Стальной каркас здания павильонного типа

Список исп. источников ТГТУ. 270105.ТЭ-СИ.doc

Список используемой литературы
СНиП 2.01.07-85*. Нагрузки и воздействия. Нормы проектирования
Госстрой России. - М. : ГУП ЦПП 2003. -55 с.
Пособие по проектированию стальных конструкций (к СНиП II-23-81*
«Стальные конструкции») ЦНИИСК им.
Кучеренко Госстроя СССР. - М. : ЦИТП Госстроя СССР 1989. - 148 с.
Металлические конструкции : учебник для вузов Ю.М. Кудишин Е.И.
Беленя В.С. Игнатьева [и др.] ; под ред.
Ю.М. Кудишина. - 9-е изд. стер. - М. : Академия 2007. - 688 с.
Металлические конструкции : учебник для строит. вузов. Т. 1 :
Элементы конструкций В.В. Горев Б.Ю. Уваров
В.В. Филиппов [и др.] ; под ред. В.В. Горева. - М. : Высшая школа
Металлические конструкции : учебник для строит. вузов Т. 2 :
Конструкции зданий В.В. Горев Б.Ю. Уваров В.В.
Филиппов [и др.] ; под ред. В.В. Горева. - М. : Высшая школа 2004.
Умнова О.В. Евдокимцев О.В. Стальной каркас здания павильонного
типа: Учебное пособие. Тамбов: Изд-во тамб. гос. техн. ун-та. 2008
ТГТУ 270105.712.2012 ПЗ
«Стальной каркас здания павильонного типа»

Титульный лист ТГТУ ,270105.712.doc

Министерство образования и науки Российской Федерации
ФГБОУ ВПО « Тамбовский государственный технический университет»
«Конструкции городских сооружений и зданий »
«Стальной каркас здания павильонного типа»

1.doc

Курсовая работа выполнена в соответствии с заданием на проектирование.
В курсовой работе скомпонована конструктивная схема стального каркаса
одноэтажного здания павильонного типа; определены усилия в поперечной раме
каркаса; сконструирована и рассчитана колонна стропильная ферма и узлы
сопряжения основных элементов рамы каркаса.
Курсовая работа состоит из 49 листов пояснительной записки формата А4 и
графической части выполненной на листе формата А1.
Компоновка конструктивной схемы каркаса
Размещение колонн каркаса и отметка низа стропильных ферм диктуется
исходными данными: [p [p [pic]. Так как длина здания не превышает
предельный размер температурного блока расчленения здания на температурные
блоки не требуется. Привязку колонн к продольным разбивочным осям принимаем
«нулевой» центры тяжести поперечных сечений колонн за исключением колонн
в торцах здания совмещаем с поперечными осями. В торцах здания
геометрические оси колонн смещаем с поперечных координационных осей внутрь
Примем в качестве несущих конструкций кровли – профилированный настил
шириной 3 м. Высоту стропильной фермы из парных уголков с параллельными
поясами назначим 3150 мм.
Назначив заглубление опорной базы колонны ниже нулевой отметки [pic]
определим полную высоту колонны
Ориентировочно примем высоту сечения колонн равной
По таблице сортамента [3 табл. 7 П14] назначаем для колонны двутавр с
параллельными гранями полок марки 30К1 с фактической высотой сечения [pic]
Компоновочная схема поперечной рамы показана на рисунке 1.
Рис.1. Схема поперечной рамы каркаса
Для обеспечения геометрической неизменяемости каркаса устанавливаем
связи между колоннами. Предельное расстояние от торца здания до связевого
Следовательно размещаем в пределах здания один связевой блок и
распологаем его в середине здания.
Примем шарнирное сопряжение стропильных ферм с колоннами и жесткое
колонн с фундаментами. Расчетная схема поперечной рамы показана на рисунке
Рис. 2. Расчетная схема поперечной рамы каркаса
Определим нагрузки действующие на поперечную раму каркаса здания.
1 Постоянные нагрузки
На каркас здания действуют постоянные нагрузки от веса несущих и
ограждающих конструкций. Сбор нагрузок на ригель рамы произведем в
табличной форме (таблица 1).
Таблица 1. Сбор нагрузок на 1м2 горизонтальной проекции
Состав кровли и Нормативная Коэффициент Расчетная
конструкции покрытиянагрузка [pic] надежности по нагрузка [pic]
кПа нагрузке [pic] кПа
Гравий втопленный в 03 13 039
-х слойный 02 13 026
Минераловатные плиты042 12 05
повышенной жесткости
Пароизоляция 005 13 0065
Стальной 01 105 0105
Прогоны 007 105 0074
Ферма связи 05 105 0525
Итого постоянная 164 192
Постоянные нагрузки на ригель рамы принимаем равномерно
распределенными по длине ригеля (рис. 3) с интенсивностью:[pic] где [pic]-
коэффициент надежности по уровню ответственности для нормального уровня
ответственности; [p [pic] - расчетная нагрузка.
Рис.3. Схема загружения рамы постоянной нагрузкой
Сосредоточенный момент возникающий из-за внецентренности опирания
фермы на колонну определим по формуле:
где [p [pic]- расстояние между
опорной реакцией фермы и центром тяжести поперечного сечения колонны.
Нагрузку от собственного веса колонны получим из формулы:
где [pic]- масса 1м колонны
Так как по заданию стены приняты самонесущими то нагрузка на колонну
от веса ограждающих конструкций отсутствует.
Определим усилия в заделках левой (А) и правой (В) стоек.
Так как здание без фонарей с пологим покрытием (до 12%) проектируется
в районе (г. Вологда) со средней скоростью ветра за три наиболее холодных
месяца [pic] то расчетное значение снеговой нагрузки на ригель определяем
где [pic] - расчетное значение снеговой нагрузки для заданного района
строительства (по заданию);
где [p b=60 м – длинна
Сосредоточенный момент возникающий из-за внецентренного опирания фермы
на колонну определим по формуле:
где [pic]- опорная реакция строительной фермы от снеговой нагрузки.
Схема приложения снеговой нагрузки к ригелю аналогична постоянной
Определим усилия в заделках левой (А) и провой (В) стоек.
Эпюра ветрового давления имеет неравномерный характер по высоте и
изображена на рисунке 4.
[pic]Рис. 4. Схема ветрового загружения здания.
Для удобства дальнейшего расчета неравномерную по высоте здания
ветровую нагрузку на участках от уровня земли до расчетной отметки ригеля
заменяем эквивалентной равномерно распределенной (рис. 5).
Для этого определим значение распределенной ветровой нагрузки на
отметках +5.000; +7800 и +11450 как для активного так и для пассивного
где [p [pic] - коэффициент
надежности по ветровой нагрузке [p [pic] - коэффициент учитывающий
высоту и защищенность от ветра другими строениями [pic] -аэродинамический
коэффициент зависящий от расположение и конфигурации поверхности [pic] с
наветренной стороны [pic] - для заветренной .
Рис.5. Схема загружения рамы ветровой нагрузкой
Теперь используя выражение [pic] находим эквивалентную распределенную
Сосредоточенные силы от ветровой нагрузки действующей от отметки
расчетной оси ригеля до верхней отметки здания определим по формулам:
[pic][pic][pic][pic]
Статический расчет поперечной рамы
На основании статического расчета и определенных усилий находим усилия
M Q N в расчетных сечениях (рис. 6) от всех видов загружения. Для
постоянной и снеговой нагрузок расчет производим по формулам:
[pic] (для постоянной)
Рис.6. Расчетные сечения
1. Постоянные нагрузки
N=-197+001*2391*0*105=-197 кН
M=667+(-25)*0=66 кН*м
N=-197+001*2391*78*105=-19504 кН
M=667+(-25)*78=-1283 кН*м
Рис.7. Эпюра продольных сил в левой стойке от постоянных нагрузок
Рис.8. Эпюра поперечных сил в левой стойке от постоянных нагрузок
Рис.9. Эпюра изгибающих моментов в левой стойке от постоянных нагрузок
M=594+(-224)*0=594 кН*м
M=594+(-224)*78=-1153 кН*м
Рис.10. Эпюра продольных сил в левой стойке от снеговой нагрузки
Рис.11. Эпюра поперечных сил в левой стойке от снеговой нагрузки
Рис.12. Эпюра изгибающих моментов в левой стойке от снеговой нагрузки
Q=722+082*78=1362 кН
M=-6485+1142*0-082*02=-6485 кН*м
M=5254+(-864)*0-051*02=5254 кН*м
Рис.13. Эпюра поперечных сил от ветровой нагрузки (слева и справа)
Рис.14. Эпюра изгибающих моментов от ветровой нагрузки (слева и справа)
Таблица 2. Расчетные усилия в сечениях левой стойки рамы
НомНагрузки и Коэффициент Сечения стойки
ер комбинации сочетаний
[pic] см [pic]см [pic] см [pic]см
Узел 4. В1(В2) 08 17 08 8
Узел 5. В2(В3) 06 6 06 6
Узел 7. В3 08 11 08 6
В3-В4 В4 08 11 08 6
Узел 8. В4(В5) 08 6 06 6
Узел 6. Н2(Н5) 08 14 06 8
Узел 9. Н5 08 8 06 6
Узел 10. В5(В6) 08 6 08 6
Конструирование верхнего опорного узла стропильной фермы.
Так как нагрузка на колонну через верхний опорный узел фермы не
передается то его расчет не производим. Размеры швов и деталей назначаем
из конструктивных требований и соображений.
Рис. 31. Верхний опорный узел фермы
К фланцу опорной стойки ферма крепится на болтах М20 кл. 5.6 с
последующей обваркой по контуру фасонки на монтаже. Для создания сопряжения
максимально близкого к шарнирному отверстия диаметром 23 мм под болты
выполняют овальной формы с диаметрами 18 и 24 мм. Фасонка опорного узла
должна находиться в одном уровне с верхней плитой надколонника. Размер
опорной фасонки принимаем 390х255х16 ребро надколонника для крепления
фермы принимаем 340х130х16. Мааса фасони 124 кг масса ребра 55 кг.
Расчет нижнего опорного узла стропильной фермы
Опорный фланец принимаем толщиной 16 мм и шириной 140 мм из стали С245.
Опорная реакция фермы: [pic]
Проверяем напряжения смятия торца фланца от опорной реакции:
Прочность обеспечена.
Болты крепления нижнего пояса к типовой стойке принимаем конструктивно
М20 кл. 5.6 в количестве 6 штук.
Выполним проверку шва соединяющего фасонку и опорный фланец по
касательным напряжениям.
[pic] где [pic] - высота фасонки нижнего опорного узла фермы.
Прочность шва обеспечена.
Размер фасонки: 425х300х16
Размер фланца: 425х140х16
[pic]Рис. 30. Нижний опорный узел фермы
Конструирование монтажных узлов стропильной фермы.
Стропильная ферма на строительную площадку поставляется двумя частями
длиной в половину пролета каждая.
Таким образом ферма поставляется двумя отправочными марками.
Фасонки конструируем разрезными соединяемыми на монтаже стяжкой
болтами накладок и последующей обваркой с одной стороны накладки. Сечение
поясов также усиливают накладками которые соединяют с поясами полуферм
Для совместной работы уголков центральной стойки в равных третях их
длины устанавливают уголковые коротыши соединяемые со стойкой болтами и
Рис. 31. Верхний монтажный узел фермы
По обушку принимаем катет шва [pic].
Расчетную длину шва найдем по формуле:
По перу принимаем катет шва [pic].
Принимаем 2 фасонки размерами по 580х530х16.
Рис. 32. Нижний монтажный узел фермы
Принимаем 2 фасонки размерами 645х575х16.
Подбор соединительных прокладок
Для совместной работы симметричных уголков ставим между ними
соединительные прокладки шириной 60 мм длинной на 20 30 мм больше ширины
уголка и толщиной равной толщине фасонки. Расстояние между осями прокладок
принимаем [pic] - для сжатых элементов и [pic] - для растянутых. При этом
следует учесть что сжатые стержни необходимо соединить не менее чем двумя
прокладками. На всю ферму принимаем три типоразмера прокладок.
Таблица 6. Соединительные прокладки фермы.
Стержень Усилие в стержне (сжатие + растяжение -) Сечение [pic]
см Расстояние между прикладками см Размер прокладок Количество
прокладок В1 0 [pic] 140х10 433 173 111 160х60х16 1 В2 -
[pic] 140х10 433 173 876 160х60х16 2 В3 - [pic] 140х10 433
3 835 160х60х16 2 В4 - [pic] 180х11 56 224 879 200х60х16
В5 - [pic] 180х11 56 224 895 200х60х16 2 В6 - [pic]
0х11 56 224 729 200х60х16 2 Н2 + [pic] 110х8 339 271
01 130х60х16 1 Н5 + [pic] 110х8 339 271 2625 130х60х16 1
Н8 + [pic] 125х10 566 453 2508 160х60х16 1 Р1-2 - [pic]
5х10 566 226 1229 160х60х16 2 Р2-3 + [pic] 75х6 36 288
08 100х60х16 1 Р4-5 - [pic] 110х8 502 201 1224 130х60х16
Р5-6 + [pic] 75х5 357 286 1873 100х60х16 1 Р7-8 - [pic]
0х8 502 201 1238 130х60х16 2 Р8-9 + [pic] 50х5 261 209
47 100х60х16 1 С3-4 - [pic] 75х5 357 143 939 100х60х16 4
Пояснительная записка

Графические чертежи к курсовой работе ТГТУ 270105.712 ДЭ.dwg

КР "Конструкции гражданских зданий и сооружений
Стальной каркас здания
Чертеж стропильной фермы в сопряжении с колонной; схема горизонтальных связей по поясам ферм и вертикальных связей между фермами и колоннами; сечения и колонны
Таблица отправочных марок
Спецификация металла на отправочные элементы
Марка или наименование стали
Схема вертикальных связей между фермамми и колоннами М 1:400
Чертеж стропильной фермы в сопряжении с колонной; схема горизонтальных связей по поясам ферм и вертикальных связей между фермами и колоннами; сечения
Спецификация металла
Схема горизонтальных связей по верхним и нижним поясам ферм М 1:400
Геометрическая схема фермы (размеры мм.усилия кН.) М 1:200
Схема поперечной рамы каркаса М 1:200
Минватные плиты 200 кгм 250
Профилированный настил
Примечание:n1. Заводскую сварку выполнить проволокой Св-08ГА ГОСТ 9087-81*; монтажную - электродами Э42 ГОСТ -9467-75.n2. Все отверстия диаметром 23 мм под болты М 20.n3. Фундаментные болты соответствуют ГОСТ 24379.1-80.n4. Катеты всех неоговоренных швов для уголков 8мм по обушку и 6 мм по перу; для остальных деталей - 8мм.n5. Длины неоговоренных швов выполнить по всей линии соприкосновения деталей.n6. После монтажа болты укрупнительных стыков и фундамента обварить по контуру.