Стальные конструкции одноэтажного промышленного здания

Лист1.pdf

Отправочная марка Ф-1 масштаб длин 1:40 масштаб сечений 1:20
Геометрическая схема фермы
Опорный узел фермы М1:10
Изм. Кол .уч .N док.
Курсовой проект на тему "Стальные
конструкции одноэтажного
промышленного здания

Металлы с рамкой.dwg

Ферма с поясами из тавров М1:30
Уровень подошвы фундамента
Высота фермы на опоре
Отправочная марка Ф-1 М1:30
Узел сопряжения верхней и нижней частей колонны М1:20
Схема связей по нижним поясам М1:500
Опорный узел фермы М1:10
Анкерные болты ø42мм
Схема связей по верхним поясам М1:500
Схема связей по колоннам М1:500
Отправочная марка Ф-1 масштаб длин 1:40 масштаб сечений 1:20
Геометрическая схема фермы
Поперечный разрез М1:100
Стальной каркас комплексной панели
Профилированный настил
Пароизоляция из одного слоя рубероида
Утеплитель 100мм из плитного пенопласта
Водоизоляционный ковёр
Поперечный разрез М1:200
Анкерные болты ∅42мм
Курсовой проект на тему "Стальные конструкции одноэтажного промышленного здания

металлы конец.dwg

Рама колонна схемы связей база колонны траверса. Данный лист читать совместно с листом 2
Металлические конструкции одноэтажного промышленного здания
Схема связей по верним поясам ферм М1:400
Схема связей по нижним поясам ферм М1:400
Схема вертикальных связей по колоннам М1:400
Слой из гравия на мастике 15 мм
Профилированный настил
стальные прогоны пролетом12 м
Металлические конструкции покрытия
Пароизоляция из слоя рубероида
Геометрическая схема отправочная марка Ф-2 узлы. Данный лист читать совместно с листом 1
Спецификация металла Ф-1
Геометрическая схема фермы
Отправочная марка Ф-1 nМасштаб длин М1:50nМасштаб сечений М1:25
Примечание:nНеоговоренные сварные швы 6ммnНеоговоренные отверстия 23ммnТорцы опорных позиций фрезероватьnСварку производить полуавтоматическую с электродами Э42А

Лист2.pdf

Схема связей по нижним поясам М1:500
Водоизоляционный ковёр
Утеплитель 100мм из плитного пенопласта
Пароизоляция из одного слоя рубероида
Профилированный настил
Стальной каркас комплексной панели
Поперечный разрез М1:100
Схема связей по верхним поясам М1:500
Схема связей по колоннам М1:500
Узел сопряжения верхней и нижней частей колонны М1:20
Анкерные болты ∅42мм
Изм. Кол .уч .N док.
Курсовой проект на тему "Стальные
конструкции одноэтажного
промышленного здания

таблица 3.docx

Т а б л и ц а 4 - Подбор сечений элементов фермы из уголков

Пояснительная записка.doc

Министерство образования и науки Российской Федерации
ФГБОУ ВО «Кубанский государственный технологический университет»
Кафедра Строительных конструкций
Факультет Строительства и управлению недвижимостью
Пояснительная записка
по дисциплине «Металлические конструкции включая сварку»
на тему «Стальные конструкции одноэтажного промышленного здания»
(фамилия имя отчество)
(подпись дата расшифровка подписи)
Курсовой проект: 50 с. 22 рис. 9 табл. 6 источников
иллюстративная часть – 1 листа формата А1 1 листа формата А2.
ФЕРМА ПОПЕРЕЧНАЯ РАМА ОТСЕК ОДНОСТУПЕНЧАТАЯ КОЛОННА БАЗА
МОСТОВОЙ КРАН РЕШЕТЧАТАЯ КОЛОННАУЗЕЛ СОПРЯЖЕНИЯ.
Приведены расчеты связанные с проектированием стальных конструкций
одноэтажного промышленного здания.
Рассчитана ферма из парных уголков поперечная рама одноступенчатая
колонна. На основании расчета произведен подбор сечения и размеров колонны
Разработана отправочная марка на ферму.
Нормативные ссылки 7
3 Определение усилий в элементах фермы 9
4 Определение расчетных длин стержней фермы 9
5 Подбор сечений элементов 10
6 Расчет узлов фермы 13
6.1 Промежуточный узел фермы 13
Расчет поперечной рамы цеха 16
1 Компоновка рамы 16
2 Нагрузки действующие на раму 18
2.1 Постоянные нагрузки 18
2.2 Снеговая нагрузка 19
2.3 Вертикальные нагрузки от мостовых кранов 20
2.4 Горизонтальное давление от торможения крановой тележки 22
2.5 Ветровая нагрузка 22
3 Расчетная схема 24
4 Статический расчет 25
4.1 Постоянная линейная нагрузка от покрытия 26
4.2 Снеговая нагрузка 27
4.3 Расчет на нагрузки приложенные к стойкам 27
4.4 Вертикальное давление кранов и крановые моменты 28
4.5 Горизонтальное давление кранов «Т» на раму 30
4.6 Ветровая нагрузка 31
Расчет стальной одноступенчатой колонны 36
1 Дополнительные данные для расчета колонны 36
2 Расчетные длины участков колонны 36
3 Расчет надкрановой части колонны 38
4 Расчет подкрановой части колонны 39
4.1 Расчет ветвей подкрановой части 39
4.2 Расчет решетки 41
4.3 Проверка устойчивости колонны в плоскости рамы 42
5 Расчет узла сопряжения верхней и нижней частей колонны 42
5.1 Проверка прочности шва 1 43
5.2 Расчет швов 2 крепления ребра к траверсе 43
5.3 Расчет швов 3 крепления траверсы к подкрановой ветви 44
5.4 Проверка прочности траверсы как балки 44
6 Расчет и конструирование базы колонны 45
6.1 База подкрановой ветви 45
6.2 База наружной ветви 46
6.3 Расчет анкерных болтов 46
6.4 Сравнение соотношений моментов инерции 47
Список использованных источников 50
Для металлургической машиностроительной легкой и других отраслей
промышленности возводят одноэтажные каркасные здания. Конструктивной и
технологической особенностью таких зданий является оборудование их
транспортными средствами – мостовыми и подвесными кранами. Мостовые краны
перемещаются по специальным путям опертым на колонны; подвесные краны и
перемещаются по путям подвешенным к элементам покрытия.
Покрытия одноэтажного производственного здания может быть балочным
(из линейных элементов) или пространственным (в виде оболочек).
К элементам конструкции одноэтажного каркасного здания с балочным
покрытием относятся: колонны заделанные жестко в фундаментах; ригели
покрытия опирающиеся на колонны; плиты покрытия уложенные по ригелям;
подкрановые балки; световые и аэрационные фонари. Основная конструкция
каркаса – поперечная рама образованная колоннами и ригелями.
Грузоподъемность мостовых кранов 500125 кН
Отметка головки рельса 11
Расчетная снеговая нагрузка 12
Нормативная ветровая нагрузка 03 кПа
Шаг колонн в продольном направлении 6 м
В настоящем курсовом проекте использованы ссылки на следующие
нормативные документы:
СНиП 53-100-2010 Стальные конструкции. Нормы проектирования.
СНиП 11-23-81* Стальные конструкции. Актуализированная редакция - М.:
ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко.
СНиП 2.01.07-85* Нагрузки и воздействия. Нормы проектирования.
Актуализированная редакция.
ГОСТ 7.9-95 СИБИД. Реферат и аннотация. Общие требования
ГОСТ 8.417-2002 ГСИ. Единицы величин
ГОСТ 21.101.97 СПДС. Основные требования к проектной и рабочей
- пролет здания L=30 м (одкопролетное безфонарное):
- шаг стропильных ферм b=6 м
- материал конструкции. группа конструкций - 2; пояса – сталь класса
С345 (09Г2С) гр. I фас. t=11-20 мм [p решетка - сталь класса С245
(ВСт 3 пс6) гр.I фас. t=4-10 мм [p
- сопряжение ригеля с колонной - шарнирное.
Рисунок1 – Расчетная схема фермы из круглых труб для L = 30 м
Постоянные нагрузки - от массы конструкций покрытия. Нагрузка на I м2
Состав нагрузки Нормативная [pic] Расчётная
а. Защитный слой 15мм из гравия03 113 039
втопленного в мастику
б. Водоизоляционный ковер из 01 113 013
трех слоев рубероида
в. Пароизоляция из одного слоя 005 112 006
д. Профилированный настил t=1мм 0155 1105 016
е. Стальной каркас комплексной 013 1105 014
ж. Собственная масса 020 1105 021
металлических конструкций фермы
Временная нагрузка от массы снегового покрова [p
Расчетную узловую нагрузку от снега на ферму находим умножением
расчетной снеговой нагрузки на 1 м² кровли на шаг ферм В и длинну
панели между узлами [pic].
[pic]- нормативная снеговая нагрузка на 1м² горизонтальной
Sg кНм2 - значение веса снегового покрова на 1 м²
горизонтальной проекции земли; Sg принимают по таблице 10.1 СНиП
«Нагрузки и воздействия» в зависимости от района строительства;
– коэффициент перехода от веса снегового покрова земли к
снеговому покрову на покрытие =1 при [p
Ce=1-коэффициент учитывающий снос снега (п.10.5-10.10 СНиП);
Ct =1- термический коэффициент (п.10.10 СНиП);
γf=14 – коэффициент надежности по снеговой нагрузке (п.10.12
З Определение усилий в элементах фермы
В качестве примера рассмотрим определение усилия в панели верхнего
От постоянной нагрузки
От снеговой нагрузки
Где [pic] - Усилие в панели от загружения вертикальной единичной
4 Определение расчетных длин стершей фермы
Определение расчетных длин стержней фермы произведено в табличной
форме (см табл. 3) на основании данных табл. 2.
5 Подбор сечений элементов
Расчет сжатых элементов:
Расчет растянутых элементов:
где [pic] - коэффициент продольного изгиба в первом приближении
задается: для поясов 07÷08 - элементов решетки 05÷06;
[pic] - коэффициент условий работы равный для верхнего и нижнего
пояса опорного раскоса и всех растянутых раскосов 095; для сжатых
раскосов и стоек при [pic].
Подбор сечения в панели [pic]
По сортаменту принимаем сечение из двух равнополочных уголков 125х8:
А=394 см2; [p [pic].
Проверка принятого сечения:
Аналогично производится подбор сечений всех остальных стержней.
Конечные результаты записывают в табличной форме (см. табл. 3)
Элемент Обозначение Усилия от отдельных Расчётные усилия кН
фермы стержней загружений кН
Постоянная Снеговая Растяжение Сжатие
[pic]=1962к[pic]=3024к
[pic] -14715 -2268 - -37395
[pic] -22465 -34625 - -5709
Нижний [pic] +7946 +12247 +20193 -
[pic] +19522 +30089 +49611 -
[pic] +23446 +36137 +56583 -
Раскосы [pic] -11968 -18446 - -30414
[pic] +9614 +14818 +24432 -
[pic] -6995 -10735 - -177
[pic] +6818 +10508 +17326 -
[pic] -4218 -6502 - -1072
Стойки [pic] -1962 -3024 - -4986
[pic] -1962 -3024 - -4986
6 Расчет узлов фермы из уголков
6.1Промежуточный узел фермы с заводским стыком верхнего пояса
Т а б л и ц а 4 - Исходные данные
Наименование Пояса из уголков
Материал стропильной фермы 09Г2С
Материал фасонок 18 Гпс
Толщина фасонки t=10 мм
Сварка полуавтоматическая [pic]
Сварочная проволока СВ08А
Коэффициент условий работы γc=10
Расчетные характеристики: [pic]
В ферме из уголков горизонтальные полки поясов перекрывают на стыке
двумя накладками вертикальные полки - фасонкой:
Размеры накладок и фасонки подбирают из условия их равнопрочности с
перекрываемыми полками (рис. 4):
Определяем минимальную высоту включаемого в расчет сечения фасонки:
Прочность стыка в предположении центрального нагружения его силой
проверяют по формуле:
Швы "3" прикрепления горизонтальной полки пояса к накладке
рассчитывают по расчетному усилию воспринимаемому накладкой.
Рисунок 1 – Промежуточный узел фермы с заводским стыком.
В узле действует опорная реакция
[pic] воспринимаемая опорным фланцем который проверяют на смятие:
Швы прикрепления «Б» «В» «Г» «Д» рассчитывают на максимальные
усилия в опорном раскосе и нижнем поясе. По длинам этих швов определяют
размеры фасонки hф = 48 см.
Рисунок 2 - Опорные узлы фермы.
Швы «Е» прикрепления фасонок к опорному фланцу проверяем по формуле:
[pic]= hф – 1 = 48-1 = 47 см.
РАСЧЕТ ПОПЕРЕЧНОЙ РАМЫ ЦЕХА
Здание однопролетное неотапливаемое с мостовыми кранами
грузоподъемностью 500125 кН среднего режима работы.
Пролет цеха – L = 30 м.
Уровень головки рельса - УГР = 11 м.
Определяем размеры рамы по вертикали: h1 h2 H hb hн h hоп hш.
h1 = УГР = 11 м – наименьшая отметка головки кранового рельса
которая задается из условия необходимой высоты подъема крюка над уровнем
[pic]– расстояние от головки кранового рельса до низа несущих
конструкций покрытия
[pic] – размер учитывающий прогиб конструкции покрытия
[pic] принимаем [pic]
Внутренний габарит цеха
Принимаем [pic] (кратно [pic]).
Высота верхней части стойки
[pic]– высота кранового рельса КР-70 (по ГОСТ – табл. 2.5 [4]).
Высота нижней части стойки
Высота фермы на опоре
[pic] - для типовых ферм с i = 15%
Высота покрытия от низа ригеля до конька кровли
Определяем размер элементов рамы по горизонтали [pic] [pic] [pic].
Привязка наружной грани колонны к разбивочной оси [pic] т.к. [pic].
Ширина верхней части колонны
Необходимо чтобы [p имеем [pic].
Ширина нижней части колонны
[pic]=300 - часть кранового моста выступающего за ось
подкранового пути (принимается по ГОСТ на краны см. табл.2.5);
[pic]=250-расстояние от разбивочной оси до внутренней грани верхней
[pic]мм-зазор между краном и колонной. Устраивается по требованиям
техники безопасности принимается по ГОСТ на краны см. табл.25
[pic] принимаем [pic]=750 (кратно 250)
[pic] т.к. [pic] и необходимо устройство проходов в подкрановой
Условие необходимой жесткости колонны
Габарит безопасности движения крана
[pic] - условие свободного прохода крана обеспечивается.
Конструктивная схема рамы показана на рис.6.
Рисунок6 – Конструктивная схема рамы
2 Нагрузки действующие на раму
2.1 Постоянные нагрузки
Покрытие принято неутепленное из стальных панелей 3х6 м.
Постоянная линейная нагрузка на ригель
где [pic] – угол ската кровли. Для покрытий промышленных зданий принимается
сosα = 1 из-за малости угла ската.
Расчетное давление на колонну от покрытия:
Таблица6 – Распределенная поверхностная нагрузка от покрытия
Вид нагрузки Нормативная Коэффициент Расчетная
нагрузка надежности нагрузка
[pic][pic] по нагрузке[pic]
Защитный слой 15мм из гравия 03 13 039
Водоизоляционный ковер из трех 01 13 013
Пароизоляция из одного слоя 005 12 006
Профилированный настил t = 1 мм 0155 105 0163
Стальной каркас комплексной 013 105 0137
Собственная масса металлической 02 105 021
конструкции фермы и связей
Итого общая нагрузка 0935 109
Расчетный сосредоточенный момент в уровне уступа:
где [pic] – расстояние между осями надкрановой и подкрановой части колонны
Нагрузки от стенового ограждения при расчете рамы не учитывается
т.к. стены приняты из ребристых панелей толщиной 300мм. Нагрузка от них
передается на фундаментные балки.
2.2 Снеговая нагрузка
Расчетная поверхностная снеговая нагрузка на покрытие
Расчетная линейная снеговая нагрузка на ригель
Расчетное давление на колонну от снеговой нагрузки
Расчетный сосредоточенный момент в уровне уступа
Рисунок 7 – Колонна и подкрановая балка.
2.3 Вертикальные нагрузки от мостовых кранов
Вертикальное давление на среднюю колонну продольного ряда
определяется от действия двух сближенных кранов [pic] с помощью линий
влияния опорного давления (см.рис.8).
Ординаты линий влияния
По ГОСТ на краны [pic].крана с тележкой mкр = 78 т сила
тяжести [pic]. Для расчета можно принять среднее максимальное давление
колеса Fmax = 500 кН.
Рисунок 8 – Размещение катков двух сближенных кранов для нахождения
максимального давления на колонну
Нагрузка от подкрановых конструкций определяется приближенно по
данным табл. 2.2 [3]. [pic] площади пола.
Расчетное максимальное давление на колонну
где [pic] – коэффициент сочетаний для двух кранов легкого и среднего
режимов работы [pic] – наибольшее давление колеса крана
[pic] – сумма ординат линии влияния опорного давления на колонну
(см.рис.8) [pic] – давление подкрановых конструкций.
Расчетное минимальное давление на колонну
Минимальное давление колеса крана на подкрановый путь
Расчетное минимальное давление на колонну:
где [pic] – эксцентриситет принимаемый предварительно [pic] – для крайних
2.4 Горизонтальное давление от торможения крановой тележки
Горизонтальное давление от торможения крановой тележки действует
поперек цеха и определяется по формуле
тележки [pic] сила тяжести [pic].
Число колес с одной стороны моста крана [pic] для крана [pic].
Сила поперечного торможения передаваемая на колонну
Для упрощения расчета допускаем что давление [pic] передается в
уровне уступа т.е. в месте изменения сечения колонны.
2.5 Ветровая нагрузка
По заданию [pic]. Тип местности А.
Расчетные погонные нагрузки на стойку рамы от активного давления и
[pic] [pic] [pic] [pic].
Коэффициент k зависит от высоты и типа местности .
k= 1 на отметке до +10.000м; k=125 на отметке +20.000м; k=155 на
отметке +40.000м. Промежуточные значения определяем линейной интерполяцией.
В уровне низа ригеля на отметке +16.200м k=116; верха покрытия на отметке
а - по нормам проектирования; б - приведенная к эквивалентной;
Рисунок 9 – Схема ветровой нагрузки на раму
Расчетные погонные нагрузки от ветра на стойку рамы:
в уровне низа ригеля на высоте [pic]
в уровне верха покрытия на высоте [pic]
Момент в заделке стойки от ветрового напора
Эквивалентная равномерно распределенная ветровая нагрузка
Ветровая нагрузка действующая на шатер:
Таблица7 – Расчетные нагрузки на раму
Элемент Вид нагрузки ОбозначениеВеличина
рамы нагрузки нагрузки
Ригель Постоянная линейная от покрытия [pic] 654 кНм
Стойка Опорное давление ригеля:
от постоянной нагрузки [pic] 981кН
от снеговой нагрузки [pic] 162кН
Вертикальное давление колес мостовых
максимальное [pic] 904 кН
минимальное [pic] 2735 кН
Сила поперечного торможения [pic] 2977кН
момент от [pic] [pic] 452 кН(м
момент от[pic] [pic] 13675кН(м
активное давление [pic] 213кНм
сосредоточенная сила [pic] 1615кН
Определяем соотношения моментов инерции [pic] [pic] при [pic]
Принимаем: [pic] [pic] [pic].
Вычисляем погонные жесткости
При расчете на нагрузки приложенные к стойкам допускается принимать
[pic] если выполняется условие
Моменты инерции участков рамы показаны на рис.10.
Рисунок 10 – Моменты инерции участков рамы
4 Статический расчет
Учитывая симметрию рамы и нагрузки пренебрегаем горизонтальным
смещением верхних узлов рамы.
Определяем изгибающие моменты в колоннах от действия моментов [pic] и
[pic] как в отдельных не смещаемых стойках.
Схема загружения рамы от воздействия равномерно распределенных
нагрузок на ригель показана на рис.11.
4.1 Постоянная линейная нагрузка от покрытия
([pic] определяем интерполяцией по табл. 4.1 [3]). [pic]
Рисунок 11 – Расчетная схема рамы от вертикальной нагрузки
Рисунок 12 – Эпюры [pic] и [pic] от постоянной нагрузки
4.2 Снеговая нагрузка
Эпюры [pic] и [pic] от снеговой нагрузки получаем умножением ординат
эпюр от постоянной нагрузки на соотношение [pic].
Рисунок 13 – Эпюры [pic] и [pic] от снеговой нагрузки
4.3 Расчет на нагрузки приложенные к стойкам
Условно закрепленная рама (т.е. основная система) показана на рис. 14
Рисунок 14 – Основная система
В расчете принято [pic]. Неизвестное смещение рамы определяем из
[pic] где [pic] – смещающая горизонтальная сила.
Определяем моменты [pic] от единичного смещения верхних узлов рамы
Рисунок 15 – К расчету на нагрузки приложенные к стойкам
Эпюра [pic] используется в расчете на крановые и ветровые нагрузки.
4.4 Вертикальное давление кранов [pic] [pic] и крановые моменты
Определяем моменты [pic] в стойках условно закрепленной рамы когда
[pic] и [pic] приложены к левой стойке [pic] и [pic] к правой.
Реакция [pic] в дополнительной связи условно разделенной рамы:
Горизонтальная смещающая сила
где [pic] – коэффициент опорного действия учитывающий пространственность
Для кровли со стальным профилированным настилом при наличии мостовых
кранов грузоподъемностью [pic] [pic].
Определяем смещение рамы в системе каркаса
Определяем значения моментов в стойках рамы [pic] и строим эпюры
[pic] и [pic] (см.рис.16).
Рисунок 16 – Схема загружения и эпюры [pic] и [pic] от кранового
давления [pic] [pic]
4.5 Горизонтальное давление кранов «Т» на раму
Для упрощения расчета силу [pic] принимаем действующей в уровне
уступа левой колонны.
Определяем реакцию связи [pic] и моменты в левой стойке [pic] для
условно закрепленной рамы.
В правой стойке [pic].
С учетом пространственной работы каркаса смещающая горизонтальная
сила в уровне ригеля
Смещение рамы в системе каркаса
Определяем значения моментов в стойках рамы и строим эпюру
Для правой стойки: [pic]
Рисунок 17 – Схема загружения и эпюры [pic] и [pic] от поперечного
При изменении направления силы [pic] знаки усилий меняются на
обратные поэтому в таблице усилий они вносятся со знаком ±. Продольными
силами в стойках от воздействия силы [pic] пренебрегаем.
4.6 Ветровая нагрузка
Определяем значения моментов [pic] и реакций в дополнительной связи
Реакция дополнительной связи
Считаем что все рамы загружены одинаково и имеют равные смещения (.
Из уравнения [pic] определяем перемещение рамы.
Определяем значения моментов [pic] и поперечных сил [pic] от ветровой
нагрузки. Строим эпюры [pic] и [pic] (см.рис.17).
Продольными силами от воздействия ветра пренебрегаем.
Поперечная сила в сечении 1-1 может быть определена как сумма
где [pic]– реакция в заделке левой стойки условно закрепленной рамы от
активного давления ветра;
[pic] – реакция от смещения рамы на (=1 равная [pic].
Правильность определения поперечных сил в заделках стоек можно
проверить тождеством:
Оценим погрешность вычислений [pic].
Поперечные силы в сечении 3-3
Далее составляем сводную таблицу усилий в левой стойке и таблицу
Рисунок 18 – Схема загружения и эпюры [pic] и [pic] от ветровой
Таблица 8 – Усилия в левой стойке рамы
№ [pic] Нагрузка Сечение 1-1 Сечение 2-2 Сечение 3-3
Сечение 1-1 Сечение 2-2 Сечение 3-3
[pic] -41989 981 4428
[pic] 13834 10021 -371
[pic] -20886 10021 -4257
Осн[pic] 59135 34425 -2603
[pic] -56753 105738 262
[pic] 47303 105738 -6879
[pic] 37814 981 4001
РАСЧЕТ СТАЛЬНОЙ ОДНОСТУПЕНЧАТОЙ КОЛОННЫ КАРКАСА ПРОМЫШЛЕННОГО
1 Исходные данные для расчета колонны
Колонна одноступенчатая со сплошной верхней и сквозной нижней частью.
Сопряжение колонны с фундаментом – жесткое с ригелем шарнирное.
Материал – сталь С245 [pic] для листового широкополосного
универсального проката. [pic] – для фасонного проката. Геометрические
размеры: [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] – определены при компоновке рамы
для верхней части [p
и соотношение жесткостей [pic] – из расчета рамы.
Конструктивная схема показана на рис.19.
2 Расчетные длины участков колонны
При [pic] и [pic] - по табл.2.2 [6] [pic] [pic].
а - конструктивная схема колонны; б - сечения колонны
Рисунок 19 – Стальная одноступенчатая колонна
3 Расчет надкрановой части колонны
Расчетные усилия: [pic] высота сечения [pic].
По сортаменту выбираем двутавр 50Б1 A=9298 см2 [pic]=1511 см3
[p [p S=88 мм (h=492
По требованию жесткости необходимо чтобы [pic]>[pic] фактически
Местная устойчивость полок и стенки в прокатном двутавре обеспечена.
Проверка устойчивости в плоскости рамы. Определяем:
[pic] при [pic] и [pic] по табл. 3.1[3] находим [pic]125 и
[pic]=125*5276=6595 затем из табл.3.2 [3] [pic]= 0164.
Проверяем устойчивость.
Проверка устойчивости из плоскости рамы определяем:
При [pic] и [pic] по табл.3.4[3]
Проверяем устойчивость:
4 Расчет подкрановой части колонны
4.1 Расчет ветвей подкрановой части
Принимаем [pic] и определяем
Требуемая площадь ветвей
Подкрановую ветвь принимаем из двутавра 45Б1; его характеристики:
[pic][pic] [pic] [pic] [pic] наружную ветвь компонуем из трех листов
как составной швеллер толщину его стенки и полок назначаем по требованию
Рисунок 20 – К расчету решетчатой колонны
Местная устойчивость стенки обеспечена если
принимаем стенку из листа 480x12 [pic]
полки 100x8 [pic] [pic].
Местная устойчивость полок обеспечена т.к.
Геометрические характеристики наружной ветви:
Уточняем усилия в ветвях
Гибкости и коэффициенты продольного изгиба:
Проверяем устойчивость ветвей из плоскости рамы (относительно у).
Требуемая по условию равноустойчивости длина ветви:
- подкрановой: [pic]
Принимаем [pic] [pic].
Проверяем устойчивость ветвей в плоскости рамы (относительно осей x1
Для подкрановой ветви:
Определим поперечную силу
[pic] (из расчета рамы загружения 12345*).
Определяем [pic] [pic]
α – угол наклона раскоса к ветви (рис. 20).
Принимаем 56х5 Ауг = 541 см2 imin = 172 см2.
4.3 Проверка устойчивости колонны в плоскости рамы как единого
Геометрические характеристики:
А = Апв + Анв =7623+736 = 14983 см2
Проверка устойчивости
5 Расчет узла сопряжения верхней и нижней частей колонны
а - конструктивные решения узла; б - расчетная схема траверсы;
в - сечение траверсы
Рисунок 21 – К расчету узла сопряжения верхней и нижней частей колонны
Расчетные усилия в сечении над уступом (сечение над уступом):
5.1 Проверка прочности шва 1
Комбинация усилий 1.
Комбинация усилий 2.
Назначаем высоту траверсы предварительно hтр = 800 мм и толщину
подкрановой площадки tпл = 20 мм.
Принимаем tст = 8 мм.
5.2 Расчет швов 2 крепления ребра к траверсе
[pic] (2 комбинация).
Принята сварка полуавтоматическая проволокой СВ-08А d = 14 2 мм.
Расчет выполнен по металлу шва.
5.3 Расчет швов 3 крепления траверсы к подкрановой ветви
Наибольшую нагрузку на швы 3 (их 4) дает комбинация усилий от
нагрузок 12345* (сечение 3-3).
Нагрузка на швы [pic]
где 09 – коэффициент сочетаний.
Требуемая длина шва если [pic][pic].
Из условия прочности стенки подкрановой ветви на срез в зоне швов
(линия 1-1) определяем hтр.
[pic] где [pic] для двутавра 50Б2 [pic].
Окончательно принимаем [pic].
5.4 Проверка прочности траверсы как балки загруженной N M Dmax
Нижний пояс траверсы принимаем конструктивно 300x10 верхний пояс из
двух горизонтальных ребер 120х10 (см. рисунок 31).
Геометрические характеристики траверсы:
[pic] Максимальный изгибающий момент в траверсе возникает
При загружении +Мmax = +20901 кНм и N = +24378 кН во внутренней
Максимальная поперечная сила в траверсе с учетом Dmax возникает при
загружениях 12345 (расчет шва 3).
здесь коэффициент 12 учитывает неравномерную передачу усилия Dmax на два
6 Расчет и конструирование базы колонны
Проектируем базу раздельного типа (рисунок 32). Бетон фундамента
класса В-125 Rb=75 МПа. Для расчета базы принимаем комбинации усилий в
нижнем сечении колонны (сечение 1-1) создающие наибольшее давление на базу
Для подкрановой ветви: [p
Для наружной ветви: [pic]
Усилия в ветвях: [pic] [pic].
6.1 База подкрановой ветви
Требуемая площадь плиты [pic].
По конструктивным соображениям свес плиты [pic]
тогда [pic] принимаем [pic].
Напряжение в бетоне под плитой [pic].
Центр тяжести плиты совмещается с центром тяжести ветви. Траверсы
базы крепятся сварными швами и полками ветви они делят плиту на три
участка 123. Первый и второй – консольные с вылетами соответственно [pic]
и [pic] третий оперт по контуру его размеры: [pic] и [pic] (данные для
расчета длин участков взяты из характеристик двутавра 45Б1) толщина
траверсы принята 8 мм.
Изгибающие моменты на отдельных участках:
[pic]здесь [pic] так как [pic].
Требуемая толщина плиты [pic].
Высоту траверсы определяем из условия размещения четырех швов
креплений траверс ветви. Сварка полуавтоматическая проволокой марки Св-08А
d = 14 2 см кш = 08 см.
Требуемая длина шва:
Проверка прочности траверсы ни изгиб и срез не требуется т.к. вылет
траверсы 75 см по отношению к высоте 35 см очень мал.
6.2 База наружной ветви
Требуемая площадь опорной плиты
Из условия симметричного расположения траверс относительно центра
тяжести ветви расстояние между траверсами в свету равно
При толщине траверсы 8 мм
Размеры участков 3 и 4:
длина участков одинаковая: [pic]
ширина участка 3: а3 = 10 см
Участки 1 и 2 консольные с вылетами [pic] участки 3 и 4 оперты по
контуру с отношением сторон [pic].
По наибольшему изгибающему моменту в плите базы подкрановой ветви
назначаем tпл = 25 мм.
Траверсы принимаем с размерами: tтр=8 мм [pic].
Рисунок 22 – К расчету базы колонны
6.3 Расчет анкерных болтов
Расчетное сочетание в сечении 1-1 NminMcоот:
Наибольшее усилие растяжения
Требуемая площадь болтов нетто [pic].
Принимаем четыре анкерных болта из стали Вст3кп2 d =36 мм с [pic].
В процессе выполнения проекта были рассчитаны такие конструкции
одноэтажного промышленного здания как подкрановая балка ферма покрытия
стальная одноступенчатая колонна. Также выполнен расчет поперечной рамы.
Подкрановая балка имеет высоту 15 м.
Ферма из парных уголков пролетом 30 м. Высота 315 м. Выполнена из
стали марок С345 и С245. Подобраны сечения элементов отправочной марки
выполнены расчеты узлов.
Колонна выполнена одноступенчатой двухветвевой. Сечение надкрановой
части – двутавр высотой 500 мм. Подкрановая часть – сварной швеллер и
прокатный двутавр. Имеет раздельную базу и крепится к ней с помощью 4-х
Данные для расчета колонны получены при расчете поперечной рамы
На иллюстрированной части приведены чертежи всех конструкций.
Список использованных источников
СП 16.13330.2011 Стальные конструкции. Актуализированная
редакция СНиП II-23-81* (с Изменением N 1) – М.: 2011.
СП 20.13330.2011. Нагрузки и воздействия. – М.: 2011.
Методические указания к курсовому проекту
для студентов всех форм обучения и МИППС направления
03.01 (270800.62) – Строительство 2015.
А. П. Мандриков. Примеры расчета металлических конструкций. – М.:
Г. А. Нехаев. Проектирование стального каркаса одноэтажного
производственного здания. – М.: 2008.
А. А. Абаринов. Составление детализированных чертежей металлических
конструкций. – М.: 1977.

металлы записка.doc

Кафедра строительных конструкций и гидротехнических сооружений
Факультет строительства и управления недвижимостью
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
по дисциплине «Металлические конструкции»
на тему «Стальные конструкции одноэтажного промышленного здания»
Руководитель (нормоконтролер) проекта
(подпись дата расшифровка подписи)
Курсовой проект: 58 с. 20 рис. 7 табл. 8 источников 5 приложения
иллюстративная часть – 1 листа формата А1 1 листа формата А2.
ФЕРМА ПОПЕРЕЧНАЯ РАМА ОТСЕК ОДНОСТУПЕНЧАТАЯ КОЛОННА БАЗА
МОСТОВОЙ КРАН РЕШЕТЧАТАЯ КОЛОННАУЗЕЛ СОПРЯЖЕНИЯ.
Приведены расчеты связанные с проектированием стальных конструкций
одноэтажного промышленного здания.
Рассчитана ферма из парных уголков поперечная рама одноступенчатая
колонна. На основании расчета произведен подбор сечения и размеров колонны
Разработана отправочная марка на ферму.
Нормативные ссылки 7
1 Дополнение к заданию для расчета фермы 8
3 Определение усилий в элементах фермы 9
4 Определение расчетных длин стержней фермы 9
5 Подбор сечений элементов 9
6 Расчет узлов фермы 13
6.1 Укрупнительный стык верхнего пояса фермы на монтажной сварке
Расчет поперечной рамы цеха с шарнирным прикреплением ригеля к
1 Компоновка рамы 16
2 Нагрузки действующие на раму 18
2.1 Постоянные нагрузки 18
2.2 Снеговая нагрузка 19
2.3 Вертикальные нагрузки от мостовых кранов 20
2.4 Горизонтальное давление от торможения крановой тележки 22
2.5 Ветровая нагрузка 22
3 Расчетная схема 25
4 Статический расчет 26
4.1 Постоянная линейная нагрузка от покрытия 26
4.2 Снеговая нагрузка 28
4.3 Расчет на нагрузки приложенные к стойкам 28
4.4 Вертикальное давление кранов [pic] [pic] и крановые моменты
4.5 Горизонтальное давление кранов «Т» на рам 32
4.6 Ветровая нагрузка 33
Расчет стальной одноступенчатой колонны каркаса промышленного
1 Дополнительные данные для расчета колонны 38
2 Расчетные длины участков колонны 38
3 Расчет надкрановой части колонны 40
4 Расчет подкрановой части колонны 42
4.1 Расчет ветвей подкрановой части 42
4.2 Расчет решетки 46
4.3 Проверка устойчивости колонны в плоскости рамы как единого
сквозного стержня 46
5 Расчет узла сопряжения верхней и нижней частей колонны 48
5.1 Проверка прочности шва 1 49
5.2 Расчет швов 2 крепления ребра к траверсе 49
5.3 Расчет швов 3 крепления траверсы к подкрановой ветви 50
5.4 Проверка прочности траверсы как балки загруженной N M Dmax
6 Расчет и конструирование базы колонны 51
6.1 База подкрановой ветви 52
6.2 База наружной ветви 54
6.3 Расчет анкерных болтов 55
Список использованных источников 57
Для металлургической машиностроительной легкой и других отраслей
промышленности возводят одноэтажные каркасные здания. Конструктивной и
технологической особенностью таких зданий является оборудование их
транспортными средствами – мостовыми и подвесными кранами. Мостовые краны
перемещаются по специальным путям опертым на колонны; подвесные краны и
перемещаются по путям подвешенным к элементам покрытия.
Покрытия одноэтажного производственного здания может быть балочным
(из линейных элементов) или пространственным (в виде оболочек).
К элементам конструкции одноэтажного каркасного здания с балочным
покрытием относятся: колонны заделанные жестко в фундаментах; ригели
покрытия опирающиеся на колонны; плиты покрытия уложенные по ригелям;
подкрановые балки; световые и аэрационные фонари. Основная конструкция
каркаса – поперечная рама образованная колоннами и ригелями.
Грузоподъемность мостовых кранов 800200кН
Отметка головки рельса
Расчетная снеговая нагрузка
Нормативная ветровая нагрузка 048кПа
Шаг колонн в продольном направлении 12м
В настоящем курсовом проекте использованы ссылки на следующие
нормативные документы:
СНиП 53-100-2010 Стальные конструкции. Нормы проектирования.
СНиП 11-23-81* Стальные конструкции. Актуализированная редакция - М.:
ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко.
СНиП 2.01.07-85* Нагрузки и воздействия. Нормы проектирования.
Актуализированная редакция.
ГОСТ 7.9-95 СИБИД. Реферат и аннотация. Общие требования
ГОСТ 8.417-2002 ГСИ. Единицы величин
ГОСТ 21.101.97 СПДС. Основные требования к проектной и рабочей
- пролет здания L=36 м (одкопролетное безфонарное):
- шаг стропильных ферм b=12 м
- материал конструкции. группа конструкций - 2; пояса – сталь класса
гр. I фас. t=11-20 мм [p решетка - сталь класса С245 (ВСт 3 пс6)
гр.I фас. t=4-10 мм [p
- сопряжение ригеля с колонной - шарнирное.
Постоянные нагрузки - от массы конструкций покрытия. Нагрузка на I м2
Состав нагрузки Нормативная [pic] Расчётная
а. Защитный слой 15мм из гравия03 113 039
втопленного в мастику
б. Водоизоляционный ковер из 01 113 013
трех слоев рубероида
в. Пароизоляция из одного слоя 005 112 006
д. Профилированный настил t=1мм 0155 1105 016
е. Стальной каркас комплексной 013 1105 014
ж. Собственная масса 020 1105 021
металлических конструкций фермы
Временная нагрузка от массы снегового покрова [p
Расчетную узловую нагрузку от снега на ферму находим умножением
расчетной снеговой нагрузки на 1 м² кровли на шаг ферм В и длинну
панели между узлами [pic].
[pic]- нормативная снеговая нагрузка на 1м² горизонтальной
Sg кНм2 - значение веса снегового покрова на 1 м²
горизонтальной проекции земли; Sg принимают по таблице 10.1 СНиП
«Нагрузки и воздействия» в зависимости от района строительства;
– коэффициент перехода от веса снегового покрова земли к
снеговому покрову на покрытие =1 при [p
Ce=1-коэффициент учитывающий снос снега (п.10.5-10.10 СНиП);
Ct =1- термический коэффициент (п.10.10 СНиП);
γf=14 – коэффициент надежности по снеговой нагрузке (п.10.12
З Определение усилий в элементах фермы
В качестве примера рассмотрим определение усилия в панели верхнего
От постоянной нагрузки
От снеговой нагрузки
Где [pic]силие в панели от загружения вертикальной единичной силой
4 Определение расчетных длин стершей фермы
Определение расчетных длин стержней фермы произведено в табличной
форме (см табл. 3 ) на основании данных табл. 14 и 26.
5 Подбор сечений элементов
Расчет сжатых элементов:
Расчет растянутых элементов:
где [pic] - коэффициент продольного изгиба в первом приближении
задается: для поясов 07÷08 - элементов решетки 05÷06;
[pic] - коэффициент условий работы равный для верхнего и нижнего
пояса опорного раскоса и всех растянутых раскосов 095; для сжатых
раскосов и стоек при [pic].
Подбор сечения в панели [pic]
По сортаменту (см табл. 20) принимаем сечение 160Х20 А=1208 [p
Аналогично производится подбор сечений всех остальных стержней.
Конечные результаты записывают в табличной форме (см. табл. 2)
Элемент Обозначение Усилия от отдельных Расчётные усилия кН
фермы стержней загружений кН
Постоянная Снеговая Растяжение Сжатие
[pic]=3924к[pic]=12096
[pic] -36885 -113702 - -150588
[pic] -59841 -184464 - -244305
[pic] -67787 -208958 - -276745
Нижний [pic] +19424 +59875 +79299 -
[pic] +50325 +155131 +205456 -
[pic] +65825 +202910 +268735 -
Раскосы [pic] -29234 -90115 - -119349
[pic] +24623 +75902 +100526 -
[pic] -19424 -59875 - -79299
[pic] +13636 +42034 +55669 -
[pic] -8436 -26006 - -34443
[pic] +2845 +8769 +11614 -
Стойки [pic] -3924 -12096 - -1602
[pic] -3924 -12096 - -1602
6 Расчет узлов фермы из уголков
6.1Промежуточный узел фермы с заводским стыком верхнего пояса
Т а б л и ц а 4 - Исходные данные
Наименование Пояса из уголков
Материал стропильной фермы 09Г2С
Материал фасонок 18 Гпс
Толщина фасонки (см. табл. 5)t=16
Сварка полуавтоматическая [pic]
Сварочная проволока СВ08А
Коэффициент условий работы γc=10
Расчетные характеристики: [pic]
В ферме из уголков горизонтальные полки поясов перекрывают на стыке
двумя накладками вертикальные полки - фасонкой:
Размеры накладок и фасонки подбирают из условия их равно - прочности с
перекрываемыми полками рис. 4:
а) Ан = bн.tн>Агп[pic]bуг.tуг = 22х16=352 см2
Определяем минимальную высоту включаемого в расчет сечения фасонки:
Прочность стыка в предположении центрального нагружения его силой
проверяют по формуле:
Швы "3" прикрепления горизонтальной полки пояса к накладке
рассчитывают по расчетному усилию воспринимаемому накладкой .
Принимаем lw=21см. [pic]
Рисунок 1 – Промежуточный узел фермы с заводским стыком.
В узле действует опорная реакция
[pic](12*(3924+12096)2=9612 кН воспринимаемая опорным фланцем
который проверяют на смятие:
= [pic][pic]20025 КНсм2 = 2002 МПа Rр = 351 МПа.
Швы прикрепления «Б» «В» «Г» «Д» (см. рис. 15) рассчитывают на
максимальные усилия в опорном раскосе и нижнем поясе. По длинам этих швов
определяют размеры фасонки hф = 35см.
Рисунок 2 - Опорные узлы фермы.
Швы «Е» прикрепления фасонок к опорному фланцу проверяем по формуле:
[pic][pic]176 кНсм2 = 176 МПа Ryγc = 180 МПа.
(табл. 27 [3]) [pic]= hф – 1 = 35-1=34см.
РАСЧЕТ ПОПЕРЕЧНОЙ РАМЫ ЦЕХА С ШАРНИРНЫМ ПРИКРЕПЛЕНИЕМ РИГЕЛЯ К
Здание однопролетное холодное с мостовыми кранами грузоподъемностью
0200 кН среднего режима работы.
Уровень головки рельса - УГР = 13 м.
Определяем размеры рамы по вертикали: h1 h2 H hb hн h hоп hш
h1 = УГР = 13 м – наименьшая отметка головки кранового рельса
которая задается из условия необходимой высоты подъема крюка над уровнем
[pic]– расстояние от головки кранового рельса до низа несущих
конструкций покрытия
[pic] – размер учитывающий прогиб конструкции покрытия
[pic] принимаем [pic]
Внутренний габарит цеха
Принимаем [pic] (кратно [pic]).
Высота верхней части стойки
[pic]– высота кранового рельса КР-70 (по ГОСТ – табл. 2.5 [4]).
Высота нижней части стойки
Высота фермы на опоре
[pic] - для типовых ферм с i = 15%
Высота покрытия от низа ригеля до конька кровли
2. Определяем размер элементов рамы по горизонтали [pic] [pic]
Привязка наружной грани колонны к разбивочной оси [pic] т.к. [pic].
Ширина верхней части колонны
Необходимо чтобы [p имеем [pic].
Ширина нижней части колонны
[pic]=400 - часть кранового моста выступающего за ось подкранового пути
(принимается по ГОСТ на краны см. табл.2.5);
[pic]=500-расстояние от разбивочной оси до внутренней грани верхней части
[pic]мм-зазор между краном и колонной. Устраивается по требованиям техники
безопасности принимается по ГОСТ на краны см. табл.25
[pic] принимаем [pic]=1000(кратно 250)
[pic] т.к. [pic] и необходимо устройство проходов в подкрановой
Условие необходимой жесткости колонны
Габарит безопасности движения крана
[pic] - условие свободного прохода крана обеспечивается.
Конструктивная схема рамы показана на рис.5.
Рисунок3 – Конструктивная схема рамы
2 Нагрузки действующие на раму
2.1 Постоянные нагрузки
Покрытие принято утепленное из стальных панелей 3х12 м.
Постоянная линейная нагрузка на ригель
где [pic] – угол ската кровли. Для покрытий промышленных зданий
принимается сosα = 1 из-за малости угла ската.
Расчетное давление на колонну от покрытия:
Таблица5 – Постоянная распределенная поверхностная нагрузка от
№ Вид нагрузки НормативнаКоэффициент Расчетная
пп я надежности нагрузка
нагрузка[pпо нагрузке[pic]
ic][pic] [pic] [pic]
Защитный слой 15мм из гравия 03 13 039
Водоизоляционный ковер из трех 005 12 006
Пароизоляция из одного слоя 005 12 006
Профилированный настил t = 1 мм 0155 105 0163
Стальной каркас комплексной панели 013 105 014
Собственная масса металлической 02 105 021
конструкции фермы и связей
Итого общая нагрузка 0885 1023
Расчетный сосредоточенный момент в уровне уступа:
где [pic] – расстояние между осями надкрановой и подкрановой части
колонны (рис. 6) [pic] м.
Нагрузки от стенового ограждения при расчете рамы не учитывается
т.к. стены приняты из ребристых панелей толщиной 300мм. Нагрузка от них
передается на фундаментные балки.
2.2 Снеговая нагрузка
Расчетная поверхностная снеговая нагрузка на покрытие
Расчетная линейная снеговая нагрузка на ригель
Расчетное давление на колонну от снеговой нагрузки
Расчетный сосредоточенный момент в уровне уступа
Рисунок 4 – Колонна и подкрановая балка.
2.3 Вертикальные нагрузки от мостовых кранов
Вертикальное давление на среднюю колонну продольного ряда
определяется от действия двух сближенных кранов [pic] с помощью линий
влияния опорного давления (см.рис.7).
Ординаты линий влияния[pic]
По ГОСТ на краны [pic].крана с тележкой mкр = 150т сила
тяжести [pic]. Для расчета можно принять среднее максимальное давление
колеса Fmax = 420 кН.
Рисунок 5 – Размещение катков двух сближенных кранов на одном подкрановом
Нагрузка от подкрановых конструкций определяется приближенно по
данным табл. 2.2 [4]. [pic] площади пола.
Расчетное максимальное давление на колонну
[pic] – коэффициент сочетаний для двух кранов легкого и среднего
[pic] – наибольшее давление колеса крана
[pic] – сумма ординат линии влияния опорного давления на колонну
[pic] – давление подкрановых конструкций.
Расчетное минимальное давление на колонну
Минимальное давление колеса крана на подкрановый путь
Расчетное минимальное давление на колонну:
[pic] – эксцентриситет принимаемый предварительно [pic] – для
крайних ступенчатых колонн (см.рис.6).
2.4 Горизонтальное давление от торможения крановой тележки
Горизонтальное давление от торможения крановой тележки действует
поперек цеха и определяется по формуле
тележки [pic] сила тяжести [pic].
Число колес с одной стороны моста крана [pic] для крана [pic].
Сила поперечного торможения передаваемая на колонну
Сила [pic] приложена к раме в уровне верхнего пояса подкрановой
балки может действовать на одну или другую колонну причем как вправо так
и влево. В курсовом проекте для упрощения расчета допускаем что давление
[pic] передается в уровне уступа т.е. в месте изменения сечения колонны.
2.5 Ветровая нагрузка
По заданию [pic]. Тип местности А.
Расчетные погонные нагрузки на стойку рамы от активного давления и
[pic] [pic] [pic] [pic].
Коэффициент k зависит от высоты и типа местности (см.п.11.1.6).
k= 1 на отметке до +10.000м; k=125 на отметке +20.000м; k=155 на
отметке +40.000м. Промежуточные значения определяем линейной интерполяцией.
В уровне низа ригеля на отметке +18.000м k= 12; верха покрытия на отметке
а) – по нормам проектирования; б) – приведенная к эквивалентной;
в) – расчетная схема
Рисунок 6 – Схема ветровой нагрузки на раму
Расчетные погонные нагрузки от ветра на стойку рамы:
в уровне низа ригеля на высоте [pic]
в уровне верха покрытия на высоте [pic]
Момент в заделке стойки от ветрового напора
Эквивалентная равномерно распределенная ветровая нагрузка
Ветровая нагрузка действующая на шатер:
Таблица6 – Расчетные нагрузки на раму
Элемент Вид нагрузки Обозначение Величина
рамы нагрузки нагрузки
Ригель Постоянная линейная от покрытия [pic] 12276 кНм
Снеговая p 2822 кНм
Стойка Опорное давление ригеля:
от постоянной нагрузки [pic] 220968кН
от снеговой нагрузки [pic] 508032кН
Вертикальное давление колес мостовых
максимальное [pic] 206316 кН
минимальное [pic] 83295 кН
Сила поперечного торможения [pic] 68474кН
момент от [pic] [pic] 154737
момент от[pic] [pic] 624714кН(
активное давление [pic] 716кНм
сосредоточенная сила [pic] 64064кН
Определяем соотношения моментов инерции [pic] [pic] при [pic]
Принимаем: [pic] [pic] [pic].
Вычисляем погонные жесткости
При расчете на нагрузки приложенные к стойкам допускается принимать
[pic] если выполняется условие
Расчетная схема показана на рис.9.
Рисунок 7 – Расчетная схема рамы
4 Статический расчет
Учитывая симметрию рамы и нагрузки пренебрегаем горизонтальным
смещением верхних узлов рамы.
Определяем изгибающие моменты в колоннах от действия моментов [pic] и
[pic] как в отдельных не смещаемых стойках.
Схема загружения рамы от воздействия равномерно распределенных
нагрузок на ригель показана на рис.20.
4.1 Постоянная линейная нагрузка от покрытия
[pic] ([pic] определяем интерполяцией по табл. 4.1 [5]). [pic]
Рисунок 8 – Схема загружения рамы от воздействия равномерно-
распределенных нагрузок на ригель
Рисунок 9 – Эпюры [pic] и [pic] от постоянной нагрузки
4.2 Снеговая нагрузка
Эпюры [pic] и [pic] от снеговой нагрузки получаем умножением ординат
эпюр от постоянной нагрузки на соотношение [pic].
Рисунок 10 – Эпюры [pic] и [pic] от снеговой нагрузки
4.3 Расчет на нагрузки приложенные к стойкам
Условно закрепленная рама (т.е. основная система) показана на рис.
Рисунок 11 – Основная система
В расчете принято [pic]. Неизвестное смещение рамы определяем из
[pic] где [pic] – смещающая горизонтальная сила.
Определяем моменты [pic] от единичного смещения верхних узлов рамы
Рисунок 12 – К расчету на нагрузки приложенные к стойкам
Эпюра [pic] используется в расчете на крановые и ветровые нагрузки.
Определяем моменты [pic] в стойках условно закрепленной рамы когда
[pic] и [pic] приложены к левой стойке [pic] и [pic] к правой.
Реакция [pic] в дополнительной связи условно разделенной рамы:
Горизонтальная смещающая сила
[pic] – коэффициент опорного действия учитывающий пространственность
Для кровли со стальным профилированным настилом при наличии мостовых
кранов грузоподъемностью [pic] [pic].
Определяем смещение рамы в системе каркаса
Определяем значения моментов в стойках рамы [pic] и строим эпюры
[pic] и [pic] (см.рис.15).
Рисунок 13 – Схема загружения и эпюры [pic] и [pic] от кранового
давления [pic] [pic]
4.5 Горизонтальное давление кранов «Т» на раму
Для упрощения расчета силу [pic] принимаем действующей в уровне
уступа левой колонны.
Определяем реакцию связи [pic] и моменты в левой стойке [pic] для
условно закрепленной рамы.
В правой стойке [pic].
С учетом пространственной работы каркаса смещающая горизонтальная
сила в уровне ригеля
Смещение рамы в системе каркаса
Определяем значения моментов в стойках рамы и строим эпюру
Для правой стойки: [pic]
Рисунок 14 – Схема загружения и эпюры [pic] и [pic] от поперечного
При изменении направления силы [pic] знаки усилий меняются на
обратные поэтому в таблице усилий они вносятся со знаком ±. Продольными
силами в стойках от воздействия силы [pic] пренебрегаем.
4.6 Ветровая нагрузка
Определяем значения моментов [pic] и реакций в дополнительной связи
Реакция дополнительной связи
Считаем что все рамы загружены одинаково и имеют равные смещения (.
Из уравнения [pic] определяем перемещение рамы.
Определяем значения моментов [pic] и поперечных сил [pic] от ветровой
нагрузки. Строим эпюры [pic] и [pic] (см.рис.27).
Продольными силами от воздействия ветра пренебрегаем.
Поперечная сила в сечении 1-1 может быть определена как сумма
[pic]– реакция в заделке левой стойки условно закрепленной рамы от
активного давления ветра;
[pic] – реакция от смещения рамы на (=1 равная [pic].
Правильность определения поперечных сил в заделках стоек можно
проверить тождеством:
Оценим погрешность вычислений [pic].
Поперечные силы в сечении 3-3
Далее составляем сводную таблицу усилий в левой стойке и таблицу
Рисунок 15 – Схема загружения и эпюры [pic] и [pic] от ветровой
Таблица 7 – Усилия в левой стойке рамы
№ [pic] Нагрузка Сечение 1-1 Сечение 2-2 Сечение 3-3
Сечение 1-1 Сечение 2-2 Сечение 3-3
[pic] -176257 22097 16422
[pic] 36544 228413 -3592
[pic] -39064 228413 -1219
Осн[pic] 12856 97063 -19785
[pic] -194488 253323 422
[pic] 180261 253323 -14994
РАСЧЕТ СТАЛЬНОЙ ОДНОСТУПЕНЧАТОЙ КОЛОННЫ КАРКАСА ПРОМЫШЛЕННОГО
1. Дополнительные данные для расчета колонны
Колонна одноступенчатая со сплошной верхней и сквозной нижней частью.
Сопряжение колонны с фундаментом – жесткое с ригелем шарнирное.
Материал – сталь С245 [pic] для листового широкополосного
универсального проката. [pic] – для фасонного проката. Геометрические
размеры: [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] – определены при компоновке рамы
для верхней части [p
и соотношение жесткостей [pic] – из расчета рамы.
Конструктивная схема показана на рис.18.
2 Расчетные длины участков колонны
При [pic] и [pic] - по табл.2.2 [6] [pic] [pic].
Рисунок 16 – Стальная одноступенчатая колонна:
а) - конструктивная схема колонны; б) - сечения колонны
3 Расчет надкрановой части колонны
Расчетные усилия: [pic] высота сечения [pic].
Определяем приближенно: [pic]042 [pic] [pic]
далее по табл.3.3 при [pic]
отсюда [pic]. Для сварных сечений рациональны тонкие стенки с [pic].
Поэтому принимаем [pic] в этом случае [pic] и в расчетную площадь сечения
Принимаем полки 370х16[pic]= 2*37*16=1184 [pic].
Проверяем местную устойчивость полки по формуле (3.8)
Геометрические характеристики сечения.
Общая площадь: [pic]
Расчетная площадь: [pic]
Проверяем устойчивость в плоскости рамы.
затем по табл. 3.2. при [pic] и [pic] определяем: [pic] и проверяем
устойчивость по формуле(3.9)
Недонапряжение: [pic]
Проверяем устойчивость из плоскости рамы. Предварительно проверим
местную устойчивость стенки. Определяем краевые напряжения в стенке:
Растягивающие: [pic]
Поперечную силу Q в сеч 3-3: [pic]
Местная устойчивость стенки обеспечена если
[pic]но не более [pic]
В этой формуле [pic]
Устойчивость стенки обеспечена так как [pic] поэтому при проверке
устойчивости учитывается [pic].
Определяем [pic] [pic][pic] где
При [pic] [pic] по табл.3.4
[pic] [pic] и по формуле (3.10)
[pic]. По формуле (3.10)
Гибкость стенки [pic] поэтому ребра жесткости не нужны.
Сварные швы соединяющие стенку и полки принять сплошными [pic] по
4 Расчет подкрановой части колонны
4.1 Расчет ветвей подкрановой части
Принимаем [pic] и определяем
Требуемая площадь ветвей
Подкрановую ветвь принимаем из двутавра 70Б1; его характеристики:
[pic][pic] [pic] [pic] [pic] наружную ветвь компонуем из трех листов
как составной швеллер толщину его стенки и полок назначаем по требованию
Рисунок 17 – К расчету решетчатой колонны
принимаем стенку из листа 730x19 [pic]
полки 120x10 [pic] [pic].
Местная устойчивость полок обеспечена т.к.
Геометрические характеристики наружной ветви:
Уточняем усилия в ветвях
Гибкости и коэффициенты продольного изгиба:
Проверяем устойчивость ветвей из плоскости рамы (относительно оси у).
Требуемая по условию равноустойчивости длина ветви:
- подкрановой: [pic]
Принимаем [pic] [pic].
Проверяем устойчивость ветвей в плоскости рамы (относительно осей x1
Для подкрановой ветви:
Определим поперечную силу
[pic] (из расчета рамы загружения 12345*).
Принимаем [pic]. Определяем [pic] [pic]
α – угол наклона раскоса к ветви (рис. 29).
Принимаем 90х7 Ауг = 123 см2 imin = 178 см2.
Геометрические характеристики:
А = Апв + Анв = 1647 + 1627 = 3274 см2
Проверка устойчивости
[pic] [pic](по табл. 4.2 [6])
5 Расчет узла сопряжения верхней и нижней частей колонны
Рисунок 19 – К расчету узла сопряжения верхней и нижней частей
колонны: а) - конструктивные решения узла; б) - расчетная схема траверсы;
в) - сечение траверсы
Расчетные усилия в сечении над уступом (сечение над уступом):
5.1 Проверка прочности шва 1
Комбинация усилий 1.
Комбинация усилий 2.
Назначаем высоту траверсы предварительно hтр = 800 мм и толщину
подкрановой площадки tпл = 20 мм.
Принимаем tст = 20 мм.
5.2 Расчет швов 2 крепления ребра к траверсе
[pic] (2 комбинация).
Принята сварка полуавтоматическая проволокой СВ-08А d = 14 2 мм.
Расчет выполнен по металлу шва.
5.3 Расчет швов 3 крепления траверсы к подкрановой ветви
Наибольшую нагрузку на швы 3 (их 4) дает комбинация усилий от
нагрузок 12345* (сечение 3-3).
Нагрузка на швы [pic]
где 09 – коэффициент сочетаний.
Требуемая длина шва если [pic][pic].
Из условия прочности стенки подкрановой ветви на срез в зоне швов
(линия 1-1) определяем hтр.
[pic] где [pic] для двутавра 70Б1 [pic].
Окончательно принимаем [pic].
Нижний пояс траверсы принимаем конструктивно 560x12 верхний пояс из
двух горизонтальных ребер 250х12 (см. рисунок 31).
Геометрические характеристики траверсы:
Максимальный изгибающий момент в траверсе возникает при Nn.max.
При загружении +Мmax = 83434 кНм и N = +67639 кН во внутренней
Максимальная поперечная сила в траверсе с учетом Dmax возникает при
загружениях 12345 (расчет шва 3).
здесь коэффициент 12 учитывает неравномерную передачу усилия Dmax на
6 Расчет и конструирование базы колонны
Проектируем базу раздельного типа (рисунок 32). Бетон фундамента
класса В-125 Rb=75 МПа. Для расчета базы принимаем комбинации усилий в
нижнем сечении колонны (сечение 1-1) создающие наибольшее давление на базу
Для подкрановой ветви: [p
Для наружной ветви: [pic].
(снег наружную ветвь не разгружает).
Усилия в ветвях: [pic] [pic].
Рисунок 20 – К расчету базы колонны
6.1 База подкрановой ветви
Требуемая площадь плиты [pic].
По конструктивным соображениям свес плиты [pic]тогда [pic] принимаем
Напряжение в бетоне под плитой [pic].
Центр тяжести плиты совмещается с центром тяжести ветви. Траверсы
базы крепятся сварными швами и полками ветви они делят плиту на три
участка 123. Первый и второй – консольные с вылетами соответственно [pic]
и [pic] третий оперт по контуру его размеры: [pic] и [pic] (данные для
расчета длин участков взяты из характеристик двутавра 70Б1) толщина
траверсы принята 12 мм.
Изгибающие моменты на отдельных участках:
[pic]здесь [pic] так как [pic].
Требуемая толщина плиты [pic].
Принимаем tпл = 25 мм.
Высоту траверсы определяем из условия размещения четырех швов
креплений траверс ветви. Сварка полуавтоматическая проволокой марки Св-08А
d = 14 2 см кш = 08 см.
Требуемая длина шва:
[pic]. Принимаем [pic].
Проверка прочности траверсы ни изгиб и срез не требуется т.к. вылет
траверсы 5 см по отношению к высоте 50 см очень мал.
6.2 База наружной ветви
Требуемая площадь опорной плиты
Из условия симметричного расположения траверс относительно центра
тяжести ветви расстояние между траверсами в свету равно
При толщине траверсы 12 мм
Размеры участков 3 и 4:
длина участков одинаковая: [pic]
ширина участка 3: а3 = 12 см
Участки 1 и 2 консольные с вылетами [pic] участки 3 и 4 оперты по
контуру с отношением сторон [pic].
По наибольшему изгибающему моменту в плите базы подкрановой ветви
С учетом расчета подкрановой ветви принимаем tпл = 25 мм. Траверсы
принимаем с размерами: tтр=12 мм [pic].
6.3 Расчет анкерных болтов
Расчетное сочетание в сечении 1-1 NminMcоот:
Наибольшее усилие растяжения
Требуемая площадь болтов нетто [pic].
Принимаем четыре анкерных болта типа IV d =56 мм с [pic].
В процессе выполнения проекта были рассчитаны такие конструкции
одноэтажного промышленного здания как подкрановая балка ферма покрытия
стальная одноступенчатая колонна. Также выполнен расчет поперечной рамы.
Подкрановая балка имеет высоту 15 м.
Ферма из парных уголков пролетом 36 м. Высота 317 м. Выполнена из
стали марок С 345 и С 245. Подобраны сечения элементов отправочной марки
выполнены расчеты узлов.
Колонна выполнена одноступенчатой двухветвевой. Сечение надкрановой
части – двутавр высотой 700 мм. Подкрановая часть – сварной швеллер и
прокатный двутавр. Имеет раздельную базу и крепится к ней с помощью 4-х
Данные для расчета колонны получены при расчете поперечной рамы
На иллюстрированной части приведены чертежи всех конструкций.
Список использованных источников
СП 16.13330.2011 Стальные конструкции. Актуализированная
редакция СНиП II-23-81* (с Изменением N 1) – М.: 2011.
СП 20.13330.2011. Нагрузки и воздействия. – М.: 2011.
Методические указания к курсовому проекту
по дисциплине «Металлические конструкции включая сварку»
для студентов всех форм обучения и МИППС направления
03.01 (270800.62) – Строительство 2015.
А. П. Мандриков. Примеры расчета металлических конструкций. – М.:
Г. А. Нехаев. Проектирование стального каркаса одноэтажного
производственного здания. – М.: 2008.
А. А. Абаринов. Составление детализированных чертежей металлических
конструкций. – М.: 1977.
Рисунок 18 – К определению центра тяжести наружной ветви z0.

КУРСОВАЯ.dwg

Рама колонна схемы связей база колонны траверса. Данный лист читать совместно с листом 2
Геометрическая схема отправочная марка Ф-1 узлы. Данный лист читать совместно с листом 1
Металлические конструкции одноэтажного промышленного здания
Схема связей по верним поясам ферм М1:400
Схема связей по нижним поясам ферм М1:400
Схема вертикальных связей по колоннам М1:400
Геометрическая схема фермы
Отправочная марка Ф-1 nМасштаб длин М1:50nМасштаб сечений М1:20
Спецификация металла Ф-1
Слой из гравия на мастике 15 мм
Плоский стальной настил
Каркас комплексной панели 3х12 м
Металлические конструкции покрытия
Пароизоляция из слоя рубероида
Утеплитель 100 мм из пенобетонных плит
Примечание:nНеоговоренные сварные швы 6ммnНеоговоренные отверстия 23ммnТорцы опорных позиций фрезероватьnСварку производить полуавтоматическую с электродами Э42А

Сделано.dwg

Рама колонна схемы связей база колонны траверса. Данный лист читать совместно с листом 2
Металлические конструкции одноэтажного промышленного здания
Схема связей по верним поясам ферм М1:400
Схема связей по нижним поясам ферм М1:400
Схема вертикальных связей по колоннам М1:400
Слой из гравия на мастике 15 мм
Плоский стальной настил
Каркас комплексной панели 3х12 м
Металлические конструкции покрытия
Пароизоляция из слоя рубероида
Геометрическая схема отправочная марка Ф-1 узлы. Данный лист читать совместно с листом 1
Геометрическая схема фермы
Отправочная марка Ф-1 nМасштаб длин М1:50;узлов сечений М1:20
Отправочная марка Ф-1 nМасштаб длин М1:50nМасштаб узлов сечений М1:20
% наплавленного металла
Спецификация металла Ф-1

Т а б л и ц а 3.docx

Т а б л и ц а 3 - подбор сечений элементов фермы из круглых труб

ЗАПИСКА.doc

Министерство образования и науки Российской Федерации
ФГБОУ ВО «Кубанский государственный технологический университет»
Кафедра Строительных конструкций
Факультет Строительства и управлению недвижимостью
Пояснительная записка
по дисциплине «Металлические конструкции включая сварку»
на тему «Стальные конструкции одноэтажного промышленного здания»
(фамилия имя отчество)
(подпись дата расшифровка подписи)
Курсовой проект: 48 с. 22 рис. 9 табл. 6 источников
иллюстративная часть – 1 листа формата А1 1 листа формата А2.
ФЕРМА ПОПЕРЕЧНАЯ РАМА ОТСЕК ОДНОСТУПЕНЧАТАЯ КОЛОННА БАЗА
МОСТОВОЙ КРАН РЕШЕТЧАТАЯ КОЛОННАУЗЕЛ СОПРЯЖЕНИЯ.
Приведены расчеты связанные с проектированием стальных конструкций
одноэтажного промышленного здания.
Рассчитана ферма из круглых труб поперечная рама одноступенчатая
колонна. На основании расчета произведен подбор сечения и размеров колонны
Разработана отправочная марка на ферму.
Нормативные ссылки 7
3 Определение усилий в элементах фермы 9
4 Определение расчетных длин стержней фермы 9
5 Подбор сечений элементов 9
6 Расчет узлов фермы 13
6.1 Промежуточный узел фермы 13
6.2 Укрупнительный стык нижнего пояса 14
6.3 Монтажный стык верхнего пояса 15
Расчет поперечной рамы цеха 16
1 Компоновка рамы 16
2 Нагрузки действующие на раму 18
2.1 Постоянные нагрузки 18
2.2 Снеговая нагрузка 19
2.3 Вертикальные нагрузки от мостовых кранов 19
2.4 Горизонтальное давление от торможения крановой тележки 21
2.5 Ветровая нагрузка 21
3 Расчетная схема 23
4 Статический расчет 24
4.1 Постоянная линейная нагрузка от покрытия 24
4.2 Снеговая нагрузка 25
4.3 Расчет на нагрузки приложенные к стойкам 26
4.4 Вертикальное давление кранов и крановые моменты 27
4.5 Горизонтальное давление кранов «Т» на раму 28
4.6 Ветровая нагрузка 30
Расчет стальной одноступенчатой колонны 34
1 Дополнительные данные для расчета колонны 34
2 Расчетные длины участков колонны 34
3 Расчет надкрановой части колонны 36
4 Расчет подкрановой части колонны 37
4.1 Расчет ветвей подкрановой части 37
4.2 Расчет решетки 39
4.3 Проверка устойчивости колонны в плоскости рамы 40
5 Расчет узла сопряжения верхней и нижней частей колонны 40
5.1 Проверка прочности шва 1 41
5.2 Расчет швов 2 крепления ребра к траверсе 41
5.3 Расчет швов 3 крепления траверсы к подкрановой ветви 42
5.4 Проверка прочности траверсы как балки 42
6 Расчет и конструирование базы колонны 43
6.1 База подкрановой ветви 43
6.2 База наружной ветви 44
6.3 Расчет анкерных болтов 46
6.4 Сравнение соотношений моментов инерции 46
Список использованных источников 48
Для металлургической машиностроительной легкой и других отраслей
промышленности возводят одноэтажные каркасные здания. Конструктивной и
технологической особенностью таких зданий является оборудование их
транспортными средствами – мостовыми и подвесными кранами. Мостовые краны
перемещаются по специальным путям опертым на колонны; подвесные краны и
перемещаются по путям подвешенным к элементам покрытия.
Покрытия одноэтажного производственного здания может быть балочным
(из линейных элементов) или пространственным (в виде оболочек).
К элементам конструкции одноэтажного каркасного здания с балочным
покрытием относятся: колонны заделанные жестко в фундаментах; ригели
покрытия опирающиеся на колонны; плиты покрытия уложенные по ригелям;
подкрановые балки; световые и аэрационные фонари. Основная конструкция
каркаса – поперечная рама образованная колоннами и ригелями.
Грузоподъемность мостовых кранов 32050кН
Отметка головки рельса
Расчетная снеговая нагрузка
Нормативная ветровая нагрузка 03кПа
Шаг колонн в продольном направлении 12м
В настоящем курсовом проекте использованы ссылки на следующие
нормативные документы:
СНиП 53-100-2010 Стальные конструкции. Нормы проектирования.
СНиП 11-23-81* Стальные конструкции. Актуализированная редакция - М.:
ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко.
СНиП 2.01.07-85* Нагрузки и воздействия. Нормы проектирования.
Актуализированная редакция.
ГОСТ 7.9-95 СИБИД. Реферат и аннотация. Общие требования
ГОСТ 8.417-2002 ГСИ. Единицы величин
ГОСТ 21.101.97 СПДС. Основные требования к проектной и рабочей
- пролет здания L=36 м (одкопролетное безфонарное):
- шаг стропильных ферм b=12 м
- материал конструкции. группа конструкций - 2; пояса – сталь класса
С345 (09Г2С) гр. I фас. t=11-20 мм [p решетка - сталь класса С245
(ВСт 3 пс6) гр.I фас. t=4-10 мм [p
- сопряжение ригеля с колонной - шарнирное.
Рисунок1 – Расчетная схема фермы из круглых труб для L = 36 м.
Т а б л и ц а 1 – Поверхностная нагрузка на 1 м2 покрытия
Состав нагрузки Нормативная [pic]Расчётная
Защитный слой 15мм из гравия 03 13 039
втопленного в мастику
Водоизоляционный ковер из трех 01 13 013
Утеплитель 100мм из плитного 005 12 006
Пароизоляция из одного слоя 005 12 006
Профилированный настил t=1мм 0155 105 016
Стальной каркас комплексной панели013 105 014
Собственная масса металлических 020 105 021
конструкций фермы и связей
Временная нагрузка от массы снегового покрова [p
Расчетная узловая нагрузка от снега на узлы фермы.
где [pic]- нормативная снеговая нагрузка на 1м² горизонтальной проекции
3 Определение усилий в элементах фермы
В качестве примера рассмотрим определение усилия в панели верхнего
От постоянной нагрузки
От снеговой нагрузки
где [pic]- усилие в панели от загружения вертикальной единичной силой (см
4 Определение расчетных длин стершей фермы
Определение расчетных длин стержней фермы произведено в табличной
форме (см табл. 2 ) на основании данных табл. 14 и 26 [3].
5 Подбор сечений элементов
Расчет сжатых элементов:
Расчет растянутых элементов:
где [pic] - коэффициент продольного изгиба в первом приближении задается:
для поясов 07÷08 - элементов решетки 05÷06;
Подбор сечения в панели В6 ([pic])
По сортаменту (см. табл. 17 [3]) принимаем сечение 245x8 мм. [pic]
φ = 0889(по табл. 25 [3])
Подбор сечения стойки [pic] со сплющенными концами.
Задаемся сечением стойки 89x4 мм:
Принимаем 08. Задаемся значением [pic].
По сортаменту подбираем профиль: О 89x4 мм [pic] [pic]. Так как
концы сплющены [pic]
φ = 0541(по табл. 25 [3])
Аналогично производится подбор сечений всех остальных стержней.
Конечные результаты записывают в табличной форме (см. табл. 3)
Т а б л и ц а 2 – Определение расчетных усилий стержней фермы
Элемент Обозначение Усилия от отдельных Расчётные усилия кН
фермы стержней загружений кН
Постоянная Снеговая Растяжение Сжатие
[pic] -3933 -57475 - -96805
[pic] -62514 -91355 - -153869
[pic] -67772 -99039 - -16681
Нижний [pic] +2099 +30674 +51663 -
[pic] +53129 +7764 +130768 -
[pic] +67772 +99039 +16681 -
[pic] +69014 +100854 +169867 -
Раскосы [pic] -3105 -45375 - -76425
[pic] +25958 +37934 +63891 -
[pic] -19748 -28859 - -48606
[pic] +13372 +19542 +32914 -
[pic] -7576 -11072 - -18648
[pic] -178 -2602 - -4382
Стойки [pic] -414 -605 - -1019
[pic] -414 -605 - -1019
[pic] +1242 +1815 +3057 -
Т а б л и ц а 3 - подбор сечений элементов фермы из круглых труб
Элемент Обозначение
Сварочная проволока Св08 А
Расчетные характеристики
угловых швов [pic]=180 Мпа=180 кН[pic]
опорного фланца [pic]=351 Мпа=351 кН[pic]
Сварка полуавтоматическая [pic]=09
Прочность шва прикрепляющего раскоса [pic] без разделки кромок к
верхнему поясу по приближенной формуле равна:
[pic] =[pic]*[pic] = 09*07*7537*18*085 = 72649 кН > N=48606 кН
[pic] =*а[pic]=314*18([pic])- -[pic] ] = 7537 см
= 1038 – определяется по табл. 5.
Водоизоляционный ковер из трех 015 13 0195
Профилированный настил t = 1 мм 0155 105 0163
Стальной каркас комплексной 01 105 0105
Собственная масса металлической 02 105 021
конструкции фермы и связей
Итого общая нагрузка 1 118
Расчетный сосредоточенный момент в уровне уступа:
где [pic] – расстояние между осями надкрановой и подкрановой части колонны
Нагрузки от стенового ограждения при расчете рамы не учитывается
т.к. стены приняты из ребристых панелей толщиной 300мм. Нагрузка от них
передается на фундаментные балки.
2.2 Снеговая нагрузка
Расчетная поверхностная снеговая нагрузка на покрытие
Расчетная линейная снеговая нагрузка на ригель
Расчетное давление на колонну от снеговой нагрузки
Расчетный сосредоточенный момент в уровне уступа
Рисунок 7 – Колонна и подкрановая балка.
2.3 Вертикальные нагрузки от мостовых кранов
Вертикальное давление на среднюю колонну продольного ряда
определяется от действия двух сближенных кранов [pic] с помощью линий
влияния опорного давления (см.рис.8).
Ординаты линий влияния
По ГОСТ на краны [pic]. крана с тележкой mкр = 74т сила
тяжести [pic]. Для расчета можно принять среднее максимальное давление
колеса Fmax = 380 кН.
Рисунок 8 – Размещение катков двух сближенных кранов для нахождения
максимального давления на колонну
Нагрузка от подкрановых конструкций определяется приближенно по
данным табл. 2.2 [3]. [pic] площади пола.
Расчетное максимальное давление на колонну
где [pic] – коэффициент сочетаний для двух кранов легкого и среднего
режимов работы [pic] – наибольшее давление колеса крана
[pic] – сумма ординат линии влияния опорного давления на колонну
(см.рис.8) [pic] – давление подкрановых конструкций.
Расчетное минимальное давление на колонну
Минимальное давление колеса крана на подкрановый путь
Расчетное минимальное давление на колонну:
где [pic] – эксцентриситет принимаемый предварительно [pic] – для крайних
2.4 Горизонтальное давление от торможения крановой тележки
Горизонтальное давление от торможения крановой тележки действует
поперек цеха и определяется по формуле
тележки [pic] сила тяжести [pic].
Число колес с одной стороны моста крана [pic] для крана [pic].
Сила поперечного торможения передаваемая на колонну
Для упрощения расчета допускаем что давление [pic] передается в
уровне уступа т.е. в месте изменения сечения колонны.
2.5 Ветровая нагрузка
По заданию [pic]. Тип местности А.
Расчетные погонные нагрузки на стойку рамы от активного давления и
[pic] [pic] [pic] [pic].
Коэффициент k зависит от высоты и типа местности .
k= 1 на отметке до +10.000м; k=125 на отметке +20.000м; k=155 на
отметке +40.000м. Промежуточные значения определяем линейной интерполяцией.
В уровне низа ригеля на отметке +14.400м k= 111; верха покрытия на отметке
а - по нормам проектирования; б - приведенная к эквивалентной;
Рисунок 9 – Схема ветровой нагрузки на раму
Расчетные погонные нагрузки от ветра на стойку рамы:
в уровне низа ригеля на высоте [pic]
в уровне верха покрытия на высоте [pic]
Момент в заделке стойки от ветрового напора
Эквивалентная равномерно распределенная ветровая нагрузка
Ветровая нагрузка действующая на шатер:
Таблица7 – Расчетные нагрузки на раму
Элемент Вид нагрузки ОбозначениеВеличина
рамы нагрузки нагрузки
Ригель Постоянная линейная от покрытия [pic] 1416 кНм
Снеговая p 2016 кНм
Стойка Опорное давление ригеля:
от постоянной нагрузки [pic] 25488кН
от снеговой нагрузки [pic] 36288кН
Вертикальное давление колес мостовых
максимальное [pic] 107144 кН
минимальное [pic] 45654 кН
Сила поперечного торможения [pic] 2937кН
момент от [pic] [pic] 48215 кН(м
момент от[pic] [pic] 20544кН(м
активное давление [pic] 358кНм
сосредоточенная сила [pic] 275кН
Определяем соотношения моментов инерции [pic] [pic] при [pic]
Принимаем: [pic] [pic] [pic].
Вычисляем погонные жесткости
При расчете на нагрузки приложенные к стойкам допускается принимать
[pic] если выполняется условие
Моменты инерции участков рамы показаны на рис.10.
Рисунок 10 – Моменты инерции участков рамы
4 Статический расчет
Учитывая симметрию рамы и нагрузки пренебрегаем горизонтальным
смещением верхних узлов рамы.
Определяем изгибающие моменты в колоннах от действия моментов [pic] и
[pic] как в отдельных не смещаемых стойках.
Схема загружения рамы от воздействия равномерно распределенных
нагрузок на ригель показана на рис.11.
4.1 Постоянная линейная нагрузка от покрытия
([pic] определяем интерполяцией по табл. 4.1 [3]). [pic]
Рисунок 11 – Расчетная схема рамы от вертикальной нагрузки
Рисунок 12 – Эпюры [pic] и [pic] от постоянной нагрузки
4.2 Снеговая нагрузка
Эпюры [pic] и [pic] от снеговой нагрузки получаем умножением ординат
эпюр от постоянной нагрузки на соотношение [pic].
Рисунок 13 – Эпюры [pic] и [pic] от снеговой нагрузки
4.3 Расчет на нагрузки приложенные к стойкам
Условно закрепленная рама (т.е. основная система) показана на рис. 14:
Рисунок 14 – Основная система
В расчете принято [pic]. Неизвестное смещение рамы определяем из
[pic] где [pic] – смещающая горизонтальная сила.
Определяем моменты [pic] от единичного смещения верхних узлов рамы
Рисунок 15 – К расчету на нагрузки приложенные к стойкам
Эпюра [pic] используется в расчете на крановые и ветровые нагрузки.
4.4 Вертикальное давление кранов [pic] [pic] и крановые моменты
Определяем моменты [pic] в стойках условно закрепленной рамы когда
[pic] и [pic] приложены к левой стойке [pic] и [pic] к правой.
Реакция [pic] в дополнительной связи условно разделенной рамы:
Горизонтальная смещающая сила
где [pic] – коэффициент опорного действия учитывающий пространственность
Для кровли со стальным профилированным настилом при наличии мостовых
кранов грузоподъемностью [pic] [pic].
Определяем смещение рамы в системе каркаса
Определяем значения моментов в стойках рамы [pic] и строим эпюры
[pic] и [pic] (см.рис.16).
Рисунок 16 – Схема загружения и эпюры [pic] и [pic] от кранового
давления [pic] [pic]
4.5 Горизонтальное давление кранов «Т» на раму
Для упрощения расчета силу [pic] принимаем действующей в уровне
уступа левой колонны.
Определяем реакцию связи [pic] и моменты в левой стойке [pic] для
условно закрепленной рамы.
В правой стойке [pic].
С учетом пространственной работы каркаса смещающая горизонтальная
сила в уровне ригеля
Смещение рамы в системе каркаса
Определяем значения моментов в стойках рамы и строим эпюру
Для правой стойки: [pic]
Рисунок 17 – Схема загружения и эпюры [pic] и [pic] от поперечного
При изменении направления силы [pic] знаки усилий меняются на
обратные поэтому в таблице усилий они вносятся со знаком ±. Продольными
силами в стойках от воздействия силы [pic] пренебрегаем.
4.6 Ветровая нагрузка
Определяем значения моментов [pic] и реакций в дополнительной связи
Реакция дополнительной связи
Считаем что все рамы загружены одинаково и имеют равные смещения (.
Из уравнения [pic] определяем перемещение рамы.
Определяем значения моментов [pic] и поперечных сил [pic] от ветровой
нагрузки. Строим эпюры [pic] и [pic] (см.рис.17).
Продольными силами от воздействия ветра пренебрегаем.
Поперечная сила в сечении 1-1 может быть определена как сумма
где [pic]– реакция в заделке левой стойки условно закрепленной рамы от
активного давления ветра;
[pic] – реакция от смещения рамы на (=1 равная [pic].
Правильность определения поперечных сил в заделках стоек можно
проверить тождеством:
Оценим погрешность вычислений [pic].
Поперечные силы в сечении 3-3
Далее составляем сводную таблицу усилий в левой стойке и таблицу
Рисунок 18 – Схема загружения и эпюры [pic] и [pic] от ветровой
Таблица 8 – Усилия в левой стойке рамы
№ [pic] Нагрузка Сечение 1-1 Сечение 2-2 Сечение 3-3
Сечение 1-1 Сечение 2-2 Сечение 3-3
[pic] -59555 25488 7064
[pic] 12728 132632 -4581
[pic] -1342 132632 -897
Осн[pic] 69921 66577 -4814
[pic] -66185 154492 2471
[pic] 36091 154492 -8555
[pic] -53705 25488 6407
РАСЧЕТ СТАЛЬНОЙ ОДНОСТУПЕНЧАТОЙ КОЛОННЫ КАРКАСА ПРОМЫШЛЕННОГО
1 Исходные данные для расчета колонны
Колонна одноступенчатая со сплошной верхней и сквозной нижней частью.
Сопряжение колонны с фундаментом – жесткое с ригелем шарнирное.
Материал – сталь С245 [pic] для листового широкополосного
универсального проката. [pic] – для фасонного проката. Геометрические
размеры: [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] – определены при компоновке рамы
для верхней части [p
и соотношение жесткостей [pic] – из расчета рамы.
Конструктивная схема показана на рис.19.
2 Расчетные длины участков колонны
При [pic] и [pic] - по табл.2.2 [6] [pic] [pic].
а - конструктивная схема колонны; б - сечения колонны
Рисунок 19 – Стальная одноступенчатая колонна
3 Расчет надкрановой части колонны
Расчетные усилия: [pic] высота сечения [pic].
По сортаменту выбираем двутавр 50Б2 A=1028 см2 [pic]=1709 см3
[p [p S=92мм (h=496 мм).
По требованию жесткости необходимо чтобы [pic]>[pic] фактически
Местная устойчивость полок и стенки в прокатном двутавре обеспечена.
Проверка устойчивости в плоскости рамы. Определяем:
[pic] при [pic] и [pic] по табл. 3.1[3] находим [pic]138 и
[pic]=138*253=349 затем из табл.3.2 [3] [pic]= 026.
Проверяем устойчивость.
недонапряжение: [pic]
Проверка устойчивости из плоскости рамы определяем:
При [pic] и [pic] по табл.3.4[3]
Проверяем устойчивость:
Недонапряжение: [pic]
4 Расчет подкрановой части колонны
4.1 Расчет ветвей подкрановой части
Принимаем [pic] и определяем
Требуемая площадь ветвей
Подкрановую ветвь принимаем из двутавра 45Б2; его характеристики:
[pic][pic] [pic] [pic] [pic] наружную ветвь компонуем из трех листов
как составной швеллер толщину его стенки и полок назначаем по требованию
Рисунок 20 – К расчету решетчатой колонны
Местная устойчивость стенки обеспечена если
принимаем стенку из листа 480x12 [pic]
полки 60x4 [pic] [pic].
Местная устойчивость полок обеспечена т.к.
Геометрические характеристики наружной ветви:
Уточняем усилия в ветвях
Гибкости и коэффициенты продольного изгиба:
Проверяем устойчивость ветвей из плоскости рамы (относительно у).
Требуемая по условию равноустойчивости длина ветви:
- подкрановой: [pic]
Принимаем [pic] [pic].
Проверяем устойчивость ветвей в плоскости рамы (относительно осей x1
Для подкрановой ветви:
Определим поперечную силу
[pic] (из расчета рамы загружения 12345*).
Определяем [pic] [pic]
α – угол наклона раскоса к ветви (рис. 29).
Принимаем 56х5 Ауг = 541 см2 imin = 11 см2.
4.3 Проверка устойчивости колонны в плоскости рамы как единого
Геометрические характеристики:
А = Апв + Анв = 8596 + 624 = 14836 см2
Проверка устойчивости
5 Расчет узла сопряжения верхней и нижней частей колонны
а - конструктивные решения узла; б - расчетная схема траверсы;
в - сечение траверсы
Рисунок 21 – К расчету узла сопряжения верхней и нижней частей колонны
Расчетные усилия в сечении над уступом (сечение над уступом):
5.1 Проверка прочности шва 1
Комбинация усилий 1.
Комбинация усилий 2.
Назначаем высоту траверсы предварительно hтр = 800 мм и толщину
подкрановой площадки tпл = 20 мм.
Принимаем tст = 14 мм.
5.2 Расчет швов 2 крепления ребра к траверсе
[pic] (2 комбинация).
Принята сварка полуавтоматическая проволокой СВ-08А d = 14 2 мм.
Расчет выполнен по металлу шва.
5.3 Расчет швов 3 крепления траверсы к подкрановой ветви
Наибольшую нагрузку на швы 3 (их 4) дает комбинация усилий от
нагрузок 12345* (сечение 3-3).
Нагрузка на швы [pic]
где 09 – коэффициент сочетаний.
Требуемая длина шва если [pic][pic].
Из условия прочности стенки подкрановой ветви на срез в зоне швов
(линия 1-1) определяем hтр.
[pic] где [pic] для двутавра 50Б2 [pic].
Окончательно принимаем [pic].
5.4 Проверка прочности траверсы как балки загруженной N M Dmax
Нижний пояс траверсы принимаем конструктивно 300x10 верхний пояс из
двух горизонтальных ребер 120х10 (см. рисунок 31).
Геометрические характеристики траверсы:
[pic]Максимальный изгибающий момент в траверсе возникает
При загружении +Мmax = -14986 кНм и N = +58062 кН во внутренней
Максимальная поперечная сила в траверсе с учетом Dmax возникает при
загружениях 12345 (расчет шва 3).
здесь коэффициент 12 учитывает неравномерную передачу усилия Dmax на два
6 Расчет и конструирование базы колонны
Проектируем базу раздельного типа (рисунок 32). Бетон фундамента
класса В-125 Rb=75 МПа. Для расчета базы принимаем комбинации усилий в
нижнем сечении колонны (сечение 1-1) создающие наибольшее давление на базу
Для подкрановой ветви: [p
Для наружной ветви: [pic]
Усилия в ветвях: [pic] [pic].
6.1 База подкрановой ветви
Требуемая площадь плиты [pic].
По конструктивным соображениям свес плиты [pic]
тогда [pic] принимаем [pic].
[pic] принимаем [pic]
Напряжение в бетоне под плитой [pic].
Центр тяжести плиты совмещается с центром тяжести ветви. Траверсы
базы крепятся сварными швами и полками ветви они делят плиту на три
участка 123. Первый и второй – консольные с вылетами соответственно [pic]
и [pic] третий оперт по контуру его размеры: [pic] и [pic] (данные для
расчета длин участков взяты из характеристик двутавра 45Б2) толщина
траверсы принята 8 мм.
Изгибающие моменты на отдельных участках:
[pic]здесь [pic] так как [pic].
Требуемая толщина плиты [pic].
Принимаем tпл = 32 мм.
Высоту траверсы определяем из условия размещения четырех швов
креплений траверс ветви. Сварка полуавтоматическая проволокой марки Св-08А
d = 14 2 см кш = 08 см.
Требуемая длина шва:
Проверка прочности траверсы ни изгиб и срез не требуется т.к. вылет
траверсы 85 см по отношению к высоте 35 см очень мал.
6.2 База наружной ветви
Требуемая площадь опорной плиты
Из условия симметричного расположения траверс относительно центра
тяжести ветви расстояние между траверсами в свету равно
При толщине траверсы 8 мм
Размеры участков 3 и 4:
длина участков одинаковая: [pic]
ширина участка 3: а3 = 8 см
Участки 1 и 2 консольные с вылетами [pic] участки 3 и 4 оперты по
контуру с отношением сторон [pic].
По наибольшему изгибающему моменту в плите базы подкрановой ветви
С учетом расчета подкрановой ветви принимаем tпл = 32 мм. Траверсы
принимаем с размерами: tтр=8 мм [pic].
Рисунок 22 – К расчету базы колонны
6.3 Расчет анкерных болтов
Расчетное сочетание в сечении 1-1 NminMcоот:
Наибольшее усилие растяжения
Требуемая площадь болтов нетто [pic].
Принимаем четыре анкерных болта из стали Вст3кп2 d =36 мм с [pic].
6.4 Сравнение соотношений принятых и фактических моментов инерции.
Принятые соотношения при:
Фактические соотношения при:
Так как отклонение фактических соотношений к принятым в расчетной
схеме не превышает 30% перерасчет рамы не требуется.
В процессе выполнения проекта были рассчитаны такие конструкции
одноэтажного промышленного здания как подкрановая балка ферма покрытия
стальная одноступенчатая колонна. Также выполнен расчет поперечной рамы.
Подкрановая балка имеет высоту 15 м.
Ферма из круглых труб пролетом 36 м. Высота 317 м. Выполнена из
стали марок С345 и С245. Подобраны сечения элементов отправочной марки
выполнены расчеты узлов.
Колонна выполнена одноступенчатой двухветвевой. Сечение надкрановой
части – двутавр высотой 500 мм. Подкрановая часть – сварной швеллер и
прокатный двутавр. Имеет раздельную базу и крепится к ней с помощью 4-х
Данные для расчета колонны получены при расчете поперечной рамы
На иллюстрированной части приведены чертежи всех конструкций.
Список использованных источников
СП 16.13330.2011 Стальные конструкции. Актуализированная
редакция СНиП II-23-81* (с Изменением N 1) – М.: 2011.
СП 20.13330.2011. Нагрузки и воздействия. – М.: 2011.
Методические указания к курсовому проекту
для студентов всех форм обучения и МИППС направления
03.01 (270800.62) – Строительство 2015.
А. П. Мандриков. Примеры расчета металлических конструкций. – М.:
Г. А. Нехаев. Проектирование стального каркаса одноэтажного
производственного здания. – М.: 2008.
А. А. Абаринов. Составление детализированных чертежей металлических
конструкций. – М.: 1977.

Т а б л и ц а 3 - Подбор сечений элементов фермы из парных уголков.docx

Т а б л и ц а 3 - Подбор сечений элементов фермы из парных уголков