Проектирование каркаса производственного одноэтажного здания

ПЗ.docx

Пролет здания Т м – 240
Длина здания L м – 1140
Высота от пола до головки рельса подкранового пути h1 м – 60
Шаг поперечных рам В м – 60
Оборудование: мостовой кран грузоподъемностью G т – 10
Район строительства – г. Макеевка
Покрытие – стальной профилированный настил
Отметка низа (башмака) колонны м – 11
Прикрепление ригеля к колоннам – шарнирное
Компановка поперечной рамы
Устанавливаем генеральные размеры элементов конструкции рамы:
Вертикальные размеры:
где hк – высота крана от головки кранового рельса до верхней точки тележки [1табл. П3] 1900 мм для крана G = 10 т
а – высота от крюковой подвески крана до головки кранового рельса [1табл. П3] 300 мм
принимаем h2 = 2400 мм (кратно 200мм)
Н = h1 + h1 = 2400 + 6000 = 8400 мм
Принимаем Н = 10800 мм (кратно 600мм) отметка кранового рельса
Тогда высота верхней части колонны:
hв = h2 + (hб +hр ) =2400 + 1200 + 200 = 3800мм
Где (hб +hр ) - высота подкрановой балки с рельсом (предварительный расчет).
Высота нижней части колонны:
hн = Н - hв +hзагл = 8400 – 3800 + 1100 = 5700 мм
h = hв+ hн = 5700 + 3800 = 9500 мм
Принимаем стропильную типовую ферму (предварительно) с уклоном 18
тогда hоп = 3700мм; hоп 1 =2200 мм.
- Горизонтальные размеры:
Высота здания не очень большая прохода в колонне не требуется. Предварительно назначаем ширину верхней части колонны bв = 500 мм привязка наружной грани колонны к оси колонны b0=250 мм.
Из условия жесткости
Принимаем λ = 750 мм (кратно 250мм)
bн= b0+ λ = 250+750 =1000 мм
Из условия жесткости
Требуемый пролет мостового крана:
Lк = L – 2λ = 24000-2·750 = 22500 мм
Верхнюю часть колонны принимаем сплошного сечения нижнюю часть – сквозного сечения.
Сбор нагрузок на поперечную раму
Нагрузка от покрытия:
- трехслойный изоляционный слой (ρ = 01) : 01·13 =013 кНм2
- утеплитель – минеральные плиты (ρ = 300 кгм3) = 120мм: 012·3·12 = 0468 кНм2
- защитный слой гравия на битумной мастике =20 мм; 04 · 13 = 052 кНм2
- пароизоляция из одного слоя рубероида : 004 · 12 = 0048 кНм2
- профилированный стальной настил : 0172 · 105 = 0178 кНм2
- прогоны: 035 · 105 = 03675 кНм2
Собственный вес металлических ферм и связей не учитывается т.к. автоматически задается при расчете усилий в модуле SCAD”
Итого суммарная нагрузка от покрытия:
q1пост = 013 + 0468 + 052 + 0048 + 0178 + 03675 = 17115 кНм2
Равномерно распределенная загрузка от покрытия на 1 м длины ригеля рамы:
qпост = q1пост ·В = 17115 ·6 = 10269 кНм
Временная снеговая нагрузка:
Временная снеговая нагрузка qсн1 = ρ0 · · γf
Для города застройки - г. Макеевка ( ρ0 = 149 кНм2 – вес снегового покрова на 1 м2 горизонтального покрытия)
γf – коэффициент надежности при qnsn >1 γf = 14
– коєффициент учета общего профиля кровли 1
qсн1 = 149 · 14 ·1 = 2086 кНм2
Равномерно распределенная загрузка от снегового покрова на 1 м длины ригеля рамы:
qсн = qсн1 ·В =2086 · 6 = 1252 кНм
Нагрузка от мостовых кранов:
где с – коэффициент сочетания усилий двух кранов с режимом работы 7К 095
γf – коэффициент надежности для крановой нагрузки 12
Fnmax = 145 кН [1табл. П3] для крана G = 10 т
где Q = 10 т – грузоподъемность крана
п0 – число колес на одной стороне крана
Gcr – ориентировочная масса крана 27 т
Gbc – ориентировочная подкрановой балки 5 т
Сосредоточенные изгибающие моменты от вертикального давления кранов:
Mmax·ec =802 · 025 = 124 кН · м
Mmin·ec =330 · 025 = 45 кН · м
Где ec = 05 bв = 05 · 05 = 025
Поперечные горизонтальные нагрузки Т будут следующими:
·(100 + 40) ·24 = 7 кН
где f – коэффициент трения при торможении тележки 01 (гибкий подвес груза);
Gt - масса тележки 4 т;
n1k – число тормозных колес тележки
nk – число всех колес тележки
Горизонтальная сила на одно колесо крана:
Расчетное горизонтальное давление на колонну рамы:
5 · 12·51·2949 = 1715 кН
Нормативный скоростной напор ветра для г. Макеевка [1] составляет
кНмс2. Действующую неравномерно ветровую нагрузку приводим к эквивалентной равномерно-распределенной по условию равенства моментов относительно основания: Мw = Мw ед
Определяем коєффициенты увеличения нагрузки:
До отметки +100м – k = 10
До отметки +200 м – k = 12
Для отметки 106 м k 1 = 1+ 06 · 02510 =1015
Момент от ветровой нагрузки в основании колонны:
Мw= k· q0·Н(Н+Н1)2 + (k1 - k ) q0·(Н-Н2)2·(Н1+Н2) =
= k · q0·Н(Н+Н1)2 =1·05·84·(84+11)2 = 199 кН · м
Где Н – отметка верха колонны 84 м
Н1 – отметка заглубления колонны 11 м
Расчетная нагрузка на 1 м длины колонны от активного давления ветра составит:
где с – аэродинамический коэффициент 08
Расчетная сосредоточенная сила W0 на уровне опоры нижнего пояса фермы
((1+1015)2) ·22·12·05·08·6=638 кН
где k 2 =0; Н4 – высота фермы по опоре 22 м
Расчетная нагрузка от отсоса составит:
Расчет усилий в стержнях поперечной рамы
Расчет усилий в стержнях поперечной рамы производим с помощью модуля SCAD. В комбинациях загружений принимаем следующие коэффициенты:
Таблица 2 Комбинации загружений
Анализируя полученные данные приходим к выводу что наиболее неблагоприятно загруженная комбинация № 2
МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ОБРАЗОВАНИЯ УКРАИНЫ
ПРИАЗОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
По дисциплине: «Металлические конструкции»
На тему: « ПРОЕКТИРОВАНИЕ КАРКАСА ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ОДНОЭТАЖНОГО ЗДАНИЯ»
Студента гр. З-ПС-07 Р.В. Боярченко
Преподаватель: С. В. Колесниченко
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ:
Методические указания к расчетно-проектировочным работам по дисциплине «Металлические конструкции» для индивидуальной работы студентов строительных специальностей дневной и заочной форм обучения Сост.: Голобоков В.С. Шишкин В.В. – Мариуполь: ПГТУ 2003 – 45 с.
Лихтарников Я.М. и др. Расчет стальных конструкций: Справочное пособие.-К. «Будівельник»1984. – 374 с.
Мандриков А.П. Примеры расчета металлических конструкций: Учеб.пособие для техникумов.-2-е изд. перераб. и доп. – М.: Стройиздат1991. – 431 с
Трепенков В.К. Атлас строительных конструкций промышленных зданий. . – М.: Стройиздат1981. – 174 с
Жербин М.М. и др. Металлические конструкции. К. « Выша школа»1986 – 324 с.
Расчет внецентренно- сжатой колонны
1Назначение размеров сечений колонны и определение расчетных длин
При расчете выбрана комбинация загружений № 1
- длина надкрановой части колонны
- длина подкрановой части колонны
Материал конструкции: верхняя часть колонны – сталь марки ВСт3кп2-1 по ТУ 14-1-3023-80; нижняя часть колонны – сталь марки ВСт3пс6-2 и ВСт3кп2-1 (решетка) по ТУ14-1-3023-80.
В надкрановой части колонны Nв = 298 кН; Мв =173 кНм
В подкрановой части колонны при Nн = 443 кН; Мн =190 кНм
- подкрановая часть:
Предварительно принимаем: для верхней части колонны
для нижней части колонны b1 l1 = 157=16
N1 max N2 max = = 148 3.
Для предварительного расчета принимаем J2 J1 = 01; тогда отношение погонных жесткостей участков:
По табл. 1 Приложения VI [3] определяем значение коэффициента
Коэффициент расчетной длины
Таким образом расчетные длины участков колонны равны:
- в плоскости действия момента:
В плоскости перпендикулярной действию момента расчетная длина
2Расчет сечения верхней (надкрановой) части колонны
Определяем ориентировочно требуемую площадь сечения по формуле:
Для определения значения φе предварительно определяем:
= где z = b2:2= 25 см
Условная гибкость стержня :
Относительный эсцентриситет:
m = е: ρ = 776 : 176 = 4409 20
По табл. 6.1 [3] определяем для
коэффициент влияния формы сечения:
Приведенный относительный эксцентриситет:
По табл. 6.2 [3] при = 621 и = 155 φе = 0201
По сортаменту выбираем двутавр нормальный (Б) по ГОСТ 26020-83 № 50 Б1 со следующими характеристиками:
Определяем гибкость стержня колонны в плоскости и из плоскости рамы:
m = е: ρ = 776 : 1625 = 4775 20
По табл. 6.1 [3] определяем для коэффициент влияния формы сечения:
По табл. 6.2 [3] при = 659 и =172 φе = 0189
Проверяем устойчивость верхней части колонны в плоскости действия момента :
Запас прочности составляет:
Меньшее сечение не предусмотрено данным сортаментом следовательно принимаем окончательно двутавр №50Б1.
Проверяем напряжение в сечении верхней части колонны из плоскости действия момента (по оси у-у).
Напряжения вычисляются из условия расчета колонны постоянного сечения на устойчивость из плоскости действия момента при ее изгибе в плоскости
наибольшей жесткости (Ix>Iy) совпадающей с плоскостью симметрии. Расчетная формула:
Коэффициенты α и принимаются по табл.6.5 [3]. При для стали марки ВСт3кп2 Ry = 215 МПа (табл.6.6 [3]).
Относительный экцентриситет:
Местная устойчивость стержня колонны обеспечена. Проверка прочности внецентренно сжатых стержней при значении эксцентриситета m не требуется.
3Расчет нижней части колонны
Расчет нижней части колонны производим с помощью SCAD «Кристалл». По результатам расчет в качестве ветвей нижней части колонны используем двутавр нормальный 20 Б1 ГОСТ 26003-86 решетка – уголок равнополочный 50х5 мм.
Расчет подкрановой балки

А1каркас.dwg

Монтажную сварку производить по ГОСТ 5264-80 электродом Э46 ГОСТ 9467-75.
Анкерные болты нормальной точности по ГОСТ 19281-73
Крепление связей по верхним и нижним поясам ферм производить на болтах
Болтовое соединение болтами нормальной точности М 24 ГОСТ 1759-70
каркаса производственного
ПЛАН НА УРОВНЕ ПОДКРАНОВЫХ БАЛОК
СХЕМА СВЯЗЕЙ ПО ВЕРХНИМ ПОЯСАМ ФЕРМ
СХЕМА СВЯЗЕЙ ПО НИЖНИМ ПОЯСАМ ФЕРМ

А3 спец. к ферме.dwg

Таблица заводских швов
Масса наплавленного металла
ВЕДОМОСТЬ ОТПРАВОЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ
СПЕЦИФИКАЦИЯ МЕТАЛЛА НА ЭЛЕМЕНТ

ПБ.dwg

низ колонны в СКАДе.docx

Общие характеристики
Группа конструкции по таблице 50* СНиП: 1
Расчетное сопротивление стали Ry= 24 Тсм2
Коэффициент условий работы 11
Коэффициент надежности по ответственности 115
Предельная гибкость для сжатых элементов: 220
Предельная гибкость для растянутых элементов: 220
Силовая плоскость XY:
Расчетная схема в плоскости XoY: отдельная стойка
Коэффициент расчетной длины 07
Расчетная схема в плоскости XoZ: отдельная стойка
Коэффициент расчетной длины 10
Сечение: Двутавp нормальный (Б) по ГОСТ 26020-83 20Б1
Геометрические характеристики сечения
Площадь поперечного сечения
Момент инерции относительно оси Y
Момент инерции относительно оси Z
Момент инерции при кручении
Секториальный момент инерции
Радиус инерции относительно оси Y
Радиус инерции относительно оси Z
Ядровое расстояние вдоль положительного направления оси Y(U)
Ядровое расстояние вдоль отрицательного направления оси Y(U)
Ядровое расстояние вдоль положительного направления оси Z(V)
Ядровое расстояние вдоль отрицательного направления оси Z(V)
Сечение: Уголок равнополочный по ГОСТ 8509-93 L50x5
Угол наклона главных осей инерции
Максимальный момент инерции
Минимальный момент инерции
Максимальный радиус инерции
Минимальный радиус инерции
Коэффициент использования
общая устойчивость стержня при центральном сжатии в плоскости XOY
общая устойчивость стержня при центральном сжатии в плоскости XOZ
прочность ветви при совместном действии продольной силы и изгибающих моментов без учета пластики
устойчивость ветви при сжатии в плоскости XoY
устойчивость ветви при сжатии в плоскости XoZ
устойчивость решетки при сжатии
предельная гибкость в плоскости XoY
предельная гибкость в плоскости XoZ
Коэффициент использования 0887465 - общая устойчивость стержня при центральном сжатии в плоскости XOY

А1 ферма.dwg

Ферму собирать из двух полуферм ПФ-1
варку выполнять электродами типа Э4
неуказанный катет сварного шва 4 мм
Произвести УЗД сварных соединений согласно ГОСТ 14782-84
Неоговоренные отверстия
Болты нормальной точности М24 ГОСТ1759-70
Геометрическая схема фермы Ф1