22
Статичний розрахунок рами та визначення розрахункових зусиль 24
1 Статичний розрахунок рами ОВБ 24
2 Сполучення навантажень на раму ОВБ 25
3 Визначення розрахункових комбінацій зусиль 28
Використана література 30
Дисципліна «Металеві конструкції» є однією з профілюючих при підготовці
інженерів – будівельників за спеціальністю «Промислове та цивільне
будівництво». Мета вивчення дисципліни – здобуття студентами теоретичних
знань i практичних навиків що дозволяють проектувати й зводити металеві
конструкції будинків та споруд різного призначення. У результаті вивчення
дисципліни студент повинен:
вивчити властивості матеріалів та конструкцій;
знати основні типи металевих конструкцій і сфери їх раціонального
застосування методи компонування розрахунку й конструювання
металевих конструкцій різного призначення;
уміти проектувати конструкції основних видів (балки колони
ферми каркаси будинків i споруд) із використанням нормативної та
довідкової літератури а також засобів автоматизованого
Курсовий проект на тему «Проектування каркасу одноповерхової виробничої
будівлі» є важливою складовою дисципліни «Металеві конструкції». При
виконанні проекту студенти практично освоюють статичні й конструктивні
розрахунки поперечних рам та основних елементів металоконструкцій: ферм
колон підкранових балок. Важливо для формування фахівця-будівельника також
те що при розробці графічної частини проекту студенти проробляють схеми
в’язей сталевого каркаса конструкції основних вузлів на стадії КМ і робочі
креслення на стадії КМД.
Указаний курсовий проект проводиться на кафедрі конструкцій із металу
дерева та пластмас протягом багатьох років він добре методично оснащений
у тому числі методичними вказівками до виконання розрахункової та графічної
частин даного проекту [8]. Необхідність розробки нових методичних вказівок
виникла внаслідок уведення в дію в Україні нового нормативного документа
ДБН В.1.2-2:2006 «Навантаження і впливи» [2] в розробці якого приймав
участь один із авторів цих методичних вказівок. Раніше в Україні діяв
СниП2.01.07-85 «Нагрузки и воздействия» [9] на базі якого були складені
підручники і методичні видання щодо розрахунку будівельних конструкцій.
В ДБН В.1.2-2:2006 «Навантаження і впливи» [2] суттєво змінені основні
засади визначення навантажень на будівлі та споруди. Зокрема розрахункові
значення змінних навантажень пов’язані з періодом їх повторюваності
розширено і більш диференційовано районування України по атмосферним
навантаженням. Принципово переглянуті рекомендації щодо визначення кранових
навантажень здійснено перехід від умовних гальмівних сил до більш реальних
бічних сил мостових кранів.
Всі ці зміни норм враховані в даних методичних вказівках які містять
оновлені рекомендації щодо визначення навантажень на поперечну раму
одноповерхової виробничої будівлі. Цими методичним вказівками відмінюяється
дія вступної частини (пп. 1–4) попередніх методичних вказівок [8]. нші
розділи (пп. 5–8) методичних вказівок [8] можуть в подальшому
використовуватись в курсовому проектуванні разом із методичними вказівками
щодо проектування сталевих ферм [10].
ЗАВДАННЯ ТА ЗМСТ КУРСОВОГО ПРОЕКТУ
Курсовий проект виконується на основі індивідуального завдання яке має
такі вихідні дані для проектування.
Проліт будівлі L (м).
Вантажопідйомність кранів Q (тс).
Відмітка колії мостового крана hр (м).
Конструкція покрівлі.
Для всіх варіантів слід приймати:
- будівля – однопролітна з двома мостовими кранами;
- довжина будівлі визначається розмірами одного температурного
- режим роботи мостових кранів приймається як 4К– 8К;
- стіни – навісні відповідно до конструкції покриття;
- типи перерізу стержнів ферми (на вибір): таврові (пояси) кутові
профілі труби прямокутні замкнені профілі;
- колони – ступінчасті;
- переріз верхньої частини колони (на вибір): балочний двотавр
двотавр з широкими полицями;
- нижня частина колони (на вибір): суцільна (при ширині нижньої
частини колони менше 1 м) наскрізна;
- електрозварювання (на вибір): ручне напівавтоматичне;
- контроль якості швів (на вибір): візуальний фізичними методами;
- монтажні з’єднання (на вибір): монтажне зварювання болтові
з’єднання з’єднання на болтах високої міцності;
- клас фундаменту із бетону (на вибір): В35; В5; В75; В10; В125;
- перевезення конструкцій – залізницею.
Варіант завдання видається викладачем.
Розрахункова частина курсового проекту повинна охопити наступні
Компонування каркаса будівлі:
. а) вертикальні розміри поперечної рами;
. б) горизонтальні розміри поперечної рами.
Збір навантажень на поперечну раму:
. а) постійне навантаження;
. б) змінні навантаження:
. – навантаження від снігу;
. – навантаження від вітру;
. – навантаження від мостових кранів.
а) визначення внутрішніх зусиль в стержнях ферми;
б) підбір перерізу елементів ферми;
в) розрахунок з’єднань елементів ферми;
г) розрахунок вузлів ферми:
. – розрахунок і конструювання опорного вузла ферми;
. – розрахунок і конструювання верхнього поясу;
. – розрахунок і конструювання монтажного стику нижнього
Визначення розрахункових комбінацій зусиль для колони.
а) загальні положення розрахунку колони;
б) визначення розрахункових довжин колони;
в) розрахунок верхньої частини колони;
г) розрахунок нижньої частини колони:
– підбір перерізу нижньої частини колон;.
– перевірка стійкості нижньої частини колони вцілому;
д) розрахунок оголовка колони;
е) розрахунок і конструювання з’єднання надкранової і
підкранової частини колони;
є) розрахунок і конструювання бази колони;
ж) розрахунок анкерних болтів.
В’язі каркаса виробничої будівлі.
Використана література.
Мета розрахунків будівельних конструкцій зокрема сталевих конструкцій
ОВБ – забезпечення заданих умов експлуатації та необхідної несучої
здатності при максимальному задоволенні інших критеріїв мінімальній
витраті матеріалів та трудових ресурсів на стадіях виготовлення монтажу та
ЗАГАЛЬН ПИТАННЯ ПРОЕКТУВАННЯ КОНСТРУКЦЙ ОДНОПОВЕРХОВИХ ВИРОБНИЧИХ
Одноповерхова виробнича будівля (ОВБ) – основний тип цехів промислових
підприємств. При проектуванні обов’язково необхідно дотримуватися наступних
досягнення економічного ефекту від вибраного конструктивного
рішення виробничої будівлі (уніфікація та типізація конструктивного
рішення оптимальне розміщення колон підкранових конструкцій
зручність обслуговування та ремонту виробничого обладнання;
нормальна експлуатація кранового обладнання вільний доступ до
усіх його агрегатів для огляду та ремонту;
аерація та освітлення виробничих цехів які повинні відповідати
вимогам чинних норм;
безпечність при пожежах та вибухах;
надійність металевих конструкцій (безвідмовність довговічність
живучість безпечність ремонтопридатність).
На конструктивну схему будівлі найбільший вплив чинить технологія
виробництва яка визначає габарити будівлі наявність внутрішньоцехового
транспорту шляхи переміщення продукції. За кількістю прольотів
одноповерхові виробничі будівлі поділяються на однопрольотні та
багатопрольотні. За видом внутрішнього транспорту будівлі поділяють на:
безкранові з мостовими та підвісними кранами. Кранові навантаження є
найбільш впливовими оскільки вони є динамічними багатоциклічними впливами
із великими абсолютними значеннями. Тому при проектуванні ОВБ необхідно
особливо враховувати режими роботи кранів які розділені на наступні групи
– 1К – 3К – крани які працюють із великими перервами виконують
монтажну та ремонтну роботу яка не пов’язана із технологією
– 4К – 6К – крани даної групи забезпечують технологічний процес у
механічних цехах із серійним виробництвом середньої потужності;
– 7К – крани даної групи забезпечують технологічний процес у
металургійних ковально-пресових та механічних цехах із серійним
виробництвом великої потужності;
– 8К – крани що працюють цілодобово на складах насипних вантажів та
металобрухту в цехах та складах металургійних підприємств.
У будівлях із мостовими кранами режиму роботи 8К необхідно забезпечити
підвищену жорсткість каркаса в повздовжньому та поперечному напрямках
передбачити заходи з підвищення надійності та витривалості підкранових
На роботу та довговічність конструкцій ОВБ великий вплив чинить також
навколишнє середовище. За ступенем агресивного впливу на сталеві
конструкції (визначається швидкістю корозії незахищеної поверхні металу
ммрік) навколишнє середовище поділяють на неагресивне середовище (із
швидкістю корозії до 001 ммрік) слабо агресивне середовище (до 005
ммрік) середовище із середньою агресивністю (до 01 ммрік) та сильно
агресивне (більше 01ммрік). При проектуванні конструкцій що працюють у
агресивному середовищі особливу увагу треба звернути на вибір марки сталі
(вибирають сталі хімічний склад яких забезпечує підвищену стійкість до
корозії) конструктивну форму елементів каркаса ефективні захисні
При проектуванні ОВБ необхідно звернути увагу на температурні впливи на
конструкції ОВБ (табл. Б.1). Так у гарячих цехах конструкції зазнають дії
високих температур (від +100оС до +500оС) упливів розплавленого металу та
вогню. Для таких конструкцій необхідно передбачити ефективний захист у
вигляді підвісних металевих екранів захисних стін із вогнетривкої цегли та
бетону спеціального вогнетривкого покриття. Якщо конструкції ОВБ
експлуатуються в умовах низьких температур (кліматичні пояси із
розрахунковою температурою від –40 до –65оС) то необхідно використовувати
марки сталі хімічний склад яких забезпечує підвищену стійкість до крихкого
руйнування передбачити постановку додаткових в’язей зменшення
температурних відсіків (табл. Б.1) проводити заходи по зменшенню
концентрації напружень.
За ступенем відповідальності більшість ОВБ відносяться до класу для
якого в розрахунки конструкцій уводиться коефіцієнт надійності за
призначенням [pic]= 095 [9]. Особливо відповідальні будівлі (ТЕЦ АЕС)
віднесені до класу ([pic]= 10) будівлі допоміжного призначення та
складські приміщення без процесів сортування – до класу ([pic]= 09).
Для змінних споруд із терміном служби до 5 років [pic]= 08.
Область використання сталевих каркасів обумовлюється економічним
ефектом від прийнятого конструктивного рішення.
Приблизні витрати сталі на металеві конструкції виробничих будівель
загального призначення наведені в таблиці Б.2.
Вибір матеріалу для сталевих конструкцій регламентується СНиП [1 табл.
*] згідно з яким усі конструкції розподілені на 4 групи залежно від
конструктивного рішення та умов роботи. Значення нормативних та
розрахункових характеристик сталі (листового широкополосного та фасонного
прокату за ГОСТ 27772-88) приймаються за СНиП [1 табл. 51*] залежно від
класу міцності сталі та товщини прокату.
У курсовому проекті розглядаються одноповерхові однопролітні виробничі
будівлі зі сталевим каркасом та мостовими кранами. В якості прикладу
розглянемо однопролітну виробничу будівлю з двома мостовими кранами
вантажопідйомності [pic] т середнього режиму роботи (5К) із роздільним
приводом механізму руху моста. Район будівництва ( м. Сарни (Рівненьська
обл.). Проліт L = 24 м. Крок колон складає [pic]. Позначка підкранової
рейки h1=+13400. Покриття будівлі складається зі сталевого
профільованого настилу по сталевим прогонам покриття. В якості утеплювача
пропонується використовувати пінобетон щільністю [pic] товщиною t = 250
мм. Прогони покриття вкладаються на сталеві ферми з паралельними поясами
висотою [pic] і ухилом [pic].
Проектування каркаса одноповерхової однопролітної виробничої будівлі
виконується згідно з вимогами чинних норм проектування [1 2] та
КОМПОНУВАННЯ КОНСТРУКТИВНО СХЕМИ
Компонування конструктивної схеми каркаса складається з розбивки сітки
колон визначення основних розмірів поперечної рами генеральних розмірів
основних несучих конструкцій розроблення системи в’язей по колонам і
Колони в плані розміщують виходячи із технологічних конструктивних та
економічних міркувань. Сітку колон будівлі розбивають відповідно до вимог
основних положень щодо уніфікації об’ємно-планувальних і конструктивних
рішень виробничих будівель. Відстань між колонами повинна бути кратною 6м.
У торців будівлі колони зміщують усередину на 500 мм для зручності
оформлення її кутів огороджуючими конструкціями (рис. 1). У сучасних
умовах жорсткі вимоги до уніфікаціїї розмірів відсутні тому крок колон
може бути довільним.
Рис. 1. Сітка колон однопролітної виробничої будівлі
Під час розбивки будівлі за довжиною на температурні відсіки слід
користуватися вказівками [1 табл. 42] та даними таблиці Б.1. Температурний
шов передбачає встановлення парних колон геометричні осі яких зміщені від
поперечної осі на 500 мм. Усі поздовжні елементи каркаса в місці розміщення
температурного шва мають бути розрізані.
Головні складові частини ОВБ – поперечна рама що складається із колон
та ригелів і забезпечує несучу здатність та жорсткість будівлі у
поперечному напрямку та повздовжні елементи каркасу: підкранові балки
підкранові ферми в’язі між колонами та фермами які забезпечують несучу
здатність і жорсткість будівлі у поздовжньому напрямку.
1 Вертикальні розміри поперечної рами
Компонування поперечної рами починаємо з установлення вертикальних
розмірів. Розміри по вертикалі узгоджуємо з позначкою рівня чистої підлоги
приймаючи її за нуль. Вертикальні розміри рами залежать від технологічних
умов виробництва габаритів технологічного обладнання і підйомно-
транспортних механізмів. Вони визначаються відстанню від рівня підлоги до
головки кранової рейки [pic] і відстанню від головки кранової рейки до низу
несучих конструкцій покриття [pic] яка забезпечує нормальну експлуатацію
мостових електричних кранів (див. рис. 2).
Для визначення геометричних розмірів поперечної рами треба знати
характеристики крану які визначаються залежно від його типу за таблицею
Характеристики крана 5010 тс
[pic] ПроРозміри мм Характеристики Висота
літ підкранової рейки підкранової
[pic]Вкр К Тип Висота
3150 67605250КР-80 130 1000
Розмір [pic] диктується габаритними розмірами мостового крана й умовами
нормальної експлуатації крана і несучих конструкцій виробничої будівлі:
де [pic] ( габаритний розмір від головки кранової рейки до верхньої
точки візка крана мм;
[pic] – проміжок між верхньою точкою візка крана та кров’яними
конструкціями установлений за вимогами техніки безпеки;
[pic]( розмір який ураховує прогин конструкції покриття який
приймається рівним 150 – 400 мм. Приймаємо [pic] = 150 мм.
Корисна висота цеху складає
За розмірами виробничої будівлі встановлюють розміри верхньої та
нижньої частини колони:
[p [pic]= 4600 мм (заокруглюємо).
[pic][pic] = 13200 мм
[pic]( висота підкранової балки (задаємось (110 – 112)В де В –
крок колон проліт підкранових балок);
[pic]( висота кранової рейки яка для типу КР-80 дорівнює [pic] (див.
[pic] ( відстань від підлоги до нижнього кінця колони (підошви).
Приймаємо в залежності від висоти колони (600–1000мм).
Конструктивна висота колони становить [pic] =
Рис. 2. Геометрична схема поперечної рами ОВБ
2 Горизонтальні розміри поперечної рами
Розміри по горизонталі прив’язують до поздовжніх осей будівлі відстань
між якими встановлюють при компонуванні сітки колон.
Прив’язка зовнішньої грані колони крайнього ряду до повздовжної осі
будівлі приймається: [pic] = 0 мм – для невисоких будівель із кроком колон
м та мостовими кранами вантажопідйомністю до 30 тс; [pic] = 500 мм – для
високих будівель з мостовими кранами вантажопідйомністю більше за 100 тс;
[pic]=250мм – для інших випадків.
Ширина верхньої частини колони за умов необхідної жорсткості не повинна
бути менше ніж [pic]. Приймаємо [pic] мм. Звичайно приймають 500 мм або
00 мм при [pic] = 500 мм.
Вісь підкранової гілки колони суміщають із віссю підкранової балки. При
цьому ширина нижньої частини колони складає [pic]= 750 + 250 = 1000 мм де
[pic] ( відстань від вісі підкранової балки до вісі колони. Так як
[pic]тс то приймаємо [pic] (для кранів [pic] тс [pic]).
За умов забезпечення жорсткості цеха в поперечному напрямку ширину
нижньої частини колони приймають так щоб виконувалась умова [pic]:
НАВАНТАЖЕННЯ НА ПОПЕРЕЧНУ РАМУ
Серед усіх навантажень що діють на промислові будівлі та споруди
найбільш упливові та найбільш імовірні – це постійні та змінні (атмосферні
та кранові навантаження).
1 Постійне навантаження
У залежності від конструктивної форми будівлі та прийнятого
складу огороджуючих конструкцій (див. табл. Г.1) визначаємо розрахункове
постійне навантаження від покриття.
Навантаження від ваги конструкцій покриття
Склад навантаження ХарактеристичКоефіцієнт Граничне
не надійності розрахункове
значення за значення
навантаження навантаженнянавантаження
[pic] кПа м [pic] [pic] кПа
Захисний шар t=15 мм із 03 13 039
гравію який втоплений в мастику
Гідроізоляція з 3 шарів 015 12 018
акваізолу на мастиці
Шар із цементного розчину t =04 13 052
Утеплювач з пінобетону 15 13 195
щільністю [pic] 600 кгм3 t =
Пароізоляція з шару руберойду005 12 006
Сталевий профільований настил0155 105 0156
Сталеві прогони L = 6м крок 012 105 0126
Кроквяна ферма покриття з 04 105 042
Граничне розрахункове лінійне навантаження на ригель рами [pic]
визначають як добуток значення [pic] на ширину вантажної площі [pic] (крок
2 Навантаження від снігу
При розрахунку рами навантаження від снігу приймається рівномірно
розподіленим за довжиною ригеля. Граничне розрахункове значення снігового
навантаження на 1м ригеля:
де [pic] ( коефіцієнт надійності за граничним значенням снігового
навантаження що визначається згідно з таблицею 3 і залежить від строку
експлуатації будівлі (згідно з [2] додаток В для промислових будівель
строк експлуатації становить 60 років);
[pic] ( характеристичне значення снігового навантаження на [pic]
горизонтальної поверхні для м. Рівне (найближчого до м. Сарни населеного
пункту) приймається згідно з додатком А;
В = 6 м – крок колон каркаса;
С ( коефіцієнт що визначається за формулою:
де [pic] – коефіцієнт переходу від ваги снігового покриву на поверхні
рунту до снігового навантаження на покрівлю визначається за [2]
пп. 8.7 8.8 залежно від форми покрівлі та схеми розподілу снігового
навантаження; для будинків з односхилими та двосхилими покриттями при куті
нахилу покрівлі до горизонту ((25( [p
Ce – коефіцієнт що ураховує вплив особливостей режиму експлуатації на
накопичення снігу на покрівлі (очищення танення тощо) і встановлюється
завданням на проектування (за відсутності даних про режим експлуатації
покрівлі коефіцієнт Ce допускається приймати таким що дорівнює одиниці)
в нашому випадку Ce = 1;
Calt–коефіцієнт географічної висоти що враховує висоту H
(укілометрах) розміщення будівельного об’єкта над рівнем моря і
визначається за формулою
[p [pic] (при H 05 км).
Коефіцієнт надійності за граничним розрахунковим значенням
снігового навантаження
3 Навантаження від вітру
Вітрове навантаження на будівлі та споруди повинне визначатися як сума
статичної та динамічної складових. Статична складова повинна враховуватись
в усих випадках. Динамічна складова яка викликається пульсаціями
швидкісного напору повинна враховуватись при розрахунках висотних споруд
багатоповерхових будівель висотою більше 40 м поперечних рам
одноповерхових однопрольотних виробничих будівель висотою більше 36 м при
відношенні висоти до прольоту більше 15. Такі виробничі будівлі
зустрічаються рідко тому нижче розглядається визначення лише статичної
складової вітрового навантаження на яку розраховують рами одноповерхових
виробничих будівель.
Статична складова вітрового навантаження викликає тиск на будівлю із
підвітряного боку (активна складова навантаження) та завітряного боку
(пасивна складова). Активне та пасивне вітрове навантаження мають один
Для спрощення розрахунку в будівлях висотою більше 10 м вітрове
навантаження на колону приймають еквівалентним рівномірно розподіленим по
висоті колони яке можна знайти з умови рівності згинаючих моментів в
основі затиснутої стійки від фактичної епюри вітрового тиску q та від
рівномірно розподіленого навантаження:
де М – згинальний момент в консольній стійці висотою H від фактичної
епюри вітрового навантаження яке приходиться на колону.
Вітрове навантаження яке діє на ділянці від низу ригеля до найбільш
високої точки виробничої будівлі Hш замінюється зосередженою силою яка
прикладена у рівні низу ригеля рами.
3.1 Еквівалентне рівномірно розподілене навантаження від вітру
Визначаємо активні й пасивні значення еквівалентного рівномірно
розподіленого навантаження що діє на колону та рами:
навантаження що визначається згідно з таблицею 4 і залежить від строку
експлуатації будівлі (згідно з [2] додатку В для промислових будівель
строк експлуатації становить 60 років).
вітрового навантаження
[pic] ( характеристичне значення вітрового тиску для м. Рівне
(середня статична складова тиску вітру на висоті 10 м над поверхнею землі
який може бути перевищений у середньому один раз на 50 років; приймається
згідно з додатком А);
[pic] [pic]( коефіцієнти що визначаються за формулами:
де Caer – аеродинамічний коефіцієнт враховує форму споруди і
визачається за додатком [2]; для схеми 1 активний аеродинамічний
коефіціент дорівнює [p
[pic] – коефіцієнт висоти споруди враховує збільшення вітрового
навантаження залежно від висоти споруди над поверхнею землі (Z) та типу
навколишньої місцевості та визначається за таблицею 6; для III типу
місцевості при висоті споруди H = 168 м та заглибленні колони 06 м
Calt = 1 – коефіцієнт географічної висоти враховує висоту H (в
кілометрах) розміщення будівельного об’єкта над рівнем моря та
обчислюється за формулою
Crel = 1 – коефіцієнт рельєфу враховує мікрорельєф місцевості поблизу
площадки розташування будівельного об’єкта та приймається таким що
дорівнює одиниці за винятком випадків коли об’єкт будівництва
розташований на пагорбі або схилі;
Cdir = 1 – коефіцієнт напрямку враховує нерівномірність вітрового
навантаження за напрямками вітру і як правило приймається таким що
Cd = 1 – коефіцієнт динамічності враховує вплив пульсаційної
складової вітрового навантаження на споруду. Для будівель і споруд старший
період власних коливань яких не перевищує 025 сек Сd= 1.
Типи місцевості: I – відкриті поверхні морів озер а також плоскі
рівнини без перешкод що піддаються дії вітру на ділянці довжиною не менш
II– сільська місцевість з огорожами (парканами) невеликими
спорудами будинками і деревами; III– приміські та промислові зони
протяжні лісові масиви; IV– міські території на яких принаймні 15%
поверхні зайняті будівлями що мають середню висоту понад 15м.
Виписка з таблиці 9.01 ДБН [2]
() Ch для типу місцевості
Визначення еквівалентних значень коефіцієнта висоти споруди [pic]
Примітки: 1. Проміжні значення визначають за лінійною інтерполяцією.
h – глибина заглиблення колони нижче відм. 0000.
3.2 Зосереджене навантаження від вітру що діє на ригель рами
Навантаження від тиску вітру на частину стіни в межах висоти ригеля
(ферми) прикладається на рівні нижнього поясу ригеля як зосереджена сила
без урахування моментів які виникають від такого перенесення. Ця сила
[pic] – коефіцієнти зміни вітрового тиску по висоті які визначаються
за даними таблиці 5 і залежать від типу місцевості й висоти будівлі та
знаходяться методом лінійної інтерполяції.
Якщо навантаження на ділянці висоти ферми має вигляд двох трапецій з
де [pic] – проміжне значення ( табличне ) коефіцієнта висоти споруди
[pic] для висоти 20 м.
Рис. 3. Схема вітрового навантаження на раму
4 Навантаження від мостових кранів
Основними параметрами мостових кранів що впливають на навантаження на
рейку є їхня вантажопідйомність Q схема й проліт моста крана власна вага
крана з візком Gкр (вага моста крану Gм вага візка Gв) а також вид
приводу спосіб підвісу вантажу група режимів роботи та положення вантажу
Граничні вертикальні та поперечні горизонтальні кранові навантаження
(за винятком навантаження від бічної сили для чотириколісних кранів)
враховуються від дії двох зближених кранів на одній колії.
При крайньому розташуванні на мосту візка з вантажем на найближчу до
нього рейку буде передаватися максимальний вертикальний тиск колеса крана
Fmax а на протилежну – мінімальний Fmin (див. рис. 4 б).
Рис. 4. Навантаження від мостових кранів: а – діючі сили на рейку;
б – схема мостового опорного крана; в г – схеми встановлення кранів для
визначення Dma д– вертикальне кранове навантаження на раму;
е – горизонтальне кранове навантаження на раму.
Схеми розташування коліс крана а також характеристичні значення
максимального тиску коліс крана Fnmax на тому боці до якого наближений
візок з вантажем указані в таблиці В.1. Випишемо характеристики
навантажень від мостового крана 5010 тс.
Характеристики навантажень від мостового крану 5010 тс
Вантажопідйомність крана Вертикальний тиск Вага кН
Головний Допоміжний [pic] [pic] Візка Крану з
Для кранів вантажопідйомністю до 50 тс включно що мають чотири колеса
(2n0 = 4) найменший тиск коліс крана Fnmin визначають із рівняння
рівноваги усіх сил на вертикальну вісь: 2Fnmax+2Fnmin– G – Q = 0. Звідси
[pic]470 кН – характеристичне значення тиску колеса крана згідно з
Для кранів більшої вантажопідйомності які мають 8 коліс (2п0 = 8)
Розрахункові граничні значення вертикального тиску коліс крана
визначають за формулами
Fmin = Fnminγfm = 1125(11= 1238 кН
де γfm – коефіцієнт надійності за крановим навантаженням приймається
згідно з [2] таблиця 7 (при Т = Тef = 50 років [pic]).
В однопролітних будівлях які обладнані декількома мостовими кранами в
одному ярусі при розрахунку рам і колон вертикальні навантаження
враховують від двох несприятливо розташованих кранів найбільшої
вантажопідйомності якщо кількість кранів у прольоті два або більше.
4.1 Вертикальні кранові навантаження
Для визначення вертикального навантаження на колону від кранів що
передається як опорна реакція підкранових балок використовують відповідні
лінії впливів. У випадку розрізних підкранових балок їхня опорна реакція
буде максимальною при такому розташуванні зближених кранів коли одне з
коліс знаходиться безпосередньо над колоною а інші – максимально наближені
до неї. Схеми встановлення двох зближених кранів на лінію впливу опорної
реакції вказані на рисунку 4 в г.
Вертикальне розрахункове граничне навантаження на колону до якої
наближений крановий візок визначається за формулою
а на колону від якої крановий візок віддалений – за формулою
де [pic] – сума ординат ліній упливу для опорного тиску на колону від
двох кранів (за рис. 5);
Gп.б. – розрахункове граничне навантаження від власної ваги
підкранових конструкцій на ділянці між колонами (орієнтовно приймається
за даними таблиці 8);
( – коефіцієнт сполучення навантажень для кранів що приймається за
[2] п. 7.22 (для режиму роботи 1К–6К значення ( = 085).
Орієнтовна вага підкранових конструкцій
Крок ВантажопідйоВага Крок ВантажопідйоВага
колон мність кранапідкранових колон мність кранапідкранових
В м Q тс балок В м Q тс балок
Підкранові балки спираються на колони з ексцентриситетом е2 щодо центра
ваги підкранової частини колони. Якщо положення центра ваги перерізу на
етапі статичного розрахунку ще невідоме то можна припустити що воно
лежить на серединній геометричній осі перерізу при цьому е2 = bн2.
Вертикальне кранове навантаження переносять на центральну вісь колони з
додатковими моментами (рис. 4 д):
Fmax = 517 кН Fmax = 517 кН Fmax = 517 кН Fmax = 517 кН
Рис. 5. Визначення ординат лінії впливу для опорного тиску (Dmax Dmin)
4.2 Горизонтальні кранові навантаження від чотириколісних кранів
Розрізняють схеми прикладення бічних (спрямовані поперек кранової
колії) сил від чотириколісних та восьмиколісних кранів враховуючи різне
походження цих навантажень.
Характеристичне значення бічної сили для одного колеса чотириколісного
крана визначається такою величиною:
де Fmax та Fmin – розрахункові граничні значення вертикального тиску на
колесо відповідно на більш або на менш навантаженій стороні крана;
Bкр Lкр – відповідно база і проліт крана (згідно з таблицею 7);
( – коефіцієнт прийнятий таким що дорівнює 003 при центральному
приводі та 001 – при роздільному приводі механізму руху моста.
Бічні сили Нк прикладаються лише до двох коліс із однієї сторони або по
діагоналі та завжди спрямовані в різні сторони до двох інших коліс
прикладаються сили Нс = 01Fmax (або Нс = 01Fmіn у випадку коли це більш
невигідно) завжди спрямовані в один бік – назовні або всередину прольоту
Визначаємо значення бічної сили Нс:
Нсmin = 01Fmіn = 01 ( 1238 = 124 кН.
Рис. 6. Варіанти прикладення бічних сил для одного чотириколісного крана
(Нс може приймати 2 значення: Нсmax = 01Fmax або Нсmin= 01Fmіn )
Горизонтальне навантаження на колону Н обчислюється на кожний бік
прольоту за тими самими лініями впливу що й вертикальне але з урахуванням
Сума ординат ліній впливу для опорного тиску на колону від одного крана
за рисунком 5 становить
Для розрахунку поперечних рам колон або підкранових конструкцій слід
обирати з наведених схем прикладання бічних сил найбільш невигідні схеми
завантаження ліній впливу відповідних конструкцій.
4.3 Горизонтальні кранові навантаження для багатоколісних кранів
Характеристичне значення бічної сили багатоколісних (вісім коліс і
більше) кранів що діє поперек кранових шляхів і є наслідком перекосу крана
з вантажем враховується на одне ходове колесо таким чином:
- для кранів з гнучким підвісом при розташуванні візка з вантажем
посередині прольоту:
- для кранів з жорстким підвісом:
Приймається що бічні сили багатоколісних кранів передаються на обидві
сторони колії на кожній стороні від кожного колеса мають один напрямок
(усередину прольоту або назовні) та спрямовані на обох сторонах у різні
боки (з обох сторін усередину прольоту або з обох сторін назовні). На одній
стороні колії приймається повна бічна сила Hnk на іншій стороні –
Hnk (рис. 7). Для багатоколісних кранів враховують вплив двох зближених
Рис. 7. Варіанти прикладання бічних сил для
двох зближених багатоколісних кранів
Розрахункове граничне горизонтальне навантаження на колону
визначається як реакція гальмівних балок (ферм) яке виникає при такому
самому розташуванні кранів як і вертикальне навантаження та обчислюється
по лінії впливу опорної реакції гальмівної конструкції яка не
відрізняється від лінії впливу опорної реакції підкранової балки. Цю
реакцію визначають за формулою
Поперечне навантаження передається на колони в рівні гальмівних
конструкцій на відстані hП.Б. від підкранової траверси (див. рис. 4 е).
Проте з метою спрощення розрахунків при висоті підкранових балок hП.Б. до
м допускається прикладення сили Н у рівні уступу колони.
Для визначення найбільш небезпечного завантаження рами мостовими
кранами в однопролітних будівлях необхідно розглянути шість випадків
завантаження: двічі Dmax прикладається по черзі на лівій і на правій
колонах та чотири рази прикладається Н на ліву та на праву колону із
зміною напрямку дії (див. рис. 4 д е).
СТАТИЧНИЙ РОЗРАХУНОК РАМИ ТА ВИЗНАЧЕННЯ
РОЗРАХУНКОВИХ ЗУСИЛЬ
1 Статичний розрахунок рами ОВБ
Отримані параметри геометричних розмірів поперечної рами ОВБ (п. 3) та
діючих на неї навантажень (п. 4) зводимо до загальної таблиці вихідних
даних (див. додаток Д) яка використовується для подальшого розрахунку
Результати статичного розрахунку однопролітної рами каркаса ОВБ
Рис. 8. Опис таблиці результатів статичного розрахунку однопролітної
рами каркаса ОВБ за програмою «DIANA» – розрахункові зусилля від кожного
навантаження (наведено варіант для багатоколісних кранів)
Результати статичного розрахунку однопролітної рами каркаса ОВБ за
програмою «DIANA2» – таблиця розрахункових зусиль які виникають в
характерних перерізах лівої колони рами ОВБ від кожного навантаження
наведена в таблиці 9 (результати розрахунку для варіанту багатоколісних
кранів та опис таблиці розрахункових зусиль наведено на рисунку 8). Зусилля
в колоні рами визначають для перерізів де зусилля різко змінює свій
характер а також в місцях де переріз колони різко змінює свої геометричні
характеристики (див. рис.9).
2 Сполучення навантажень на раму ОВБ
За даними таблиці 9 студенту необхідно заповнити таблицю 10 – таблицю
розрахункових комбінацій зусиль при сполученні навантажень.
Конструкції ОВБ одночасно зазнають упливу не одного а кількох
навантажень. При цьому одночасна реалізація максимальних значень
навантажень є подією малоймовірною: коли одне з навантажень досягає
максимуму інші навантаження зазвичай приймають значення що
відрізняються від максимальних. Таким чином сумарне розрахункове зусилля в
конструкції від дії декількох навантажень завжди менше від суми зусиль від
розрахункових значень діючих навантажень. У нормах [2] фактор сумісної дії
випадкових навантажень ураховується шляхом уведення коефіцієнта сполучення
(. За даними розрахунків на ПЕОМ визначають найбільш невигідне сполучення
навантажень на елементи рами. Нормами проектування для ОВБ передбачено два
основних сполучення навантажень:
Постійне навантаження плюс змінні довготривалі навантаження плюс
одне змінне короткотривале навантаження взяте із коефіцієнтом сполучення
не менше двох змінних короткотривалих навантажень узятих із коефіцієнтом
Навантаження від снігу вітру та мостових кранів відносять до змінних
короткотривалих навантажень. При цьому вертикальний та горизонтальний вплив
мостових кранів на раму в розрахунках приймається як одне змінне
навантаження. Для розрахунку анкерних болтів складають спеціальну
комбінацію розрахункових зусиль на рівні низу колони. Як правило вона
включає в себе найменшу поздовжню силу із найбільш можливим моментом. При
цьому поздовжня сила від постійного навантаження враховується із
коефіцієнтом перевантаження 09 так як вона розвантажує анкерні болти. Усі
комбінації навантажень повинні бути реальними тобто вплив горизонтального
кранового навантаження без вертикального не розглядається; бічні зусилля
від мостового крана враховуються почергово для однієї із можливих схем
завантаження; постійне навантаження враховується завжди. За результатами
розрахунків за методикою чинних норм проектування виконуємо підбір та
перевірку елементів каркаса промислової будівлі.
Результати статичного розрахунку однопролітної рами – розрахункові
зусилля від кожного навантаження
Полтавський НТУ СТАТИЧНИЙ РОЗРАХУНОК ОДНОПРОЛТНО РАМИ
ПРОМИСЛОВО БУДВЛ Термін здачі: 14.02.10
Програма DIANA 2 Група 401БП Студент ванов
Геометричні розміри
Прольот Висоти Перерізи Балка Пост Сніг В і т
L hв hн bв bн hпб qп qс qак
qпас W Dmax Dmin Hk Hcмах Hcмін SumY1
(м) (м) (м) (м) (м) (м) (кНм) (кНм) (кНм)
(кНм) (кН) (кН) (кН) (кН) (кН) (кН)
Жорсткість JBJH=1 6.0 Переріз 1 Переріз 2
Переріз 3 Переріз 4
Навантаження (кНм) (кН) (кНм) (кН)
(кН) (кНм) (кН) (кНм) (кН) (кН)
Постійне 68.4 -273.6 58.6 -273.6
Снігове 24.7 -98.9 21.2 -98.9
Вітер зліва 0.0 0.0 41.1 0.0
Вітер справа 0.0 0.0 -48.8 0.0
Dмах зліва 0.0 0.0 -15.6 0.0
Бічна сила схема А1 133.1
Бічна сила схема А2 75.4
Бічна сила схема 55.4
Бічна сила схема А4 13.7
Бічна сила схема В1 -133.1
Бічна сила схема В2 -75.4
Бічна сила схема В3 -55.4
Бічна сила схема В4 -13.7
Бічна сила схема Б1 43.3
Бічна сила схема Б2 -0.2
Бічна сила схема Б3 -72.0
Бічна сила схема Б4 -127.9
Бічна сила схема Г1 -43.3
Бічна сила схема Г2 0.2
Бічна сила схема Г3 72.0
Бічна сила схема Г4 127.9
Dміn зліва 0.0 0.0 -15.6 0.0
Бічна сила схема А1 111.2
Бічна сила схема А2 97.3
Бічна сила схема 121.5
Бічна сила схема А4 -52.4
Бічна сила схема В1 -111.2
Бічна сила схема В2 -97.3
Бічна сила схема В3 -121.5
Бічна сила схема В4 52.4
Бічна сила схема Б1 99.6
Бічна сила схема Б2 -56.6
Бічна сила схема Б3 -84.1
Бічна сила схема Б4 -115.7
Бічна сила схема Г1 -99.6
Бічна сила схема Г2 56.6
Бічна сила схема Г3 84.1
Бічна сила схема Г4 115.7
Розрахункові зусилля при сполученні навантажень (за даними таблиці 9)
Елемент Критерій вибору Кількість коротко-тривалих навантажень
Подальший розрахунок колони ОВБ проводимо згідно п. 6 методичних
ВИКОРИСТАНА ЛТЕРАТУРА
СНиП II– 23-81*. Стальные конструкции. ( М.: ЦИТП Госстроя СССР
ДБН В.1.2-2:2006. Система забезпечення надійності та безпеки будівельних
об’єктів. Навантаження і впливи. ( К.: Мінбуд України 2006. – 60 с.
Металеві конструкції : Підручник Пермяков В.О. Нілов О.О.
Шимановський О.В. та ін.; Під загальною редакцією В.О.Пермякова – К.:
Вид-во «Сталь» 2008. – 812 с.
Металлические конструкции: Учебник для студентов вузов Ю.И.Кудишин
Е.И. Беленя В.С. Игнатьева и др.; Под общей ред. Ю.И.Кудишина ( 9-е
изд. стер. ( М.: Издательский центр «Академия» 2007. ( 688 с.
СтороженкоЛ.I. ПашинськийВ.А. ПiчугiнС.Ф. ТрусовГ.М. Металеві
конструкції: Навчальний посібник. (К.:НМК ВО 1992. ( 172с.
КлименкоФ.. БарабашО.В. Металеві конструкції. ( Львів: Світ 1984. (
Лихтарников Я.М. Ладыженский Д.В. Клыков В.М. Расчет стальных
конструкций. ( К.: Будівельник 1984. ( 366 с.
Методичні вказівки до виконання курсового проекту «Проектування каркаса
цивільне будівництво». – Полтава: ПолтНТУ 2004. – 65 с.
СНиП 2.01.07. Нагрузки и воздействия. (М.: ЦИТП Госстроя СССР 1986. (
Методичні вказівки «Проектування сталевих ферм із прокатних кутиків» до
виконання курсового проекту «Проектування каркаса одноповерхової
виробничої будівлі» з курсу «Металеві конструкції» для студентів за
напрямом підготовки 6.092101 спеціальності «Промислове та цивільне
будівництво» денної і заочної форм навчання. – Полтава: ПолтНТУ 2007. –
Характеристичні значення навантажень і впливів для міст України
(W0 – вітрового навантаження (паскалі); S0 – снігового навантаження (в
Міста обласного W0 S0
підпорядкування (Па) (Па)
Севастополь 468 773
Симферополь 470 823
Красноперекопськ 518 785
Могилiв-Подiльськи474 1281
Володимир-Волинськ503 1169
Нововолинськ 511 1238
Днiпропетровська область
Дніпропетровськ 476 1341
Вiльногiрськ 450 1191
Дніпродзержинськ 472 1285
Жовті Води 441 1172
Кривий Ріг 448 1111
Новомосковськ 479 1397
Орджонiкiдзе 468 1031
Первомайськ 513 1383
Синельникове 489 1352
Артемiвськ 479 1377
Дебальцеве 498 1443
Дзержинськ 497 1486
Добропiлля 485 1411
Докучаївськ 495 1523
Костянтинiвка 478 1402
Краматорськ 471 1403
Красноармiйськ 481 1413
Красний Лиман 466 1389
Слав’янськ 463 1403
Новоград-Волинськи476 1376
Мелiтополь 536 1050
Iвано-Франкiвськ 508 1409
Бiла Церква 399 1516
Переяслав-Хмельниц398 1558
Кiровоградська область
Кiровоград 417 1237
Олександрiя 433 1256
Свiтловодськ 432 1312
Красний Луч 487 1474
Лисичанськ 460 1373
Первомайськ 480 1398
Свердловськ 476 1447
Сєверодонецьк 460 1373
Трускавець 554 1493
Червоноград 516 1258
Миколаївська область
Вознесенськ 452 993
Первомайськ 407 1202
Южноукраїнськ 431 1088
Бiлгород-Днiстровс470 896
Комсомольськ 438 1280
Кузнецовськ 463 1262
Тернопiльська область
Первомайський 458 1512
Нова Каховка 461 825
Хмельницький 508 1341
Кам’янець-Подiльсь469 1268
Золотоноша 401 1561
Граничні розміри температурних блоків ОВБ
Характеристика будівлі Сталевий каркас Змішаний каркас
(залізобетонні колони)
довжина ширина довжина ширина
блока блока блока блока
вздовж поперек вздовж поперек
будинку будинку будинку будинку
Приміщення із центральним230 (160) 150 (110) 65 65
Приміщення без 200 (140) 120 (90) 45 45
центрального опалення та
Примітка. Розміри у дужках наведені для ОВБ що експлуатуються у
кліматичних поясах із розрахунковими температурами зовнішнього повітря від
Витрати сталі на металеві конструкції ОВБ загального призначення
Вантажопідйомність Витрати сталі кгм2 будівлі
конструкція колони підкранові всього
До 100 30 – 45 25 – 60 20 – 60 80 – 150
5 – 250 30 – 45 55 – 90 40 – 100 140 – 250
Двоярусне розташування30 – 45 80 – 100 70 – 160 220 – 300
Паспортні дані мостових кранів
[pic] Мостові крани [pic] Мостові крани
5 та 5010 тс 8020; 10020 та 12520
[pic] 16032 та 20032 тс
Навантаження від маси покриття
Тип покриття Конструкція покриття ХарактериКоефіцієнГраничне
значення надійностве
навантажеі за значення
ння навантаженавантажен
[pic] нням ня [pic]
Холодне безпрогонне покриття по залізобетонних панелях
[pic] 1. Захисний шар 15 20030 0130 039 05
втопленого в мастику
Гідроізоляція із 015 130 0195
трьох шарів акваізолу
Залізобетонна панель
із важкого бетону із
заливкою швів – панель 160 110 176
Кроквяні ферми із 020 0105 021 04
в’язями (проліт 18 3640 2
Утеплене безпрогонне покриття по залізобетонних панелях
Цементна стяжка 20 040 130 052
Плитний утеплювач 040 0120 048 09
щільністю 500 кгм3 80 6
Пароізоляція із шару005 120 006
Утеплене покриття по сталевому профільованому настилу
[pic] 1. Шар акваізолу із 009 120 0108
Гідроізоляція із 016 130 0208
двох шарів акваізолу
Утеплювач із 004 0120 0048 0
щільного пінопласту або06 072
Сталевий профнастил 0155 105 0163
Суцільні сталеві 005 0105 0053 0
прогони із прокатних чи08 084
холодногнутих профілів
Оформлення вихідних даних для розрахунків рами ОВБ на ПЕОМ
Вихідні дані для комп’ютерного прозрахунку рами ОВБ програмою «DIANA2»
готує староста групи в електронному вигляді (текстовий файл
«ISH_DIANA.txt») за данними які підготував кожен студент групи. Приклад
підготовки данних (для 3 студентів) наведено в таблиці Д.1.
Вихідні данні для розрахунку за програмою «DIANA2»
нструкція по подготовці вихідних даних для розрахунку програмою
В першій строчці файлу записується № группи (8 символів) та строк
здачі проекту (8символів).
Друга третя четверта та п’ята строчки файлу носять інформаційний
характер та не редагуються.
З шостої строчки файлу починаються вихідні дані для розрахунку
(на кожного студента відводиться одна строчка в форматі 17F6.2 4A4).
По кожному студенту вводяться 17 данних для розрахунку (геометричні
розміри рами та значення навантажень) на кожне з яких відводиться 6
символів включно з крапкою. Останні шістнадцять символів в строчці
призначені для призвища студента.
Усі дані потрібно задавати у «кН» та «м».
При вантажопідйомності кранів Q > 50тс значення «Нсмах» та «Нсміn»
«SumY» - це сума ординат лінії впливу:
- від одного крану (при кранах вантажопідйомністю Q = 50тс);
- від двох кранів (при кранах вантажопідйомністю Q > 50тс).
Продовження таблиці В.1
Порядкові номера навантажень
на поперечну раму каркаса
Внутрішні зусилля в перерізі номер 4
лівої колони поперечної рами каркаса
Номер варіанта прикладання бічної сили для
двох багатоколісних кранів (згідно рис.7) або
для одного чотириколісого крана (згідно рис. 6)
Номер перерізу колони згідно рисунку 9
Вихідні дані для розрахунку в форматі 17F6.2
Співвідношення жорсткостей колони (див. п. 6.1)

Metod2 виправл за ДБН.doc

Міністерство освіти і науки України
Полтавський національний технічний університет
імені Юрія Кондратюка
Кафедра конструкцій із металу дерева та пластмас
до виконання курсового проекту
“Проектування каркасу одноповерхової виробничої будівлі”
“Металеві конструкції”
за напрямом підготовки 6.092101 для спеціальності
“Промислове та цивільне будівництво”
Методичні вказівки до виконання курсового проекту “Проектування каркасу
одноповерхової виробничої будівлі” з курсу “Металеві конструкції” для
студентів за напрямом підготовки 6.092101 спеціальності “Промислове та
цивільне будівництво”. – Полтава: ПолтНТУ 2004. – 65 с.
Укладачі: Пічугін Сергій Федорович д-р техн. наук проф. Пенц Володимир
Федорович канд. техн. наук доц. Северин Віталій Олексійович канд. техн.
наук ст. викладач. Чичулін Віктор Петрович канд. техн. наук доц.
Махінько Антон Володимирович аспір.
Відповідальний за випуск – завідувач кафедри КМДіП Пічугін С.Ф.
докт. техн. наук проф.
Редактор Н.В. Жигилій
Коректор Н.О. Янкевич
ЗМСТ ЗАВДАННЯ КУРСОВОГО ПРОЕКТУ 4
ЗАГАЛЬН ПИТАННЯ ПРОЕКТУВАННЯ КОНСТРУКЦЙ ОДНОПОВЕРХОВИХ ВИРОБНИЧИХ
КОМПОНУВАННЯ КОНСТРУКТИВНО СХЕМИ КАРКАСУ БУДВЛ 8
1. Вертикальні розміри поперечної рами 9
2. Горизонтальні розміри поперечної рами 10
НАВАНТАЖЕННЯ НА ПОПЕРЕЧНУ РАМУ Ошибка! Закладка не определена.
1. Постійне навантаження 11
2. Тимчасові навантаження 11
2.1. Навантаження від снігу 12
2.2. Навантаження від вітру 13
2.3. Навантаження від мостових кранів 17
3. Сполучення навантажень на раму ОВБ 19
1. Визначення внутрішніх зусиль в стержнях ферми 21
2. Підбір перерізу елементів ферми 22
3. Розрахунок та конструювання з’єднань елементів ферми та її вузлів 27
3.1. Розрахунок проміжних вузлів та їх елементів 29
3.2. Розрахунок і конструювання опорного вузла ферми 30
3.3. Розрахунок і конструювання монтажного стику сталевої ферми 31
РОЗРАХУНОК СТАЛЕВО КОЛОНИ ОВБ 35
1. Визначення розрахункових комбінацій зусиль для колони 35
2. Визначення розрахункових довжин колони 35
3. Розрахунок верхньої частини колони 36
4. Розрахунок нижньої частини колони 39
5. Розрахунок вузлів сталевої колони ОВБ 42
5.1. Розрахунок оголівка колони 42
5.2. Розрахунок і конструювання з’єднання надкранової та підкранової
5.3. Розрахунок і конструювання бази колони 45
5.4. Розрахунок анкерних болтів 47
В’ЯЗ ОДНОПОВЕРХОВО ВИРОБНИЧО БУДВЛ 48
ВИМОГИ ДО ОФОРМЛЕННЯ МАТЕРАЛВ КУРСОВО РОБОТИ 50
ВИКОРИСТАНА ЛТЕРАТУРА 52
Дисципліна "Металеві конструкції" є однією з профілюючих при підготовці
інженерів – будівельників за спеціальністю "Промислове та цивільне
будівництво". Мета вивчення дисципліни – здобуття студентами теоретичних
знань i практичних навиків що дозволяють проектувати й зводити металеві
конструкції будинків та споруд різного призначення. В результаті вивчення
дисципліни студент повинен:
вивчити властивості матеріалів та конструкцій;
знати основні типи металевих конструкцій і сфери їх раціонального
застосування методи компонування розрахунку й конструювання
металевих конструкцій різного призначення;
уміти проектувати конструкції основних видів (балки колони ферми
каркаси будинків i споруд) із використанням нормативної та довідкової
літератури а також засобів автоматизованого проектування.
ЗМСТ ЗАВДАННЯ КУРСОВОГО ПРОЕКТУ
Курсовий проект виконується на основі індивідуального завдання яке має
такі вихідні дані для проектування:
Проліт будівлі L (м);
Вантажопідйомність кранів Q (т);
Відмітка колії мостового крана hр (м);
Конструкція покрівлі.
Для всіх варіантів слід приймати:
- будівля однопролітна з двома мостовими кранами;
- довжина будівлі визначається розмірами одного температурного блоку;
- режим роботи мостових кранів приймається 4К– 8К.
- стіни – навісні відповідно до конструкції покриття;
- типи перерізу стрижнів ферми (на вибір): таврові (пояси) кутові
профілі труби прямокутні замкнені профілі;
- колони – двоступінчасті;
- переріз верхньої частини колони (на вибір): балочний двотавр
двотавр з широкими полицями;
- нижня частина колони (на вибір): суцільна (при ширині нижньої
частини колони менше 1 м.) наскрізна;
- електрозварювання (на вибір): ручне напівавтоматичне;
- контроль якості швів (на вибір): візуальний фізичними методами;
- монтажні з’єднання (на вибір): монтажне зварювання болтові
з’єднання з’єднання на болтах високої міцності;
- клас фундаменту із бетону (на вибір): В35; В5; В75; В10; В125;
- перевезення конструкцій залізницею.
Варіант завдання вибирається згідно порядкового номеру студента у
списку групи за даними таблиці А.1 або видається викладачем.
Розрахункова частина курсової роботи повинна охопити наступні питання:
Компонування каркасу будівлі.
Вертикальні розміри поперечної рами.
Горизонтальні розміри поперечної рами.
Збір навантажень на поперечну раму.
Постійне навантаження.
Тимчасове навантаження.
Навантаження від снігу.
Навантаження від вітру.
Навантаження від мостових кранів.
Визначення внутрішніх зусиль в стержнях ферми.
Підбір перерізу елементів ферми.
Розрахунок з’єднань елементів ферми.
Розрахунок вузлів ферми.
Розрахунок і конструювання опорного вузла ферми.
Розрахунок і конструювання верхнього поясу.
Розрахунок і конструювання монтажного стику нижнього поясу.
Визначення розрахункових комбінацій зусиль для колони.
Загальні положення розрахунку колони.
Визначення розрахункових довжин колони.
Розрахунок верхньої частини колони.
Розрахунок нижньої частини колони.
Підбір перерізу нижньої частини колони.
Перевірка стійкості нижньої частини колони вцілому.
Розрахунок оголовка колони.
Розрахунок і конструювання з’єднання надкранової і підкранової
Розрахунок і конструювання бази колони.
Розрахунок анкерних болтів.
В’язі виробничої будівлі.
Використана література.
Мета розрахунків будівельних конструкцій – забезпечення заданих умов
експлуатації і необхідної несучої здатності при максимальному задоволенні
інших критеріїв мінімальній витраті матеріалів та трудових ресурсів на
стадіях виготовлення монтажу та експлуатації.
Одноповерхова виробнича будівля (ОВБ) – основний тип цехів промислових
підприємств. При проектуванні обов’язково необхідно дотримуватися наступних
досягнення економічного ефекту від вибраного конструктивного
рішення виробничої будівлі (уніфікація та типізація конструктивного
рішення оптимальне розміщення колон підкранових конструкцій
зручність обслуговування та ремонту виробничого обладнання;
нормальна експлуатація кранового обладнання вільний доступ до
усіх його агрегатів для огляду та ремонту;
аерація та освітлення виробничих цехів повинно відповідати вимогам
безпечність при пожежах та вибухах;
надійність металевих конструкцій (безвідмовність довговічність
живучість безпечність ремонтопридатність).
На конструктивну схему будівлі найбільший вплив оказує технологія
виробництва яка визначає габарити будівлі наявність внутрішньоцехового
транспорту шляхи переміщення продукції. За кількістю прольотів
одноповерхова виробнича будівля поділяється на. За видом внутрішнього
транспорту будівлі поділяють на: безкранові з мостовими та підвісними
кранами. Кранові навантаження є найбільш впливовими так як вони є
динамічними багатоциклічними впливами із великими абсолютними значеннями.
Тому при проектуванні ОВБ необхідно особливо враховувати режими роботи
кранів які розділені на наступні групи [2]:
– 1К – 3К - крани даної групи працюють з великими перервами виконують
монтажну та ремонтну роботу яка не пов’язана із технологією
– 4К – 6К - крани даної групи забезпечують технологічний процес в
механічних цехах із серійним виробництвом середньої потужності;
– 7К - крани даної групи забезпечують технологічний процес у
металургійних к овально - пресових та механічних цехах із серійним
виробництвом великої потужності;
– 8К - крани даної групи працюють цілодобово на складах насипних
вантажів та металобрухту в цехах та складах металургійних
В будівлях із мостовими кранами режиму роботи 8К необхідно забезпечити
підвищену жорсткість каркасу у повздовжньому та поперечному напрямках
передбачити заходи по підвищенню надійності та витривалості підкранових
На роботу та довговічність конструкцій ОВБ великий вплив оказує також
навколишнє середовище. За ступенем агресивного впливу на сталеві
конструкції (визначається швидкістю корозії незахищеної поверхні металу
ммрік) навколишнє середовище розділяють на неагресивне середовище (із
швидкістю корозії до 001 ммрік) слабо агресивне середовище (до 005
ммрік) середовище із середньою агресивністю (до 01 ммрік) та сильно
агресивне (більше ніж 01ммрік). При проектуванні конструкцій що
працюють у агресивному середовищі особливу увагу треба звернути на вибір
марки сталі (вибирають сталі хімічний склад яких забезпечує підвищену
стійкість до корозії) конструктивну форму елементів каркасу ефективні
При проектуванні ОВБ необхідно звернути увагу на температурні впливи на
конструкції ОВБ (табл. Б.1). Так у гарячих цехах конструкції зазнають дії
високих температур (від +100 оС до +500 оС) впливів розплавленого металу
та вогню. Для таких конструкцій необхідно передбачити ефективний захист у
вигляді підвісних металевих екранів захисних стін із вогнетривкої цегли та
бетону спеціального вогнетривкого покриття. Якщо конструкції ОВБ
експлуатуються в умовах низьких температур (кліматичні пояси із
розрахунковою температурою від –40 до –65 оС) то необхідно використовувати
марки сталі хімічний склад яких забезпечує підвищену стійкість до крихкого
руйнування передбачити постановку додаткових в’язей зменшення
температурних відсіків (табл. Б.1) проводити заходи по зменшенню
концентрації напружень.
За ступенем відповідальності більшість ОВБ відносяться до класу для
якого в розрахунки конструкцій вводиться коефіцієнт надійності за
призначенням [pic]= 095 [2]. Особливо відповідальні будівлі (ТЕЦ АЕС)
віднесені до класу ([pic]= 10) будівлі допоміжного призначення та
складські приміщення без процесів сортування – до класу ([pic]=09).
Для тимчасових споруд із строком служби до 5 років [pic]=08.
Область використання сталевих каркасів обумовлюється економічним
ефектом від прийнятого конструктивного рішення.
Приблизні витрати сталі на виробничі будівлі загального призначення
наведені в табл. табл. Б.2.
Вибір матеріалу для сталевих конструкцій регламентується [1 табл.
*] згідно якого усі конструкції розподілені на 4 групи в залежності від
конструктивного рішення та умов роботи. Значення нормативних та
розрахункових характеристик сталі (листового широкополосного та фасонного
прокату по ГОСТ 27772-88) приймаються за [1 табл. 51*] в залежності від
марки сталі та товщини прокату.
У курсовому проекті розглядаються одноповерхові однопролітні виробничі
будівлі із сталевим каркасом та мостовими кранами. В якості приклада
розглянемо однопролітну виробничу будівлю з двома мостовими кранами
вантажопідйомності [pic] т. Район будівництва ( м. Сарни (Рівненьська
обл.). Проліт [pic] 24 м. Крок колон складає [pic]. Позначка підкранової
рейки hр = +13400. Покриття будівлі передбачено сталевий профільований
настил. У якості утеплювача пропонується використовувати пінобетон
щільністю [pic] товщиною [pic]. Панелі вкладаються на сталеві ферми з
паралельними поясами висотою [pic] і ухилом [pic].
Проектування каркасу одноповерхової однопролітної виробничої будівлі
виконується згідно вимог чинних норм проектування [1 2] та рекомендацій
КОМПОНУВАННЯ КОНСТРУКТИВНО СХЕМИ
Компонування конструктивної схеми каркаса складається з розбивки сітки
колон визначення основних розмірів поперечної рами генеральних розмірів
основних несучих конструкцій розробка системи в’язей за колонами і за
Колони в плані розміщують виходячи із технологічних конструктивних та
економічних міркувань. Сітки колон будови розбивають відповідно до вимог
основних положень щодо уніфікації та об’ємно-планувальних і конструктивних
рішень виробничих будівель. Відстань між колонами повинна бути кратною 6 м.
У торців будівлі колони зміщують всередину на 500 мм для зручності
оформлення її кутів огороджуючими конструкціями (рис. 1).
Рис. 1. Сітка колон однопролітної виробничої будівлі
Під час розбивки будівлі за довжиною на температурні відсіки слід
користуватися вказівками [1 табл. 42] та даними табл. Б.1. Температурний
шов передбачає встановлення парних колон геометричні осі яких зміщені від
поперечної осі на 500 мм. Усі поздовжні елементи каркаса в місці розміщення
температурного шва мають бути розрізані.
Головні складові частини ОВБ – поперечна рама що складається із колон
та ригелів і забезпечує несучу здатність будівлі у поперечному напрямку
та повздовжні елементи каркасу: підкранові балки підкранові ферми в’язі
між колонами та фермами які забезпечують несучу здатність будівлі у
поздовжньому напрямку.
1. Вертикальні розміри поперечної рами
Компоновку поперечної рами починаємо з встановлення вертикальних
розмірів. Розміри по вертикалі узгоджуємо з позначкою рівня чистої підлоги
приймаючи її за нуль. Вертикальні розміри рами залежать від технологічних
умов виробництва габаритів технологічного обладнання і під’ємно-
транспортних механізмів. Вони визначаються відстанню від рівня підлоги до
головки кранової рейки [pic] і відстанню від головки кранової рейки до низу
несучих конструкцій покриття [pic] яке забезпечує нормальну експлуатацію
мостових електричних кранів (див. рис. 2).
Для визначення геометричних розмірів поперечної рами треба знати
характеристики крану які визначаються в залежності від його типу за табл.
Характеристики крану 5010
[pic] ПроРозміри мм Характеристики Висота
літ підкранової рейки підкранової
[pic]В К Тип Висота
3150 67605250КР-80 130 1000
Розмір [pic] диктується габаритними розмірами мостового крану і умовами
нормальної експлуатації крану і несучих конструкцій виробничої будівлі:
де [pic] ( габаритний розмір від головки кранової рейки до верхньої
точки візка крану мм;
[pic] –зазор між верхньої точки візка крану та кров’яними
конструкціями установлений за вимогами техніки безпеки;
[pic]( розмір який враховує прогин конструкції покриття який
приймається рівним 150 – 400 мм. Приймаємо [pic] = 150 мм.
Корисна висота цеху повинна бути кратною 1200 або 1800 мм та складає
За розмірами виробничої будівлі встановлюють розміри верхньої та
нижньої частини колони:
[p [pic]= 4600 мм (заокруглюємо).
[pic][pic] = 13200 мм
[pic]( висота підкранової балки (задаємось (110 - 112)В де В – крок
колон проліт балок);
[pic]( висота кранової рейки яка для типу КР-80 дорівнює [pic].[3]
[pic] ( відстань від підлоги до нижнього кінця колони (підошви).
Приймаємо в залежності від висоти колони (600-1000)мм.
Конструктивна висота колони становить [pic] =
Рис. 2. Геометрична схема поперечної рами ОВБ
2. Горизонтальні розміри поперечної рами
Розміри по горизонталі прив’язують к повздовжнім осям будівлі відстань
між якими встановлюють при компонуванні сітки колон.
Прив’язка зовнішньої грані колони крайнього ряду к повздовжній осі
будівлі приймається: [pic] = 0 мм для невисоких будівель з кроком колон 6 м
та мостовими кранами вантажопідйомністю до 30 т; [pic] = 500 мм для високих
будівель з мостовими кранами вантажопідйомністю більше за 100 т; [pic] =
0 мм для інших випадків.
Ширина верхньої частини колони з умов необхідної жорсткості не повинна
бути менше ніж [pic]. Приймаємо [pic] мм. Звичайно приймають 500 мм. або
00 мм. при [pic] = 500 мм.
Вісь підкранової гілки колони суміщають з віссю підкранової балки. При
цьому ширина нижньої частини колони складає [pic]= 750 + 250 = 1000 мм де
[pic] ( відстань від вісі підкранової балки до вісі колони. Так як [pic]т
то приймаємо [pic] (для кранів [pic] т [pic]).
З умов забезпечення жорсткості цеха в поперечному напрямку ширину
нижньої частини колони приймають так щоб виконувалась умова [pic]:
НАВАНТАЖЕННЯ НА ПОПЕРЕЧНУ РАМУ
Серед усіх навантажень що діють на промислові будівлі та споруди
найбільш впливові та найбільш імовірні – це постійні та змінні (атмосферні
та кранові навантаження).
1. Постійне навантаження
В залежності від конструктивної форми будівлі і прийнятого складу
огороджуючих конструкцій (див. табл. Г.1) визначаємо розрахункове
Навантаження від ваги конструкцій покриття
Склад навантаження ХарактеристичнеКоефіцієнт Граничне
навантаження надійності зарозрахункове
[pic] кПа навантаженнямнавантаження
Захисний шар [pic]=15 мм із 03 13 039
гравію який втоплений в мастику
Гідроізоляція з 3 шарів 015 12 018
акваізолу на мастиці
Шар з цементного розчину 04 13 052
Утеплювач з пінобетону 15 13 195
щільністю [pic] 600кгм3 [pic]=
Пароізоляція з шару руберойду005 12 006
Сталевий профільований настил0155 105 0156
Сталеві прогони l = 6м. 012 105 0126
Кроквяна ферма покриття з 04 105 042
Граничне розрахункове лінійне навантаження на ригель рами [pic]
визначають як добуток значення [pic] на ширину вантажної площі [pic] (крок
2. Змнні навантаження
2.1. Навантаження від снігу
При розрахунку рами навантаження від снігу приймається рівномірно
розподіленим за довжиною ригеля. Граничне розрахункове значення снігового
навантаження на 1м ригеля:
де [pic] ( коефіцієнт надійності за граничним значенням снігового
навантаження що визначається згідно за табл. 3 і залежить від строку
експлуатації будівлі (згідно [2] Додаток В для промислових будівель
строк експлуатації становить 60 років).
[pic] ( характеристичне значення снігового навантаження на [pic]
горизонтальної поверхні для м. Рівне (приймається згідно Додатку А);
В = 6 м – крок колон каркасу;
С ( коефіцієнт що визначається за формулою:
де [pic] - коефіцієнт переходу від ваги снігового покриву на поверхні
рунту до снігового навантаження на покрівлю визначається за [2] пп.
7 8.8 залежно від форми покрівлі і схеми розподілу снігового
навантаження; для будинків з односхилими та двосхилими покриттями при
куті нахилу покрівлі до горизонту ((25( [pic]=1 (схема1 додатку Ж
Ce – коефіцієнт що враховує вплив особливостей режиму експлуатації на
накопичення снігу на покрівлі (очищення танення тощо) і встановлюється
завданням на проектування (за відсутності даних про режим експлуатації
покрівлі коефіцієнт Ce допускається приймати таким що дорівнює
Calt – коефіцієнт географічної висоти що враховує висоту H
(укілометрах) розміщення будівельного об’єкта над рівнем моря і
визначається за формулою:
[p [pic] (при H 05 км).
Коефіцієнт надійності за граничним розрахунковим значенням
снігового навантаження
Рис. 3. Схема вітрового навантаження на раму
2.3. Навантаження від мостових кранів
Навантаження від мостових кранів визначають в залежності від груп
режимів роботи за ГОСТ 25546-82. В табл. В.1 наведені характеристики
навантажень для найбільш розповсюджених типів кранів.
Навантаження від мостових кранів поділяють на вертикальне та
горизонтальне. Вертикальне кранове навантаження на раму обчислюється за
лініями впливу при невигідному для колони поздовжньому положенні коліс двох
кранів на підкранових балках.
Характеристики навантажень від мостового крану 5010
Вантажопідйомність крана. Вертикальний тиск коліс Маса кН
Головний Допоміжний [pic] [pic] візка Крану з
Рис. 4. Визначення вертикального кранового навантаження на раму ОВБ.
Граничний розрахунковий тиск на колону до якої наближений візок крана
де [pic] (при Т = Тef =50 років) - коефіцієнт надійності за крановим
навантаженням приймаємо. згідно до [2] табл. 7;
[pic] (для режиму роботи 1К-6К) - коефіцієнт сполучення для навантажень
від 2-х кранів який визначається за [2] п. 7.22;
[pic]= 470 кН – характеристичне значення тиску колеса крану.
Розраховується згідно даних табл. 6;
[pic] - сума ординат ліній впливу для опорного тиску на колону за рис.
[pic] - маса підкранової балки. Орієнтовно приймається за даними
табл.Б.2 для даної конструктивної схеми будівлі.
Граничний розрахунковий тиск на протилежну колону (мінімальний):
де [pic][pic]- найменший тиск колеса крана
[pic] - вантажопідйомність крана
[pic]- маса крана з візком
[pic]- кількість коліс крану з одного боку крана.
Для чотириколісних мостових кранів граничне розрахункове горизонтальне
навантаження на колону рами спрямоване поперек кранової колії визначається
де [pic] [pic] — характеристичне значення вертикального тиску на
колесо відповідно на більш або на менш навантаженій стороні крана;
Bкр Lкр — відповідно база і проліт крана (згідно табл. 5);
( — коефіцієнт прийнятий таким що дорівнює 003 при центральному
приводі механізму руху моста і 001 — при роздільному приводі;
Для інших мостових кранів (у випадку коли кран має 8 і більше коліс)
граничне розрахункове горизонтальне навантаження визначається за формулою:
3. Сполучення навантажень на раму ОВБ
Результати обчислень зводимо до загальної таблиці (див. додаток Д).
Розрахунок рами ОВБ проводимо на ПЕОМ за допомогою програмного комплексу
“DIANA”. Конструкції ОВБ одночасно зазнають впливу не одного а декількох
навантажень. При цьому одночасна реалізація максимальних значень
навантажень є подією малоймовірною: коли одне з навантажень досягає
максимуму інші навантаження зазвичай приймають значення що відрізняються
від максимальних. Таким чином сумарне розрахункове зусилля в конструкції
від дії декількох навантажень завжди менше суми зусиль від розрахункових
значень діючих навантажень. В нормах [2] фактор сумісної дії випадкових
навантажень ураховується шляхом введення коефіцієнту сполучення[pic]. За
даними розрахунків на ПЕОМ визначають найбільш невигідне сполучення
навантажень на елементи рами. Нормами проектування для ОВБ передбачено два
основних сполучення навантажень:
Постійне навантаження плюс тимчасові довготривалі навантаження
плюс одне тимчасове короткотривале навантаження взяте із коефіцієнтом
плюс не менше двох тимчасових короткотривалих навантажень взятих із
коефіцієнтом сполучення [pic]=09.
Навантаження від снігу вітру та мостових кранів відносять до
тимчасових короткотривалих навантажень. При цьому вертикальний та
горизонтальний вплив мостових кранів на раму в розрахунках приймається як
одне тимчасове навантаження. Зусилля в елементах рами визначають для
перерізів де зусилля різко змінює свій характер а також в місцях де
переріз різко змінює свої геометричні характеристики. Для розрахунку
анкерних болтів складають спеціальну комбінацію розрахункових зусиль на
рівні низу колони. Як правило вона включає в себе найменшу повздовжню силу
із найбільш можливим моментом. При цьому повздовжня сила від постійного
навантаження враховується із коефіцієнтом перевантаження 09 так як вона
розвантажує анкерні болти. Усі комбінації навантажень повинні бути
реальними тобто вплив горизонтального кранового навантаження без
вертикального не розглядається; гальмівні зусилля від мостового крану діють
лише в одному напрямку (у одному виразі не повинно бути одночасно Тзліва та
Тсправа); постійне навантаження враховується завжди. За результатами
розрахунків за методикою чинних норм проектування виконуємо підбір та
перевірку елементів каркасу промислової будівлі.
Дані розрахунку рами за програмою “DIANA”
Група 404БП. Студент Лобаков. Статичний Полт.НТУ Каф. КМДіП
розрахунок однопролітної рами промислової Програма “DIANA”
НавантажеМ N М N Q М N
Зусилл1946 -7785 172-7785
1. Визначення внутрішніх зусиль в стержнях ферми
Значення зусиль в стержнях ферми визначаються за допомогою таблиць
додатку Е або за відомими методами теоретичної механіки.
Спочатку знаходимо опорні реакції. Хоча ухил ферми складає [pic] в
розрахунку ним нехтуємо і вважаємо що ферма має горизонтальні пояси. Також
для спрощення розрахунків приймаємо значення [pic] та визначаємо зусилля в
стержнях від цього навантаження. Дійсне значення зусиль в стержнях дорівнює
добутку зусилля від одиничного навантаження (див. табл. Е.1) на дійсне
значення навантаження [pic]. Внаслідок симетрії ферми розглядаємо тільки її
половину тобто відправний елемент Ф-1.
Рис. 5. Геометрична схема кроквяної ферми
[pic]крок вузлів ферми по верхньому поясу.
Знаходимо довжини стрижнів ферми:
Для зручності подальших обчислень складаємо таблицю внутрішніх зусиль в
стрижнях ферми від сили [pic]та [pic].
Внутрішні зусилля в стрижнях ферми
№ Номер стриженя Зусилля від сили [pic] Зусилля від сили [pic]
2. Підбір перерізу елементів ферми
Верхній і нижній пояси ферми проектуються із таврів круглих та
квадратних труб кутових профілів елементи решітки – із кутових профілів
круглих і квадратних труб. Верхній та нижній пояси приймаються без зміни
перерізу по довжині вибираються панелі із максимальними зусиллями за
якими проводиться розрахунок.
Раціональним можна вважати такий профіль у якого гнучкості в різних
площинах приблизно однакові (тоді витрати металу найменші). Так наприклад
якщо на фермі покриття легке за прогонами розрахункову довжину верхнього
пояса із площини ферми визначають в'язі. У таких випадках [pic]. Тому при
проектуванні поясів із таврів краще брати колонні таври бо в них [pic] (і
тоді гнучкості приблизно однакові [pic]). В інших випадках кращі таври
балкові або з широкими поличками. Розрахункова довжина для поясів й
опорного розкосу [pic] де [pic] – відстань між вузлами ферми [pic] де
[pic] – відстань між точками розкріплення із площини ферми. При
проектуванні стержнів решітки із кутників застосовують тавровий переріз із
двох рівнополичних кутових профілів. Розрахункова довжина елементів решітки
[pic] [pic] [1 табл. 11]. Центральний стояк ферм (при проектуванні із
кутників) виконують хрестового перерізу для того щоб напівферми були
однакові. До такого перерізу зручно кріпити вертикальні в'язі. Його переріз
мусить мати не менше ніж два кутових профілі 63х5 бо інакше неможливо
його окремі кутові профілі скріпити болтами з мінімальним діаметром 12 мм.
Взагалі для ферм конструктивно мінімальний переріз кутових профілів із
полицею дорівнює 50 х 5.
Елементи ферми будемо виконувати із сталі класу [pic]. Розрахунковий
опір [pic] приймається попередньо для фасонного прокату товщиною [pic]
згідно таблиці Ж.1 (за даними [1 табл. 51]. Пояси приймаємо із таврів
елементи решітки ( із кутових профілів.
Розрахунки виконуємо у табличній формі (дивись таблицю 7). В учбових
цілях наведемо приклад розрахунку для кожної групи стрижнів ферми.
Підбір перерізу верхнього поясу ([pic]).
Визначаємо необхідну площу перерізу верхнього поясу (переріз – таврів з
паралельними гранями поличок).
де [pic] площа перерізу верхнього поясу ферми [pic]
[pic]максимальне поздовжнє зусилля яке діє у верхньому поясі ферми [pic]
[pic]- коефіцієнт умов роботи [1 т. 6]
[pic]- коефіцієнт надійності за призначенням для ОВБ [2]
[pic]коефіцієнт поздовжнього згину. З досвіду проектування оптимальне
значення коефіцієнта [pic] знаходиться в межах 06-08. Приймаємо [pic].
За сортаментом [3 4] вибираємо тавр [pic] із фактичною площею [pic].
Знаходимо гнучкості стриження підібраного перерізу відносно осей [pic]
та[p [pic] де [pic] [pic] гнучкості
стриженя відносно осей [p
[pic] розрахункові довжини стриження відносно осей [pic] відповідно.
Вибираємо максимальну гнучкість: [pic] та порівнюємо її з граничною
гнучкістю [1 табл. 20*]: [pic]. Умова виконується. За
гнучкістю [pic] за табл. И.1 ([1] табл. 72) вибираємо [pic]. [pic].
Перевіряємо підібраний переріз
Таблиця підбору перерізів стрижнів ферми
2. Визначення розрахункових довжин колони
Розрахункові довжини ділянок колон у площині рами та із площини рами
визначають в залежності від конструктивної схеми каркасу.
Розрахункові довжини для верхньої та нижньої частин колони у площині
рами визначаємо за формулами
де [pic] [pic] ( відповідно геометрична довжина нижньої та верхньої
[pic] ( коефіцієнти приведення довжини що визначаються за табл. И.2
(згідно [1 п. 6.11 та табл. 18]) якщо виконуються наступні умови:
Перевіряємо виконання умов
Отже умови виконуються. Приймаємо [pic] [pic].
Розрахункові довжини для верхньої та нижньої частин колони з площини
[pic] ( коефіцієнти приведення довжини. Вони становлять [pic] (за даними
3. Розрахунок верхньої частини колони
Матеріал колони та всіх її вузлів ( сталь марки Вст3кп2 (клас С235).
Переріз верхньої частини колони приймаємо суцільним з прокатного
нормального двотавру висотою [pic]. Визначаємо приблизну потрібну площу
перерізу за формулою приймаючи для попередніх розрахунків [pic].
За сортаментом [3 4] приймаємо потрібний переріз двотавру ( 40Б3. Його
геометричні характеристики
Визначаємо гнучкість стриженя колони у площині та з площини рами
Отримані значення менші ніж гранична гнучкість яка становить для
стиснутих основних колон [pic] [1 п. 6.15*]. Визначаємо умовні гнучкості
стриженя колони у площині та з площини рами
де [pic] ( модуль пружності для сталі [1] .
Для перевірки стійкості верхньої частини колони у площині дії моменту
попередньо знаходимо відносний ексцентриситет за формулою:
Приведений відносний ексцентриситет знаходимо за формулою:
де [pic] ( коефіцієнт впливу форми перерізу який визначаємо за [1
табл. 73]. Для користування цією таблицею знаходимо відношення площі
полички прийнятого двотавра [pic] до площі стінки цього двотавра [pic]:
Коефіцієнт [pic] отримаємо інтерполяцією
За [1 табл. 74] вибираємо [pic].
Перевірку стійкості верхньої частини колони у площині дії моменту
виконуємо за формулою:
Отже робимо висновок що стійкість верхньої частини колони у площині
дії моменту забезпечена.
Перевірку стійкості верхньої частини колони з площини дії моменту
виконуємо за допомогою рекомендацій [1 п. 5.31] за формулою:
При [pic] значення [pic] визначаємо згідно [1 т.72] [pic]
Коефіцієнт [pic] слід визначати згідно [1 п. 5.31] залежно від
відносного ексцентриситету [pic]. Відносний ексцентриситет [pic] визначаємо
де [pic] ( максимальний момент в межах середньої третини довжини
верхньої частини колони. [pic]= М2_+23(М1 - М2)=106 кНм (див. рис. 14).
Згідно [1 п. 5.31] [pic]. Умова виконується тоді [pic] буде
Рис. 14. Визначення максимального моменту [pic] в межах
середньої третини довжини верхньої частини колони
При значеннях [pic]:
де [pic] ( визначаються за [1 табл. 10]. За цією таблицею [pic]. Для
визначення [pic] необхідно знати [pic] яке визначається за формулою
де [pic]- визначаємо за [pic] згідно [1 т.72] . Перевіряємо
стійкість стриженя колони з площини дії моменту
Стійкість верхньої частини колони з площини дії моменту забезпечена.
Місцева стійкість поличок та стінки колони прокатного перерізу
забезпечена сортаментом.
Перевірка міцності позацентрово стиснутих стрижнів при значені
відносного приведеного ексцентриситету [pic] не потрібна.
Таким чином верхня частина колони відповідає усім вимогам першого та
другого граничних станів.
4. Розрахунок нижньої частини колони
Підбір перерізу нижньої частини колони. Переріз нижньої частини колони
наскрізний який складається з двох гілок з’єднаних решіткою. Висота
перерізу [pic]= 1000 мм. Гілки колони приймаємо із двотаврів.
Визначаємо зусилля у гілці [pic]
[pic] ( момент у перерізі 4-4.
Визначаємо необхідну площу перерізу однієї гілки
За сортаментом [3 4] приймаємо двотавр 40Б3 із такими геометричними
характеристиками [p [p [p [p [p
Знаходимо відстань між осями двох гілок:
Уточнюємо зусилля у гілці нижньої частини колони
Знаходимо відповідну гнучкість гілки (в площині та з площини рами)
У розрахунок приймаємо найбільшу із гнучкостей за якою знаходимо
коефіцієнт поздовжнього згину (табл. И.1 або [1 табл. 72]) [pic].
Перевіряємо стійкість гілки колони (а також нижньої частини колони з
Перевірка стійкості нижньої частини колони в цілому. Перевіряємо
стійкість колони як єдиного стриженя складеного перерізу. Для цього
необхідно знайти приведену гнучкість стрижня яка залежить від перерізу
розкосів решітки. Розкоси решітки приймаємо з рівнополичкових кутиків
перерізом [pic]. Розкоси решітки розраховуємо на більшу з поперечних сил:
фактичну [pic] і умовну яка визначається за формулою:
З двох поперечних сил за розрахункову приймаємо найбільшу [pic].
Довжина розкоса решітки визначається за формулою [pic] де [pic] ( кут
нахилу розкосу решітки.
Потрібні геометричні характеристики перерізу розкоса [p
Гнучкість розкоса [pic] [pic] [pic] за табл. И.1 або [1 табл.
Перевіряємо стійкість розкоса
[pic]( [1 табл. 6*].
Приведена гнучкість стриженя наскрізної колони визначаємо за формулою:
де [pic] ( гнучкість стриженя колони відносно вільної осі яка
де [pic] [pic]( радіус інерції відносно вільної осі.
[pic]( момент інерції відносно вільної осі.
Коефіцієнт [pic] визначається за формулою [pic]. Площа двох розкосів
[pic] дорівнює [pic]. Площа перерізу колони яка складається з двох
За приведеною гнучкістю [pic] знаходимо умовну приведену гнучкість
Відносний ексцентриситет перерізу колони
За ([1 табл. 75] приймаємо [pic].
Перевіряємо стійкість колони як єдиного стрижня у площині дії моменту
Стійкість наскрізної колони з площини дії моменту перевіряти не
потрібно так як вона забезпечена перевіркою стійкості окремої гілки.
5. Розрахунок вузлів сталевої колони ОВБ
5.1. Розрахунок оголівка колони
Оголівок колони складається із опорної плити i горизонтальних та
вертикальних ребер які підтримують плиту знизу у місці обпирання опорного
фланця (чи опорного ребра) кроквяної ферми i передають навантаження на
стрижень колони. Висоту оголівка приймають з міркувань забезпечення
жорсткості вузла [pic] де [pic] ( більший з генеральних розмірів перерізу
колони. Так як [pic] то [pic]. Товщина опорної плити приймається
конструктивно [pic]. Приймаємо товщину опорної плити [pic] (див. табл.
Ж.2). Тоді висота оголівка колони буде складатися з товщини опорної плити
висоти вертикального ребра [pic] та товщини горизонтального ребра [pic]
Значення [pic] отримаємо із умов кріплення вертикального ребра до
колони за допомогою 4 зварних швів. Зварювання для всіх елементів колони
приймаємо напівавтоматичне під флюсом зварним дротом [pic] діаметром [pic].
Розрахунок виконуємо за металом шва так як задовольняється умова
де [pic] ( коефіцієнт переходу від катета шва [pic] до ширини
відповідної площини руйнування за металом шва за [1 табл.34*];
[pic] [pic]( розрахунковий опір металу шва за наплавленим металом.
Згідно [1 табл.56] для дроту марки [p
[pic] ( коефіцієнт переходу від катета шва [pic] до ширини відповідної
площини руйнування за межею сплавлення [1 табл.34*];
[pic][pic] ( розрахунковий опір металу шва за межею сплавлення.
Приймаємо згідно [1 табл. 3] де [pic] ( нормативний тимчасовий опір
сталі. За табл. Ж.1 ([1табл. 51*]).
[pic] ( катет шва який приймаємо залежно від товщини ребра [pic].
Товщину ребра знаходимо з умов роботи на зминання
[pic][pic] ( розрахунковий опір зминанню торцевої поверхні [1 табл. 1*]
де [pic] ( розрахунковий тимчасовий опір листового прокату сталі [pic]
табл. Ж.1 ([1 табл.51*]);
bр=150 мм – ширина ребра задаємось з конструктивних міркувань.
з конструктивних вимог приймаємо (за даними табл. Ж.2) товщину ребра
[pic] та назначаємо катет шва [pic] (див. рекомендації [1 п.12.8]).
Якщо підсумувати довжини всіх величин з яких складається оголівок
колони то отримаємо [pic]. Але з міркувань забезпечення жорсткості висота
оголівка повинна становити [pic]. Тому висоту вертикального ребра приймаємо
конструктивно: [pic].
Для забезпечення жорсткості оголівка колони вертикальні ребра
підсилюють знизу конструктивними горизонтальними ребрами.
Таким чином вузол оголівка колони відповідає усім вимогам норм
5.2. Розрахунок і конструювання з’єднання надкранової
та підкранової частини колони
З’єднання виконується за допомогою траверси висоту якої конструктивно
приймаємо: [pic]. Товщину траверси приймаємо [pic]. Тоді за табл. Ж.1
приймаємо [pic]. Розрахунковий опір на зсув згідно [1 табл. 1*] визначаємо
Зусилля в полках надкранової частини колони від поздовжньої сили і
моменту визначаємо [pic]
[pic] ( найбільший момент у перерізі 2-2.
Призначаємо катет шва [pic] виходячи із товщин елементів що
з’єднуються [1 п.12.8]. Перевіряємо напруження у зварних швах конструкції
траверси. Розрахункова довжина зварних швів становить:
Тиск від кранів [pic] передається через опорну плиту підкранової балки
на траверсу вона працює як балка на двох опорах. Переріз траверси
складений двотавр з поясами з листа [pic] стінку приймаємо 10 мм. (див.
рис. 17). Пояси траверси не повинні бути шириною менші ніж пояси двотавра
верхньої частини колони. Знаходимо геометричні характеристики отриманого
Розрахункові зусилля від навантаження верхньої частини колони у
траверсі визначаємо як у балці яка спирається на гілки:
Визначаємо згинаючий момент у грані верхньої частини колони:
Розрахункова поперечна сила траверси з урахуванням максимального тиску
підкранових конструкцій яке приймається рівним половині [pic] визначаємо
[pic]Рис. 17. Конструкція траверси сталевої колони ОВБ
Перевіряємо напруження у траверсі
Перевіряємо напруження у швах які кріплять траверсу до підкранової
Таким чином запроектований вузол з’єднання надкранової та підкранової
частини колони відповідає усім вимогам норм проектування [1].
5.3. Розрахунок і конструювання бази колони
Гілки наскрізних колон працюють на поздовжні осьові сили і відстань між
ними як правило більша або дорівнює [pic]. Тому бази наскрізних колон
працюють кожна самостійно. Приймаючи до уваги те що нижня частина колони
складається з двох однакових двотаврів [pic] умовно розробляємо базу
колони для однієї гілки (інша гілка колони буде мати таку ж саму базу).
Конструкція бази колони наведена на рис. 18 19.
Приймаємо для фундаментів клас бетону [pic] з призмовою міцністю [pic]
(за даними табл. К.1). Розрахунковий опір бетону фундаменту на зминання
[pic]72 кНсм2 (приймається в межах 1.2[pic]1.5 від призмової міцності для
Визначаємо площу опорної плити:
де [pic]( уточнене зусилля у гілці нижньої частини колони.
з конструктивних вимог приймаємо товщину траверси [pic] а виступ
плити [pic]. Тоді ширина плити
Довжину опорної плити визначаємо [pic].
з конструктивних вимог довжина опорної плити повинна складати
Тому приймаємо [pic]. Фактична площа опорної плити
Середнє напруження в бетоні під плитою
Визначаємо моменти на окремих ділянках плити.
Ділянка 1 (консольний виступи [pic])
Ділянка 2 (плита що опирається на три сторони):
де [pic]=0066 коефіцієнт що визначається за табл. К.2 та залежить від
співвідношення закріпленої сторони пластини [pic]см до вільної сторони
[pic]см що дорівнює [pic]91656 = 054.
Якщо [pic] 0.5 то ділянка 2 розраховується як консоль [pic]
Рис. 18. Конструкція бази сталевої колони ОВБ
Ділянка 3 (плита оперта на чотири сторони).
де [pic]( коефіцієнт що визначається
за табл. К.3 та залежить від
співвідношення більшої сторони
пластини [pic]= [pic] = [pic]= 3762
Так як [pic] за табл. К.3 коефіцієнт
Приймаємо для розрахунку [pic].
Потрібна товщина плити [pic]
де [pic]22 кНсм2- розрахунковий опір матеріалу. За табл. Ж.1 для сталі
[pic]- [1 табл. 6*].
Висоту траверси визначаємо із умови несучої здатності зварних швів
кріплення траверс до гілки колони. Зусилля у гілці передаємо на траверси
через чотири кутових шви. Зварювання приймаємо напівавтоматичне. Катет
зварних швів визначаємо на основі вимог [1 п. 12.8]. Розрахункова довжина
кутових зварних швів траверси
[pic]= 08 см – катет зварного шва [1 п. 12.8].
Приймаємо висоту траверси [pic].
5.4. Розрахунок анкерних болтів
Анкерні болти розраховуються на спеціальну комбінацію зусиль яка
спричиняє розтяг у гілках. У нашому випадку максимальне зусилля виникає в
Якщо значення Nmax має від(ємне значення анкерні болти призначаються
конструктивно діаметром 30 мм.
Визначаємо потрібну площу анкерних болтів в гілці
де [pic] ( розрахунковий опір розтягу фундаментних болтів. Приймаємо за
[1 табл. 60*] для болтів із сталі ВСт3кп2 незалежно від діаметру.
n – кількість болтів для одної гілки. Можлива кількість болтів 2 або 4.
[pic] ( коефіцієнт умов роботи з’єднання для класу точності С.
Приймаємо згідно [1 табл. 35*].
Приймаємо [pic] анкерних болти діаметром d=48 мм. Площею Abn=13.75 см2
Аналогічне кріплення приймаємо для другої гілки колони із
конструктивних міркувань.
В’ЯЗ ОДНОПОВЕРХОВО ВИРОБНИЧО БУДВЛ
В'язі – важливий елемент сталевого каркасу який виконує наступні
забезпечення незмінності просторової системи каркасу та стійкості
його стиснутих елементів;
сприйняття та передача на фундаменти вітрових та горизонтальних
кранових навантажень;
забезпечення сумісної роботи поперечних рам при місцевих
навантаженнях (наприклад кранових);
створення жорсткості каркасу для забезпечення нормальної
експлуатації конструкцій;
забезпечення умов високоякісного та зручного монтажу.
В'язі ОВБ розділяють на в'язі по колонах та в'язі по фермах. Система
в'язів по колонах забезпечують монтажну та експлуатаційну геометричну
незмінність каркасу та його несучу здатність у повздовжньому напрямку а
також стійкість колон із площини поперечних рам.
Вертикальні в'язі між колонами забезпечують жорсткість каркаса і
стійкість у поздовжньому напрямку. Вони сприймають усі зовнішні впливи на
ОВБ у поздовжньому напрямку (вітер гальмування кранів). Основні в'язі по
всій довжині колони ставлять у середині температурного відсіку. При цьому
слід користуватися даними табл. 9 (за даними [4]).
Граничні розміри між вертикальними в’язями
Характеристика будівлі Гранична відстань від Гранична відстань між
торця блоку до вісі осями вертикальних
найближчої вертикальноїв’язей в одному блоці
Будівля із опаленням 90 (60) 60 (50)
Будівля без опалення та 75 (50) 50 (40)
Примітка. Розміри у дужках дані для будівель що експлуатується при
зимових температурах повітря -40оС– -60оС.
Для кроку [pic]метрів застосовують хрестові в'язі для кроків 12
метрів і більших застосовуються портальні в’язі. Верхні в'язі в межах
верхніх ділянок колон ставлять у середині і по торцях температурних
В'язі покриттів призначені для забезпечення стійкості конструкцій
покриття і каркаса в цілому і їхніх окремих елементах для сприйняття
горизонтальних навантажень від вітру і кранового устаткування (див. рис.
22). Горизонтальні в'язі ставлять у рівні верхнього і нижнього поясів у
торцях будинку і в середині температурного блоку. В'язі по верхніх поясах
ферм призначені для зменшення розрахункової довжини верхнього пояса з її
площини. Вид в'язів хрестоподібний [pic] чи V-образний розмірами[pic].
Рис. 20. Вертикальні в’язі по колонах
Рис. 21. Схема в’язей по верхнім поясам ферм.
Рис. 22. Схема в’язей по нижнім поясам ферм.
ВИМОГИ ДО ОФОРМЛЕННЯ МАТЕРАЛВ
Оформлення пояснювальної записки. Пояснювальна записка до курсової
роботи виконується на стандартних аркушах формату А4 книжкової орієнтації з
однієї сторони. Аркуші повинні мати рамки з відступом від верхнього
нижнього та правого краю на 5 мм та лівого – 20 мм. На кожному аркуші
розміщується штамп в якому вказують шифр курсової роботи (складається з
номеру шифру групи та номеру залікової книжки) та номер сторінки.
У разі виконання пояснювальної записки у текстовому редакторі необхідно
виконувати наступні вимоги: шрифт T розмір 14
міжрядковий інтервал 15; вирівнювання тексту за шириною; абзацний відступ
на 1 см. Заголовки розділів повинні набиратися шрифтом верхнього регістру
та виділятися жирним.
Розробка креслень. При розробці креслень необхідно керуватися
вимогами стандартів щодо розміщення креслень масштабів позначень товщини
ліній нанесення розмірів розташування написів і шрифтів насиченості
Креслення виконують на 1 аркуші основного формату А1 та на 1 аркуші
основного формату А2; рамку креслення наносять зверху праворуч і знизу на
відстані 5 мм ліворуч – 20 мм ( для можливої підшивки ).
Аркуш компонують і читають із лівого верхнього кута до правого нижнього
кута. Схема конструкції розміщується в лівому верхньому куті листа а штамп
– у правому нижньому куті аркуша. Основна проекція креслення конструкції
повинна відповідати робочому положенню конструкції: горизонтальні елементи
– в горизонтальному положенні вертикальні – у вертикальному.
Над заголовком основної проекції елемента розміщують вигляд зверху під
основною проекцією – вигляд знизу праворуч – вигляд справа і т.д. бажано
у прямій проекції тоді допоміжні проекції не треба надписувати. Якщо пряма
проекція неможлива то такі вигляди чи розрізи позначають розімкненою
лінією й стрілками що показують напрям вигляду (розрізу). Поряд зі
стрілками ставлять цифри порядкового номера вигляду (розрізу). Над виглядом
(розрізом) робиться надпис: 1-1 підкреслений суцільною товстою лінією.
Зображуючи розрізи і перерізи перерізи елементів не заштриховують.
Основну проекцію конструкції розміщують на кресленні так щоб лівий бік
конструкції був обернений у лівий бік аркуша. Лівий бік конструкції
визначається за монтажною схемою при погляді знизу вверх або справа наліво.
Для довгих суцільних елементів (колони ферми) можливі різні масштаби
для довжини й перерізу при правильному взаємному розміщенні деталей і
взаємній відповідності проекцій. Причому масштаби не можуть бути
використані для визначення розмірів деталей (крім зазначених нижче
випадків). Зображення окремих складних деталей на кресленні може бути
виконано в більшому масштабі ніж масштаб основного перерізу елемента.
Розміщення окремих креслень повинне бути не ближче від 10 мм одне від
одного і від рамок ті самі вимоги стосуються розміщення заголовків.
Масштаби вибирають відповідно до стандартів такими щоб креслення можна
було легко та зручно прочитати й насиченість аркушів була достатня (для
схем металевих конструкцій допустиме відхилення від вимог стандарту ).
Рекомендовані масштаби зображень на кресленнях: схеми розміщення
елементів і геометричні схеми – 1:100; 1:200; 1:300 (нестандартний);
:400;1:500; поперечні розрізи – 1:50; 1:75; 1:100; елементи решітчастих
конструкцій за сіткою – 1:20; 1:25; 1:30 (нестандартний); 1:50; вузли
металоконструкцій – 1:101:15 1:20. При розміщенні на одному форматі
креслень різного масштабу останній треба вказувати під назвою відповідного
креслення (за типом М 1:20). Допустима зміна масштабу наприклад для
збільшення товщини дуже тонких деталей.
При кресленні крокв(яної ферми з початку викреслюються вісі (уклін
5% поясів обов(язково враховується) з масштабом 1:20; 1:25; 1:30 після
чого викреслюються елементи ферми за масштабом 1:101:15 1:20. По
можливості креслення ферми не повинно заходити за лівий край специфікації
Лінії креслень повинні відповідати нормативним вимогам. Товщина
суцільної основної лінії S має бути 0.8 1 мм однаковою для всіх
зображень на даному кресленні одного масштабу. Найменша товщина ліній – 0.3
мм; найменша відстань між лініями – 0.8 мм. Суцільні основні і тонкі лінії
для рамок креслення таблиць основних написів і специфікацій вибирають
товщиною від 1 мм до 03 мм. Полиці ліній–виносок треба креслити а написи
підкреслювати тонкими суцільними лініями. Для зображення довгих ліній
обривів слід застосовувати суцільні тонкі лінії з кількома зламами товщиною
мм. Обриви показують перпендикулярно до осі елемента.
Довжину штрихів у штрихових лініях вибирають від 2 до 8 мм ( звичайно
мм ) а відстань між штрихами – приблизно в 2–4 рази меншою за її
Довжина штрихів у штрих-пунктирних тонких лініях повинна бути від 5 до
мм. Відстань між штрихами має бути в межах 3 5 мм (посередині крапка).
Штрих-пунктирні лінії слід починати й закінчувати (а також перетинати між
собою ) штрихами а не крапками. Довжина штрихів і проміжків між ними
повинна бути однаковою уздовж лінії. Лінії креслення не мають перетинатися
цифрами і надписами. Приклад оформлення креслень наведено у додатку Л.
ВИКОРИСТАНА ЛТЕРАТУРА
СНиП II - 23 - 81*. Стальные конструкции. ( М.: ЦИТП Госстроя СССР
СНиП 2.01.07. Нагрузки и воздействия. (М.: ЦИТП Госстроя СССР 1986. (
Лихтарников Я. М. Ладыженский Д. В. Клыков В. М. Расчет стальных
конструкций. ( К.: Будівельник 1984. ( 366 с.
Металлические конструкции. Общий курс: Учебник для вузов Е. И. Беленя
Г. С. Ведеников и др.; Под общей ред. Е. И. Белени ( 6-е ибуд.
переработ. и дополн. ( М.: Стройиздат 1986. ( 510 с.
КлименкоФ..БарабашО.В. Металеві конструкції. ( Львів: Світ 1984. (
СтороженкоЛ.I. ПашинськийВ.А. ПiчугiнС.Ф. ТрусовГ.М. Металеві
конструкції: Навчальний посібник. (К.:НМК ВО 1992.(172с.
Характеристичні значення навантажень і впливів для міст України
W0 —вітрового навантаження (паскалі)
S0 — снігового навантаження (в паскалях)
Міста обласного W0 S0
підпорядкування (Па) (Па)
Севастополь 468 773
Симферополь 470 823
Красноперекопськ 518 785
Могилiв-Подiльський 474 1281
Володимир-Волинський 503 1169
Нововолинськ 511 1238
Дніпропетровськ 476 1341
Вiльногiрськ 450 1191
Дніпродзержинськ 472 1285
Жовті Води 441 1172
Кривий Ріг 448 1111
Новомосковськ 479 1397
Орджонiкiдзе 468 1031
Первомайськ 513 1383
Синельникове 489 1352
Артемiвськ 479 1377
Дебальцеве 498 1443
Дзержинськ 497 1486
Добропiлля 485 1411
Докучаївськ 495 1523
Костянтинiвка 478 1402
Краматорськ 471 1403
Красноармiйськ 481 1413
Красний Лиман 466 1389
Слав ’янськ 463 1403
Житомирська область
Новоград-Волинський 476 1376
Закарпатська область
Мелiтополь 536 1050
Iвано-Франкiвськ 508 1409
Бiла Церква 399 1516
Переяслав-Хмельницький398 1558
Кiровоградська область
Кiровоград 417 1237
Олександрiя 433 1256
Знам ’янка 429 1320
Свiтловодськ 432 1312
Красний Луч 487 1474
Лисичанськ 460 1373
Первомайськ 480 1398
Свердловськ 476 1447
Сєверодонецьк 460 1373
Трускавець 554 1493
Червоноград 516 1258
Миколаївська область
Вознесенськ 452 993
Первомайськ 407 1202
Южноукраїнськ 431 1088
Бiлгород-Днiстровський470 896
Комсомольськ 438 1280
Кузнецовськ 463 1262
Тернопiльська область
Первомайський 458 1512
Нова Каховка 461 825
Хмельницька область
Хмельницький 508 1341
Кам’янець-Подiльський 469 1268
Золотоноша 401 1561
Чернівецька область
Чернігівська область
Граничні розміри температурних блоків ОВБ
Характеристика будівлі Сталевий каркас Мішаний каркас
(залізобетонні колони)
довжина ширина блокудовжина ширина блоку
блоку вздовжвпоперек блоку вздовжвпоперек
будинку будинки будинку будинки
Приміщення із центральним 230 (160) 150 (110) 65 65
Приміщення без 200 (140) 120 (90) 45 45
центрального опалення та
Примітка. Розміри у скобках наведені для ОВБ що експлуатуються у
кліматичних поясах із розрахунковими температурами зовнішнього повітря від
Витрати сталі на ОВБ загального призначення.
Вантажопідйомність Витрати сталі кгм2 будівлі
конструкція колони підкранові всього
До 100 30 - 45 25 - 60 20 - 60 80 - 150
5 – 250 30 - 45 55 - 90 40 - 100 140 - 250
Двоярусне розташування30 - 45 80 - 100 70 - 160 220 - 300
Паспортні дані мостових кранів
та 5010 10020 та 12520
Мостові крани типу 16032 та 20032
№ типу Тип НавантажеПроліт Висота
крана ння на будівлі крана hК
кількість коліс головний [pic] м мм
Холодне безпрогонне покриття по залізобетонних панелях
[pic] 1. Захисний шар 15 20030 0130 039 05
втопленого в мастику
Гідроізоляція із 015 130 0195
трьох шарів акваізолу
Залізобетонна панель
із важкого бетону із
заливкою швів – панель 160 110 176
Кроквяні ферми із 020 0105 021 04
в’язями (проліт 18 3640 2
Утеплене безпрогонне покриття по залізобетонних панелях
Цементна стяжка 20 040 130 052
Плитний утеплювач 040 0120 048 09
щільністю 500 кгм3 80 6
Пароізоляція із шару005 120 006
Утеплене покриття по сталевому профільованому настилу
[pic] 1. Шар акваізолу із 009 120 0108
Гідроізоляція із 016 130 0208
двох шарів акваізолу
Утеплювач із 004 0120 0048 0
щільного пінопласту або06 072
Сталевий 0155 105 0163
профільований настил
Суцільні сталеві 005 0105 0053 0
прогони із прокатних чи08 084
холодногнутих профілів
Оформлення вихідних даних для розрахунків рами ОВБ на ПЕОМ
Визначення зусиль в елементах кроквяної ферми прольотом 30 м
[pic] N ЗусилляN Зусилля
елементпри елементу при
Визначення зусиль в елементах кроквяної ферми прольотом 36 м
[pic] N ЗусиллN Зусилл
Примітки. 1. Дані в таблицях приведені для одного відправного елемента Ф-1.
Дійсне значення зусиль в стержнях дорівнює добутку зусилля від
одиничного навантаження P=1кН на дійсне значення навантаження P.
Матеріали для сталевих конструкцій та їх розрахункові характеристики
Нормативні і розрахункові опори при розтязі стиску та згині листового
широкополосного універсального і фасонного прокату згідно з
ГОСТ 27772-88 для сталевих конструкцій будівель та споруд [1 табл. 51*]
Клас Товщина Нормативний опір прокатуРозрахунковий опір
сталі прокату МПа. прокату МПа.
листового фасонного листового фасонного
Прокатна товстолистова (ГОСТ 19903–74*)
Широкополосна універсальна (ГОСТ 82–70*)
Коефіцієнти для розрахунку на стійкість центрально- та позацентрово-
нтерполяція коефіцієнта поздовжнього згину для деяких Ry від гнучкості
(значення в таблиці підвищені в1000 разів)
Ry=220 МПа Ry=230 МПа
[pic] для нижньої ділянки [pic] для
Вільний кінець 25 30 30
Закріплений від20 20 30
Нерухомий та 12 15 20
Примітка. [pic] [pic] [pic]– відповідно довжина нижньої ділянки колони
момент інерції перерізу та діюче повздовжнє зусилля;
[pic] [pic] [pic]– теж для верхньої ділянки колони.
Таблиці до розрахунку бази колони
Призмова міцність бетону (за СНіП .03.01-84)
Клас бетону В35 В5 В75 В10 В125 В15 В20 В25 В30 Міцність
на стиск Rb 21 28 45 60 75 85 115 145 170
Значення коефіцієнтів для розрахунку плити закріпленої на 2 та 3 боки
b1а1 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1.2 1.4 2 >2
Значення коефіцієнтів для розрахунку плити закріпленої на 4 боки
bа 1 11 12 13 14 15 16 17 18 19 2 >2 [pic] 0048
Приклад оформлення креслень [pic]
Рис. Л.1. Аркуш №1 формату А2.
Рис. Л.2. Аркуш №2 формату А1.
Штамп КМ (конструкції металеві)
Специфікація сталі по ГОСТ 27772-87
Рис. Л.3. Розміри штампів та таблиць що виносяться на креслення.
Продовження таблиці В.1
Рис. 19. Траверса бази сталевої
Рис. 16. Оголовок сталевої
Рис. 15. Переріз нижньої частини
Рис. 13. Переріз верхньої частини колони ОВБ

Кр доповн.dwg

Методичка ферма Пичугин Махинько.doc

Міністерство освіти і науки України Полтавський національний технічний
університет імені Юрія Кондратюка
Кафедра конструкцій із металу дерева і пластмас
ПРОЕКТУВАННЯ СТАЛЕВИХ ФЕРМ З ПРОКАТНИХ КУТИКВ”
ДО ВИКОНАННЯ КУРСОВОГО ПРОЕКТУ
ПРОЕКТУВАННЯ КАРКАСА ОДНОПОВЕРХОВО ВИРОБНИЧО БУДВЛ”
З КУРСУ МЕТАЛЕВ КОНСТРУКЦ”
для студентів за напрямом підготовки 6.092101 спеціальності
Промислове та цивільне будівництво” денної і заочної форм навчання
Методичні вказівки Проектування сталевих ферм із прокатних кутиків”
до виконання курсового проекту Проектування каркаса
одноповерхової виробничої будівлі” з курсу Металеві конструкції” для
студентів за напрямом підготовки 6.092101 спеціальності Промислове та
цивільне будівництво” денної і заочної форм навчання. –
Полтава: ПолтНТУ 2007. – 52 с.
Укладачі: С.Ф. Пічугін докт. техн. наук проф.; А.В. Махінько
канд. техн. наук доц.; Н.О. Махінько аспір.
Відповідальний за випуск: С.Ф. Пічугін докт. техн. наук проф.
завідувач кафедри КМДіП.
Рецензенти: А.В. Семко докт. техн. наук. проф.
Г.М. Трусов канд. техн. наук доц.
Затверджено науково-методичною радою
Протокол №3 від 30.12.2008 р.
Компонування та класифікація конструкцій сталевих ферм
1. Геометрична схема ферм
2. Системи решіток ферм
3. Генеральні розміри ферм
4. Панелі сталевих ферм
Статичний розрахунок ферм
Внутрішні зусилля у стрижнях ферм
Розрахункова довжина стрижнів та гранична
Типи перерізів стрижнів сталевих ферм із прокатних кутиків -
Підбір перерізів стрижнів сталевих
1. Підбір перерізів стиснутих стрижнів
2. Підбір перерізів розтягнутих стрижнів
3. Розрахунок прокладок у стрижнях ферми
4. Розрахунок зварних з’єднань
Розрахунок і конструювання вузлів сталевих ферм із прокатних парних
1. Конструювання проміжних
2. Розрахунок і конструювання опорних вузлів
3. Розрахунок і конструювання монтажних стиків
Список використаної літератури
Ферма – це решітчаста наскрізна конструкція що складається з
окремих прямолінійних стрижнів з’єднаних між собою у вузлах які утворюють
геометрично незмінну систему.
Сталеві ферми широко застосовуються у покриттях промислових і
цивільних споруд вокзалів аеропортів автомобільних стоянок
спортивних комплексів ринків тощо. У вигляді
цих конструкцій виконуються великопрольотні мости щоглові й баштові
опори опори ліній електропередач та інші споруди.
Навантаження на ферму прикладається здебільшого у вузлах тому в
окремих стрижнях виникають лише поздовжні зусилля стиску або розтягу
при роботі ферми на згин. Завдяки цьому метал у фермах використовується
раціональніше ніж у балках тобто вони легші за масою економічніші
відносно прості у виготовленні. Різноманітність
конструктивних форм дозволяє легко змінити обрис сталевої
ферми залежно від необхідних технологічних умов роботи під навантаженням
чи архітектурних вимог.
Дані методичні вказівки призначені для студентів будівельних
спеціальностей які виконують при курсовому проектуванні розрахунок та
конструювання сталевих ферм з прокатних кутиків а також можуть бути
використані для розроблення подібних конструкцій при
дипломному проектуванні.
КОМПОНУВАННЯ ТА КЛАСИФКАЦЯ КОНСТРУКЦЙ СТАЛЕВИХ ФЕРМ
Вихідним етапом проектування сталевої ферми є вибір її обрису. У
першу чергу обрис ферми залежить від призначення споруди яке повинне бути
узгоджене з прийнятою конструкцією з’єднань із приєднувальними елементами.
Разом із цим форма ферми повинна відповідати статичній схемі та виду
1. ГЕОМЕТРИЧНА СХЕМА ФЕРМ
Геометрична схема ферми характеризується обрисом поясів
і видом решітки. За обрисами поясів розрізняють такі види ферм.
Ферми з паралельними поясами (рис. 1 а б в) найбільш прості за
конструктивною формою та виготовленням. Рівні довжини стрижнів
Рис. 1. Сталеві ферми з паралельними поясами
однакова схема вузлів і мінімальна кількість
стиків сприяють зменшенню часу на виготовлення й монтаж
такого виду ферм. До переваг даної конструкції відносять
невелику будівельну висоту і найменшу площу покрівлі порівняно
обрисів а також можливість
підвищення довговічності та вогнестійкості покрівлі внаслідок
влаштування захисного шару з гравію на бітумній мастиці. Недоліком
ферм із паралельними поясами є підвищені техніко-економічні показники (3%
Ферми трикутного обрису (рис. 2) використовують при невеликій
довжині прольоту (до 36 м) і при значних ухилах покрівлі викликаних
умовами експлуатації споруди або
типом покрівельного матеріалу.
Як правило трикутний обрис
надається кроквяним фермам
Рис. 2. Ферма трикутного обрису
консольним навісам для шедових
покриттів тощо. Основними перевагами трикутних ферм є можливість
влаштування зовнішнього водовідведення та легкої холодної покрівлі з
дрібнорозмірних покрівельних матеріалів (плоских і хвилястих
азбестоцементних листів черепиці покрівельної сталі різної конфігурації).
Конструктивними недоліками є складність виконання гострого опорного вузла;
велика довжина стрижнів решітки в середній частині ферми можливість лише
шарнірного сполучення з колоною що призводить до зниження поперечної
жорсткості споруди в цілому. Окрім цього трикутний обрис ферми
не відповідає параболічній формі епюри моментів.
Ферми трапецієподібного обрису (рис. 3 а б) за зовнішньою
формою краще збігаються з епюрою
Рис. 3. Ферми трапецієподібного обрису
згинальних моментів ніж трикутні ферми дозволяють влаштування
жорстких рамних вузлів у сполученні з колоною. Для
такого типу ферм використовуються покрівельні матеріали
вимагають значного ухилу покрівлі.
Полігональні та сегментні (арочні) ферми (рис. 4 а б) найчастіше
використовуються для конструювання важких ферм великих прольотів
Рис.4. Полігональна та сегментна ферми
оскільки їх обрис найбільш повно відповідає епюрі моментів що дає
значну економію сталі. Для легких ферм даний обрис не раціональний
оскільки значні конструктивні ускладнення при влаштуванні таких ферм не
окупаються незначною економією сталі при виготовленні. Для важких ферм
котрі внаслідок умов транспортування доводиться стикувати в кожному вузлі
додаткові конструктивні затрати не такі значні.
Односхилі ферми (рис. 5 а б) встановлюються залежно від умов
експлуатації споруди.
Рис. 5. Односхилі ферми
2. СИСТЕМИ РЕШТОК ФЕРМ
Від системи решітки залежить маса трудомісткість виготовлення та
зовнішній вигляд ферми. Решітка ферм працює на поперечну силу і повинна
відповідати схемі прикладення навантажень. снує
декілька систем решіток.
Трикутна система решітки (рис. 6 а) ефективна у
фермах трапецієподібного опису або з паралельними поясами. Вона дає
Рис.6. а – трикутна решітка; б – трикутна решітка з стійками
стрижнів і найменшу кількість вузлів при найбільш короткому шляху від
прикладення навантаження до опори. Часто до трикутної решітки додають
легкі стійки (рис. 6 б) або підвіски які дозволяють зменшувати відстань
між вузлами ферми та розрахункову довжину стиснутого поясу.
Розкісна система решітки (рис. 1 в 2 3 а) є більш трудомістка
та складна у виготовленні. Для даного типу решітки
характерним є стисненість усіх стійок і розтягнення
всіх розкосів. х доцільно використовувати при малій
висоті ферм і при значних вузлових навантаженнях коли
по стійках передаються великі зусилля.
Спеціальні системи решітки (рис. 7 а б в) використовуються для
ферм які працюють на двостороннє навантаження (хрестова решітка) –
горизонтальні в’язьові
Рис.7. Спеціальні системи решіток:
а – хрестова решітка; б – ромбічна решітка;
в – напіврозкісна решітка; г – шпренгельна решітка
ферми покриттів промислових споруд мостів вертикальні
ферми щогл башт і високих споруд тощо; застосовуються при значних
шення жорсткості конструкції (ромбічні й напіврозкісні решітки) – у
мостах щоглах баштах для зменшення розрахункової довжини стрижнів; при
великій висоті ферми для зменшення розмірів покрівельних панелей зі
збереженням нормального кута нахилу розкосів (шпренгельна решітка) –
високі башти трикутні ферми з влаштуванням крутої покрівлі та ін.
3. ГЕНЕРАЛЬН РОЗМРИ ФЕРМ
Генеральними розмірами ферм є проліт і висота. Довжина прольоту
визначається залежно від експлуатаційних технологічних вимог та
загального компанувального рішення. У більшості випадків проліт
кроквяних ферм виробничих будівель приймають кратним 6 м (18 м 24 м
Для спрощення виготовлення і проектування типові сталеві ферми мають
стандартні геометричні схеми для різних прольотів (рис. 8).
Рис. 8. Схеми типових кроквяних ферм:
а – трапецієподібні; б – з паралельними поясами; в –-
До висоти ферми висуваються економічні
технологічні та вимоги транспортабельності. Оптимальна висота
трапецієподібних ферм і ферм із паралельними поясами знаходиться з
умови мінімальної власної ваги (рівність маси поясів та
решітки з фасонками) і жорсткості (прогину). Проте ферми оптимальної
висоти не вписуються в залізничні габарити ( hопт 385 м; В 32 м )
ширині. Тому більш раціонально зменшити висоту ферми допускаючи
деякі перевитрати металу. Практично приймають
із паралельними поясами та для трапецієподібних ферм.
Фактична висота трикутних ферм зумовлена великим кутом нахилу
покрівлі (25 – 45°) і становить 1
4. ПАНЕЛ СТАЛЕВИХ ФЕРМ
Навантаження на ферми прикладається до вузлів у
вигляді зосереджених сил тому панелі ферми повинні відповідати відстані
між елементами що передають навантаження на конструкцію. Розміри панелі
мають відповідати оптимальному куту нахилу розкосів. Для трикутної решітки
цей кут складає приблизно 45° для розкісної – 35° проте з конструктивних
міркувань завжди приймають кут 45°.
СТАТИЧНИЙ РОЗРАХУНОК ФЕРМ
При статичному розрахунку сталевих ферм вводяться наступні
) всі навантаження прикладаються у вузлах;
) всі вузли вважаються ідеально шарнірними;
) всі стержні лежать в одній площині і вважаються прямолінійними;
) вісі стрижнів перетинаються в одній точці – центрі вузла.
Розрахунок ферм виконують у такій послідовності:
формування розрахункової схеми;
визначення та збір навантажень;
знаходження розрахункових зусиль в елементах ферми;
підбір поперечних перерізів елементів;
розрахунок вузлових з’єднань ферми.
РОЗРАХУНКОВЕ НАВАНТАЖЕННЯ
Сталеві кроквяні ферми розраховуються на такі види навантажень:
постійне навантаження від власної ваги покрівлі підвісної стелі та
тимчасові атмосферні навантаження від снігу і вітру;
тимчасові технологічні навантаження від підвісних кранів.
Розрахункове постійне навантаження
Fп яке діє на будь-який
вузол кроквяної ферми визначається за формулою
де g ф – власна вага ферми на 1 м
горизонтальної проекції покрівлі;
– вага покрівлі кНм ;
α – кут нахилу верхнього поясу до горизонту;
b – відстань між фермами (ширина вантажної площі);
– довжини панелей що приєднуються до вузла м;
g р = (g ф + (g покр
– розрахункове лінійне навантаження.
Навантаження від власної ваги ферми та покрівлі зручно збирати у
табличній формі. Залежно від заданого у завданні складу покриття з табл.1
необхідно вибрати потрібний склад покрівлі й обчислити
розрахункове навантаження
Навантаження від ваги конструкцій покрівлі
п надійності γ fРозрахун-
Норматив- неза граничним кове наван-
наван- значенням таження
Склад покрівлі таження постійного g р кПа
g н кПа навантаження при α = 0
Огороджувальні елементи покрівлі
Гравійний захист (15 – 20 0.3 – 0.4 1.3 0.4 – 0.52
Гідроізоляційний килим із 3
– 4-х 0.15 – 0.2 1.3 0.2 – 0.36
Асфальтова або цементна
стяжка (20 0.4 1.3 0.52
пінобетон ρ = 6 кН м3
мінерал. плити ρ = 1 3 кН
пінопласт ρ = 05 кН м3
Пароізоляція з одного шару
руберойду або фольгонзолу 005 13 0065
Несучі елементи покрівлі
Профільований настил (0.8 –0.13 – 0.16 1.05 0.14 – 0.17
Хвилясті листи: азбесто- 0.2 1.1 0.22
цементністалеві (1 – 0.12 – 0.21 1.05 0.13 – 0.22
Плоский сталевий настил (3 0.24 – 0.32 1.05 0.25 – 0.34
Залізобетонні панелі з
Металеві конструкції покрівлі
суцільні довжиною 6 м 0.05 – 0.08 1.05 0.055 –
суцільні довжиною 12 м 0.10 – 0.15 1.05 0.058
решітчасті 1.07 – 0.12 1.05 0.105 – 0.16
Каркас сталевої панелі
розмірами 0.10 – 0.15 1.05 0.105 – 0.16
х6 м 0.15 – 0.25 1.05 0.16 – 0.26
Кроквяні ферми 0.10 – 0.40 1.05 0.105 – 0.42
В’язі покриття 0.04 – 0.06 1.05
Приклад: утеплене покриття по сталевому профільованому настилу
(рис. 9) буде мати наступний склад покрівлі (табл. 2):
Склад покрівлі g н кПаγ f α = 15°
Шар аквіазолу із захисною
посипкою 0.09 1.2 0.091.2соs15=0.11
Гідроізоляційний килим з
2-х 0.16 1.3 0.161.3соs15=0.22
Утеплювач пінобетон
ρ = 6 кН м3 = 250 мм 1.5 1.3 1.51.3соs15=1.88
Пароізоляція з шару 0.05 1.3 0.051.3соs15=0.07
Сталевий профільований 0.155 1.05 0.1551.05соs15=0.17
Сталеві прогони з прокатних
профілів прольотом 6 м 0.05 1.05 0.051.05соs15=0.05
Кроквяна ферма покриття g ф0.20 1.05 0.201.05 =0.21
Рис.9. Покриття по сталевому профнастилу
Розрахункове лінійне
навантаження від такої конструкції покрівлі
qп = 2.71 6 = 16.26 кН м .
Розрахункове постійне вузлове навантаження:
Рп = 16.26 0.5(3.106 + 3.106) = 50.5 кН .
Розрахункове снігове навантаження
обчислюється за формулою:
– вага снігового покриву на 1 м2
горизонтальної проекції
– коефіцієнт надійності за граничним значенням снігового
навантаження який визначається залежно від його періоду повторюваності
2-3 -5.03 -5.0377.5 = -389.8
4-5 -4.67 -4.6777.5 = -361.9
10-11 +4.10 +4.1077.5 = +317.8
11-12 +5.66 +5.6677.5 = +438.7
12-13 +4.99 +4.9977.5 =+386.7
13-14 +3.62 +3.6277.5 = +280.6
1-14 -0.50 -0.5077.5 = -38.8
3-13 -1.00 -1.0077.5 =-77.5
2-13 +1.72 +1.7277.5 = +133.3
4-13 -0.24 -0.2477.5 = -18.6
4-12 -0.85 -0.8577.5 = -65.9
6-12 -1.07 -1.0777.5 = -82.9
6-11 -0.18 -0.1877.5 = -13.95
8-11 +2.24 +2.2477.5 = +173.6
8-10 -3.94 -3.9477.5 = -305.35
Зусилля від одиничних навантажень в елементах ферми
F=0.5 F=1.0 F=1.0 F=1.0 F=1.0 F=1.0 F=1.0 F=1.0 F=0.5
рі-1.44 -4.61 -6.55 -7.54 -7.54 -6.55 -1.44
+2.0 +4.74 +6.73 +7.77 +7.77 +6.73 +4.74 +2.0
ваF=0.5 F=1.0 F=1.0 F=1.0 F=1.0 F=1.0 F=1.0 F=1.0 F=0.5
ан0 -5.90 -5.90 -7.87 -7.87 -5.90 -5.90 0
+3.44 +7.38 +7.38 +3.44
Продовження таблиці 5
F=0.5 F=1.0 F=1.0 F=1.0 F=1.0 F=1.0 F=1.0
+3.44 +5.90 +7.37 +7.87 +7.37 +5.90
F=1.0 F=1.0 F=1.0 F=1.0 F=1.0 F=1.0 F=1.0
+13.06 +11.20 +9.33 +7.46 28°
рі0 -4.67 -6.64 -7.62 -7.62 -6.64 -4.67 0
+3.44 +5.90 +7.38 +7.87 +7.38 +5.90 +3.44
+3.58 +3.58 +7.42 +7.42
+3.62 +3.62 +4.85 +4.85 +4.99 +4.99 +4.52
+2.13 +4.11 +4.93 +4.94 +4.94 +4.93 +4.11 +2.13
+3.62 +4.85 +4.52 +4.85 +3.62
анF=1.0 F=1.0 F=1.0 F=1.0
т F=1.0 F=1.0 F=1.0 F=1.0
F=1.0 F=1.0 F=1.0 F=1.0
+7.23 +9.71 9.03 +9.71 +7.23 0
+3.62 +4.85 +4.99 +4.52
+9.07 +7.78 +6.48 +5.18
РОЗРАХУНКОВА ДОВЖИНА СТРИЖНВ ТА ГРАНИЧНА ГНУЧКСТЬ
Стрижні ферм працюють переважно на поздовжні зусилля стиску або
Рис. 11. Схема деформування стрижнів при втраті стійкості стиснутого
У момент втрати стійкості стиснуті
стрижні випинаються їх кінці повертаються
навколо центрів відповідних вузлів і через жорсткі
фасонки змушують повертатися та згинатися в
стрижнів які протидіють повороту (рис. 11). Найбільший опір повороту
чинять розтягнуті стрижні оскільки їх деформація від згину веде до
зменшення відстані між вузлами в той час як від основного зусилля вона
повинна збільшуватись. Тому чим більше у вузлі сходиться розтягнутих
стрижнів і чим вони жорсткіші тим більший ступінь
защемлення стисненого стрижня і менша його розрахункова довжина.
Оскільки наперед невідомо в якому напрямку вигнеться стрижень під
час втрати стійкості необхідно знаходити розрахункову довжину як у площині
ферми так і перпендикулярно до неї тобто з площини. У площині
ферми розрахункова довжина дорівнює
де – коефіцієнт приведення довжини який залежить від ступеня
l х – геометрична довжина стрижня найменша
точками закріплення стрижня в площині ферми (рис. 12);
l – відстань між центрами вузлів.
Стиснений пояс виявляється слабо защемленим у вузлах оскільки до
кожного його кінця приєднується лише по одному розтягнутому розкосу
незначної погонної жорсткості. Натомість до стиснутих стрижнів решітки у
верхньому вузлі приєднується розтягнутий розкос а в нижньому
– розтягнуті панелі нижнього поясу і розкос (рис. 11) тому
ступінь защемлення значно більший.
З площини ферми розрахункова довжина знаходиться як
– найменша відстань між точками закріплення стрижня з
площини ферми (рис. 12).
Рис.12. Схеми решіток ферм для визначення розрахункових довжин
а – трикутна шпренгельна; б – трикутна напіврозкісна;
в – трикутна зі стійками; г – хрестова
Розрахункову довжину стрижнів плоских ферм відповідно до норм
проектування [7] приймають за табл. 6.
Розрахункові довжини стиснутих елементів ферм*
Опорні розкосинші елементи
Пояси та стійки решітки
У площині ферми l х l х 08 l х
з площини ферми l y l y l y
Розрахункові довжини
елементів хрестової решітки слід
приймати в площині ферми рівними відстані від центру вузла ферми до
(рис. 12 г); з площини ферми для стиснутих
елементів – за табл. 7.
Розрахункові довжини стиснутих елементів хрестових ферм
Конструкція вузла Розрахункова довжина lef з площини ферми
перетину елементів решітки при підтримуючому елементі
розтягнутому непрацюючому стисненому
перериваються l x 0.7l y l y
Підтримуючий елемент
переривається і перекри-
розглядуваний елемент
9 розглядуваний елемент 0.7l y
переривається l y 1.4l y
– відстань від центра вузла ферми до точки перетину
– повна геометрична довжина елемента
Міцність розтягнених стрижнів не залежить від їх довжини проте
занадто довгі й тонкі стрижні можуть провисати під власною вагою а також
коливатися під дією другорядних сил. Тому для стиснутих і
розтягнутих стрижнів суттєве значення має гнучкість
мінімальний радіус інерції) яка обмежується нормами проектування і не
повинна перевищувати граничну гнучкість
гнучкостей наведені в таблиці 8.
λlim . Значення граничних
* За винятком елементів хрестової решітки
Граничні гнучкості [λ ] стиснутих і розтягнутих елементів ферм
розтягнутих під впливом навантажень
динамічних статичних і потягів
Пояси опорні 120 250 400 250
нші елементи ферми150 350 400 300
незакріплених під 220 – – –
Нижні пояси – – – 150
Розрахункові довжини стиснутих стрижнів трикутної ферми (рис. 10):
ТИПИ ПЕРЕРЗВ СТРИЖНВ СТАЛЕВИХ ФЕРМ З ПРОКАТНИХ КУТИКВ
У більшості випадків із прокатних кутиків проектуються легкі ферми.
Перерізи зіставлені з двох кутиків (рис. 13 в г и п) найбільш
поширені. Вони мають великий діапазон площ зручні для конструювання вузла
на фасонках та прикріплення примикаючих до ферм конструкцій (прогонів
кровельних панелей в’язей та ін.). х недоліком є велика кількість
заготівельних матеріалів із різними типорозмірами значні витрати
металу на фасонки і прокладки та велика трудомісткість
Найпростішим типом перерізу є одиничний кутик (рис. 13 а б) який
здебільшого використовується у фермах просторової форми –
щоглах баштах тощо де пояс спільний для двох перпендикулярних ферм а
також для слабозавантажених стрижнів решітки ферм. Хрестовий переріз із
двох кутиків (рис. 13 и) використовується коли площі одного кутика
Оскільки стрижні ферм працюють в основному на центральний стиск
або розтяг їх поперечний переріз доцільно приймати рівностійким у площинах
головних осей. Стиснуті стрижні з двох кутиків досить легко скомпонувати
рівностійкими у двох взаємно перпендикулярних площинах.
Жорсткість перерізу характеризується його радіусами інерції які
прямо пропорційні генеральним розмірам перерізу. Дані співвідношення
наведені на рис. 13.
ix=0.32h iy=0.28b iz=0.9(h+b)
Рис.13. Приблизні значення радіусів інерції
ix =0.43h y iy =0.43b
Рис.13. Приблизні значення радіусів інерції (продовження)
ПДБР ПЕРЕРЗВ СТРИЖНВ СТАЛЕВИХ ФЕРМ
Для зручності виготовлення ферм при їх проектуванні зазвичай
встановлюють 4 – 6 різних калібрів профілю з яких підбирають всі елементи
Стрижні зіставлені з двох кутиків з’єднаних через прокладки
розраховуються як суцільностінчасті що забезпечується встановленими
відстанями між прокладками.
З умови забезпечення необхідної жорсткості при монтажі й
перевезенні зварних ферм кутики приймаються з поличками не менше ніж
мм. Центральний стояк ферм (для симетричних ферм) виконують хрестового
перерізу з профілів не менших за 63х5 для того щоб половинки ферм були
У легких фермах до 30 м для зменшення
трудомісткості виготовлення пояси приймають постійного перерізу по всій
Як правило елементи ферм виконуються зі сталі класу С245 із
розрахунковим опором
У таблиці 10 наведений сортамент сталевих гарячекатаних
рівнополичкових кутиків за ГОСТ 8509-86 за яким необхідно здійснювати
підбір перерізів стрижнів ферми в рамках курсового проектування.
Для зручності результати підбору перерізів зводимо у таблицю 11.
Кутики сталеві гарячекатані рівнополичкові за ГОСТ 8509-93
Маса 1 м Площа Радіуси інерції
b t кутика перерізу z0 a1 a2 d max
мм мм кг см2 см мм мм мм
Примітка: Розміри через дріб наведені для отворів розташованих у
1. ПДБР ПЕРЕРЗВ СТИСНУТИХ СТРИЖНВ
Площа поперечного перерізу стисненого елемента залежить від
коефіцієнта поздовжнього згину тому розрахунок стиснутих елементів
виконується методом послідовних наближень.
Підбір перерізів стиснутих стрижнів починається з визначення
необхідної площі за формулою
де N – максимальне поздовжнє зусилля що діє в даному елементі;
– коефіцієнт поздовжнього згину з досвіду
першому наближенні приймаємо в межах
R y – розрахунковий опір сталі;
γ c – коефіцієнт умов роботи табл. 6 [7].
γ n – коефіцієнт надійності за призначенням приймаємо γ n = 0.95
За необхідною площею із сортаменту (табл. 10) підбираємо 2 кутики
та виписуємо їх геометричні характеристики.
Обчислюємо граничну гнучкість стрижня відносно осей х-х та у-у
– гранична гнучкість стрижня відносно осей х – х та у – у
– радіуси інерції перерізу стрижня відносно вісей х–х та у-у
відповідно визначаються залежно від виду перерізу за рис. 13 (або за табл.
– розрахункові довжини стрижня відносно осей х–х та у–у
Вибираємо максимальну гнучкість та порівнюємо її з граничною
λmax ≤ [λ ]. При виконанні умови відповідно до значення умовної
фасонного прокату зі сталі С245 товщиною від 2 до 20 мм) згідно з табл. 72
[7]) або п. 5.3. [7] знаходимо коефіцієнт поздовжнього згину:
= 1.45 0.339λ + 0.021λ 2
Перевіряємо підібраний переріз =
Поперечний переріз вважають економічно підібраним якщо значення
напруження не перевищує
розрахункового опору прийнятої сталі для
ферми. Коефіцієнт використання несучої здатності (критичний фактор)
У разі невиконання умови
λmax ≤ [λ ] необхідно підібрати за сортаменти
більші кутики і повторити розрахунок.
Приклад: підбір перерізу верхнього поясу (рис. 10). У верхньому поясі
максимальним є зусилля в стрижні 2-3 –
нижнього поясу буде становити:
N 23 = 389.8кН . Необхідна площа
Нижній пояс ферми проектуємо з двох кутиків 80х8 із фактичною
A = 2 12.3 = 24.6 cм 2 . Для підібраного перерізу радіуси
дорівнюють (рис. 13)
і у = 0215 (8 + 8 + 1) = 3.66 см .
Гнучкості стрижня відносно осей х-х і у-у
Умова не виконується тому збільшуємо переріз приймаючи два
кутика 100х8 з фактичною площею
A = 2 15.6 = 31.2cм 2 .
і у = 0215 (10 + 10 + 1) = 4.52 см .
Гнучкості стрижня відносно осей х-х та у-у:
Умовна гнучкість буде становити
Значення λ потрапляє в інтервал
≤ 45 тому коефіцієнт
поздовжнього згину обчислюємо за формулою
= 1.45 0.339 3.51 + 0.021 3.512 = 0519 .
Перевірка перерізу: =
k = 22.7 100% = 95% .
Переріз підібрано. Переріз стиснутих елементів решітки
проводиться аналогічно.
2. ПДБР ПЕРЕРЗВ РОЗТЯГНУТИХ СТРИЖНВ
визначають за формулою
перерізу розтягнутого стрижня ферми
Скомпонувавши згідно сортаменту за необхідною площею переріз
проводять перевірку прийнятого перерізу:
Визначаємо гнучкість підібраного перерізу
Обираємо максимальну гнучкість
Знаходимо критичний фактор
Приклад: підбір перерізу нижнього поясу (рис. 10).
У нижньому поясі максимальним є зусилля у стрижні 11-12 –
N1112 = 438.7кН . Необхідна площа нижнього поясу буде становити:
= 438.7 = 18.3см 2 .
Нижній пояс ферми проектуємо з двох кутиків 75х7 з фактичною
Для підібраного перерізу радіуси інерції становлять:
= 0.215 (7.5 + 7.5 + 1) = 3.44 см .
Гнучкості стрижня відносно осей х-х та у-у
λ = 680.7 = 283.6 = λ
= 680.7 = 186 [λ ] = 400 .
k = 21.64 100% = 90%
Відсоток недонапруження складає 10%. Переріз підібрано.
Підбір перерізів розтягнених елементів решітки
Проектування сталевих ферм з прокатних кутиків
Таблиця підбору перерізів стрижнів ферми
РОЗРАХУНОК ПРОКЛАДОК У СТРИЖНЯХ ФЕРМИ
У стрижнях із двох кутикових профілів для зв’язку профілів між собою
і забезпечення їх сумісної роботи необхідно ставити прокладки на
для стиснутих елементів решітки та 80іmin
Таким чином кількість прокладок у стиснутих nc
n p елементах решітки дорівнює
Розміри прокладок визначаються за таблицею 12.
Прокладки складених перерізів із рівнополичкових кутиків
Кутики рівнополичкові
Продовження таблиці 12
495 990 50х12 50 024
705 1410 60х14 60 040
0 775 1550 60х16 046
0 870 1740 60х18 051
5 975 1950 60х20 057
0 1100 2200 60х14 052
0 1245 2490 60х16 80 060
0 1430 2860 60х18 068
0 1555 3110 80х16 100
0 1740 3480 80х18 100 113
0 1950 3900 80х20 126
Кількість прокладок у стиснутих елементах решітки не повинна
бути меншою від двох а в розтягнутих – не менше від однієї
(при обчисленні округлення виконується до меншого числа).
Розрахунок кількості прокладок зводимо у таблицю 13.
Прокладки у стрижнях ферми
Продовження таблиці 13
-11275х7 2.25 – 3 905 1810 60х10 100 0.47 0.94
-12275х7 2.25 – 3 905 1810 60х10 100 0.47 0.94
-13275х7 2.25 – 3 905 1810 60х10 100 0.47 0.94
-14275х7 2.25 – 3 905 1810 60х10 100 0.47 0.94
-14 250х5 1.53 2 – 610 1220 50х10 80 0.31 0.62
-13 290х6 2.78 2 – 1100 2200 40х10 60 0.19 0.38
-12 280х6 2.47 4 – 975 1950 60х10 100 0.47 0.94
-11 290х6 2.78 2 – 1100 2200 40х10 60 0.19 0.38
-10 250х5 1.53 2 – 610 1220 50х10 80 0.31 0.62
-14 2120х8 3.39 3 – 1510 3020 40х10 60 0.19 0.38
-13 250х5 1.53 – 3 610 1220 50х10 80 0.31 0.62
-13 2120х8 3.39 3 – 1510 3020 40х10 60 0.19 0.38
-12 2120х8 3.39 3 – 1510 3020 40х10 60 0.19 0.38
-12 2160х10 4.96 2 – 1940 3880 50х10 80 0.31 0.62
-11 2100х6.5 3.09 2 – 1190 2380 40х10 60 0.19 0.38
-11 250х5 1.53 – 4 610 1220 50х10 80 0.31 0.62
-10 2100х7 3.08 2 – 1190 2380 40х10 60 0.19 0.38
4. РОЗРАХУНОК ЗВАРНИХ З’ДНАНЬ
Розрахунок зварних з’єднань із кутовими швами
при дії поздовжньої і поперечної сил на умовний зріз проводиться за двома
– за металом шва (рис. 14): 2 1
– за металом межі сплавлення (рис. 14)
Рис. 14. Схема розрахункових
– коефіцієнти які приймаються
перерізів зварного з’єднання з
при зварюванні елементів зі сталі з межею
текучості до 530 МПа за табл. 14 а в решті
кутовим швом: 1 – переріз по металу шва; 2 – переріз по
металу межі сплавлення
k f – катет шва визначається за табл. 15 але
найменша з товщин зварюваних елементів;
lw – розрахункова довжина шва яка приймається меншою від
повної довжини на 10 мм;
– коефіцієнти умов роботи шва рівні 10;
– розрахункові опори металу шва відповідно за металом шва та
за металом межі сплавлення які дорівнюють
для електродів типу Э42 і Э42А та дроту Св-08 Св-08А дорівнює
0 МПа; для електродів Э46 і Э46А та дроту Св-08ГА
– нормативний опір листового широкополосного універсального
прокату; для сталі С 245
Зварювальні шви кріплення елементів дозволяється розраховувати
лише з металом шва якщо виконується умова
Відповідно до розрахункової формули довжина шва на обушку
(рис.15) обчислюється
де α – коефіцієнт перерозподілу напружень у швах. Для
рівнополичкових кутиків приймається для обушка α = 0.7 . Довжина шва на
Рис. 15. Місце розташування зварних швів: 1 – обушок; 2 – перо
До визначення коефіцієнтів f
Вид зварювання Значення коефіцієнтів
при діаметрі зварного Положення шваКоефі- при катетах швів мм
Автоматична при d = 3
напівавтоматична при d
Ручна; напівавтоматичнаУ лодочку f 07
дротом суцільного нижнє
перерізу при d > 1.4 горизонтальне
або порошковою вертикальне
До визначення мінімальних катетів шва
Межа швів k f мм при
текучостітовщині більш товстого
сталі зі зварювальних
МПа елементів t max
Таврове з до 430 4 5 6 7 8 9 10
двосторонніми Ручне
кутове та з’єднання
0 – 5305 6 7 8 9 10 12
Автоматичне і до 430 3 4 5 6 7 8 9
0 – 5304 5 6 7 8 9 10
Таврове з Ручне 5 6 7 8 9 10 12
кутовими швами до 380
напівавтоматичне 4 5 6 7 8 9 10
Результати розрахунку довжин зварних швів записуємо у таблицю 16.
З’єднання решітки з поясами
№ Товщина Обушок Перо
стрижня Переріз фасонки tф 1.2t N кН
-14 250х5 10 6 -38.8 6 14 6 6
-13 290х6 10 7.2 -77.5 6 28 6 12
-12 280х6 10 7.2 -77.5 6 28 6 12
-11 290х6 10 7.2 -77.5 6 28 6 12
-10 250х5 10 6 -38.8 6 14 6 6
-14 2120х8 10 9.6 -389.8 6 140 6 60
-13 250х5 10 6 +133.3 6 48 6 21
-13 2120х8 10 9.6 -18.6 6 7 6 3
-12 2120х8 10 9.6 -65.9 6 24 6 10
-12 2160х10 10 12 -82.9 6 30 6 13
-11 2100х6.5 10 7.8 -13.95 6 5 6 2
-11 250х5 10 6 +173.6 6 63 6 27
-10 2100х7 10 8.4 -305.356 110 6 47
РОЗРАХУНОК КОНСТРУЮВАННЯ ВУЗЛВ СТАЛЕВИХ ФЕРМ З ПРОКАТНИХ
Конструювання та розрахунок вузлів сталевих ферм має низку
Стрижні сталевих ферм необхідно центрувати у всіх вузлах
відносно осей що проходять через їх центри ваги з округленням до 5 мм.
Відстань між краями елементів решітки і поясу у вузлах
фасонками слід приймати не менше ніж
a = 6tф 20 мм але не більше ніж
Між торцями елементів що стикуються потрібно залишати
зазор не менше ніж 50 мм.
Зварні шви що кріплять елементи решітки ферми до фасонки
необхідно виводити на торець елемента на довжину 20 мм.
Довжина та ширина фасонки визначається довжиною зварних
lw . Товщина фасонки не повинна бути меншою за товщину
приєднувальних елементів.
Конструювання вузла починається з нанесення осей стрижнів
ферми. Потім проектуються пояси стиснені й розтягнуті елементи решітки з
дотриманням вищенаведених вимог.
1. КОНСТРУЮВАННЯ ПРОМЖНИХ ВУЗЛВ Умовні позначення
прийняті на схемах вузлів
* – розміри що визначаються за розрахунком чи
конструктивними вимогами (залежно від виду з’єднання довжини зварних швів
l1 – довжина накладки (для кутикових накладок за табл.17 для листових –
згідно з розрахунком п.8.3);
a – відстань між краями елементів у вузлах із
a = 6tф 20 мм 80 мм ;
z0 – відстань до центру ваги кутика (табл.10);
a1 – відстань до центру болта (табл.10);
d o – діаметр отвору під болт (у більшості випадків приймаються болти
k f – катет зварного шва (табл. 15 або за розрахунком);
lw – довжина зварного шва (визначається за розрахунком).
0* 250* 125x10* C245
2. РОЗРАХУНОК КОНСТРУЮВАННЯ ОПОРНИХ ВУЗЛВ
Спирання легких ферм покриття може бути вільне – у випадку
встановлення ферми на конструкцію що лежить нижче (опори) або жорстке – у
випадку прикріплення ферм до металевих колон у рамних системах. У курсовому
проектуванні передбачене вільне спирання ферм на колони.
Опорний вузол ферми сприймає опорну реакцію а тому повинен мати
вільну площу для передачі тиску на колону та зручне кріплення до колони.
Опорний вузол найчастіше проектують із вертикальним опорним
ребром (опорний вузол 3) іноді функцію опорного ребра виконує опорна
стійка (опорний вузол 1).
Площу торця опорного ребра зминання
A оп визначаємо з умови роботи сталі на
де R – опорна реакція вузла ферми;
– розрахунковий опір зминанню торцевої
Необхідна площа торця опорного ребра буде становити
де коефіцієнт 12 введено для підвищення відповідальності елемента
З конструктивних вимог товщина опорного ребра приймається
t p = 10 ÷ 20 мм а ширина
b p ≥ 150 мм . Висота опорного ребра визначається з
умов міцності зрізанню зварного шва
Відстань між нижнім поясом та плитою повинна бути достатньою для
зручного накладення зварних швів без виникнення значної
концентрації напружень у фасонці. Зазвичай цей розмір має бути
Приклад: для опорного вузла 1 ферми (рис. 10) знаходиться лише висота
фасонки оскільки опорного ребра в даному вузлі не передбачено.
= 1.2 4 77.5 = 19.14 см .
Для зручного конструювання вузла приймаємо 47 см.
3. РОЗРАХУНОК КОНСТРУЮВАННЯ МОНТАЖНИХ СТИКВ
Зазвичай ферми прольотом 24 м для зручності транспортування
проектуються з двох відправних марок. Вузли стикування половинок
ферми мають особливі конструктивні вирішення. Стики поясів
слід перекривати спеціальними накладками – листовими або кутиковими
зрізаною поличкою та обробленими обушками. Накладки виконуються зі
сталі С245 розрахунковий опір
Розрахунок листових накладок
Товщина листових накладок визначається за формулами
– горизонтальної накладки
– вертикальної накладки
Ширина горизонтальної умов кріплення
накладок визначається з
Обов’язковою є перевірка виконання умови
– максимальне зусилля у поясі;
– коефіцієнт який ураховує відповідальність з’єднання.
Довжини накладок визначаються по довжині зварного шва і становлять:
Розрахунок кутикових накладок
Кутикові накладки для монтажних стиків з парних рівнополичкових
кутиків слід обирати за табл.17 [1].
Стики елементів із парних рівнополичкових кутиків за
Кутики Стикові кутики
Електроди - Э42 Електроди - Э50
B d B1 ×b1 × d Э42А Э50А
l1 мм маса кг l1 мм маса кг
5 70х50х5 410 2.0 360 1.7
6 70х50х6 390 2.3 340 2.0
7 70х50х7 380 2.5 330 2.2
8 70х50х8 370 2.8 330 2.5
5 70х50х5 430 2.3 380 2.0
6 70х50х6 360 2.3 340 2.1
7 70х50х7 400 2.9 350 2.5
8 70х50х8 390 3.2 350 2.9
9 70х50х9 390 3.5 340 3.1
5.5 80х60х5.5 490 3.0 430 2.6
6 80х60х6 400 2.6 380 2.5
7 80х60х7 420 3.3 360 2.8
8 80х60х8 420 3.7 360 3.2
6 90х70х6 420 3.2 370 2.8
7 90х70х7 470 4.1 410 3.6
8 90х70х8 460 4.5 400 4.0
9 90х70х9 450 5.0 390 4.3
0 6.5 100х75х6.5 570 5.4 490 4.7
0 7 100х75х7 520 5.0 450 4.3
0 8 100х75х8 510 5.6 440 4.9
0 10 100х75х10 540 7.3 470 6.4
0 12 100х65х12 520 8.4 450 7.3
0 14 100х65х14 500 9.3 430 7.9
0 16 100х65х16 490 10.4 420 8.8
0 7 110х90х7 570 6.1 500 5.3
0 8 110х90х8 580 7.0 470 5.7
5 8 125х100х8 620 8.6 530 7.4
5 9 125х100х9 680 10.6 590 9.2
5 10 125х100х10 660 11.3 570 9.8
5 12 125х100х12 630 12.9 550 11.3
5 14 125х100х14 610 14.4 530 12.5
5 16 125х100х16 600 16.0 520 13.9
0 9 140х110х9 670 11.70 580 10.2
0 10 140х110х10 730 14.0 630 12.2
0 12 140х110х12 700 16.0 600 13.8
0 10 160х125х10 830 18.5 710 15.8
СПИСОК ВИКОРИСТАНО ЛТЕРАТУРИ
Васильченко В.Т. Рутман А.Н. Лукьяненко Е.П. Справочник
конструктора металлических конструкций. 2-е изд. переработ. и
дополн. – К: Будівельник 1990. – 312 с.
ДБН В.1.2-2:2006 Навантаження і впливи”. – К: Сталь 2006. – 60 с.
Клименко Ф.. Барабаш В.М. Металеві конструкції. Львів: Світ
Лихтарников Я.М. Ладыженский Д.В. Клыков В.М. Расчет стальных
конструкций. – К: Будівельник 1984. – 366 с.
Металлические конструкции. Общий курс: Учебник для
Е.И. Беленя. Г.С. Ведеников и др. Под общей редакцией Е.И. Белени.
-е изд. переработ. и дополн. - М.: Стройиздат 1985. – 560 с.
Металлические конструкции. Справочник проектировщика: Под ред.
Н.П. Мельникова. – М.: Стройиздат 1980. – 776 с.
СНиП II-23-81*. Стальные конструкции. М.: ЦИТП Госстроя СССР
Справочник проектировщика промышленных жилых и общественных зданий и
сооружений. Расчетно-теоретический: Под ред. А.А. Уманского 2-
е изд. переработ. и дополн. в 2 книгах. Книга 1 М.: Издательство
литературы по строительству. 1972. – 600 с.
Розрахункова довжина lef
зп елемента стрижня
у площині ферми l з площини ферми l
1-2 31061 = 3106 3106
2-3 31061 = 3106 3106
3-4 31061 = 3106 3106
4-5 31061 = 3106 3106
5-6 31061 = 3106 3106
6-7 31061 = 3106 3106
7-8 31061 = 3106 3106
8-9 31061 = 3106 3106
10-11 68071 = 6807 6807
11-12 68071 = 6807 6807
12-13 60001 = 6000 6000
13-14 60001 = 6000 6000
1-14 21000.8 = 1680 2100
3-13 37280.8 = 2982 3728
5-12 53150.8 = 4252 5315
7-11 37080.8 = 2966 3708
9-10 21000.8 = 1680 2100
2-14 41751 = 4175 4175
2-13 41751 = 4175 4175
4-13 54180.8 = 4334 5418
4-12 54180.8 =4334 5418
6-12 68150.8 =5452 6815
6-11 41750.8 =3340 4175
8-11 54181 = 5418 5418
8-10 32681 = 3268 3268
Елеместрижня N Переа см2 см2 λ
стиск розтягc × l1 однієївсіх
-2 2100х8 3 2 – 1190 2380 40х10 60 0.19 0.38
-3 2100х8 3 2 – 1190 2380 40х10 60 0.19 0.38
-4 2100х8 3 2 – 1190 2380 40х10 60 0.19 0.38
-5 2100х8 3 2 – 1190 2380 40х10 60 0.19 0.38
-6 2100х8 3 2 – 1190 2380 40х10 60 0.19 0.38
-7 2100х8 3 2 – 1190 2380 40х10 60 0.19 0.38
-8 2100х8 3 2 – 1190 2380 40х10 60 0.19 0.38
-9 2100х8 3 2 – 1190 2380 40х10 60 0.19 0.38