Стальной каркас одноэтажного промышленного здания с металлическими конструкциями

09. Проектирование подкрановой конструкции.doc

Проектирование подкрановой конструкции
Подкрановая конструкция включает подкрановую балку воспринимающую
вертикальные нагрузки от кранов и тормозную балку воспринимающую
поперечные горизонтальные воздействия.
Принимаем сечение подкрановой балки в виде симметричного сварного
двутавра с тормозной конструкцией в виде листа из рифленой стали [pic] и
швеллера №36 (при шаге колонн 12 м).
Материал балки – сталь С255 ([pic] для листового проката
Нагрузки на подкрановую балку: [pic] [pic].
Расчетные усилия на колесе крана определяем по формуле:
где [pic] [pic] – коэффициенты динамичности учитывающие ударный
характер нагрузки при движении крана по неровностям пути и на стыках
рельсов принимается по табл. 15.1 [3]: при режиме работы кранов 5К [pic]
независимо от шага колонн;
[pic] – коэффициент надежности по нагрузке.
Получаем: [pic] [pic].
Определяем расчетные усилия. Строим линии влияния момента и поперечной
силы возникающих от действия мостовых кранов установленных в
невыгоднейшем положении при этом максимальный момент будет определяться по
Максимальный момент возникает в сечении близком к середине пролета
(поэтому можно определять значение [pic] пользуясь линией влияния момента
в середине пролета при этом погрешность не превысит 2%).
Расчетный момент от вертикальной нагрузки:
где [pic] учитывает влияние собственного веса подкрановых конструкций и
временной нагрузки на тормозной площадке;
[pic] – коэффициент сочетания [pic].
Расчетный момент от горизонтальной нагрузки:
Для определения максимальной поперечной силы загружаем линию влияния
поперечной силы на опоре.
Расчетные значения вертикальной и горизонтальной поперечных сил:
Подбор сечения балки.
По принятому ранее сечению рассчитаем требуемую высоту подкрановой
Из условия общей прочности выразим требуемый момент сопротивления:
где [pic] – коэффициент учитывающий влияние горизонтальных поперечных
нагрузок на напряжение в верхнем поясе подкрановой балки определяется так:
где [pic] – высота подкрановой балки принятая ранее при компоновке
[pic] – ширина сечения тормозной конструкции [pic].
Тогда требуемый момент сопротивления:
Так как на экономичность сечения большое влияние оказывает соотношение
между высотой и толщиной стенки то задаемся гибкостью стенки балки [pic] и
по зависимости оптимальной высоты балки от заданной гибкости стенки найдем:
Минимальную высоту балки найдем из условия предельного прогиба
где [pic] – момент от загружения балки одним краном определяется по
линии влияния момента:
где [pic]– сумма ординат линии влияния при нагрузке от одного крана.
[pic] – предельно допустимый прогиб подкрановой балки для кранов режима
работы 1–6К принимается по табл. 19 [2].
Значение минимальной высоты балки:
Наиболее целесообразно принимать высоту балки близкой к [pic] поэтому
принимаем [pic] (кратно 10 см).
Задаемся толщиной полок [pic].
Тогда высота стенки:
Из условия среза стенки силой [pic] требуемая толщина стенки:
Принимаем стенку толщиной [pic] гибкость [pic].
Размеры поясных листов определим по формулам:
Принимаем пояс из листа сечения 480(20.
Фактическая площадь пояса [pic].
Устойчивость пояса будет обеспечена из условия
Так как [pic] получим [pic].
По полученным данным скомпонуем сечение балки.
Проверка прочности сечения.
Определяем геометрические характеристики принятого сечения относительно
Момент инерции и момент сопротивления:
Геометрические характеристики тормозной балки (в состав тормозной балки
включаются верхний пояс подкрановой балки тормозной лист и швеллер)
относительно оси у–у.
Расстояние от оси подкрановой балки до центра тяжести:
Нормальные напряжения в верхнем поясе (точка А):
Прочность обеспечена так как выполняется условие:
Прочность стенки на действие касательных напряжений обеспечена так как
принятая толщина стенки больше определенной из условия среза.
Жесткость балки также обеспечена принятой высотой [pic].
Проверяем прочность балки от действия местных напряжений под колесом
где [pic] – коэффициент увеличения нагрузки на колесе учитывающий
возможное перераспределение усилий и динамический характер нагрузки
принимается для кранов нормального режима [p
[pic] – условная расчетная длина распределения усилия [pic] зависит от
жесткости пояса рельса и сопряжения пояса со стенкой определяется как:
где [pic] – коэффициент учитывающий степень податливости сопряжения
пояса и стенки принимается для сварных балок [p
[pic] – сумма собственных моментов инерции пояса и кранового рельса
где [pic] – момент инерции рельса (по табл. 2 ГОСТ 4121-96).
Получаем условную длину:
Также стенку подкрановой балки следует проверить на совместное действие
нормальных касательных и местных напряжений на уровне верхних поясных
где [pic] – при расчете разрезных балок.
Касательные напряжения найдем по формуле:
Тогда общее напряжение:
Условие выполняется.

MK Kekov PGS-42.dwg

Металлические конструкции включая сварку
Стальной каркас промышленного здания
Схема расположения элементов конструкцийn покрытия в уровне верхних поясов фермn1:500
Схема расположения элементов конструкцийn покрытия в уровне нижних поясов фермn1:500
Прогоны - швеллер №24
Минераловатная плита t=150 мм
Спецификация элементов на одну n отправочную марку
Геометрическая схема фермы
(расчётные длины мм; расчётные усилия кН
План схемы расположенияn конструкций колонна

Металлы Кириченко.dwg

Прогоны покрытия №24
Настил профилированный
Плита минераловатная
План цеха разрезы схемы
Одноэтажное промышленное здание
Профилированный настил;
Пароизоляция 1 слой рубероида;
Плита минераловатная;
Заводские швы выполнять полуавтоматической сваркой
проволокой СВ-08А d=14-2мм;
Диаметры отверстий 20 мм кроме оговоренных;
Катет шва Кf=6 мм кроме оговоренных.
с металлическим каркасом
элементов покрытия колонна
Схема расположения элементов конструкций покрытия в уровне верхних поясов ферм
Схема расположения элементов конструкций покрытия в уровне нижних поясов ферм
Все конструкции для защиты от коррозии обработать
эмалью ПФ-115 по СНиП 2.03.11-85
Спецификация металла.
Масса наплавленного металла: 5.54 кг.
Геометрическая схема фермыn(размеры мм; усилия кН)
Таблица отправочных марок
Всего по чертежу: 13441.68 кг.
Отправочная марка фермы Ф-1; геометрическая схема фермы; узел сопряжения стропильной фермы с колонной спецификация металла.
План расположения колонн фахверковых стоек и связей по колоннам
Связи в уровне верхних поясов ферм
Связи в уровне нижних поясов ферм
проволокой СВ-08А d=14-2мм
Диаметры отверстий 22 мм кроме оговоренных;
.В случае перехода на ручную производить электродами типа Э50 по ГОСТ 9457-75
Всего по чертежу: 37768.8 кг.
проволокой СВ-08Г2С d=14-2мм;
Катет шва Кf=5 мм кроме оговоренных.
Масса наплавленного металла: 15.77 кг.
Диаметры отверстий 33 мм кроме оговоренных;
Катеты швов Кf=8 мм кроме оговоренных.
Спецификация металла
F1=F2=F3=F4=F5=F6=F7=38592кН
F1=F2=F3=F4=F5=F6=F7=6156кН
Катеты швов Кf=4 мм кроме оговоренных.
Масса наплавленного металла: 11725 кг.
Одноэтажное промышленное здание с металлическим каркасом

01. Содержание.doc

Компоновка поперечной рамы 1
Сбор нагрузок на поперечную раму 3
1.Постоянная нагрузка 3
2.Снеговая нагрузка 5
3.Крановая нагрузка 5
4.Ветровая нагрузка 6
Статический расчет поперечной рамы 10
Определение расчетных усилий в стойках рамы 12
Проектирование колонны 15
1.Определение расчетных длин 15
2.Подбор сечения верхней части 16
3.Подбор сечения нижней части 21
4.Расчет и конструирование узла сопряжения верхней и нижней частей 26
5.Расчет и конструирование базы 30
Проектирование стропильной фермы 35
2.Подбор сечения элементов 38
3.Расчет соединений стержней в узлах 40
4.Расчет укрупнительного стыка 40
5.Расчет сопряжения с колонной 42
Проектирование подкрановой конструкции 45
Список использованной литературы 50
Выполнение курсового проекта «Каркас одноэтажного промышленного здания»
по дисциплине «Металлические конструкции» направлено на усвоение знаний
полученных при изучении теоретической части этой дисциплины и на выработку
практических навыков расчета и проектирования металлических конструкций.
В курсовом проекте рассматриваются особенности размещения
конструктивных элементов каркаса в плане и по высоте схемы связей между
колоннами горизонтальных и вертикальных связей по покрытию компоновка
поперечной рамы правила определения величин и характера действующих на
каркас различных нагрузок – постоянной временных.
Расчет стальных конструкций производится по методу предельных состояний
в соответствии с положениями СНиП II-23-81* «Стальные конструкции» и
согласно СНиП 2.01.07-85* «Нагрузки и воздействия».

03. Компоновка поперечной рамы.doc

Компоновка поперечной рамы
Компоновка рамы заключается в определении всех необходимых размеров:
Полезная высота цеха:
[pic] – расстояние от головки кранового рельса до низа несущих
конструкций покрытия:
где [pic] – габарит крана плюс установленный по требованиям техники
безопасности зазор между этой точкой и стропильными конструкциями
f – размер учитывающий прогиб конструкций покрытия и принимаемый
равным 200–400 мм в зависимости от пролета.
Далее устанавливаем размеры верхней части колонны [pic] и нижней части
где [pic] – высота подкрановой балки принимается равной [pic] шага
[pic] – высота кранового рельса.
где (600 1000) – заглубление опорной плиты башмака колонны ниже уровня
нулевой отметки пола.
Общая высота колонны рамы (от низа базы до низа ригеля):
Привязка к оси принимается равной [pic].
Высота сечения верхней части ступенчатой колонны:
Принимаем [pic] ( [pic]([pic] принимается 450 или 700 мм).
Расстояние от оси подкрановой балки до оси колонны должно быть не
мм – зазор между краном и колонной принимаемый по требованиям
Принимаем [pic] ( [pic]([pic] принимается кратным 250 мм).
Высота сечения нижней части колонны:

Копия (2) ОиФ Шаяхметов Р.Р. в2.doc

Министерство образования и науки Российской Федерации
Саратовский государственный технический университет
Кафедра: Промышленное и гражданское строительство
Пояснительная записка
к курсовой работе на тему:
«Проектирование и расчет оснований и фундаментов одноэтажного
промышленного здания»
Оценка характера нагрузок и конструктивных особенностей фундамента 5
Оценка инженерно-геологических условий 5
1. Определение характеристик грунта 5
2. Геологический разрез. 9
3. Заключение по площадке. 9
Фундамент мелкого заложения (I тип). 10
1. Определение глубины заложения подошвы фундамента мелкого заложения.
2. Определение размеров подошвы фундамента. 10
3. Конструирование фундамента. 11
4. Определение конечной осадки основания фундамента. 13
Свайный фундамент (II тип). 16
1. Определение глубины заложения ростверка. Выбор размера сваи. 16
2. Определение несущей способности сваи. 16
3. Определение требуемого количества свай в фундаменте. Определение
фактической нагрузки на сваю. 18
4. Конструирование ростверка. 19
5. Определение осадки основания свайного фундамента. 19
Определение стоимости вариантов фундаментов. 23
Свайный фундамент под колонну №2. 23
1. Определение требуемого количества свай в фундаменте. Определение
фактической нагрузки на сваю. 23
2. Конструирование ростверка. 25
Свайный фундамент под колонну №1. 25
фактической нагрузки на сваю. 25
2. Конструирование ростверка. 27
Список использованной литературы 28
Выполнение курсовой работы «Основания и фундаменты промышленного
здания» по дисциплине «Основания и фундаменты» направлено на усвоение
знаний полученных при изучении теоретической части этой дисциплины и на
выработку практических навыков расчета и проектирования оснований и
Расчет производится по методу предельных состояний в соответствии с
положениями СНиП 2.02.01-83 «Основания зданий и сооружений» и СНиП 2.02.03-
«Свайные фундаменты».
район строительства – Воронеж;
Сумма абсолютных значений среднемесячных отрицательных температур за
зиму в данном районе [p
Отметка поверхности природного рельефа [p
Уровень подземных вод [p
Слой грунта сверху вниз:
Характеристики Почвенный слойПервый слой Второй Третий слой
Мощность м. 04 29 38
Показатели физико-механических свойств грунта:
Характеристики грунта 1-ый слой 2-ой слой 3-ий слой
пески ср. супеси Глина
плотность [pic] тм³ 193 203 196
плотность твердых частиц [pic] тм³ 264 265 271
природная влажность [pic] дол.ед. 0260 0173 0285
коэффициент сжимаемости [pic]1МПа 0077 0065 0050
коэффициент фильтрации [pic] мсек [pic] [pic] [pic]
угол внутреннего трения [pic] ° 33° 22° 16°
сцепление [pic] кПа 9 25
влажность на границе 0215 0540
текучести [pic] дол.ед.
влажность на границе 0155 0219
пластичности [pic] дол.ед.
Вариант Фундамент [pic] [pic] [pic]
Оценка характера нагрузок и конструктивных особенностей фундамента
В задании приведены расчётные нагрузки по обрезу фундамента для
расчёта по второй группе предельных состояний - [pic] [pic] и [pic].
Расчётные нагрузки для расчёта по первой группе предельных состояний [pic]
[pic] [pic]определяются путём умножения заданной нагрузки на осреднённый
коэффициент перегрузки [pic].
Конструктивные особенности фундамента оцениваются по принадлежности к
зданию конструктивные особенности которого в свою очередь оцениваются по
чувствительности к осадкам и возможным последствиям при неравномерных
осадках. К конструктивным особенностям фундамента относятся также способ
сопряжения фундамента с колонной отметка обреза фундамента. Наличие
стакана или анкерных болтов влияющих на высоту фундамента.
Здание каркасное одноэтажное с железобетонным колоннами.
Железобетонные колонны сопрягаются с фундаментом с помощью стакана.
Предельная величина осадки [p
Относительная разность осадок (ΔSL)U=0002.
Оценка инженерно-геологических условий
1. Определение характеристик грунта
удельный вес грунта:
где ρ – плотность грунта; g=980665 мс2 – ускорение свободного падения;
удельный вес частиц грунта:
где ρs – плотность частиц грунта;
где wL – влажность грунта на границе текучести wp – то же на границе
раскатывания (пластичности);
показатель текучести:
где w – природная влажность грунта;
коэффициент пористости грунта:
степень влажности грунта:
где γw=10 кНм3 – удельный вес воды;
коэффициент относительной сжимаемости:
где m0 – коэффициент сжимаемости;
модуль деформации грунта:
где [pic] – коэффициент Пуассона:
=03 – для песков супесей
=035 – для суглинков
удельный вес грунта с учетом взвешивающего действия воды:
Почвенный слой. При разработке котлована подлежит срезке и
использованию для рекультивации земель.
Слой №1-пески средней крупности
Удельный вес твердых частиц грунта
Коэффициент пористости
где [pic]-удельный вес воды
Коэффициент [pic] где [pic] - коэффициент Пуассона для песков =03
Коэффициент относительной сжимаемости
Модуль деформации =m=07430045=1651МПа. По модулю деформации пески
относятся к среднесжимаемым.
Удельный вес грунта с учетом взвешиваемого действия воды
По модулю деформации 1 слой относится к среднесжимаемым грунтам.
Показатель текучести
Модуль деформации =m=07430042=1769МПа. По модулю деформации пески
Второй слой по показателю текучести классифицируется как тугопластичным. По
модулю деформации 2 слой относится к среднесжимаемым грунтам.
Коэффициент [pic] где [pic] - коэффициент Пуассона для глины=042
Модуль деформации =m=03920028=14МПа.
Третий слой по показателю текучести классифицируется как полутвердый.
Так как Е=10459мПа слой является среднесжимаемым.
Все вычисленные характеристики грунтов сведены в таблицу №5.
Физико-механические характеристики грунтов по данным лабораторных
№ слояНаименов[pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic]
ание тм3 тм3 д.е. д.е. д.е. 1МПа
Осадка основания составляет:
Полученная осадка основания фундамента меньше предельно допустимой.
Требования СНиП [1] выполняются.
Свайный фундамент (II тип).
1. Определение глубины заложения ростверка. Выбор размера сваи.
В качестве несущего слоя под нижний конец сваи принимаем слой №3.
Заглубление сваи в слой №3 при JL=0205 (>01 см. п. 7.10 [2) должно быть
Принимаем свободное сопряжение ростверка со сваей с глубиной заделки
оголовка сваи в ростверк – 100 мм.
Тогда требуемая длина сваи:
Принимаем сваи сечением 40х40 см длиной 5 м.
2. Определение несущей способности сваи.
Расчёт свайных фундаментов и их оснований по несущей способности (по
первой группе предельных состояний) выполняется на действие расчётных
нагрузок с индексом I.
Расчёт производится по прочности материала свай и по несущей
способности грунта основания [pic].
Несущая способность висячей сваи определяется по формуле:
где γс=1 – коэффициент условий работы сваи в грунте;
R – расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи;
А – площадь поперечного сечения сваи равна 016 м2;
fi – расчетное сопротивление i-го слоя грунта основания на боковой
hi – толщина i-го слоя грунта соприкасающегося с боковой
γCRγcf - коэффициенты условий работы грунта соответственно под нижним
концом и на боковой поверхности сваи.
Разбиваем все напластования на слои толщиной [pic]м (рис. 4) и находим
расстояние [pic]от отметки природного рельефа до середины каждого слоя и до
Расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи определяем по
таблице 1 [2]: R=4385 кПа.
По таблице №2 [2] определяем расчетное сопротивление i-го слоя
грунта основания на боковой поверхности сваи:
f1=477 кПа; f2=382 кПа; f3=414 кПа; f4=5915 кПа.
По таблице №3 [2]: [pic]. Несущая способность сваи:
фактической нагрузки на сваю.
Требуемое количество свай в кусте определяют по формуле:
dp=22 м – глубина заложения подошвы ростверка от отметки планировки;
γ0=20 кНм3 – осредненный удельный вес материала фундамента и грунта
[pic] - площадь ростверка (здесь a – расстояние между осями свай для
висячих призматический забивных свай принимается a=3d=12 м d=04 м –
размер поперечного сечения сваи );
γk=14 – коэффициент надежности;
Требуемое количество свай: [pic].
Принимаем ростверк из 8 свай располагаемых на расстоянии 12 м в осях
Нагрузка с учетом изгибающего момента действующего на крайние сваи:
где Nd – вертикальная сила кН действующая на обрезе фундамента (с учётом
М=12*260=312кНм - расчетный изгибающий момент в уровне обреза
y – расстояние от главной оси до сваи для которой определяется
yi – расстояние от главной оси до каждой сваи.
Проверим выполнение условия:
Условие выполняется поэтому конструируем ростверк для фундамента из 8
4. Конструирование ростверка.
Принимаем ростверк с одной ступенью высотой 450 мм и размерами в
плане 54х30 м. Материал ростверка - бетон кл. В15.
5. Определение осадки основания свайного фундамента.
Определение осадки основания фундамента из висячих свай производится
как для условного фундамента на естественном основании. Границы условного
фундамента: снизу – плоскость АБ походящей через нижние концы свай с
боков – вертикальные плоскости АВ и БГ отстоящими от наружных граней
крайних рядов свай на расстоянии: [pic] сверху – поверхность планировки
грунта ВГ где [pic]- средневзвешенное расчетное значение угла внутреннего
Определим средневзвешенное расчетное значение угла внутреннего трения:
где [pic][pic][pic] – расчетные значения углов внутреннего трения
для пройденных сваей слоев грунта толщиной соответственно d1 d2
d – глубина погружения свай в грунт считая от подошвы ростверка.
Вес ростверка: [pic].
Вес грунта в объеме АБВГ:
Давление под подошвой условного фундамента:
Расчетное сопротивление грунта под подошвой условного фундамента:
[pic]- основное условие при расчете свайного фундамента по второй
группе предельных состояний удовлетворяется.
Используя эпюру напряжения от действия собственного веса грунта
полученную для фундамента мелкого заложения определим ординату эпюры
вертикального напряжения от действия собственного веса на уровне подошвы
условного свайного фундамента: [pic].
Дополнительное давление под подошвой условного фундамента:
Отношение сторон условного фундамента: [pic]. Задаемся высотой
элементарного слоя грунта: [pic] принимаем [pic]
Результаты расчетов сведены в таблице 7. Расчетная схема на рис.7
Z м [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic]
[pic] [pic] кПа кПа кПа
Определение стоимости вариантов фундаментов.
Наименование работ Ед. Объем Стоимость руб. Номер
изм. работ расценки
I. Фундамент мелкого заложения
Земляные работы 1000м3 0028 824 231 1-44
Устройство фундамента м3 702 344 24149 6-4
Стоимость бетона м3 702 278 19516 119
Стоимость ГГИ 100м2 018 237 4266 8-18
ВГИ 100м2 0144 207 2981 8-22
II. Свайный фундамент (забивные сваи).
Земляные работы 1000м3 0045 824 371 1-44
Погружение свай м3 64 225 144 5-7
Устройство ростверка м3 729 384 27994 6-2
Стоимость свай м 8 785 628 893
Стоимость бетона м3 729 278 20266 119
Стоимость ГГИ 100м2 0032 237 758 8-17
ВГИ 100м2 0042 207 869 8-22
По результатам сравнения стоимости двух вариантов фундаментов наиболее
экономичным является II тип фундамента. Поэтому для дальнейшего расчета
принимаем свайные фундаменты.
Определение глубины заложения подошвы фундамента мелкого заложения(2).
Принимаем в качестве несущего слоя слой №1 – пески средней крупности.
Колонны металлические. Обрез фундамента на отметке –07 м.
Расчетная глубина сезонного промерзания:
Принимаем высоту фундамента 1800 мм.
Тогда глубина заложения фундамента: [pic]
Определение размеров подошвы фундамента.
Предварительно ширину фундамента b определяем по условному
расчетному сопротивлению R0:
где NII=2500 кН – нагрузка на фундамент
[pic] - отношение сторон подошвы фундамента
[pic] - осредненный удельный вес фундамента и грунта.
Расчетное сопротивление грунта при b=267 м.:
Среднее давление под подошвой фундамента (21х21м) от расчетных
вертикальных усилий:
Краевые давления под подошвой фундамента:
где [pic] - момент сопротивления подошвы фундамента.
Так как условие [pic]то
Принимаем b=24 м R=64747
Среднее давление под подошвой фундамента (24х24м) от расчетных
Конструирование фундамента.
Принимаем класс бетона В15. Наибольший допустимый вынос нижней
где k1=21 (P=0.749 МПа В15).
Принимаем высоту нижней ступени h1=450 мм а величину защитного слоя
а=35+202=80мм (20-предполагаемый диаметр арматуры) тогда рабочая высота
Фактический вынос ступени (в предположении что плитная часть состоит
из одной ступени) в направлении размера l составляет
Принимаем в направлении l плитную часть одноступенчатой с высотой
Так как b=24м то в направлении b плитную часть принимаем
одноступенчатой и выносом нижней ступени:
Принимаем конструктивное оформление фундамента в соответствии с рис. 8
Фундамент мелкого заложения под угловую колонну (3).
Определение глубины заложения подошвы фундамента мелкого заложения.
Колонны жб 400х400 мм. Обрез фундамента на отметке –015 м.
Принимаем высоту фундамента 1200 мм.
NII=210 кН; МII=18 кН м– нагрузка на фундамент
Исходя из того что минимальная ширина монолитного фундамента
составляет 1500 мм назначаем ширину конструктивно [pic].
Условия выполняются.
Принимаем класс бетона В15.
Толщина стенок [pic] армированного стакана при
[pic] должна составить не менее 150мм. Конструктивно принимаем
[pic]=175 мм в направлении размера b.
Глубина заделки колонны в стакан [pic]мм.
Глубина стакана [pic]
Толщина днища стакана [pic] что больше минимальной допустимой
Наибольший допустимый вынос нижней ступени: [pic]
где k1=3 (P=0120 МПа В15).
Принимаем высоту нижней ступени h1=300 мм а величину защитного слоя
а=35+202=45 мм тогда рабочая высота ступени [pic] равна
Так как b=15м то в направлении b плитную часть принимаем
Принимаем конструктивное оформление фундамента в соответствии с
Принимаем конструктивное оформление фундамента в соответствии с рис.9
Список использованной литературы
СНиП 2.02.01-83. Основания зданий и сооружений Госстрой СССР.
М.: Стройиздат 1985. 40 с.
СНиП 2.02.03-85. Свайные фундаменты Госстрой СССР. М.: ЦИТП
Госстроя СССР 1986. 48 с.
Берлинов М.В. Ягупов Б.А. Примеры расчета оснований и фундаментов.
М.: Стройиздат 1986. 173 с. ил.
Потапов С.Н. Механика грунтов основания и фундаменты.
Методические указания к выполнению курсового проекта. – СГТУ
Далматов Б.И. механика грунтов основания и фундаменты. – 2-е изд.
перераб. п доп. – Л.: Стройиздат Ленинградское отд-ние 1988. –
Ведомость курсового проекта
№ Формат Наименование Кол-во Примечание
А-4 Пояснительная записка 27
А-1 Графическая часть 1

MK v 0 8 alpha.dwg

Пароизоляция (1 слой рубероида)
Плиты пенополистирольные ПСБ-35
Защитный слой (битумная мастика)
Гидроизоляция (4 слоя рубероида)
Панель профилированного настила
Металлический каркас одноэтажного nпромышленного здания
Одноэтажное промышленное здание
План цеха разрезы схемы элементов покрытия колонна сечения узлы
Схема расположения элементов конструкций nпокрытия в уровне верхних поясов ферм М1:500
Схема расположения элементов конструкций nпокрытия в уровне нижних поясов ферм М1:500
Спецификация металла
Масса наплавленного металла: 11725 кг.
Таблица отправочных марок
Заводские швы выполнять полуавтоматической сваркой
проволокой СВ-08Г2С d=14-2мм;
Диаметры отверстий 20 мм кроме оговоренных;
Все конструкции для защиты от коррозии обработать
эмалью ПФ-115 по СНиП 2.03.11-85
Геометрическая схема фермыn(размеры - мм; усилия - кН) М1:50
Укрупнительный стык М1:10
Катеты швов kf=8 мм кроме оговоренных.

MK v 0 5 alpha.dwg

Средняя ячейка балочной площадки промышленного здания
Проект балочной площадки
Балочная площадка колонна главная балка узлы разрезы
Схема расположения элементов конструкций nпокрытия в уровне верхних поясов ферм М1:500
Схема расположения элементов конструкций nпокрытия в уровне нижних поясов ферм М1:500
Спецификация металла
Масса наплавленного металла: 11725 кг.
Таблица отправочных марок
Заводские швы выполнять полуавтоматической сваркой
проволокой СВ-08Г2С d=14-2мм;
Диаметры отверстий 20 мм кроме оговоренных;
Катеты швов Кf=4 мм кроме оговоренных.
Все конструкции для защиты от коррозии обработать
эмалью ПФ-115 по СНиП 2.03.11-85
Геометрическая схема фермыn(размеры - мм; усилия - кН) М1:50

Речь Кириченко.docx

Цель курсового проекта: проектирование Ф-та 1-этажного пром. здания с жб каркасом.г.Иркутск. Отм. прир. рельефа 1095 м УГВ 106м. Геологический разрез: пески мелкие (30 м) супесь(пласт) (48 м) глины (тугоп)(ниже).
Цель расчета - обеспеч заданные условия эксплуатации и необх несущую спос-ть Ф-тов
Прир. рельеф площадки строительства - спокойный. Грунты основ. имеют слоистое напластование с выдерж. залеганием пластов. Все они могут служить естеств.основ. (Е>5МПа).
ФМЗ с мал. нагр. можно заложить в пределах слоя песков. Грунтовые воды залегают на отм.106м и не повлияют в этом случае на выбор типа Ф-та.
При использовании в качестве основания супеси залегающей на глубине 30 м и ниже значительно повысится стоимость и трудоемкость Ф-ных работ. В этом случае целесообразно рассмотреть вариант СФ. Рассмотрено 2 варианта Ф-тов
Глуб. залож. (ИГ Климат Конструкт. Зданий и самого Ф-та). Метод итераций.
Норм. глуб. сез. промерзания Расч. kh=058 – коэфф. учит. влияние тепл. режима
Размеры подошвы Ф-та
R0=300 кПа (при е=063 Sr=049) – ср. уд. вес Ф-та и грунта.
b=175 -> b=1731--->>> b=18.Определяем RПроверка Pср и Pкр. Не выполнялось. l->21 -> 24.Прин. 18x24
Проверка по подстилающему слою не вып-тся т.к. он является над. основанием (E=1386МПа)
Конструирование Ф-та
B15. Cтержн. арм-ра период. профиля А-III и кругл.А-I. Для прод. раб. ар-ры толщ.защ.слоя70.
>=150->=175в напр-нии b. hз=400 hc=450мм.Толщ. днища стакана Нф–hс = 135–045=09>02.
8508033464500Фактич. выносы ступени и сравнили с допустимым выносом :1. В напр-нии b плитная часть из 1 ступени 2. В напр-нии l из 2 ступеней (h1=h2=300)3.Ниж. Прин. конструкт. оформление Ф-та
Конечная осадка основания Ф-та
S – совместная деформация основания и сооружения – пред. значение
Осадки основания рассчитываются методом послойного суммирования :
=08 – безразм. коэфф. – ср. знач. доп-го вертик. напряж. в h n–число слоев s=23510см
Глуб. залож. Р. Выбор размера С
Нес. слой под Н конец С прин. слой №3. Заглубление С при IL=039 (>01) >=10 м.Прин. ж.сопряж.Р со С с глуб. заделки оголовка С в Р – 100.. Прин.3030 см L=8 м.-к..перегрузки
Расчёт произв. по прочн. мат-ла С и по нес. спос-ти грунта основ.
γс=1 – к. усл. работы С в грунте;R – R грунта под Н концом С;А – S поп. сеч. –периметр С;fh
γcr γcf – к. условий работы грунта под Н концом и на бок. пов-ти С.
Разбив. на м и нах. от отм прир рельефа до сер слоя и до ниж конца С. Fd=49106кН
Требуемое кол-во С в Ф-те. Опред-е фактич. нагр. на С.
где n=11 – к. перегрузки;dp=15 м-глуб. залож.подошвы Р от отм. планир.;a – расст. между осями С(3d) γk=14 – к. надежности;
– расч. нагр. на обрез Ф;
Прин. Р из 4 С в кусте (09 м друг от друга) Нагр. с учетом М действю на кр. С:
Nd – верт. силадейств. на обрезе Ф(с );МI– расч. М в ур.обрезаФ;y – расст. от гл оси до С 4. Конструирование Р.Прин Р с 1 ступ h=300мм и размерами 1515 м. В15.
Опред-е осадки основания СФ
Опред-е осадки основания Ф из вис. С произв-ся как для усл. Ф на естеств. основании. Границы усл. Ф:
Н – пл-ть АБ проходящая через Н концы С; Б – вертик. плоскости АВ и БГ отстоящими от наруж. граней кр. рядов С на: (09м);
В – пов-ть планировки грунта ВГ. Cредневзвеш. расч. знач. УВТ:
– расч. знач. УВТ для пройденных С слоев грунта толщ. d1 d2
d – глуб. погруж. С в грунт (от подошвы Р).АБ=ВГ=3 АВ=БГ=94 Вусл=3; Lусл=3м.
P под подошвой усл.Ф:
Эп. напр-ния от действия собств. веса грунта(для фмз)на уровне подошвы: .
Доп. P под подошвой усл.Ф:
pср – напр. от веса грунта -давление от Ф №2 (300х300 мм) 15х21 м. №3 (400х400 мм) 15х21 м

MK v 0 4 alpha.dwg

Средняя ячейка балочной площадки промышленного здания
Проект балочной площадки
Балочная площадка колонна главная балка узлы разрезы
Схема расположения элементов конструкций nпокрытия в уровне верхних поясов ферм М1:500
Схема расположения элементов конструкций nпокрытия в уровне нижних поясов ферм М1:500

00. Титульный лист.doc

Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное агентство по образованию
Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А.
Кафедра «Промышленное и гражданское строительство»
Расчетно-пояснительная записка
к курсовому проекту по дисциплине
«Металлические конструкции включая сварку»
Проектирование стального каркаса
одноэтажного промышленного здания в г. Саратове

MK v 1 release.dwg

Пароизоляция (1 слой рубероида)
Плиты пенополистирольные ПСБ-35
Защитный слой (битумная мастика)
Гидроизоляция (4 слоя рубероида)
Панель профилированного настила
Стальной каркас одноэтажного nпромышленного здания
План цеха разрезы схемы элементов покрытия колонна сечения узлы
Схема расположения элементов конструкций nпокрытия в уровне верхних поясов ферм
Схема расположения элементов конструкций nпокрытия в уровне нижних поясов ферм
Масса наплавленного металла: 3422 кг
Таблица отправочных марок
Заводские швы выполнять полуавтоматической сваркой
проволокой СВ-08ГА d=2мм.
Диаметры отверстий 26 мм кроме оговоренных.
Все конструкции для защиты от коррозии обработать
краской УР-17-ПГ по СНиП 2.03.11-85
Геометрическая схема фермыn(усилия - кН; размеры - мм)
Катеты швов kf=8 мм кроме оговоренных.
Отправочная марка фермы Ф-1 геомерическая схема фермы узлы спецификация металла
Спецификация металла (на одну отправочную марку)

Металлы ПЗ Кириченко.docx

Министерство образования и науки РФ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования «Саратовский государственный
технический университет имени Гагарина Ю.А.»
Кафедра: « Промышленное и гражданское строительство »
Пояснительная записка к курсовому проекту
« Одноэтажное промышленное здание с металлическим каркасом »
« Металлические конструкции включая сварку »
Оценка Шифр “0802895”
Компоновка поперечной рамы
Сбор нагрузок на поперечную раму
1. Постоянная нагрузка
2. Снеговая нагрузка
3. Крановая нагрузка
4. Ветровая нагрузка
Учёт пространственной работы каркаса
Определение расчетных усилий в стойке рамы
Проектирование колонны
1. Определение расчетных длин колонны
2. Подбор сечения верхней части колонны
3. Подбор сечения нижней части колонны
4. Расчет и конструирование узла сопряжения верхней и нижней частей колонны
5. Расчет и конструирование базы колонны
Конструирование и расчет стропильной фермы
1. Сбор нагрузок на ферму
2. Подбор сечения элементов фермы
3. Расчет соединений стержней в узлах фермы
4. Расчет укрупнительного стыка фермы
5. Расчет сопряжения колонны с фермой
Конструирование и расчет подкрановой конструкции
Список использованных источников
Выполнение курсового проекта «Одноэтажное промышленное здание с металлическим каркасом» по дисциплине «Металлические конструкции включая сварку» направлено на усвоение знаний полученных при изучении теоретической части этой дисциплины и на выработку практических навыков расчета и проектирования металлических конструкций.
В курсовом проекте рассматриваются особенности размещения конструктивных элементов каркаса в плане и по высоте схемы связей между колоннами горизонтальных и вертикальных связей по покрытию компоновка поперечной рамы правила определения величин и характера действующих на каркас различных нагрузок – постоянной временных.
Расчет стальных конструкций производится по методу предельных состояний в соответствии с положениями СНиП II-23-81* «Стальные конструкции» и согласно СНиП 2.01.07-85 «Нагрузки и воздействия».
Пролет здания – 24 м
Длина здания – 144 м
Полезная высота – 108 м
Грузоподъемность крана – Q = 12520
Режим работы крана - 3К
Район строительства – Воронеж
Температурно-влажностный режим – отапливаемое здание
Кровля – прогоны и профнастил
Покрытие – фермы из круглых труб
ХАРАКТЕРИСТИКИ КРАНА 12520 3К
пролет моста крана Lкр=22 м;
тип кранового рельса – КР – 120 ;
нагрузка на колесо крана: р*= 471 кН
масса т: тележки – 38
Н2=(4000+100)+300= =(4000+100)+300 4400 мм;
Н1= Н0-Н2=10800-4400=6400 мм.
hб=(110)12000=1200 мм;
Нв=1200+170+4400=5770 мм.
Нн=10800-5770+600=5630 мм.
Н=5770+5630=11400 мм.
hв=112Нв=577012=48083 мм
l1≥В2+75+(hв-а)=400+75+(700-250)=925 мм l1=1000 мм
hн=l1+а=1000+250=1250 мм
Сбор нагрузок на поперечную раму.
e0=05(1250-700)=225 мм.
1.ПОСТОЯННАЯ НАГРУЗКА
Изопласт ТУ 5774-005-05766480-95
Плита минераловатная
Пароизоляция из 1 слоя руберойда
Профилированный настил 08мм
Прогоны покрытия швеллер №24
Равномерно распределенная нагрузка на ригель рамы равна:
Опорная реакция ригеля:
Расчетный вес колонны.
Верхняя часть (20% веса)
Нижняя часть колонны (80% веса):
Поверхностная масса стен - 2 кНм² переплетов с остеклением - 035 кНм². Высота парапета – 065м
2. СНЕГОВАЯ НАГРУЗКА
Расчетная снеговая нагрузка Sq=18 кПа.
Снеговую нагрузку на ригель рамы принимаем равномерно распределенной равной
3. КРАНОВАЯ НАГРУЗКА
Расчётное давление на колонну к которой приближена тележка крана:
Величина изгибающих моментов определяется по формулам:
Горизонтальное давление одного колеса определяется по формуле
где n =4 – число колес крана с одной стороны.
Расчетное значение горизонтальной силы:
4. ВЕТРОВАЯ НАГРУЗКА
Расчётная линейная ветровая нагрузка определяется по формуле:
где w0 – нормативное значение ветрового давления ветра;
f =14 – коэффициент надежности по ветровой нагрузке;
к – коэффициент учитывающий изменение ветрового давления по высоте;
c =08– аэродинамический коэффициент;
b – ширина грузовой площади принимаемая равной шагу рам B.
Расчётное значение сосредоточенной ветровой нагрузки:
Mp=191511422+((249-1915)52)8333+((249-1915)14)107+((2597-249)142)10933=145848 кНм
отметки высот расставлены по отношению к низу базы колонны
УЧЁТ ПРОСТРАНСТВЕННОЙ РАБОТЫ КАРКАСА
n0=8 - число колёс крана на 1 нитке
=0592; !=-026 – коэффициенты принимаемые по табл. 12.2
B=12м – шаг поперечных рам
H=114м – высота колонны
d=кв!12=0464 – коэффициент приведения ступенчатой колонны к эквивалентной по смещению колонне постоянного сечения
кв!=557 – коэффициент принимаемый при определении реакции от смещения стойки на =1 ( табл. 12.4)
Iн – сумма моментов инерции нижних частей колонн
Iсв - момент инерции продольных связей по нижним поясам ферм
Iкр - эквивалентный момент инерции кровли
=B3IнdH3Iп=12307504641143=0135
пр=1--!(n0y-1)=1-0592+026(84868-1)=0575
ОПРЕДЕЛЕНИЕ УСИЛИЙ В ЭЛЕМЕНТАХ РАМЫ
Hв=5.77м;Hн=5.63м;H=11.40м;L=36.00м;n=7.00;n1=28.0000;n2=7.1740;a=1.20м;c=4.57м;Aqп=12.86кНм;Mп=-89.77кН*м;qc=20.52кНм;Mc=-55.40кНм;Mмакс=1351.88кНм; Mмин=-553.31кНм;T=86.75кН;q1=2.24кНм;q2=1.68кНм;W1=9.70кН;W2=7.28кН
Проектирование ступенчатой колонны выполняется раздельно для верхней и нижней частей. Материал – сталь С235 бетон класса В20.
для верхней части колонны в сечении 4-4 N=-37593кН; M=-105281кНм в сечении 3-3 при том же сочетании нагрузок (1235(-)8) M=41291кНм
для нижней части колонны в сечении 2-2 N1=-256198кН; M1=-862кНм в сечениии 1-1 N2=-273515кН; M2=105043кНм.
Соотношение жёсткостей верхней и нижней частей колонны IвIн=17.
Нн=563 Нв=577 hв=700мм hн=1250мм.
Конструктивная схема колонны показана на рис.8
Расчетные длины в плоскости поперечной рамы определяются для нижней части (lx1) и верхней частей (lx2).
Нв = l2 Нн = l1. Так как НвНн=l2l1=577563=1025>06 то принимаем в соответствии с прил.6 [1].
по т. 68 [СниП 2-23-81*] 1=2 и . l lx2=2l2=
Расчетные длины из плоскости рамы для нижней и верхней частей колонны равны соответственно: ly1= ly2=.
Сечение верхней части колонны принимаем в виде сварного двутавра высотой hв=700мм. N=-37593кН; M=-105281кНм.
Определяем ix =035h=0245м.
Условная гибкость (для стали С235 толщиной до 20мм ).
Значение коэффициента определяем по т.73.
Тогда =14-002=1374 mef=mx=. По т. 74 определяем значение е = 0091 .
Задаемся предварительно толщиной полок tп=16мм и определяем высоту стенки по формуле hст=.
По т. 27* [1] при и . Из условия местной устойчивости определяем минимальную толщину стенки tст. Поскольку сечение с толстой стенкой неэкономично назначаем толщину стенки tст=10мм и включаем в расчетную площадь сечения колонны 2 крайних участка стенки шириной .
Далее определяем требуемую площадь полки
Из условия местной устойчивости верхней части колонны из плоскости действия момента ширина полки bn>ly220=0229м.
. Принимаем bп=450 мм.
Из условия местной устойчивости полки .
Геометрические характеристики сечения
Полная площадь сечения: .
Проверка устойчивости верхней части колонны в плоскости действия момента
Значение коэффициента определяем по т. 73 СНиП II-23-81*
По табл. 74 СНиП II-23-81* .
Уменьшим ширину ребра: bп=40см
Проверка устойчивости верхней части колонны из плоскости действия момента
Максимальный момент при сочетании нагрузок 1235(-)8 в средней трети расчетной длины стержня найдем по формуле:
По т. 10 [1] y=ly2iy=457936=4882
Сечение нижней части колонны сквозное состоящее из двух ветвей соединенных решеткой. Высота сечения hн=1250мм. Подкрановую ветвь принимаем из широкополочного двутавра профиля наружную – составного сечения из трех листов.
N1=-256198кН; M1=-862кНм.
N2=-273515кН; M2=105043кНм.
Определим примерное положение центра тяжести сечения. Принмаем z0=50мм; h0=h-z0=1250-50=1200мм.
Усилия в ветвях определим по формулам:
Определяем требуемую площадь каждой ветви и назначаем сечение.
Для подкрановой ветви задаемся =08.
По сортаменту выбираем широкополочный двутавр 35Ш2:
Для удобства прикрепления элементов решетки просвет между внутренними гранями полок принимаем такими же как в подкрановой ветви (313 мм). Толщину стенки швеллера для удобства ее соединения встык с полкой подкрановой части колонны принимаем 18 мм; высота стенки из условия размещения сварных швов 380 мм.
Толщину стенки швеллера принимаем равной tст=18мм высота стенки швеллера из условия размещения сварных швов hст=380мм.
Требуемая площадь полок
Из условия местной устойчивости полки швеллера по т. 29* [1]
Принимаем tn=16мм; bn=200мм.
Геометрические характеристики ветви
Уточняем положение центра тяжести сечения колонны
Проверка устойчивости ветвей
подкрановая ветвь: y=ly по т. 72 [1] y=0901.
наружная ветвь: y=ly по т. 72 [1] y=09.
Из условия равноустойчивости подкрановой ветви в плоскости и из плоскости рамы определяем требуемое расстояние между узлами решетки:
Принимаем расстояние между узлами решетки lв1=1500мм разделив нижнюю часть колонны на целое число панелей.
Проверяем устойчивость ветвей в плоскости рамы.
подкрановая ветвь: х1=15059=25424; х1=0947.
наружная ветвь: х2=1506766=2217 х2=0957.
Расчет решетки подкрановой части колонны
Поперечная сила в сечении колонны Qmax=-30881кН.
Расчет решетки ведем на Qmax.
Усилие сжатия в раскосе
(угол наклона раскоса )
Задаемся р=100. По табл. 72 [1] =0556.
Требуемая площадь раскоса
Сжатый уголок прикрепляемый одной полкой . Принимаем равнополочный уголок 125х9.
Проверка устойчивости колонны в плоскости действия момента как единого стержня
Геометрические характеристики всего сечения:
Приведенная гибкость .
Для комбинации усилий догружающих наружную ветвь .
Для комбинации усилий догружающих подкрановую ветвь .
4. Расчет и конструирование узла сопряжения верхней и нижней частей колонны
Расчетные комбинации усилий в сечении над уступом:
M=409.97 кНм; N=6206 кН;
M=-1143 кНм; N=6206 кН;
Давление кранов Dmax=2163кН.
Прочность стыкового шва проверяем по нормальным напряжениям в крайних точках сечения надкрановой части. Площадь шва равна площади сечения колонны.
-я комбинация М и N:
наружная полка:3268 кНсм2Rwy =23 кНсм2;
внутренняя полка: 3104 кНсм2Rwyp=1955 кНсм2.
-я комбинация M и N:
наружная полка: 3188 кНсм2Rwyp=1955 кНсм2;
внутренняя полка: 3184 кНсм2Rwy=23 кНсм2.
Толщину стенки траверсы определяем из условия смятия по формуле:
bop=30см; tпл=2см; Rр=35 кНсм2.
Усилие во внутренней полке верхней части колонны (2-я комбинация):
Nn=N2+Mhв=892286 кН;
Длина шва крепления вертикального ребра траверсы к стенке траверсы: 2295 см;
Применяем полуавтоматическую сварку электродами Э-42
d=14-2 мм f=09; z=1.05; kf=6 мм; ; Rwf=18 кНсм2; Rwz=165кНсм2; f Rwf=16.2z Rwz=17.3;
lш2=229585f kf=45.9 см.
В стенке подкрановой ветви делаем прорезь в которую заводим стенку траверсы. Для расчета шва крепления траверсы к подкрановой ветви составляем комбинацию усилий дающую наибольшую опорную реакцию траверсы: N=25673 кН М=-72515 кНм;(1235(-)7)
F=Nhв2hн-Мhн+Dmax09=3245664 кН
Коэффииент 09 учитывает что усилия N и M приняты для второго основного сочетания нагрузок.
Требуемая длина шва:
Из условия прочности стенки подкрановой ветви в месте крепления траверсы определяем высоту траверсы по формуле:
1652 принимаем hтр=130 см
Проверяем прочность траверсы как балки нагруженной усилиями N M Dmax.
Qmax=Nhв2hн-Mhн+kDmax2=2466984
тр=Qmaxtтрhтр=24669842130=9488кНсм2Rsγn=13095=13684кНсм2
Нижний пояс траверсы принимаем конструктивно из листа 310х20мм верхние горизонтальные ребра – из двух листов 140х20мм.
Геометрические характеристики траверсы:
Максимальный изгибающий момент в траверсе возникает при 2-й комбинации усилий:
Mтр=(-Mhн+Nhв2hн)(hн-hв)=9651249 кНсм;
=МтрWmin=11065 кНсм2Ry=23 кНсм2
Максимальная поперечная сила в траверсе с учетом усилия от кранов возникает при N=25673 кН М=-72515 кНм
К=12 учитывает неравномерную передачу усилия Dmax
=Qtтрhтр=5525 кНсм2 Rs=13.34 кНсм2.
5. Расчет и конструирование базы колонны
Ширина нижней части колонны превышает 1 м поэтому проектируем базу раздельного типа.
Расчетные комбинации усилий в нижнем сечении колонны:
M=105043 кНм; N=273515 кН;(шатровая ветвь)
M=-18249 кНм; N=272983 кН;(подкрановая ветвь)
В комбинации усилий не учтена нагрузка от снегат.к.
Мhн=53168125=425344 кН
Ny2hн=8173·525125=34327 кН
5344>34327 т.е. снеговая нагрузка разгружает подкрановую ветвь.
Усилия в ветвях колонны:
Требуемая площадь плиты:
Апл.тр.=Nв2Rф=1746837 см2;
Rф=Rб=12.115=138 кНсм2(класс бетона В20 Rb=11.5 МПа).
По конструктивным соображениям свес плиты с2 должен быть не менее 4см. Принимаем В=45 см;
Lтр.=Апл.тр.В=38819 см принимаем L=40см;
Среднее напряжение в бетоне под плитой:
ф=Nв2Апл.факт.=1339 кНсм2.
Из условия симметричного расположения траверс относительно центра тяжести ветви расстояние в свету равно 2(bп+tст-z0)=312 см; при толщине траверсы 20 мм с1=(40-312-2*2)2=24 см.
Участок 1: (консольный свес с=с1=24 см)
Участок 2: (консольный свес с=с2=525см)
Участок 3: (плита опертая на четыре стороны ва=31320=15652 α= 008425)
Участок 4: (плита опертая на четыре стороны ва=31394=333 >2 α=0125) М4=фа2=14789 кНсм
Принимаем для расчета М3= Мmax =45124 кНсм.
Материал плиты базы – С235 Ry=220 Мпа
Требуемая толщина плиты 3508 см принимаем tпл=36см.
Высоту траверсы определяем из условия размещения шва крепления траверсы к ветви колонны. Сварка полуавтоматическая электродами Э-42 d=14 2мм; kf=8мм f=09; z=1.05; ; Rwf=18 кНсм2; Rwz=1665кНсм2; f Rwf=16.2z Rwz=17.5;
Требуемая длина шва по формуле:
База подкрановой ветви
Апл.тр.=Nв1Rф=135975138=985489 см2;
По конструктивным соображениям свес плиты с2 должен быть не менее 4см.
Lтр.=Апл.тр.В=219 см принимаем L=45см; (конструктивно)
ф=Nв1Апл.факт.=0672 кНсм2.
При толщине траверсы 20 мм с1= см.
Участок 1:консоль: с=с1=55 см; М1=10164 кНсм.
Участок 2: с=с2=545 см; М2=998 кНсм.
Участок 3: (с опиранием на 4 канта ва=31312=2608>2 α= 0125)
Принимаем для расчета М3= Мmax =12096 кНсм.
Требуемая толщина плиты 1816 см принимаем 2 см.
Высоту траверсы принимаем такую же как и для наружной ветви. Сварка полуавтоматическая электродами Э-42 d=14 2мм; kf=6мм f=09; z=1.05; ; Rwf=18 кНсм2; Rwz=1665кНсм2; f Rwf=16.2z Rwz=17.5;
Расчет анкерных болтов базы
Подкрановая ветвь: Nmin=45346кН M=4749кНм (18)
Наружная ветвь: Nmin=45346кН M=12123кНм (17)
Анкерные болты рассчитываются на силу:
подкрановая ветвь: Nmin=45346кН M=4749кНм
Требуемая площадь болта:
;; Принимаем d=30 мм Аbn=56 cм2
Принимаем d=30 мм Аbn=56 cм2
Конструирование и расчет стропильной фермы.
Постоянная нагрузка.
Нагрузка от покрытия: qкр=1128·095=1072 кНм2
Равномерно распределенную нагрузку приводим к сосредоточенным силам приложенным в узлах фермы:
Rпр=Rлев= 38592*72=135072 кН.
Погонная снеговая нагрузка: qсн=2052кНм
Rпр=Rлев= 6156*72=21546 кН.
Нагрузка от рамных моментов.
-я комбинация: М1max=-105281 кНм (1235(-)8)
М2соот=-82555 кНм (1246(-)7);
-якомбинация: М1=-105281-(-44993)=-60288кНм
М2соот=-82555-(-44993)=-37562 кНм;
Нагрузка от распора рамы.
-я комбинация: Н1=5206+(9081+11244+3366+246)09=267493 кН;
Н2=5206+(9081+5541+353+246)09=189049 кН;
-я комбинация Н1=5206+(11244+3366+246)09=185764 кН;
Н2=5206+(5541+353+246)09=10732 кН;
Усилия в элементах фермы определяем отдельно для каждого вида загружения с помощью диаграммы Максвелла-Кремоны.
3.Расчет сварных швов прикрепления раскосов и стоек к фасонкам и поясам фермы
Для сварки узлов фермы принимаем полуавтоматическую сварку проволокой марки Св-08Г2С d=14 2мм kf.макc=8мм f=09 z=105 γwf= γwz=1 γс=1
Rwff γwf γс =21509=193Мпа
Rwzz γwz γс =105370045=175Мпа.
По металлу границы сплавления
Таблица расчета швов представлена на следующей странице
Верхний узел воспринимает только сжимающие усилия поэтому исходя из конструктивных соображений принимаем шесть болтов М20 нормальной точности класса 5.6. Для размещения болтов размеры фланцев принимаем 340х200х20.
Рис.27. Укрупнительный стык верхнего пояса
В нижнем узле необходимо стыковать две Тр. 168x8. Для увеличения длины сварных швов используем кольцевые накладки изготовленные из Тр. 203*6 с фигурными вырезами глубиной 110мм. Длина сварного шва:
Принимаем ручную сварку электродами Э42 для которой f=07; Z=1; ; Rwf=18 кНсм2;Rwz=1665кНсм2;fRwf=126zRwz=1665;
Рис. 28. Укрупнительный стык нижнего пояса
5. Расчет сопряжения колонны и фермы
Верхний опорный узел.
В узле крепления верхнего пояса рамная сила стремится оторвать фланец от колонны поэтому болты крепящие фланец к колонне рассчитываем на растяжение.
H1=M1h=6028829=20789кН
Принимаем четыре болта d=24 мм. класса 5.6 с . Из условия размещения болтов опорный фланец принимаем 320х320х20 мм.
Нижний опорный узел.
Болты для крепления нижнего пояса к колонне принимаем конструктивно М24 класса 5.6 в количестве 6 штук т.к. рамная сила прижимает опорный узел к колонне.
Из условия размещения болтов опорный фланец принимаем 550х220х20 мм.
Расчет сварных швов.
Шов соединяющий нижний пояс с опорным фланцем:
H1=M1h=6028829=20789кН
=6877+32+36=13677мм.
Определяем высоту опорного столика:
Проверка опорного сечения на срез:
Принимаем столик 220х40х360.
Рис. №29 Сопряжение фермы с колонной.
Конструирование и расчет подкрановой балки.
Материал – сталь С255 Ry=240 МПа Rs=139.2 МПа.
Поперечное горизонтальное усилие на колесе Ткн=20063 кН.
Нагрузки на подкрановую балку
Расчетные значения усилий на колесе крана:
Fк = γн · n · nc · k1 Fkн
Тк = γн · n · nc · k2 Тkн
n = 11 – коэффициент надежности по нагрузке.
k1 k2 – коэффициент динамичности учитывающие ударный характер нагрузки из-за неровностей подкрановых путей.
Fkн –максимальное нормативное вертикальное усилие на катке крана Fkн = 4855кН.
Fk = 0.95 · 1.1 · 4855 · 11 · 0.95 =530178 кН
Тk = 0.95 · 1 · 20063 · 0.95 · 1 =18107 кН.
Расчетный момент от вертикальной нагрузки:
где α=105 – учитывает влияние собственного веса подкрановых конструкций и временной нагрузки на тормозной площадке yi – ординаты линий влияния.
Расчетный момент от горизонтальной нагрузки:
Расчетное значение вертикальной поперечной силы:
Qx = α·Σ Fk·yi = 105 · 530178 ·3559 = 1981249 кН
Расчетное значение горизонтальной поперечной силы:
Qy = ΣTk·yi = 18107·3559=64443 кН
Принимаем подкрановую балку симметричного сечения с тормозной конструкцией в виде листа из рифленой стали с t = 6мм и швеллера №36.
hб ; hт = hн = 125м. Задаем
Mн = γn·Σ Fкн·yi = 0.95·4855·5.55 = 25598кН·м – момент от загружения балки одним краном.
Принимаем hпб=120 см.
Задаемся толщиной полок tп = 3 см тогда hст = hб – 2 tп=114см
Из условия среза стенки силой Qx:
Принимаем tст =20 мм.
Ширина пояса: bnтр =Аптрtп= 47852см.
Принимаем bn=500 мм Ап=150 см2
Устойчивость пояса: =
Проверка устойчивости выполняется успешно.
Проверка прочности сечения
Расстояние от оси подкрановой балки до центра тяжести сечения:
Нормальное напряжение в т.А
Прочность стенки балки от действия местных напряжений под колесом крана:
где γ = 14 – коэффициент увеличения нагрузки на колесе учитывающий возможное перераспределение усилий между колесами и динамический характер нагрузки.
Fk = Fkн · n · γn = 4855 · 095 · 11= 486545 кН.
Ip = 492379 см4 – момент инерции рельса КР-120;
с = 325 – коэффициент податливости сопряжения пояса и стенки для сварных балок.
Список использованной литературы
СНиП II-23-81*. Стальные конструкцииГосстрой СССР.-М.:ЦИТП Госстроя СССР 2005.-96с.
СНиП II-2.01.07-85. Нагрузки и воздействияГосстрой СССР.-М.:ЦИТП Госстроя СССР 2007.-36с.
Металлические конструкцииЕ.И. Беленя В.А. Балдин и др.; под общей редакции Е.И. Беленя. - М.: Стройиздат1986.-560с.
Стальные конструкции производственных зданий. СправочникА.А. Нилов В.А. Пермяков А.Я. Прицкер. - К.: Будiвельник1986.-272 с.
Шагивалеев К.Ф. Статический расчет поперечной рамы одноэтажного промышленного здания. – СГТУ 1995.-72 с.

MK v 0 2 alpha.dwg

Инженерно-геологический разрез nс вариантами фундаментов
Средняя ячейка балочной площадки промышленного здания
Проект балочной площадки
Балочная площадка колонна главная балка узлы разрезы

07. Проектирование колонны.doc

Проектирование ступенчатой колонны
Требуется подобрать сечения сплошной верхней и сквозной нижней частей
колонны (сопряжение ригеля с колонной – жесткое).
Для верхней части колонны в сечении 4–4:
Для нижней части колонны:
[pic] [pic] (догружается подкрановая ветвь).
Соотношение жесткостей нижней и верхней частей колонны [pic] материал
конструкций – сталь С245 ([pic] для листового проката толщиной10 20 мм)
бетон фундамента – В20 ([pic]) коэффициент надежности по назначению [pic].
Определение расчетных длин колонны
Расчетные длины в плоскости рамы:
где [pic] [pic] – коэффициенты расчетной длины нижней и верхней
частей колонны соответственно;
[pic] [pic] – геометрические длины нижней и верхней частей колонны.
Коэффициент для верхней части колонны
Для определения [pic] следует рассмотреть условия закрепления концов
колонны. Нижний конец принимается защемленным верхний – закреплен только
от поворота (жесткое сопряжение ригеля с колонной жесткость ригеля
значительно больше жесткости колонны).
По прил. 6 [1] [pic] зависит от величин [pic] и [pic] (табл. 68 [1]).
Расчетные длины из плоскости рамы:
Подбор сечения верхней части колонны.
Сечение принимаем в виде сварного двутавра высотой [pic].
Для симметричного двутавра предварительно принимаем величины:
Тогда условная гибкость стержня:
Приведенный эксцентриситет
[pic] – коэффициент влияния формы сечения принимается по табл. 73
[1] зависит от отношения [pic](предварительно принимаем [pic]) условной
гибкости [pic] и относительного эксцентриситета [pic].
Далее по прил. 9 [3] при [pic] и [pic] ( [pic].
Требуемая площадь сечения велика прокатный двутавр подобрать не
получится поэтому приходится компоновать сечение из трех листов.
Приступаем к компоновке сечения. Высота стенки:
где предварительно [pic].
Предельная гибкость стенки (при [pic] и [pic]):
Требуемая толщина стенки:
но сечение с такой толстой стенкой неэкономично принимаем [pic]
Поскольку переход стенки в критическое состояние еще не означает
потерю несущей способности стержня по СНиП допускается использование
закритической работы стенки. В этом случае неустойчивую часть стенки
(размер а) считают выключившейся из работы а в расчетную площадь сечения
колонны включаем только устойчивую часть стенки т.е. два участка шириной
[pic] примыкающие к полкам (рис. 5.4).
Тогда требуемая площадь полки:
Принимаем [pic] т.к. [pic].
Фактическая площадь полки[pic].
Устойчивость полки обеспечена если выполняется следующее условие:
где [pic] – отношение ширины свеса к толщине для неокаймленной полки
Условие не выполняется назначаем другие размеры сечения.
Для обеспечения устойчивости колонны из плоскости действия момента
ширина полки принимается не менее [pic].
Толщина полки [pic] толщина стенки [pic] тогда высота стенки:
Устойчивая часть стенки [pic] требуемая площадь полки[pic].
Фактическая площадь полки [pic].
Устойчивость обеспечена т.к. выполняется условие:
Фактические геометрические характеристики скомпонованного сечения.
Общая площадь сечения:
Моменты инерции относительно главных осей:
Радиусы инерции сечения:
Момент сопротивления:
радиус ядра сечения:
Гибкость и условная гибкость стержня:
Предельная условная гибкость стенки:
Устойчивая часть стенки:
Площадь сечения с учетом выключения из работы неустойчивой части
Проверка устойчивости в плоскости действия момента:
Для определения [pic] найдем следующие величины:
относительный эксцентриситет [pic]
отношение площади полки к площади стенки [pic].
По табл. 73 [1] принимаем:
Тогда [pic] ( [pic].
Проверка устойчивости:
Проверка устойчивости из плоскости действия момента:
Коэффициент продольного изгиба по прил. 8 [3] при [pic] ( [pic].
Для определения [pic]найдем максимальный момент в средней трети длины
стержня при том же сочетании нагрузок которое было принято для расчета
верхней части колонны (1 2 3 –5 8). Момент в сечении 3–3 при этом
сочетании нагрузок ([pic]): [pic].
Получаем максимальный момент в средней трети: [pic].
[pic] (не менее половины наибольшего по длине стержня момента).
Относительный эксцентриситет [pic].
где [pic] – коэффициент учитывающий влияние момента [pic] при изгибно-
крутильной форме потери устойчивости;
[pic] [pic] [pic] – коэффициенты определяемые по прил. 12 [3]:
Подбор сечения нижней части колонны.
Принимаем сечение из двух ветвей связанных между собой соединительной
Высота сечения [pic]. Принимаем предварительно [pic] [pic].
Ориентировочное положение центра тяжести всего сечения:
для подкрановой [pic]
Задаемся [pic]. Тогда требуемая площадь ветвей:
По сортаменту принимаем колонный двутавр I 30К3:
[pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic].
Для наружной ветви принимаем сварной швеллер из трех листов просвет
между внутренними гранями полок принимаем таким же как в подкрановой
ветви для удобства крепления решетки (269 мм). Толщину стенки [pic] – для
удобства соединения встык с полками верхней части колонны ширину стенки
из условия размещения сварных швов – [pic].
Требуемая площадь полок [pic]
принимаем размеры [pic] и [pic].
Из условия местной устойчивости полок проверяем [pic].
Геометрические характеристики наружной ветви.
Площадь сечения: [pic].
Расстояние от внешней грани стенки до центра тяжести:
Моменты инерции и радиусы инерции:
Уточняем положение центра тяжести всего сечения колонны:
Получили существенное отличие от принятых первоначально размеров
поэтому пересчитываем усилия в ветвях:
Проверка устойчивости ветвей.
Из плоскости рамы расчетная длина [pic].
Для подкрановой ветви:
По прил. 8 [3]: [pic].
Устойчивость также обеспечена из условия:
Из условия равноустойчивости подкрановой ветви в плоскости и из
плоскости рамы определяем требуемое расстояние между узлами решетки:
Проверяем устойчивость ветвей в плоскости рамы (относительно осей
[pic] устойчивость обеспечена.
[pic] устойчивость не обеспечивается поэтому применяем стойки для
уменьшения расстояния между узлами наружной ветви [pic] [pic].
Расчет решетки нижней части колонны.
Расчетная поперечная сила выбирается как большая из двух сочетаний
составляемых для поперечной силы в сечении 4–4:
Принимаем для расчетов [pic].
Условная поперечная сила для стали С245 может быть принята по
Расчет решетки производим по [pic]. Усилия сжатия в раскосе:
где [pic]– угол между вертикалью и осью раскоса.
Задаемся [pic] тогда
Необходимая площадь сечения раскоса:
где [pic] – при использовании уголка прикрепленного одной полкой.
Принимаем (140(90(10 [pic] [pic].
[pic] ( [pic] (по прил. 8 [3]).
Проверка устойчивости колонны как единого стержня в плоскости действия
Геометрические характеристики всего сечения.
Общая площадь: [pic].
Момент инерции: [pic]
Радиус инерции: [pic].
Приведенная гибкость:
Условная приведенная гибкость:
Для комбинации усилий догружающих наружную ветвь:
Тогда относительный эксцентриситет:
При расчете приведенного эксцентриситета [pic] коэффициент [pic] не
учитывается поэтому [pic].
Получаем при [pic] по прил. 8 [3]: [pic].
Тогда устойчивость будет обеспечена из условия:
Аналогично для комбинации усилий догружающих подкрановую ветвь:
Относительный эксцентриситет:
Приведенный эксцентриситет:
Коэффициент снижения расчетного сопротивления при внецентренном
сжатии при [pic] по прил. 8 [3]: [pic].
Устойчивость обеспечивается условием:
Устойчивость сквозной колонны как единого стержня из плоскости
действия момента проверять не нужно т.к. она обеспечена проверкой
устойчивости отдельных ветвей.
Проверим соотношение жесткостей нижней и верхней частей колонны:
[pic] (отличие от предварительно принятого значения [pic] составляет
всего 5% статический расчет рамы уточнять не требуется).
Расчет и конструирование узла сопряжения
верхней и нижней частей колонны.
Расчетные комбинации усилий в сечении 3–3 (над уступом):
Давление кранов [pic].
Прочность стыкового шва (Ш1) проверяем в крайних точках сечения
[pic] – расчетное сопротивление стыковых сварных соединений сжатию
растяжению и изгибу по пределу текучести согласно п. 11.4 [1]: [p
где [pic] – расчетное сопротивление стыкового шва при растяжении
Получаем что прочность шва обеспечена с запасом.
Определим толщину стенки траверсы из условия ее смятия:
где [pic] – расчетное сопротивление смятию торцевой поверхности для
стали С255 (для проката толщиной20 40 мм) по табл. 52 [1]: [p
[pic] – длина сминаемой поверхности [pic]
[pic] – толщина опорной плиты принимается [pic].
Принимаем [pic] [pic] тогда
Получим требуемую толщину траверсы:
Учитывая возможный перекос ребра подкрановой балки принимаем [pic].
Усилия во внешней полке (создаются максимальным из выбранных
сочетаний) передаваемые на траверсу через вертикальные ребра:
Требуемая длина шва крепления вертикального ребра к стенке траверсы
(Ш2) состоящая из четырех швов:
где [pic] – наименьшее из значений [pic] и [pic]
[pic][pic] – расчетные сопротивления срезу по металлу шва и металлу
границы сплавления соответственно принимаются по табл. 56 [1];
[pic] – катет сварного шва принимается в соответствии с толщиной
наиболее толстого из свариваемых элементов по табл. 38 [1].
Применяем полуавтоматическую сварку в нижнем положении под флюсом
сварочной проволокой Св–08ГА диаметр проволоки [pic]. При [pic]: [pic]
где [pic] – нормативное временное сопротивление стали разрыву для
стали С255 (для проката толщиной20 40 мм):[pic].
по металлу границы сплавления:
Тогда принимаем [pic].
Получим необходимую длину шва:
Максимальная длина сварного шва:
[pic] условие выполняется.
В стенке подкрановой ветви делаем прорезь в которую заводим стенку
Для расчета шва крепления траверсы к подкрановой ветви (Ш3)
составляем комбинацию усилий в сечении 3–3 дающую наибольшую опорную
реакцию траверсы (наибольший по модулю отрицательный момент).
При [pic] комбинация усилий 1 2 7: [pic] [pic].
Тогда опорная реакция траверсы:
где [pic] – коэффициент сочетаний нагрузок учитывающий что усилия
[pic] и [pic] приняты для 2-го основного сочетания нагрузок.
Тогда требуемая длина шва при [pic]:
Условие выполняется.
Условие прочности на срез стенки подкрановой ветви:
[pic] – расчетное сопротивление стали срезу (сдвигу)
Из этого условия получим требуемую высоту траверсы:
Принимаем сечение траверсы.
Нижний пояс траверсы – конструктивно из листа 260(12 мм.
Верхние горизонтальные ребра из двух листов 120(12мм.
Найдем геометрические характеристики траверсы.
Положение центра тяжести сечения траверсы:
Момент инерции относительно оси х–х:
Максимальная поперечная сила в траверсе с учетом усилия от кранов при
той же комбинации усилий:
где [pic] – коэффициент учитывающий неравномерную передачу
Касательные напряжения в траверсе:
Расчет и конструирование базы колонны
Ширина нижней части колонны превышает 1 м поэтому проектируем базу
Расчетные комбинации усилий в нижнем сечении колонны (сечение 1–1):
) [pic] [pic] (для расчета базы подкрановой ветви).
Усилия в вервях колонны:
Для базы наружной ветви – требуемая площадь:
где [pic] – расчетное сопротивление материала фундамента
где [pic] – коэффициент зависящий от характера распределения местной
нагрузки по площади смятия при равномерно распределенной нагрузке [p
[pic] – расчетное сопротивление бетона смятию
где [pic] – для бетонов класса ниже В25 [pic].
[pic] – зависит от отношения площадей обреза фундамента и плиты базы
принимается не более 25 для бетонов класса выше В75 и не более 15 для
бетонов класса В35; В5; В75.
[pic] – расчетное сопротивление бетона на осевое сжатие (призменная
прочность) зависит от класса бетона принимается по табл. 8.4 [3].
Принимаем [pic] тогда [pic] получим
Требуемая площадь плиты:
Толщина траверсы принимается конструктивно в пределах 10 16 мм высота
Принимаем [pic] свес плиты [pic].
Получаем ширину [pic] принимаем [pic].
Необходимая длина плиты:
[pic] принимаем [pic].
Фактическая площадь плиты:
Среднее напряжение в бетоне под плитой: [pic].
Расстояние между траверсами в свету 24 см (из условия их симметричного
расположения относительно центра тяжести ветви).
Получаем свес плиты [pic].
Определяем изгибающие моменты на отдельных участках плиты.
Участок 1 (консольный):
Участок 2 (опирание на три канта):
отношение сторон (в соответствии с табл. 8.5 [3]) [pic] 05 (
рассчитываем участок как консольный
Участок 3 (опирание на четыре канта):
[pic] ( [pic] получаем
Участок 4 (опирание на четыре канта):
[pic] ( [pic] получим
Максимальный момент действует на последнем участке поэтому принимаем:
Толщина плиты базы колонны обычно принимается в пределах 20 40 мм.
Требуемую толщину плиты определим по формуле:
Принимаем материал плиты – сталь С235 ([pic] для листового проката
Окончательно (с необходимым запасом в 2 3мм на выполнение фрезеровки)
толщину плиты принимаем [pic].
Высота траверсы находится из условия размещения сварного шва. При
принятых ранее параметрах сварки и электродах с катетом шва [pic]:
Принимаем высоту траверсы [pic].
Проверяем прочность траверсы как балки с двумя консолями.
Момент в середине пролета:
Момент сопротивления траверсы:
Тогда напряжения в траверсе:
Условие выполнено база наружной ветви сконструирована.
Для базы подкрановой ветви расчет производится аналогично расчету базы
Требуемая толщина плиты:
Материал плиты – сталь С235 ([pic] для листового проката
Высота траверсы находится из условия размещения сварного шва:
Условие выполнено база подкрановой ветви сконструирована.
Расчет анкерных болтов проводят для ветви в которой действует
максимальное растягивающее усилие. Для оставшейся ветви болты принимают
конструктивно – такими же как в рассчитанной.
Составляется комбинация усилий для сечения 1–1: [pic] [pic].
Такой комбинацией будет:
Знак момента означает что усилие действует в наружной ветви поэтому
принимаем эту ветвь за расчетную.
Растягивающее усилие в анкерных болтах:
Требуемая площадь сечения болтов:
где [pic] – расчетное сопротивление растяжению фундаментных болтов.
Принимаем сталь болтов 09Г2С по табл. 60* [1]: [pic] (для d=24 30).
Геометрически площадь болтов:
где [pic] – количество болтов.
Выразив из этой формулы диаметр получим при [pic]:
Принимаем два болта [pic].
В подкрановой ветви усилие меньше поэтому для нее принимаем такие же

08. Проектирование стропильной фермы.doc

Проектирование стропильной фермы
Проектируем стропильную ферму с параллельными поясами (уклон верхнего
пояса 25%) из широкополочных двутавров решеткой из гнутозамкнутых
Сопряжение ригеля с колонной – жесткое ферма опирается на колонну
Ферму разбиваем на две отправочные марки.
Материал поясов и решетки – сталь С245 ([pic] для листового проката
Сбор нагрузок на ферму
Постоянная нагрузка.
Нагрузка от массы покрытия [pic].
Узловые сосредоточенные силы:
[pic] – ширина панели покрытия.
Крайние узловые силы приложены к колоннам и в расчете фермы не
Опорные реакции [pic].
Коэффициент [pic] учитывающий неравномерное распределение снега по
покрытию и возможность образования снеговых мешков у перепадов высот (при
наличии фонаря) и зависит от конфигурации кровли.
Для зданий без фонарей перепадов высот и углом наклона кровли [pic]
Расчетная нагрузка [pic].
Нагрузка от рамных моментов.
При жестком сопряжении ригеля с колонной в элементах фермы возникают
усилия от рамных моментов на опорах. Значения опорных моментов [pic] и
[pic] берут из таблицы расчетных усилий колонны для сечения 4–4 при этом
взяв момент для левой опоры [pic] нужно определить опорный момент для
правой опоры [pic] при том же сочетании нагрузок.
При определении опорных моментов следует учитывать первую комбинацию с
максимальным по абсолютному значению моментом вызывающую наибольшее
растягивающее усилие в крайней панели верхнего пояса и вторую комбинацию
моментов без учета снеговой нагрузки для определения возможного сжимающего
усилия в нижнем поясе.
Вторая комбинация (то же без учета снеговой нагрузки):
Для определения усилий от опорных моментов удобно построить диаграммы
от единичного момента приложенного на левой опоре. Зеркальное отображение
этих усилий дает значение усилий в стержнях фермы от единичного момента
приложенного к правой опоре.
При вычерчивании фермы за расчетную высоту принимается расстояние между
осями поясов. Сумму привязок осей поясов двутаврового сечения к их внешним
граням можно принять равной 200 мм.
Расчетные усилия получаются путем умножения значений полученных от
загружения фермы единичным моментом на соответствующие величины. Для
построения диаграммы единичный момент заменяется парой сил с плечом равным
расчетной высоте фермы на опоре:
Вертикальные опорные реакции фермы равны:
где [pic] – расчетная длина фермы (расстояние между опорами).
Нагрузка от распора рамы.
В стропильных фермах входящих в состав поперечной рамы возникают
усилия от распора (продольная сила в ригеле). По принятому конструктивному
решению узла сопряжения фермы и колонны распор рамы воспринимается нижним
поясом фермы. Можно принять что усилие в нижнем поясе меняется линейно.
Определение усилий в стержнях фермы.
Усилия определяются отдельно для каждой нагрузки с помощью построения
диаграммы Максвелла-Кремоны.
граням можно принять равной 200 мм. Уклоном фермы пренебрегаем.
Для симметричных нагрузок (постоянная и снеговая) достаточно построить
диаграмму усилий только для половины фермы.
Усилия от всех видов загружения сводим в таблицу расчетных усилий в
стержнях фермы. Находим суммарные расчетные усилия. Усилия от распора рамы
и опорных моментов учитываем только в том случае если они догружают
стержень или меняют знак усилия. При учете усилий от опорных моментов
снеговая нагрузка вводится с коэффициентом сочетания [pic] так как опорные
моменты определены от нескольких кратковременных нагрузок.
Таблица 6.1. Расчетные усилия в стержнях фермы
Элемент № стерж-ней Усилия Усилия отУсилия
постоянннагрузки опорных
–2 I 30Ш1 – 896218 –
–3 140(7 56 789587 54293+1
–4 ( 97(80(3 354 124884 20406+0
–5 (230(100(8 66 614248 37638+1
–6 100(6 40 438889 35857+1
–7 ( 97(80(3 354 124884 20406+0
–8 100(6 40 263461 21525+1
–9 ( 97(80(3 354 88033 14384+0
Для I 30Ш1 необходимо рассчитать угловой шов.
Применяем полуавтоматическую сварку в нижнем положении под флюсом
сварочной проволокой Св–08ГА диаметр проволоки [pic]. При [pic]: [pic]
по металлу границы сплавления:
Тогда принимаем [pic].
Получим необходимую длину шва:
Так как ширина полки двутавра [pic] превышает требуемую длину шва
Расчет стыковых швов производится по формуле 119 [1] и заключается в
сравнении требуемой длины стыкового шва и максимально возможной длины (для
данного профиля): [pic] где [pic] здесь t – толщина стенки профиля.
Расчет укрупнительного стыка фермы.
Верхний узел воспринимает лишь сжимающие усилия поэтому проектируем
фланцевый стык на болтах которые принимаем конструктивно: 4 штуки (24
нормальной точности класса 5.6.
Нижний узел воспринимает лишь растягивающие усилия поэтому определим
количество болтов требуемое для осуществления стыка.
Растягивающее усилие в нижнем поясе [pic].
Необходимое число болтов:
где [pic] – несущая способность одного болта на растяжение.
Принимаем болты нормальной точности d=24 класса 5.6 с [pic].
[pic] – расчетное сопротивление болта растяжению принимается по
Несущая способность одного болта [pic].
Тогда необходимое число болтов:
Исходя из приемлемых габаритов фланца такое количество болтов
Принимаем болты d=30 класса 6.6 с [pic].
Несущая способность одного болта: [pic].
Принимаем 12 болтов нормальной точности d=30 класса 6.6.
Расчет опирания фермы на колонну.
В узле крепления верхнего пояса рамная сила [pic] стремится оторвать
фланец от колонны и вызывает его изгиб поэтому болты крепящие фланец к
колонне рассчитываем на растяжение.
[pic] – опорный момент фермы [pic].
Линия действия силы [pic] проходит через центр фланца поэтому усилие
растяжения во всех болтах одинаково а необходимое число болтов:
Принимаем 4 болта нормальной точности d=24 класса 5.6.
В нижнем узле действуют сразу несколько сил: горизонтальные силы [pic]
и [pic] от опорного момента и распора рамы прижимающие фланец к колонне и
опорное давление [pic] которое передается на опорный столик.
Болты крепления фланца к колонне принимаем конструктивно 4 болта
нормальной точности d=24.
Принимаем опорный столик из листа [pic] давление на него:
где [pic] – опорные реакции вызванные постоянной и снеговой нагрузкой
Высота опорного столика принимается исходя из условия размещения
сварного шва который крепит столик к колонне:
где [pic] – коэффициент учитывающий возможный эксцентриситет передачи
[pic] – наименьшее из значений [pic] и [pic].
сварочной проволокой Св-08ГА диаметр проволоки [pic]. При [pic]: [pic]
где [pic] – нормативное временное сопротивление стали разрыву для
стали С255 (для проката толщиной20 40 мм):[pic].
Максимальная длина сварного шва:
[pic] условие выполняется принимаем опорный столик высотой [pic].

04. Сбор нагрузок на поперечную раму.doc

Сбор нагрузок на поперечную раму
Принимаем расчетную схему рамы с жестким сопряжением элементов.
Изначально задаемся величинами:
[pic]– размер уступа колонны
[pic] [pic] – соотношение моментов инерции элементов рамы
принимаются приближенно в зависимости от нагрузок и размеров рамы
принимаем [pic] [pic].
Производим сбор нагрузок равномерно распределенных по длине ригеля
рамы включающих нагрузки от всех слоев кровли конструкций фермы и связей.
Состав покрытия зависит от заданной конструкции покрытия: с прогонами
В случае беспрогонного покрытия непосредственно на стропильные фермы
укладывают крупноразмерные плиты или панели шириной 15 или 3 м и
длиной6и12м совмещающие функции несущих и ограждающих конструкций.
№ Вид нагрузки Нормативная Коэффициент Расчетная
нагрузка надежности по нагрузка
[pic] нагрузке [pic][pic]
Защитный слой (битумная мастика 040 13 0520
с втопленным гравием)
Гидроизоляционный ковер (4 слоя 020 13 0260
Утеплитель (плиты 003 12 0036
пенополистирольные ПСБ-35
Пароизоляция (слой рубероида) 005 13 0065
Оцинкованный профилированный 014 105 0147
Стальная рама панели покрытия 020 105 0210
Стропильные фермы 035 105 0368
Связи покрытия 006 105 0063
Данные взяты из табл. 1 [4] и табл. 11.3 [3].
Тогда линейная нагрузка на ригель рамы:
где [pic]– коэффициент надежности по назначению.
Опорная реакция ригеля рамы:
Далее найдем расчетный вес колонны при этом будем считать что вес
верхней части составляет 20% от общего веса колонны а нижней – 80%.
где [pic]– расход стали на колонну [pic]
где 80 – расход стали на колонну [pic] здания (по табл. 12.1 [3]).
К колонне привешиваются стеновые и панели и панели остекления
полностью передающие свой вес на колонну. Чтобы рассчитать этот вес
необходимо расположить панели по высоте здания принять высоту парапета.
Высота панелей: 600 900 1200 1300 1500 1800 2100 3000 мм. Длина
панели соответствует шагу колонн.
По периметру наружных стен зданий следует предусматривать ограждение
на кровле. При высоте парапета менее 06 м следует дополнять решетчатым
ограждением до высоты 06 м от поверхности кровли.
Так как высота здания от уровня пола до верха парапета составляет 150
м принимаем следующую схему раскладки панелей (рис. 2.2)
При этом на верхнюю часть колонны приходится 1087 м панелей из
которых 36 м – переплеты с остеклением. На нижнюю часть – 413 м из них
м – переплеты с остеклением.
Подсчитаем нагрузку [pic] и [pic] принимая во внимание что
поверхностная масса стеновых панелей [pic] переплетов с остеклением –
где [pic] [pic] – коэффициенты надежности по нагрузке стеновых панелей и
переплетов остекления соответственно;
[pic] [pic] [pic] [pic] – высоты стеновых панелей и переплетов с
остеклением соответственно приходящихся на верхнюю и нижнюю части колонны.
Момент возникающий в верхней части колонны:
Нормативная снеговая нагрузка зависит от снегового района и
принимается в соответствии с [2] для г. Саратова (район III): [pic].
Расчетная линейная нагрузка от снегового покрова на ригель рамы
определяется по формуле:
Момент возникающий от действия снеговой нагрузки:
Нагрузки от мостовых кранов
Расчетное усилие передаваемое на колонну колесами крана можно
определить по линии влияния опорных реакций подкрановых балок при
невыгоднейшем расположении кранов на балках. Такое расположение возникает
при приближении вплотную двух ходовых частей мостовых кранов. Необходимо
построить линии влияния при наезде каждого из колес крана на стык
подкрановых балок посчитать сумму ординат [pic] выбрать максимальное
значение этой величины которая и будет характеризовать невыгоднейшее
где [pic] – коэффициент сочетаний нагрузок от двух кранов зависит от
режима работы мостовых кранов для среднего и легкого режимов (группы
[pic] [pic]– нормативное вертикальное усилие колеса
[pic] – число колес с одной стороны ходовой части крана.
Вес подкрановой балки:
где [pic] – расход стали на подкрановую балку [pic]
где 80 – расход стали на подкрановую балку [pic] здания (по табл.
Тогда расчетные усилия:
Расстояние от оси подкрановой балки до оси проходящей через центр
тяжести нижней колонны:
Найдем изгибающие моменты передаваемые силами [pic] [pic] колонне:
Нормативное значение горизонтальной силы [pic] возникающей из-за
перекосов крана торможения тележки распирающего воздействия колес при
движении по рельсам для кранов с гибким подвесом груза равно:
Расчетная горизонтальная сила [pic] передаваемая подкрановыми балками
на колонну от сил [pic]:
Нормативная ветровая нагрузка зависит от района строительства и
принимается в соответствии с [2] для г. Саратова (район III): [pic] также
зависит от высоты над поверхностью земли. Изменение нормативной ветровой
нагрузки в зависимости от высоты проектируемого здания учитывается
коэффициентом [pic] (табл. Х [2] или прил. 3 [3]).
Расчетная линейная ветровая нагрузка передаваемая на стойку рамы в
какой-то точке по высоте определяется по формуле:
с – аэродинамический коэффициент принимаемый для вертикальных стен
[pic] – с наветренной стороны [pic] – для противоположной стороны
По формуле для [pic] построим эпюру давления ветра по высоте стены
здания. Для наветренной стороны (активного давления):
Для противоположной стороны (отсоса):
Промежуточные значения [pic] находят интерполяцией.
Ветровая нагрузка действующая на участке от низа ригеля до наиболее
высокой точки здания заменяется сосредоточенной силой приложенной в
уровне низа ригеля рамы.
где [pic] [pic] [pic] [pic] – значения ветрового давления на уровне
низа ригеля и верха парапета соответственно активного давления и отсоса;
[pic] – расстояние между точкой низа ригеля и точкой верха парапета.
Получив по эпюре давления ветра величины [pic] [pic] [pic] [pic]
Изгибающий момент от действия ветрового давления:
где [pic]– высота колонны
[pic] – эквивалентная нагрузка равномерно распределенная по всей
высоте заменяющая фактическую линейную в виде ломаной прямой равная
где [pic] находится по формуле:
Тогда эквивалентная нагрузка:
Найдем изгибающие моменты равные
Учет пространственной работы каркаса
Учесть пространственную работу каркаса можно определив смещение рамы
в системе пространственного блока состоящего из 5–7 плоских поперечных
рам соединенных в уровне ригеля и пространственных конструкций продольными
элементами конечной жесткости.
Сложность заключается в определении величины характеризующей
отношение смещения отдельной рамы включенной в пространственный каркас к
ее смещению без учета работы блока. Эта величина обозначается [pic]
находится по формуле:
где [pic] – число колес кранов на одной нитке подкрановых балок
[pic] [pic] – коэффициенты упругого отпора зависящие от параметра
[pic] (табл.12.2[3]) характеризующего соотношения жесткостей поперечной
где [pic] – коэффициент приведения ступенчатой колонны к эквивалентной
по смещению колонне постоянного сечения при жестком сопряжении ригеля с
где [pic] – коэффициент принимаемый при определении реакции от
смещения стойки на [p
[pic] – отношение суммы моментов инерции нижних частей колонн к
моменту инерции продольных связей по нижним поясам фермы и эквивалентного
момента инерции кровли (см. п. 12.3 [3])
Принимаем [pic] [pic] тогда:
При [pic] ( [pic] [pic].
Из этого следует что

MK v 0 9 alpha.dwg

Пароизоляция (1 слой рубероида)
Плиты пенополистирольные ПСБ-35
Защитный слой (битумная мастика)
Гидроизоляция (4 слоя рубероида)
Панель профилированного настила
Стальной каркас одноэтажного nпромышленного здания
План цеха разрезы схемы элементов покрытия колонна сечения узлы
Схема расположения элементов конструкций nпокрытия в уровне верхних поясов ферм
Схема расположения элементов конструкций nпокрытия в уровне нижних поясов ферм
Масса наплавленного металла: 3422 кг
Таблица отправочных марок
Заводские швы выполнять полуавтоматической сваркой
проволокой СВ-08ГА d=2мм.
Диаметры отверстий 26 мм кроме оговоренных.
Все конструкции для защиты от коррозии обработать
краской УР-17-ПГ по СНиП 2.03.11-85
Геометрическая схема фермыn(усилия - кН; размеры - мм)
Катеты швов kf=8 мм кроме оговоренных.
Отправочная марка фермы Ф-1 геомерическая схема фермы узлы спецификация металла
Спецификация металла (на одну отправочную марку)
Схема расположения элементов конструкций nпокрытия в уровне верхних поясов ферм М1:500
Схема расположения элементов конструкций nпокрытия в уровне нижних поясов ферм М1:500
Геометрическая схема фермыn(размеры - мм; усилия - кН) М1:50

02. Задание.doc

Район строительства – г. Саратов.
Пролет здания L=36 м.
Длина здания l=144 м.
Отметка верха колонны (полезная высота цеха) H0=108 м.
Грузоподъемность крана Q=16032 т.
Режим работы мостовых кранов: 5К.
Температурно-влажностный режим: отапливаемое.
Подкровельные несущие конструкции: профнастил.
Несущие конструкции покрытия: фермы из широкополочных двутавров с
решеткой из замкнутых профилей.
Характеристики мостового крана.
Пролет моста крана Lкр=335 м.
Тип кранового рельса: КР120 (hр=170 мм).
Нормативная нагрузка на колесо крана P*=321 кН P1*=340 кН.
крана с тележкой mк=178 т.
Схема ходовой части мостового крана:
Очертание стропильной фермы (принято по рис. 8 [7]):

MK Kekov PGS-42.docx

Саратовский государственный технический университет имени Гагарина
Кафедра "Промышленное и гражданское строительство
по дисциплине "Металлические конструкции включая сварку
промышленного здания
студент группы ПГС-42
Кеков А.В. (0802882)
Полезная высота H = 18 м
Грузоподъёмность крана 8020 т
Режим работы крана 6К
Район строительства - город Красноярск
Температурно-влажностный режим - отапливаемый
Подкровельные несущие конструкции - прогоны и профнастил
Несущие конструкции покрытия - фермы из спаренных уголков
Характеристики крана 8020:
Нагрузка на главный крюк 785 кН
Размеры: Hк = 4 м B = 0.4 м B = 9.1 м К = 4.35 м
Максимальные нормативные давления колёс: Fк1 = 410 кН Fк2 = 430 кН
Вес тележки Gт = 380 кН
Вес крана с тележкой Gк = 1.5 МН
Тип кранового рельса - КР-100
Высота рельса hр = 150 мм
Высота подкрановой балки при шаге колонн 6 м - hб = 1 м
Компоновка поперечной рамы
Расстояние от верха рельса до низа несущих конструкций покрытия:
H = Hк + 0.1м + f = 4 + 0.1 + 0.3 = 4.4 м где f = 0.3 м - размер учитывающий прогиб
Расстояние от пола до верха рельса H = H - H = 18 - 4.4 = 13.6 м.
Высота верхней части колонны Hв = hб + hр + H = 1 + 0.15 + 4.4 = 5.55 м.
Высота нижней части колонны Hн = H - Hв + 0.8м = 18 - 5.55 + 0.8 = 13.25 м где 0.8 м - заглубление опорной плиты башмака колонны ниже нулевой отметки пола.
Общая высота колонны H = Hв + Hн = 5.55 + 13.25 = 18.8 м.
Высота части колонны в пределах ригеля по обушкам уголков Hф = 3.15 м согласно ГОСТ 23119-78.
Привязка наружной грани колонны к оси колонны a = 0.25 м.
Высота сечения верхней части колонны hв = 0.7 м.
Расстояние от оси подкрановой балки до оси колонны:
l ≥ B + hв - a + 0.075м = 0.4 + 0.7 - 0.25 + 0.075 = 0.925 м. Так как l должно быть кратно 0.25м назначаем l = 1 м.
Высота парапета Hп = 1 м.
Высота сечения нижней части колонны hн = l + a = 1 + 0.25 = 1.25 м.
Расстояние между центрами тяжести верхней и нижней частей колонн
e0=hн-hв2=1.25-0.72=0.275 м
Принимаем отношение моментов инерции нижней и верхней частей колонны IнIв=8
отношение моментов инерции нижней части колонны и ригеля (фермы) IрIн=4.
Рис. 1. Компоновка поперечной рамы
1. Постоянная нагрузка
Таблица 1. Постоянная поверхностная нагрузка от покрытия
Минераловатная плита толщиной 150 мм
Пароизоляция - 1 слой рубероида
Профнастил толщиной 0.8 мм
Прогоны покрытия - швеллер №24
Расчётная постоянная линейная нагрузки на ригель рамы:
qп=γngпBcosα=0.95·1.11·66.31 кНм
где:γn = 0.95 - коэффициент надёжности по назначению здания;
gп = 1.11 кПа - расчётная постоянная поверхностная нагрузка от покрытия;
α 0 - угол наклона покрытия.
Опорная реакция ригеля рамы:
FRп=qпL2=6.31·362114 кН
1540-43815Рис. 2. Расчётная схема рамы
Расчётный вес колонны:
Gк=γnγfmgLB2=0.95·1.05·60·9.81·36·6263400 Н=63.4 кН
где:γf = 1.05 - коэффициент надёжности по нагрузке;
m 60 кгм² - расход стали на колонны на единицу площади;
g = 9.81 мс² - ускорение свободного падения.
Вес верхней части колонны Gв 0.2Gк = 0.2 · 63.4 12.7 кН; вес нижней части колонны
Gн 0.8Gк = 0.8 · 63.4 50.7 кН.
Расчётная нагрузка на верхнюю часть колонны:
Fв = γng(γfоHвоBρо + γfс(Hв + Hф + Hп - Hво)Bρс) + Gв = 0.95 · 9.81(1.1 · 1.2 · 6 · 35 + 1.2(5.55 +
+ 3.15 + 1 - 1.2)6 · 200) + 12700 1.29 · 10 = 129 кН где:
γfо = 1.1 - коэффициент надёжности по нагрузке от оконного переплёта;
Hво = 1.2 м - высота верхнего оконного проёма;
ρо = 35 кгм² - поверхностная плотность оконного переплёта;
γfс = 1.2 - коэффициент надёжности по нагрузке от стеновых панелей;
ρс = 200 кгм² - поверхностная плотность стеновых панелей.
Расчётная нагрузка на нижнюю часть колонны:
Fн = γng(γfоHноBρо + γfс(Hн - Hво)Bρс) + Gв = 0.95 · 9.81(1.1 · 6 · 6 · 35 + 1.2(13.25 - 6)6 · 200) +
+ 50700 1.61 · 10 = 161 кН где Hно = 6 м - высота нижнего оконного проёма.
Момент в стыке частей колонны от постоянной нагрузки Mп = (FR + Fв)e = (114 +
+ 129)0.275 66.8 кН·м.
2. Снеговая нагрузка
Нормативное снеговое давление в Красноярске (снеговой район IV) s = 1.5 кПа (п.5.1[2]). Нормативная снеговая нагрузка на покрытие sn = ks = (1.2 - 0.1v)s = (1.2 - 0.1 · 3)1.5 =
= 1.35 кПа где = 1 (прил. 3[2]) v = 3 мс - средняя скорость ветра в зимний период. Расчётная снеговая нагрузка на покрытие s = snγf = 1.35 · 1.4 = 1.89 кПа. Линейная нагрузка на ригель рамы:
qs=γnsBcosα=0.95·1.89·610.8 кНм
FR=qsL2=10.8·362194 кН
Момент в стыке частей колонны от снеговой нагрузки Ms = FRse = 194 · 0.275 53.4 кН·м.
Рис. 3. Линия влияния усилия в колонне от давления кранов
2402705103.3. Вертикальная нагрузка от мостовых кранов
Расчётный вес подкрановых конструкций условно включаемый во временную нагрузку:
Gп=γnγfmgLB2=0.95·1.05·60·9.81·36·6263400 Н=63.4 кН
Расчётное усилие передаваемое на колонну колёсами 2х кранов определяется по линии влияния (рис.3):
Dmax = γf(γnΣ(Fкy) + Gп + γngnbтB) = 1.1(0.95 · 0.85(410(0.008 + 0.142 + 0.475 + 0.342) +
+ 430(0.867 + 1))+ 63.4 + 0.95 · 1.5 · 1.25 · 6) 1150 кН где:
= 0.85 - коэффициент сочетаний (п.4.17[2]);
y - ординаты на линии влияния;
gn = 1.5 кПа - полезная нормативная нагрузка на торможной площадке;
bт = hн = 1.25 м - ширина тормозной площадки.
Нормативные усилия передаваемые на противоположный ряд колонн одним колесом:
Fк1'=Qg+Gкn0-Fк1=80·9.81+15004-410161 кН
где:Q = 80 т - грузоподъёмность крана;
n = 4 - число колёс с одной стороны крана.
Fк1'=Qg+Gкn0-Fк2=80·9.81+15004-430141 кН
Расчётное усилие передаваемое на противоположную колонну колёсами 2х кранов:
Dmin = γf(γnΣ(F'кy) + Gп + γngnbтB) = 1.1(0.95 · 0.85(161(0.008 + 0.142 + 0.475 + 0.342) +
+ 141(0.867 + 1)) + 63.4 + 0.95 · 1.5 · 1.25 · 6) 454 кН.
Моменты передаваемые на нижнюю часть колонны силами Dmax и Dmin:
MDmax = Dmaxeк = 1150 · 0.625 719 кН·м MDmin = Dmineк = 454 · 0.625 284 кН·м
где eк = 0.625 м - расстояние от оси подкрановой балки до центра тяжести нижней части колонны.
4. Горизонтальная нагрузка от мостовых кранов
Нормативная горизонтальная сила передаваемая на колонну одним колесом:
Tк=0.1Qg+Gтn0=0.180·9.81+380429.1 кН
Расчётное усилие передаваемое на колонну колёсами 2х кранов:
T = γfγnΣ(Tкy) = γfγnTкΣy = 1.1 · 0.95 · 0.85 · 29.1(0.008 + 0.142 + 0.867 + 1 + 0.475 + 0.342) 73.1 кН
5. Ветровая нагрузка
Нормативное ветровое давление в Красноярске (III ветровой район) w = 0.38 кПа. Нормативное значение средней составляющей ветровой нагрузки на высоте z определяется по формуле wm = wkc где c - аэродинамический коэффициент равный 0.8 с наветренной стороны и 0.6 - с подветренной (прил. 4[2]); k - коэффициент учитывающий изменение ветрового давления по высоте принимаемый по табл. 6[2]. С помощью этой формулы строим эпюру расчётной линейной ветровой нагрузки на раму qw = γfBwm (рис.4)
Рис. 4. Эпюра расчётной линейной нагрузки на раму
9590171450Определим момент создаваемый ветровым давлением в заделке колонны рассматривая колонну как консоль:
Mw=1.28·5·2.5+1.28+1.665·7.52+1.66+2.118.8·14.42315 кН·м
Заменим неравномерную ветровую нагрузку эквивалентной равномерной создающий равный момент:
qw=2MwH2=2·31518.821.78кНм
qw'=qwc'c=0.8qw0.6=0.75qw=0.75·1.781.34кНм
Ветровую нагрузку на ферму и парапет заменяем равнодействующей:
W=2.11+2.171.22+2.17+2.262.9529.1 кН
W' = 0.75W = 0.75 · 9.1 6.83 кН
6. Определение коэффициента пространственный работы каркаса
α=HвH=5.5518.80.295; n=IвIн=18=0.125;
kB 5.48 (табл. 12.4[4])
d=kB12=5.45120.457; =IнB3dIрH3=-63·0.4574·18.833.71·10-3
α 0.827 α' -0.162 (табл. 12.2[4]). Коэффициент пространственной работы каркаса:
αпр=1-α-α'n0Σy-1=1-0.827+0.16282.83-10.469
где:n = 8 - число колёс кранов на одной нитке подкрановых балок;
Σy 2.83 - сумма ординат линии влияния (рис.3).
Статический расчёт рамы
Статический расчёт рамы выполнен на компьютере. Усилия в сечениях 1-4 от различных нагрузок приведены в таблице 2 сочетания нагрузок - в таблице 3.
Рис. 5. Сечения стойки рамы
Таблица 2. Усилия в сечениях стойки
Таблица 3. Сочетания нагрузок
Проектирование колонны
HвHн=5.5513.250.4190.6; NнNв=16204733.42>3
поэтому согласно п. 6.11[1] коэффициенты для определения расчётных длин участков колонны в плоскости рамы принимаем по табл. 18[1]: н = 2 в = 3. Расчётные длины участков колонны в плоскости рамы: lxв = вHв = 3 · 5.55 = 16.65 м lxн = нHн = 2 · 13.25 =
= 26.5 м; из плоскости рамы: lyв = Hв - hб = 5.55 - 1 = 4.45 м lyн = Hн = 13.25 м.
2. Подбор сечения верхней части колонны
Материал для колонны - сталь С235 (Ry = 230 МПа). Сечение верхней части колонны принимаем в виде сварного двутавра высотой hв = 0.7 м. Расчёт верхней части ведём на сочетание нагрузок 1; 2; 4; 5-; 8: M = -430 кН · м N = -289 кН.
=1.4-0.02λ=1.4-0.02·1.891.36 mef=mx=1.36·6.078.26.
По табл. 74[1] φe = 0.151. Требуемая площадь сечения:
Aт=NφeRyγc=2.89·100.151·2.3·108.32·10-3 м²
Принимаем толщину полки tf = 14 мм; высота стенки hw = hв - 2tf = 0.7 - 2 · 0.014 = 0.672 м.
По условию устойчивости стенки:
hwtw≤0.36+0.8λERy=0.36+0.8·1.892.06·10112.3·10856tw≥hw56=0.012 м.
Для экономии материала целесообразно уменьшить толщину стенки до tw = 8 мм включив в расчётную площадь сечения 2 крайних участка стенки шириной по
85twERy=0.85·0.008·2.06·10112.3·1080.204 м
Требуемая площадь полки:
Afт=12(Aт-1.7tw2ERy)=12(8.32·10-3-1.7·0.00822.06·10112.3·1082.53·10-3 м2
Из условия устойчивости верхней части колонны из плоскости действия момента ширина полки:
из условия местной устойчивости полки:
beftf≤0.36+0.1λxERy=0.36+0.1·1.892.06·10112.3·10816.4
bef=bf-tw2≤16.4tfbf≤32.8tf+tw0.467 м
Принимаем bf = 240 мм; Af = bftf = 0.24 · 0.014 = 3.36 · 10³ м² > Afт.
Полная площадь сечения: A = 2Af + hwtw = 2 · 3.36 · 10³ + 0.672 · 0.008 0.0121 м²;
Рис. 6. Сечение верхней части колонны 1ый вариант
91153810Условная гибкость стенки:
λw=hwtwRyE=0.6720.0082.3·102.06·102.81
λuw=1.3+0.15λ²=1.3+0.15·1.89²1.84
Расчётная высота стенки с учётом только устойчивой её части:
hred=twλuw-λwλuw-1λuw-1ERy==0.0081.84-2.811.84-11.84-12.06·10112.3·1080.335 м
Расчётная площадь сечения:
Ared = A - 2tw(hw - hred) = 0.0121 - 2 · 0.008(0.672 - 0.335) 6.71 · 10³ м²
Ix=0.008·0.672312+20.24·0.014312+0.24·0.014·0.34329.93·10-4 м4
Iy=0.672·0.0083+2·0.014·0.243123.23·10-5 м4
Wx=Ixymax=9.93·100.352.84·10-3 м³ ρx=WxA=2.84·10-30.01210.235 м
ix=IxA=9.93·100.01210.287 м iy=IyA=3.23·100.01210.0517 м
Проверка устойчивости верхней части колонны в плоскости действия момента
λx=lxix=16.650.28758 λx=λxRyE=582.3·1082.06·10111.94
mx=MNρx=430289·0.2356.33 AfAw=0.014·0.240.672·0.008=0.625
= 1.28 (табл. 73[1]);mef = mx = 1.28 · 6.33 8.1φe = 0.153 (табл. 74[1])
=NφeAred=2.89·100.153·6.71·10³2.82·108 Па>Ryγc
Увеличиваем толщину полки до 16 мм (рис.7).
hw = hв - 2bf = 0.7 - 2 · 0.016 = 0.668 м
A = 2bftf + hwtw = 2 · 0.24 · 0.016 + 0.668 · 0.008 0.013 м²
Ared = A - 2tw(hw - hred) = 0.013 - 2 · 0.008(0.668 - 0.335) 7.67 · 10³ м²
Рис. 7. Сечение верхней части колонны 2ой вариант
Ix=0.008·0.668312+20.24·0.016312+0.24·0.016·0.34221.1·10-3 м4
Iy=0.668·0.0083+2·0.016·0.243123.69·10-5 м4
Wx=Ixymax=1.1·10³0.353.14·10-3 м³ ρx=WxA=3.14·10-30.0130.242 м
ix=IxA=1.1·10³0.0130.291 м iy=IyA=3.69·100.0130.0533 м
λx=lxix=16.650.29157.2 λx=λxRyE=57.22.3·1082.06·10111.91
mx=MNρx=430289·0.2426.15 AfAw=0.016·0.240.668·0.008=0.719
=NφeAred=2.89·1050.155·7.67·10-32.43·108 Па>Ryγс
Рис. 8. Сечение верхней части колонны 3ий вариант
24890262255Увеличиваем толщину полки до 18 мм (рис.8).
hw = hв - 2bf = 0.7 - 2 · 0.018 = 0.664 м
A = 2bftf + hwtw = 2 · 0.24 · 0.018 + 0.664 · 0.008 0.014 м²
Ared = A - 2tw(hw - hred) = 0.014 - 2 · 0.008(0.664 - 0.335) 8.74 · 10³ м²
Ix=0.008·0.664312+20.24·0.018312+0.24·0.018·0.34121.2·10-3 м4
Iy=0.664·0.0083+2·0.018·0.243124.15·10-5 м4
Wx=Ixymax=1.2·10³0.353.43·10-3 м³ ρx=WxA=3.43·10-30.014=0.245 м
ix=IxA=1.2·10³0.0140.293 м iy=IyA=4.15·100.0140.0544 м
λx=lxix=16.650.29356.8 λx=λxRyE=56.82.3·1082.06·10111.9
mx=MNρx=430289·0.2456.07 AfAw=0.018·0.240.664·0.008=0.813
=NφeAred=2.89·1050.155·8.74·10-32.13·108 ПаRyγс
(устойчивость в плоскости действия момента обеспечена)
Проверка устойчивости верхней части колонны из плоскости действия момента
λy=lyiy=4.450.054481.8 λc=3.14ERy=3.142.06·102.3·1094 φy0.685
Максимальный момент в средней трети расчётной длины стержня M = 349 кН·м (рис.9). Проверка ведётся по формуле 56[1]:
Для нахождения коэффициента c находим следующие коэффициенты:
α = 0.65 + 0.05 · 5 = 0.9 = 1 (п. 5.31[1]);
c5=1+5α=11+5·0.90.69
α=8leftfhbf21+htw32bftf32.25
φ1=EIyRyExhlef21.77>0.85
φb = 0.68 + 0.21φ = 0.68 + 0.21 · 1.77 1.05 > 1 принимаем φb = 1
c10=11+mxφyφb=11+6.07·0.6850.194
c = c(2 - 0.2mx) + c(0.2mx - 1) = 0.69(2 - 0.2 · 6.07) + 0.194(0.2 · 6.07 - 1) 0.584
NcφyA=2.89·1050.584·0.685·0.0145.16·107 ПаRyγc
(устойчивость из плоскости действия момента обеспечена)
2. Подбор сечения нижней части колонны
Комбинация нагрузок наиболее загружающая подкрановую ветвь (1)
; 3; 5-: M = -594 кН N = -1390 кН
Комбинации нагрузок наиболее загружающие наружную ветвь (2)
; 2; 4; 5+; 8: M = 1000 кН·м N = -988 кН;1; 2; 3; 5+; 8: M = 930 кН·м N = -1620 кН
Принимаем подкрановую ветвь в виде прокатного широкополочного двутавра а наружную - в виде сварного швеллера. Расстояние от наружной грани колонны до центра тяжести наружной ветви z 0.05 м. Расстояние между осями ветвей h = hн - z = 1.25 -
- 0.05 = 1.2 м. Ориентировочное положение центра тяжести:
y1=M2h0M1+M2=930·1.2594+9300.732 м y2=h0-y1=1.2-0.732=0.468 м
Nв1=N1y2+M1h0=1390·0.468+5941.21040 кН
Nв2=N2y1+M2h0=1620·0.732+9301.21760 кН
Принимаем φ 0.8; тогда требуемая площадь сечения
Aв1=Nв1φRyγc=1.04·100.8·2.3·1085.65·10-3 м²
Принимаем двутавр 20К2 (A = 5.97 · 10³ м² ix = 0.0507 м iy = 0.0861 м)
λy=lyiy=13.250.0861154>120
Принимаем двутавр 40Б1 (A = 6.125 · 10³ м² ix = 0.0342 м iy = 0.16 м)
λy=lyiy=13.250.1682.8120
Aв2=Nв2φRyγc=1.76·1060.8·2.3·1089.56·10-3 м²
Для удобства прикрепления элементов решётки просвет между внутренними гранями полок принимаем такой же как у подкрановой ветви (373 мм). Для удобства соединения встык с верхней частью колонны толщину стенки принимаем равной толщине полки верхней части колонны (18 мм). Для размещения полок и сварных швов высоту стенки принимаем равной 420 мм. Требуемая площадь полки:
Af=Aв2-hwtw2=9.56·10-3-0.42·0.0182=0.002 м2
Предварительно принимаем λ 2. Из условия местной устойчивости полки:
bftf≤0.43+0.08λERy=(0.43+0.08·2)2.06·10112.3·10817.7
Принимаем bf = 200 мм tf = 12 мм (рис.10).
bftf=0.20.01216.717.7 Af=bftf=0.2·0.012=2.4·10-3 м2>0.002 м2
Геометрические характеристики наружной ветви:
Aв2 = 0.018 · 0.42 + 2 · 0.2 · 0.012 0.0124 м²
z0=0.018·0.42·0.009+2·0.2·0.012·0.1180.01240.051 м
Рис. 10. Сечение наружной ветви нижней части колонны 1ый вариант
Ix=0.42·0.018312+0.42·0.0180.051-0.0092+2(0.012·0.2312+
+0.012·0.2(0.118-0.051)²)5.11·10 м
Iy=0.018·0.42312+20.2·0.012312+0.2·0.012·0.19322.9·10-4 м4
ix=IxA=5.11·10-50.01240.0642 м iy=IyA=2.9·10-40.01240.153 м
Уточняем положения центра тяжести сечения колонны:
h = hн - z = 1.25 - 0.051 = 1.199 м
y1=Aв2h0Aв1+Aв2=0.0124·1.1996.125·10-3+0.01240.803 м y2=h0-y1=1.199-0.803=0.396 м
Уточняем усилия в ветвях:
Nв1=N1y2+M1h0=1390·0.396+5941.199954 кН
Nв2=N2y1+M2h0=1620·0.803+9301.1991860 кН
Проверка устойчивости ветвей из плоскости действия момента
) Подкрановая ветвь:
λy=lyiy=13.250.1682.8 φ=0.678
=NφAв1γс=9.54·1050.678·6.125·10-32.3·108 Па=Ryγc
λy=lyiy=13.250.15386.6 φ=0.65
=NφAв1γс=1.86·1060.65·0.01242.31·108 Па>Ryγc
Увеличиваем толщину полки до 14 мм (рис. 11).
Aв2 = 0.018 · 0.42 + 2 · 0.2 · 0.014 0.0132 м²
z0=0.018·0.42·0.009+2·0.2·0.014·0.1180.01320.055 м
Рис. 11. Сечение наружной ветви нижней части колонны 2ой вариант
Ix=0.42·0.018312+0.42·0.0180.055-0.0092+2(0.014·0.2312+
+0.014·0.2(0.118-0.055)²)5.71·10 м
Iy=0.018·0.42312+20.2·0.014312+0.2·0.014·0.19423.22·10-4 м4
ix=IxA=5.71·10-50.01320.0658 м iy=IyA=3.22·10-40.01320.156 м
h = hн - z = 1.25 - 0.055 = 1.195 м
y1=Aв2h0Aв1+Aв2=0.0132·1.1956.125·10-3+0.01320.816 м y2=h0-y1=1.195-0.816=0.379 м
Nв1=N1y2+M1h0=1390·0.379+5941.195938 кН
Nв2=N2y1+M2h0=1620·0.816+9301.1951880 кН
Т.к. полученное усилие в подкрановой ветви меньше предыдущего повторная проверка её устойчивости не требуется. Проверка устойчивости наружной ветви:
λy=lyiy=13.250.15684.9 φ=0.662
=NφAв1=1.88·1060.662·0.01322.15·108 ПаRyγc
(устойчивость наружной ветви из плоскости рамы обеспечена)
3. Проектирование решётки
Из условия равноустойчивости подкрановой ветви в плоскости и из плоскости рамы определяем требуемое расстояние между узлами решётки: λв1 = λy1 = 82.8 lв1 = λв1ix1 =
= 82.8 · 0.0342 2.83 м. Делим нижнюю часть колонны за исключением участков 800 мм
сверху и 100 мм снизу на 5 частей по 2490 мм (рис. 12). Проверка устойчивости участков ветвей:
λx1=lв1ix1=2.490.034272.8 φ=0.743
=NφAв1=9.38·1050.743·6.125·10³2.06·108 ПаRyγc
λx2=lв1ix2=2.490.065837.8 φ=0.905
=NφAв1γс=1.88·1060.905·0.01321.57·108 ПаRyγc
Максимальная поперечная сила в сечении колонны Q = 120 кН (сочетание нагрузок 1; 2; 3; 5-; 8). Длина раскоса:
lр=1.1952+1.24521.726 м sinα=1.1951.7260.692
Сжимающее усилие в раскосе:
Nр=Q2sinα=1202·0.69286.7 кН
Предварительно принимаем λр 100 φ 0.56. Требуемая площадь сечения раскоса:
Aр=NрφRyγc=8.67·1040.56·2.3·108·0.758.98·10-4 м2
Принимаем уголок 60х8 (Aр = 9.04 · 10 м² imin = 0.0117 м).
λр=lрimin=1.7260.0117148150 φ=0.297
=NφAр=8.67·1040.297·9.04·103.23·108 Па>Ryγc
Принимаем уголок 80х6 (Aр = 9.38 · 10 м² imin = 0.0158 м).
λр=lрimin=1.7260.0158109150 φ=0.556
Рис. 12. Расположение узлов решётки
=NφAр=8.67·1040.556·9.38·10-41.66·108 ПаRyγc
4. Проверка устойчивости колонны как единого стержня
в плоскости действия момента
Геометрические характеристики всего сечения (рис. 13):A = A + A = 6.125 · 10³ + 0.0132 0.0193 м²
Ix=Ix1+A1y12+Ix2+A2y22=7.149·10-6+6.125·10-3·0.8162+5.71·10-5+
+0.0132·0.37926.05·10-3 м4 ix=IxA=6.05·10-30.01930.56 м
λx=lxix=26.50.5647.3
Рис. 13. Сечение нижней части колонны
λef=λx2+α1A2Aр=47.3²+27·0.01932·9.38·1050.2
λef=λefRyE=50.22.3·1082.06·10111.68
Для сочетания нагрузок догружающих наружную ветвь: M = 930 кН·м N = -1620 кН
mef=MAy2+z0NIx=930·0.01930.379+0.0551620·6.05·10-30.795 φe=0.616
=NφeA=1.62·1060.616·0.01931.36·108 ПаRyγc
Для сочетания нагрузок догружающих подкрановую ветвь: M = -594 кН·м N = -1390 кН
mef=MAy1NIx=594·0.0193·0.8161390·6.05·10-31.11 φe=0.553
=NφeA=1.39·100.553·0.01931.3·108 ПаRyγc
Устойчивость колонны как единого стержня из плоскости рамы проверять не требуется т.к. она обеспечена проверкой устойчивости отдельных ветвей.
5. Проектирование узла сопряжения верхней и нижней частей колонны
Расчётные комбинации усилий в сечении над уступом:
) 1; 3; 5+: M = 226 кН·м N = -243 кН; 2) 1; 2: M = -140 кН·м N = -437 кН·м
Прочность стыкового шва (ш1) проверяем по нормальным напряжениям в крайних точках сечения надкрановой части. Площадь шва равна площади сечения верхней части колонны.
=NA+MW=2.43·1050.014+2.26·1053.43·10-38.32·107 ПаRwy=1.95·108 Па
=NA-MW=2.43·1050.014-2.26·1053.43·10-3-4.85·107 ПаRwy
=NA-MW=4.37·1050.014-1.4·1053.43·10-39.6·106 ПаRwy=1.95·108 Па
=NA+MW=4.37·1050.014+1.4·1053.43·10-37.2·107 ПаRwy
Длина сминаемой поверхности l = bор + 2tп = 0.3 + 2 · 0.02 = 0.34 м где bор = 0.3 м - ширина опорных рёбер балки tп = 0.02 м - толщина плиты.
Из условия смятия определяем толщину стенки траверсы:
tт≥DmaxlRpγc=1.15·1060.34·3.51·108=9.6·10-3 м
где Rp 3.51 · 10 Па - расчётное сопротивление смятию торцевой поверхности. Принимаем tт = 10 мм.
Усилие во внутренней полке верхней части колонны:
Nf=N2+Mhв=4372+1400.7419 кН
Для шва крепления вертикального ребра траверсы к её стенке принимаем полуавтоматическую сварку в углекислом газе проволокой Св-08Г2С катет шва 6 мм (табл. 38[1]). f = 0.9 z = 1.05 Rwf = 215 МПа (табл. 34 и 56[1]). Требуемая расётная длина шва:
lf2≥Nf4kffRwfγwfγc=4.19·1054·0.006·0.9·2.15·108=0.09 м
lf2≥Nf4kfzRwzγwzγc=4.19·104·0.006·1.05·1.62·10=0.103 м
fkf > lf2 = 85 · 0.9 · 0.006 = 0.459 м.
Для расчёта шва крепления траверсы к подкрановой ветви составляем комбинацию усилий дающую наибольшую опорную реакцию траверсы.
; 3; 5-: M = -594 кН N = -1390 кН.
F=Nhв2hн+Mhн+0.9Dmax=1390·0.72·1.25+5941.25+0.9·11501900 кН
Принимаем kf = 4 мм. Требуемая расётная длина шва:
lf3≥F4kffRwfγwfγc=1.9·104·0.004·0.9·2.15·108=0.614 м
lf3≥F4kfzRwzγwzγc=1.9·104·0.004·1.05·1.62·10=0.698 м
fkf > lf3 = 85 · 0.9 · 0.004 = 0.306 lf3 увеличиваем катет шва до 7 мм:
lf3≥F4kffRwfγwfγc=1.9·104·0.007·0.9·2.15·108=0.351 м
lf3≥F4kfzRwzγwzγc=1.9·104·0.007·1.05·1.62·10=0.399 м
fkf > lf3 = 85 · 0.9 · 0.004 = 0.536 lf3 принимаем lf3 = 400 мм.
Из условия прочности стенки подкрановой ветви в месте крепления траверсы определяем высоту траверсы hт:
hт=F2sRsγc=1.9·1062·0.007·1.33·1081.02 м
гдеs = 7 мм - толщина стенки 40Б1
Rs = 133 МПа - расчётное сопротивление стали С235 сдвигу.
Принимаем tт = 1.05 м.
-499110-224790Рис. 14. Сечение и расчётная схема траверсы
29765-167640Положение центра тяжести сечения:
y=0.42·0.012·0.006+0.01·0.876·0.45+0.18·0.012·0.894+0.01·0.15·0.9750.42·0.012+0.01·0.876+0.18·0.012+0.01·0.150.422 м
Ix=0.42·0.012312+0.42·0.0120.422-0.0062+0.01·0.876312+0.01·0.876·
·0.45-0.4222+0.18·0.012312+0.18·0.0120.894-0.4222+0.01·0.15312+
+0.01·0.150.975-0.42232.18·10-3м4
Wx=Ixhт-y=2.18·10-31.05-0.4223.47·10-3 м3
Максимальный изгибающий момент в траверсе возникает при при сочетании нагрузок 1; 3; 5-: M = -594 кН N = -1390 кН:
Mт=Mhн+Nhв2hнhн-hв=5941.25+1390·0.72·1.251.25-0.7475 кН·м
=MтWx=4.75·1053.47·10-31.37·108Ryγc
Максимальная поперечная сила в траверсе:
Qт=Nhв2hн+Mhн+0.9kDmax2=1390·0.72·1.25+5941.25+0.9·1.2·115021490 кН
=Qтhтtт=1.49·1061.05·0.011.42·108 Па>Rsγc=1.33·108 Па
Увеличиваем толщину стенки траверсы до 12 мм:
=Qтhтtт=1.49·1061.05·0.0121.18·108 ПаRsγc=1.33·108 Па
6. Проектирование базы колонны
Т.к. ширина нижней части колонны более 1 м база раздельного типа.
Расчётные комбинации усилий в нижнем сечении колонны:
) Для базы подкрановой ветви - 1; 3; 5-; 7: M = -437 кН·м N = -1440 кН
) Для базы наружной ветви - 1; 2; 3; 5+; 8: M = 930 кН·м N = -1620 кН.
Усилия в ветвях колонны:
Nв1=N1y2+M1h0=1440·0.379+4371.195822 кН
Требуемая площадь плиты:
Aп2≥Nв2Rф=1.88·1068.4·1060.224 м2
где Rф 8.4 МПа - расчётное сопротивление бетона фундамента.
По конструктивным соображениям свес плиты c ≥ 40 мм. Тогда ширина плиты B ≥ bк + 2с = = 420 + 2 · 40 = 500 мм принимаем B = 500 мм. Длина плиты:
L≥Aп2B=0.2240.50.448
принимаем L = 450 мм. Aп2 = BL = 0.5 · 0.45 = 0.225 м. Среднее напряжение в бетоне под плитой:
=Nв2Aп2=1.88·1060.2457.67·106 Па
Рис. 15. Разбиение базы наружной ветви нижней части колонны на участки
-213360461645Толщину траверсы принимаем равной 12 мм. Изгибающие моменты на участках плиты (рис. 15):
Участок 1 - консольный свес c = 0.05 м
M1=c122=7.67·106·0.05229590 Н=9.59 кН
Участок 2 - консольный свес c = 0.05 м
M2=c222=7.67·106·0.05229590 Н=9.59 кН
Участок 3 - плита опёртая на 4 стороны a = 0.2 м b = 0.373 м ba=0.3730.21.87 α = 0.097 (табл.8.6[3])
M3=αa322=0.097·7.67·106·0.22214900 Н==14.9 кН
Участок 3 - плита опёртая на 4 стороны
a = 0.108 м b = 0.373 м ba=0.3730.1083.45>2
α = 0.125 (табл.8.6[3])
M4=αa422=0.125·7.67·106·0.108225590Н==5.59 кН
За расчётный момент принимаем Mmax = M = 14.9 кН. Требуемая толщина плиты:
tп=6MRy=6·1.49·1042.3·1080.02 м
Принимаем tп = 22 мм т.к. нужен припуск на фрезеровку 2 мм.
Высота траверсы определяется из условия размещения шва крепления её к ветви колонны. Катет шва kf = 8 мм.
lf2≥Nв24kffRwfγwfγc=1.88·1064·0.008·0.9·2.15·108=0.304 м
lf2≥Nв24kfzRwzγwzγc=1.88·1064·0.008·1.05·1.62·108=0.345 м
Принимаем hт = 0.36 м.
Проектирование подкрановой балки
Материал для подкрановой балки (группа 1) - сталь С255 Ry = 250 МПа.
1. Нагрузки на подкрановую балку
Нормативные вертикальные усилия от колёс крана Fк1n=410 кН Fк2n=430 кН. Номативные горизонтальные усилия от колёс крана Tк1n=0.1Fк1n=0.1·410=41 кН Tк2n=0.1Fк2n=0.1·430=43 кН. Расчётные усилия от колёс крана:
Fк1=γnγfk1Fк1n=0.95·1.1·0.95·1.1·410448 кН
Fк2=γnγfk1Fк1n=0.95·1.1·0.95·1.1·430470 кН
Tк1=γnγfk2Tк1n=0.95·1.1·0.95·4140.7 кН
Tк2=γnγfk2Tк2n=0.95·1.1·0.95·4342.7 кН
где k = 1.1 и k = 1 - коэффициенты динамичности.
2015246380Рис. 16. Линия влияния изгибающего момента в сечении x = 2.8 м
Для определения расчётного изгибающего момента устанавливаем краны в наневыгоднейшем положении по правилу Винклера: середину отрезка между равнодействующей всех сил (в нашем случае двух Fк2) и ближайшим к ней колесом (эта точка находится на расстоянии 0.2 м от одного колеса и 0.6 м от другого) совмещаем с серединой пролёта (рис. 16). Максимальный момент возникает под колесом ближайшим к середине пролёта. Оно имеет абсциссу x = 2.8 м. Максимальная ордината линии влияния:
y0=x0l-x0l=2.86-2.861.49 м
Рис. 17. Линия влияния поперечной силы в сечении x = 0
48653810Ордината линии влияния под 2ым колесом 1.19 м. Расчётный момент от вертикальной нагрузки Mx = αΣ(Fy) = 1.05 · 470(1.49 + 1.19) 1320 кН · м где α = 1.05 - коэффициент учитывающий влияние собственного подкрановых конструкций и временной нагрузки на тормозной площадке. Расчётный момент от горизонтальной нагрузки My = Σ(Ty) = 42.7(1.49 + 1.19) 114 кН · м.
Для определения расчётной поперечной силы устанавливаем краны так чтобы одно колесо было на опоре а остальные - как можно ближе к ней (рис. 17). Расчётная вертикальная поперечная сила Qx = αΣ(Fy) = 1.05(470(1+0.867) + 448(0.342 + 0.208))
80 кН расчётная горизонтальная поперечная сила Qy = Σ(Ty) = 42.7(1+0.867) +
+ 40.7(0.342 + 0.208) 102 кН.
Принимаем подкрановую балку симметричного сечения с тормозной конструкцией в виде листа рифлёной стали толщиной 6 мм и швеллера №18.
=1+2MyhбMxhн=1+2·2061320·1.251.25
Требуемый момент сопротивления:
Wx≥MxRyγc=1.25·1.32·1062.5·108=6.6·10-3 м3
Оптимальная высота балки:
hо=33kwWx2=33·120·6.6·10-321.06 м
Т.к. расчётный момент создаётся колёсами только 1 крана Mn=Mx1.1.
Минимальная высота балки:
hmin=5γcRylMn24EMxlf=5·2.5·108·6·60024·1.27·2.06·1011·1.10.652 м
Принимаем hб = 1 м и tf = 0.02 м. Тогда hw = hб - 2tf = 1 - 2 · 0.02 = 0.96 м. Из условия среза стенки силой Qx:
tw≥3Qx2hwRs=3·1.18·1062·0.96·1.45·1080.013 м
Принимаем tw = 14 мм; kw=hwtw=9601468.6.
Ix≥Wxhб2=6.6·10-323.3·10-3 м4
Ixw=twhw312=0.014·0.963121.03·10-3 м4
Af≥2Ix-Ixwhw+tf2=23.3·10-3-1.03·10³0.96+0.0224.73·10-3 м2
bf≥Aftf=4.73·10-30.020.237 м
Принимаем bf = 0.24 м Af = bftf = 0.24 · 0.02 = 4.8 · 10³ м².
beftf=bf-tw2tf=0.24-0.0142·0.02=5.6512ERy=122.06·10112.5·10814.4
9115311785значит устойчивость пояса обеспечена.
Рис. 18. Сечение подкрановой балки
4. Проверка прочности сечения
Геометрические характеристики сечения балки относительно горизонтальной оси (без учёта тормозной конструкции):
Ix=0.014·0.96312+20.24·0.02312+0.24·0.02·0.4923.34·10-3 м4
Wx=2Ixhб=2·3.34·10-3=6.68·10-3 м3
Геометрические характеристики тормозной балки в состав которой входят верхний пояс подкрановой балки тормозной лист и швеллер относительно вертикальной оси:
x0=1.11·0.006·0.635+2.07·10-3·1.2010.24·0.02+1.11·0.006+2.07·10-30.496 м
Iy=0.02·0.24312+0.02·0.24·0.4962+0.006·1.11312+0.006·1.110.635-0.4962+
+ 8.6·10-7+2.07·10-3(1.201-0.496)23.05·10-3 м4
Для правого края верхнего пояса:
Wy=Iyx0+bf2=3.05·10-30.496+0.2424.95·10-3 м3
=MxWx+MyWy=1.32·1066.68·10-3+1.14·1054.95·10-32.21·108 ПаRyγc
Проверка прочности стенки на действие местных напряжений под колесом крана
If1=Iр+bftf312=2.86473·10-5+0.24·0.023122.88·10-5 м4
l0=c3If1tw=3.2532.88·10-50.0120.435 м
loc=Fк2twl0=4.7·1050.014·0.435=7.72·107 ПаRyγc=2.5·108 Па
где:Iр = 2.86473 · 10 м - момент инерции кранового рельса КР-100
c = 3.25 - коэффициент для учёта степени податливости сопряжения пояса и стенки.
Проектирование стропильной фермы
Стержни фермы выполняются из спаренных уголков. Материал стержней фермы - сталь С245 (Ry = 240 МПа).
Рис. 19. Стропильная ферма
Постоянная нагрузка. Расчётная нагрузка от покрытия gк = 1.11 кПа. Узловые силы:
F = F = 6 · 1.11(2.794 + 1.5) 28.6 кН; F = 6 · 1.11 · 3 20 кН.
Опорная реакция FRg = F + 4.5F = 28.6 + 4.5 · 20 118.6 кН.
Снеговая нагрузка. Расчётная снеговая нагрузка s = 1.89 кПа. Узловые силы:
F = F = 6 · 1.89(2.794 + 1.5) 48.7 кН; F = 6 · 1.89 · 3 = 34 кН.
Опорная реакция FRg = F + 4.5F = 48.7 + 4.5 · 34 201.7 кН.
Нагрузка от рамных моментов. Момент вызывающий наибольшее по модулю растягивающее усилие в 1ой панели верхнего пояса (сочетание нагрузок 1; 2; 4; 5-; 8)
Mma 2; 3; 6-; 7) M2max = -118 кН·м.
Момент от сочетания нагрузок 1; 4; 5-; 8: M = -430 + 145 = -285 кН·м;
соответствующий момент на противоположной опоре 1; 3; 6-; 7: -118 + 145 = 27 кН·м
Нагрузка от распора рамы:
; 2; 4; 5-; 8: H = 5.58 + 12.8 + 26.5 + 38 + 8.75 91.6 кН
; 2; 3; 6-; 7: H = 5.58 + 12.8 + 42.8 + 11.2 - 5.59 66.8 кН
; 4; 5-; 8: H = 91.6 - 12.8 = 78.8 кН
; 3; 6-; 7: H = 66.8 - 12.8 = 54 кН
2. Расчётные усилий в стержнях
Рис. 20. Схема приложения постоянной и снеговой нагрузок
Рис. 21. Диаграмма Максвелла-Кремоны для постоянной нагрузки
Рис.22. Диаграмма Максвелла-Кремоны для снеговой нагрузки
Рис. 23. Схема приложения и диаграмма Максвелла-Кремоны для единичного момента M
Рис. 24. Схема приложения и диаграмма Максвелла-Кремоны для единичного момента M
Усилия от опорных моментов
Таблица 4. Определение расчётных усилий в стержнях фермы
Таблица 5. Подбор сечений и проверка прочности и устойчивости стержней фермы
3. Расчёт сварных швов прикрепления стержней к фасонкам
Принимаем полуавтоматическую сварку в углекислом газе проволокой Св-08Г2С толщину фасонок 14 мм (табл. 9.2[3]) катет шва 5 мм (табл. 38[1]). f = 0.9 z = 1.05 Rwf = 215 МПа (табл. 34 и 56[1]) Rwz = 278 МПа. fRwfγwfγc = 194 МПа zRwzγwzγc = 292 МПа поэтому длину швов определяем по металлу шва (табл. 6).
Таблица 6. Расчёт сварных швов крепления стержней фермы к фасонкам
4. Расчёт укрупнительного стыка фермы
Принимаем укрупнительный стык на высокопрочных болтах. В месте стыка пояса соединяются стыковыми накладками сверху и с боков. Количество поверхностей трения в болтовом соединении сверху - 1 сбоку - 2. Количество болтов в полке пояса в 2 раза больше чем в стенке. Тогда средее количество поверхностией трения k 1.33. Принимаем высокопрочные болты из стали 40Х "селект" диаметром d = 16 мм (Rbun = 1.1 ГПа Rbh = 0.7Rbun = 770 МПа Abn = 1.57 · 10 м²). Расчётное усилие воспринимаемое каждой поверхностью трения элементов стянутых 1 высокопрочным болтом при количестве болтов n ≥ 10 (γb = 1):
Qbh=RbhγbAbnγh=7.7·10·1.57·10·0.251.22.52·104=25.2 кН
Стык верхнего пояса:
n=NQbhkγc=92725.2·1.3327.7
Принимаем 28 болтов из них 10 в стенке и 18 в полке стержня.
kср=10·2+18281.36>1.33
(проверка прочности не требуется)
n=NQbhkγc=90325.2·1.3326.9
Принимаем 27 болтов из них 9 в стенке и 18 в полке стержня.
kср=9·2+18281.291.33 n=NQbhkγc=90325.2·1.2927.7
ринимаем 28 болтов из них 10 в стенке и 18 в полке стержня.
kср=10·2+18281.36>1.29
Расстояния между центрами болтов: минимальное 2.5d = 1.3 · 16 40 мм максимальное 12t = 12 · 9 = 108 мм;
Рассотяния от центра болта до края элемента: минимальное 1.3d = 1.3 · 16 21 мм максимальное 4d = 4 · 16 = 64 мм.
5. Расчёт узлов опирания фермы на колонну
Опорное усилие фермы (332 кН) передаётся на колонну в уровне нижнего пояса через опорный фланец на опорный столик привариваемый к грани колонны. Фланец выступает ниже края опорной фасонки на 25 мм. Толщину опорного столика принимаем равной 30 мм. Высоту опорного столика принимаем из условия размещения сварных швов:
lw≥1.2N2kffRwfγwfγc=3.32·1052·0.007·0.9·2.15·1080.155 мм
принимаем lw = hc = 1.6 м.
Принимаем толщину опорного фланца tф = 20 мм. Требуемая ширина опорного фланца из условия прочности на смятие:
bф≥NRptф=3.32·103.6·10·0.020.046 м
Использованная литература
СНиП II–23–81*. Стальные конструкции. Введ. 01.01.82 М.: Стройиздат 2010.–96 с.
СНиП 2.01.07–85*. Нагрузки и воздействия. Введ. 01.01.87 М.: Стройиздат 2010.–36 с.
Кудишин Ю.И. и др. Металлические конструкции учебник под ред. Ю.И.Кудишина. М.: издательский центр «Академия» 2010. –688 с.
Шагивалеев К.Ф. Статический расчет поперечной рамы одноэтажного промышленного здания учебное пособие. – СГТУ 1995. –72 с.
Сычёв И.И. Шагивалеев К.Ф Компоновка каркаса одноэтажного производственного здания методические указания. – СГТУ 1983. –32 с.
Нилов А.А. и др. Стальные конструкции производственных зданий справочник. – К.: "Будiвельник" 1986.– 272 с.

MK v 2 release.dwg

Пароизоляция (1 слой рубероида)
Плиты пенополистирольные ПСБ-35
Защитный слой (битумная мастика)
Гидроизоляция (4 слоя рубероида)
Панель профилированного настила
Стальной каркас одноэтажного nпромышленного здания
План цеха разрезы схемы элементов покрытия колонна сечения узлы
Схема расположения элементов конструкций nпокрытия в уровне верхних поясов ферм
Схема расположения элементов конструкций nпокрытия в уровне нижних поясов ферм
Масса наплавленного металла: 3422 кг
Таблица отправочных марок
Заводские швы выполнять полуавтоматической сваркой
проволокой СВ-08ГА d=2мм.
Диаметры отверстий 26 мм кроме оговоренных.
Все конструкции для защиты от коррозии обработать
краской УР-17-ПГ по СНиП 2.03.11-85
Геометрическая схема фермыn(усилия - кН; размеры - мм)
Катеты швов kf=8 мм кроме оговоренных.
Отправочная марка фермы Ф-1 геомерическая схема фермы узлы спецификация металла
Спецификация металла (на одну отправочную марку)
Одноэтажное промышленное здание в г. Саратове

MK v 0 1 alpha.dwg

Инженерно-геологический разрез nс вариантами фундаментов
Средняя ячейка балочной площадки промышленного здания
Проект балочной площадки
Балочная площадка колонна главная балка узлы разрезы

Речь.doc

В курсовом проекте требуется спроектировать стальной каркас одноэтажного
промышленного здания.
Исходные данные: пролет здания 36 м шаг колонн 12 м общая длина
здания 144 м грузоподъемность крана 16032 т район строительства г.
Саратов подкровельные несущие конструкции: профнастил несущие конструкции
покрытия: фермы с поясами из широкополочных двутавров с решеткой из
гнутосварных замкнутых профилей.
На 1-ой стадии проектирования провели компоновку поперечной рамы
(трижды статически неопределимая) сбор нагрузок на нее (постоянная
снеговая ветровая крановая) выполнили статический расчет помощью
программы Frame (с учетом пространственной работы каркаса) и затем
определили расчетные усилия в стойке рамы в сечениях и составили комбинации
На 2-ой стадии сконструировали и рассчитали колонну.
Колонна ступенчатая сталь С245 бетон фундамента B20 верхняя часть
сплошного сварного двутаврового сечения нижняя – сквозного с решеткой.
База колонны раздельная.
На 3-ей стадии провели расчет фермы. Сопряжение колонны и фермы –
жесткое опирание сбоку. Усилия в элементах фермы определили с помощью
диаграммы Максвелла-Кремоны. Составили сочетания и по расчетным усилиям
подобрали сечения элементов фермы.
Так как общая длина фермы 36 м разбиваем ее на 2 отправочные марки по
м укрупнительный стык проектируем фланцевым на болтах.
На 4-ой стадии провели расчет подкрановой конструкции. Пролет ПБ 12 м.
сталь С255. Рассчитываем как разрезную. Тормозной конструкцией в виде листа
из рифленой стали и швеллера.

10. Список использованной литературы.doc

Список использованной литературы
СНиП 2.01.07–85*. Нагрузки и воздействия. Введ. 01.01.87 М.:
ОАО«ЦПП» 2010.–36 с.
Кудишин Ю.И. и др. Металлические конструкции учебник под ред.
Ю.И.Кудишина. М.: издательский центр «Академия» 2010. –688 с.
Шагивалеев К.Ф. Статический расчет поперечной рамы одноэтажного
промышленного здания учебное пособие. – СГТУ 1995. –72 с.
Сычев И.И. Шагивалеев К.Ф Компоновка каркаса одноэтажного
производственного здания методические указания. – СГТУ 1983. –32
Сахновский М.М. Легкие конструкции стальных каркасов зданий и
сооружений К.: «Будiвельник» 1984. –160 с.
Нилов А.А. и др. Стальные конструкции производственных зданий
справочник. – К.: «Будiвельник» 1986.– 272 с.
Руководство по проектированию стальных конструкций из гнутосварных
замкнутых профилей Госстрой СССР М.: Стройиздат 1978.–44 с.

Кириченко ОиФ.dwg

Почвенно-растительный слой
Опорный столбикnсеч. 300х300
Колоннаnсеч. 400х400
Слой раствораnтолщиной 20 мм
Набетонкаnтолщиной 12 см
Набетонкаnтолщиной 120мм
ФМ-1nниз на отм. -1.500
ФМ-2nниз на отм. -1.500
ФМ-3nниз на отм. -1.500
Схема расположения фундаментов и фундаментных балок
Инженерно-геологический разрез nс вариантами фундаментов
Пески мелкиеnγ= 17.75 кНм³nE= 8.64 МПаnφ= 29 градne= 0.63
Супесьnnq*;γ= 19.32 кНм³nE= 13.86 МПаnφ= 27 градnс= 11 кПаnIL = 0.54
Глинаnγ= 17.95 кНм³nE= 13.25 МПаnφ= 20 градnс= 15 кПаnIL = 0.39
сваи nсеч. 300х300 мм
Основания и фундаменты промышленного здания
Разрез инженерно-геологический разрез схема расположения фундаментов фундаменты узлы
Монолитный фундамент
Спецификация элементов nк схеме расположения фундаментов
Проект выполнен для летнего периода строительства;nрайон строительства - г. Иркутск.n2. За отметку 0.000 принят уровень чистого пола.n3. Монолитный фундамент выполнять из тяжелого бетона класса В15.n4. Заделку стыков колонны с фундаментом выполнять из тяжелого бетона класса В15.n4. Набетонку выполнять из тяжелого бетона класса В15.n5. Фундаментные балки укладываются на цементно-песчанном растворе М150.

05. Определение усилий в элементах рамы - Статический расчет рамы.doc

Определение усилий в элементах рамы
Расчет рамы выполняется отдельно на каждую из нагрузок т.к. расчетные
усилия для разных элементов рамы и даже для разных сечений одного элемента
рамы получаются при различной комбинации нагрузок – их невыгоднейшем
Определение усилий в элементах рамы производится программой «Frame»
основой алгоритма которой скорее всего служит метод конечных элементов.
Результаты расчета рамы по каждому виду ее загружения рекомендуется сводить
По полученным из расчета рамы значениям [pic] [pic] [pic] строят
Расчёт рамы со ступенчатыми стойками и с жестким сопряжением ригеля со
стойками. Усилия в сечениях левой стойки рамы (табл. 3.1).
Продольные усилия определяются следующим образом.
Для постоянной нагрузки:
Для снеговой нагрузки:
Для усилий от мостовых кранов:
левой стойки (1–1 2–2): [p
правой стойки (1–1 2–2): [pic].
Определение расчетных усилий в стойке рамы
Комбинация усилий Сечения стойки
М кНм N кН М кНм N кН М кНм N кН
Усилия 1156781 –988202 483242 –926553
Усилия 1450938 –2135365 528394 –889617
Усилия –870025 –3439313 –1356804 –3367664
Усилия –963451 –3158266 –1261132 –3086617
Усилия –72005 –3439313 –1291198 –3367664
Усилия 20456 –349033 –871953 –3419042
Усилия –870025 –3439313 –1356804 –3364664
Усилия –440159 –349069 –1064488 –3419041
Ниже приведены эпюры расчетных значений [pic] [pic] [pic].
Вертикальная нагрузка от мостовых кранов на левую стойку
Вертикальная нагрузка от мостовых кранов на правую стойку
Горизонтальная нагрузка от мостовых кранов на левую стойку
Горизонтальная нагрузка от мостовых кранов на правую стойку
Ветровая нагрузка на левую стойку
Ветровая нагрузка на правую стойку

Речь Кириченко.doc

В соответствии с заданием я спроектировал каркас одноэтажного промышленного
пролет здания L 24 м
полезная высота 108 м
грузоподъемность крана Q 12520
режим работы мостовых кранов 3К
район строительства Воронеж
температурно-влажностный режим отапливаемое здание
подкровельные несущие конструкции прогоны и профнастил
несущие конструкции покрытия фермы из круглых труб.
На 1-ой стадии проектирования провели компоновку поперечной рамы сбор
нагрузок на нее выполнили статический расчет рамы с помощью программы
FRAME(где мы учли пространственную работу каркаса) и затем определили
расчетные усилия в стойке рамы в 4-х хар-ных сечениях и произвели
комбинирование усилий
На 2-ой стадии запроектировали и рассчитали колонну.С235 B20 Колонна
ступенчатого типа верхняя часть сплошного сечения нижняя- сквозного.
База колонны раздельная.
Определение расчётных длин колонны
Подбор сечения верхней части
Проверка устойчив-ти в пл-ти -> недонапряжение -> уменьшил ширину
Проверка устойч. из пл-ти
Подбор сечения нижней
Проверка устойчивости ветвей
Проверка устойч. в пл-ти как единого стержня
Узел сопряжения В и Н
БАЗА наружной ветви и ПОДКРАН
На 3-ей стадии проектирования провели расчет фермы. Ферма из круглых
Усилия в элементах фермы определили с помощью диаграммы Максвелла-
Подбор сечения стержней
Расчёт швов прикрепления раскосов к поясам
Сопряжение колонны и фермы
На 4-ой стадии проектирования провели расчет подкрановой балки. Пролет
балки 12 м. Подкрановая балка симметричного сечения с тормозной
конструкцией в виде листа из рифленой стали и швеллера .
Определил нагрузки на подкрановую балку
Проверка прочности сечения

Кириченко ПЗ ОиФ.doc

Министерство образования и науки Российской Федерации
Саратовский Государственный Технический Университет
Кафедра: Промышленное и гражданское строительство
Пояснительная записка
к курсовому проекту по дисциплине «Основания и фундаменты »
Оценка характера нагрузок и конструктивных особенностей фундамента 5
Оценка инженерно-геологических условий 5
1. Определение характеристик грунта 5
2. Геологический разрез. 8
3. Заключение по площадке. 9
Фундамент мелкого заложения (I тип). 9
1. Определение глубины заложения подошвы фундамента
мелкого заложения. 9
2. Определение размеров подошвы фундамента. 10
3. Конструирование фундамента. 12
4. Определение конечной осадки основания фундамента. 13
Свайный фундамент (II тип). 16
1. Определение глубины заложения ростверка. Выбор размера сваи. 16
2. Определение несущей способности сваи. 16
3. Определение требуемого количества свай в фундаменте
Определение фактической нагрузки на сваю. 17
4. Конструирование ростверка. 19
5. Определение осадки основания свайного фундамента. 19
Определение стоимости вариантов фундаментов. 21
Расчет фундамента мелкого заложения под колонну
2. Определение размеров подошвы
3. Конструирование фундамента. .25
Расчет фундамента мелкого заложения под колонну №3 27
мелкого заложения 27
2. Определение размеров подошвы фундамента 27
Список использованной литературы 31
Выполнение курсовой работы «Основания и фундаменты промышленного
здания» по дисциплине «Основания и фундаменты» направлено на усвоение
знаний полученных при изучении теоретической части этой дисциплины и на
выработку практических навыков расчета и проектирования оснований и
Расчет производится по методу предельных состояний в соответствии с
положениями СНиП 2.02.01-83 «Основания зданий и сооружений» и СНиП 2.02.03-
«Свайные фундаменты».
Выбираются в соответствии с номером зачетной книжки: 0802895
Район строительства – г. Иркутск.
Сумма абсолютных значений среднемесячных отрицательных температур за
зиму в данном районе [pic].
Отметка поверхности природного рельефа [pic].
Уровень подземных вод [pic].
Слои грунта сверху вниз:
Характеристики Почвенный слойПервый слойВторой слойТретий
Мощность м. 04 30 48
Показатели физико-механических свойств грунта:
Характеристики грунта 1-ый слой 2-ой слой 3-ий слой
плотность [pic] тм³ 181 197 183
плотность твердых частиц [pic] 263 270 267
природная влажность [pic] дол. 0120 0225 0275
коэффициент сжимаемости 0140 0090 0055
коэффициент фильтрации [pic] 21*10-5 11*10-7 25*10-8
угол внутреннего трения [pic] °29 27 20
сцепление [pic] кПа - 11 15
влажность на границе - 0255 0385
текучести [pic] дол. ед.
влажность на границе - 0190 0205
пластичности [pic] дол. ед.
Вариант Фундамент [pic] [pic] [pic]
План и разрез здания: схема № 1.
Оценка характера нагрузок и конструктивных особенностей фундамента
В задании приведены расчётные нагрузки по обрезу фундамента для
расчёта по второй группе предельных состояний - [pic] [pic] и [pic].
Расчётные нагрузки для расчёта по первой группе предельных состояний [pic]
[pic] [pic]определяются путём умножения заданной нагрузки на осреднённый
коэффициент перегрузки [pic].
Конструктивные особенности фундамента оцениваются по принадлежности к
зданию конструктивные особенности которого в свою очередь оцениваются по
чувствительности к осадкам и возможным последствиям при неравномерных
осадках. К конструктивным особенностям фундамента относятся также способ
сопряжения фундамента с колонной отметка обреза фундамента. Наличие
стакана или анкерных болтов влияющих на высоту фундамента.
Здание каркасное одноэтажное с железобетонным колоннами.
Железобетонные колонны замоноличиваются в стакан фундамента.
По СНиП 2.02.01-83 [1] принимаем:
Предельная величина осадки [p
Относительная разность осадок (ΔSL)U = 0002.
Оценка инженерно-геологических условий
1. Определение характеристик грунта
Удельный вес грунта:
где ρ – плотность грунта; g=980665 мс2 – ускорение свободного
Удельный вес частиц грунта:
где ρs – плотность частиц грунта.
где wL – влажность грунта на границе текучести wp – то же на
границе раскатывания (пластичности).
Показатель текучести:
где w – природная влажность грунта.
Коэффициент пористости грунта:
Степень влажности грунта:
где γw=10 кНм3 – удельный вес воды.
Коэффициент относительной сжимаемости:
где m0 – коэффициент сжимаемости.
Модуль деформации грунта:
где [pic] – коэффициент Пуассона:
=03 – для песков супесей
=035 – для суглинков
Удельный вес грунта с учетом взвешивающего действия воды:
Расчет характеристик грунтов основания
Результат расчета всех характеристик грунтов сведен в табл. №5.
Почвенный слой. При разработке котлована подлежит срезке и
использованию для рекультивации земель.
Слой №1 - пески мелкие. По модулю деформации первый слой относится к
среднесжимаемым грунтам.
Слой №2 – супеси. Второй слой по показателю текучести классифицируется
как пластичный. Так как Е=13759 МПа слой является среднесжимаемым.
Слой №3 – глины. Третий слой по показателю текучести классифицируется
как тугопластичный. Так как Е=13067 МПа слой является среднесжимаемым.
Таблица №4. Физико-механические характеристики грунтов по данным
лабораторных исследований
№ слоя Наименова[pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic]
ние тм3 тм3 д.е. д.е. д.е. 1МПа
Мелкий песок 000 000 000 1000
I. Фундамент мелкого заложения (бетон класса В15)
Земляные работы 1000 м3 1296 824 10679 1-44
Устройство фундамента м3 43 416 17888 6-4
Стоимость бетона м3 43 279 11997 119
Стоимость ГГИ 100 м2 0884 237 20947 8-17
ВГИ 100 м2 1505 207 31149 8-22
II. Свайный фундамент (забивные сваи сечение 300(300 мм)
Земляные работы 1000 м31296 824 10679 1-44
Погружение свай м3 4032 156 62899 5-7
Устройство ростверка м3 14 384 5376 6-2
Стоимость свай м 448 785 35168 893
Стоимость бетона м3 14 268 3752 119
Стоимость ГГИ 100 м2 0495 237 11732 8-17
ВГИ 100 м2 1228 207 25411 8-22
По результатам сравнения стоимости двух вариантов фундаментов
наиболее экономичным является I тип – фундамент мелкого заложения
поэтому принимаем его для дальнейшего расчета.
Расчет фундамента мелкого заложения под колонну №2.
1. Определение глубины заложения подошвы фундамента мелкого
Принимаем несущий слой глубину заложения отметку обреза фундамента
по данным расчета фундамента мелкого заложения под колонну №1 т.е.: в
качестве несущего слоя слой №1 – пески мелкие обрез фундамента на отметке
–0150 м глубину заложения фундамента [pic]. По конструктивным
соображениям принимаем высоту фундамента 1350 мм.
2. Определение размеров подошвы фундамента.
Для предварительного определения размеров подошвы фундамента находим
величину условного расчётного сопротивления грунта основания R0 по табл.2
прил.3 СНиП 2.02.01-83 [1]: R0=300 кПа.
Определим ширину подошвы квадратного в плане фундамента:
где NII=216 кН – нагрузка на фундамент
R0=300 кПа (при е=063 Sr=049)
[pic] – отношение сторон подошвы фундамента
[pic] – осредненный удельный вес фундамента и грунта.
Расчетное сопротивление грунта при b=089 м:
Так как имеем значительное расхождение величины b с предыдущим
значением то вновь определяем R при b=106 м.
Два последних значения b близки между собой и поэтому принимаем
ближайший размер b кратный 300 мм [pic].
Исходя из того что минимальная ширина монолитного фундамента
составляет 1500 мм назначаем ширину конструктивно [pic].
Среднее давление под подошвой фундамента от расчетных вертикальных
Краевые давления под подошвой фундамента:
где MII=107 кН – момент от нагрузки
[pic] – момент сопротивления подошвы фундамента.
Условия не выполняются увеличиваем длину фундамента в плоскости
где [pic] – момент сопротивления подошвы фундамента.
Условие не выполняется снова увеличиваем длину фундамента.
Условие выполняется принимаем фундамент с размерами подошвы 15(21
Проверка по слабому подстилающему слою не выполняется так как
залегающий ниже слой (супесь) находится в твердом состоянии с модулем
упругости Е=1386 МПа и является надежным основанием.
3. Конструирование фундамента.
Назначаем проектный класс бетона по прочности на сжатие В15.
Для армирования применяется стержневая горячекатаная арматура
периодического профиля класса А-III и круглая класса А-I.
Для продольной рабочей арматуры толщина защитного слоя 70 мм - для
монолитных фундаментов при отсутствии бетонной подготовки.
Под монолитными фундаментами устраивается щебеночная подготовка с
Толщина стенок [pic] армированного стакана при [pic] должна составить
не менее 150мм. Конструктивно принимаем [pic]=225 мм в направлении размера
Глубина заделки колонны в стакан [pic]мм.
Глубина стакана [pic]мм.
Толщина днища стакана Нф–hс = 135–035=10 м что больше минимальной
допустимой толщины 200 мм.
Наибольший допустимый вынос нижней ступени:
где k1=3 (при P=023 МПа бетон класса В15).
Примем высоту нижней ступени [pic]=300 мм. Тогда рабочая высота
бетона при величине [pic]мм (здесь 20 – предполагаемый диаметр арматуры)
[pic]=300–80=220 мм.
Допустимый вынос нижней ступени [pic]=3·220=660 мм.
Фактический вынос ступени (в предположении что плитная часть состоит
из одной ступени) в направлении l составляет:
Принимаем в направлении l плитную часть одноступенчатую с высотой
Так как b=15м то в направлении b плитную часть принимаем
одноступенчатой и выносом нижней ступени:
Принимаем конструктивное оформление фундамента в соответствии с рис.
Расчет фундамента мелкого заложения под колонну №3.
где NII=378 кН – нагрузка на фундамент
Расчетное сопротивление грунта при b=1183 м:
значением то вновь определяем R при b=137 м.
где MII=115 кН – момент от нагрузки
не менее 150мм. Конструктивно принимаем [pic]=175 мм в направлении размера
где k1=3 (при P=025 МПа бетон класса В15).
Список использованной литературы
СНиП 2.02.01-83. Основания зданий и сооружений Госстрой СССР. М.:
Стройиздат 2011. – 40 с.
СНиП 2.02.03-85. Свайные фундаменты Госстрой СССР. М.: ЦИТП Госстроя
СП 50-101-2004. Проектирование и устройство оснований и фундаментов
зданий и сооружений НИИОСП им. Н.М. Герсеванова М: Стройиздат 2011. –
Лапшин Ф.К. Основания и фундаменты в дипломном проектировании учебное
пособие. Саратов: издательство Саратовского университета 1986.
Берлинов М.В. Ягупов Б.А. Примеры расчета оснований и фундаментов. М.:
Стройиздат 1986. – 173 с. ил.
Потапов С.Н. Механика грунтов основания и фундаменты. Методические
указания к выполнению курсового проекта. – СГТУ 1992. – 27 с.
Далматов Б.И. Механика грунтов основания и фундаменты. – 2-е изд.
перераб. доп. – Л.: Стройиздат Ленинградское отд-ние 1988. – 415 с.

фундаментыРРР в2.dwg

монолитный фундамент
Схема расположения фундаментов
Песок ср.крупн.nе=0723; g=18933;nЕ=165 МПа;j =33
Суглинкиnе=05311; InЕ=1769МПа;ng=19.906
Глинаnе=0777; InЕ=14 МПа;ng =19223
Спецификация элементов
Фундаменты одноэтажного промышленного здания
Схема расположения фундаментов и фундаментныхn балок инженерно-геологический разрез разрез 1-1n узлы
Проект выполнен для летнего периода строительства;nРайон строительства - г. Воронеж;n2. За отметку 0.000 принят уровень чистого пола;n3. Монолитный фундамент выполнять из тяжелого бетона класса В15;n4. Заделку стыков колонны с фундаментом выполнять из тяжелого бетона класса В15;n4. Набетонку выполнять из тяжелого бетона класса В15;n5. Фундаментные балки укладываются на цементно-песчанном растворе М150;