Стальная ферма покрытия промышленного здания

Чертеж.dwg

Торец фланца строгать
Геометрическая схема фермы
Верхний монтажный узел
Нижний монтажный узел
Отправочный элемент Ф1
Заводская сварка - механизированная (кроме обозначеной)
выполнять сварочной проволокой Св-08Г2С. 2. Монтажная сварка - ручная
выполнять электродами Э42. 3. Сварные швы крепления элементов решетки к фасонкам вывести на торцы на 20мм. 4. Неоговоренные катеты швов принимать по таблице 38 СП 16.13330.2011 "Стальные конструкции". 5. Болты - нормальной прочности (класс точности В)
класс прочности 5.8. 6. Соединительные прокладки (позиции 21
) устанавливать на равых расстояних.
Кафедра строительных конструкций
Стальная ферма покрытия
Расчетно-графическая работа
промышленного здания

Записка.docx

Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Пермский национальный исследовательский
политехнический университет»
Кафедра «Строительные конструкции»
Расчетно-графическая работа по дисциплине
«Металлические конструкции»
Стальная ферма покрытия промышленного здания
Компоновка стропильной фермы3
Статический расчет фермы3
2 Разработка расчетной схемы4
3 Определение расчетных усилий в элементах фермы .43. Конструктивный расчет 4
Расчет и конструирование узлов .9
1 Расчет промежуточных узлов 9
2 Расчет опорного узла 10
3 Расчет монтажного стыка 11
Компоновка стропильной фермы
В расчетно-графической работе принята типовая ферма с параллельными поясами: высота фермы на опоре по обушкам поясных уголков 3150 мм уклон по верхнему поясу 15 % решетка – треугольная с дополнительными стойками; размер панели верхнего пояса 3 м сечения элементов фермы – из парных равнополочных горячекатаных уголков (серия 1.460.2 –10 3).
Покрытие прогонное: по стропильным фермам с шагом 3 м устанавливают прогоны пролетом l = 6м на которые опирается стальной лист.
Статический расчет фермы
Высота фермы в коньке определяется по формуле:
где =3150мм- высота опорной части фермы;
L – ширина пролета м.
Сбор постоянных нагрузок
Собственный вес прогонов
Плоские стальные листы t=4мм
Собственный вес вязей
Собственный вес фермы
Узловая постоянная нагрузка на ферму (кН) собирается с грузовой площади равной расстоянию между фермами умноженному на размер панели верхнего пояса:
Fпост=qпост·Вф·d=0624·6·3=11232 кН
Снеговая нагрузка зависит от снегового района в котором проектируется здание от профиля покрытия наличия фонарей количества пролетов размера уклона кровли.
Sg=12 кНм – расчетное значение веса снегового покрова на горизонтальной поверхности земли в зависимости от снегового района Sg по [1 т. 4] г. Сочи;
Нормативное значение на 1м2 горизонтальной поверхности земли:
V- скорость ветра за 3 наиболее холодных месяца;
- термический коэффициент.
Расчетное значение снеговой нагрузки на 1 горизонтальной проекции покрытия определяется по формуле:
Узловая расчетная снеговая нагрузка на ферму определяется по формуле:
2 Разработка расчетной схемы
Расчетная схема стропильных ферм из парных уголков принята в виде стержневой системы с шарнирными узловыми соединениями. При расчете легких ферм предполагается что оси всех стержней прямолинейны расположены в одной плоскости и пересекаются в узле в одной точке (в центре узла). Расчетная схема фермы – рисунок 1.
Рисунок 1. Расчетная схема фермы
3 Определение расчетных усилий в элементах фермы
Статический расчет фермы выполнен на ЭВМ (Полюс) на единичную узловую нагрузку
F = 1кН. Результаты статического расчета фермы сведены в таблицу расчетных усилий (табл. 2).
Конструктивный расчет фермы
Расчетные длины элементов ферм из парных уголков в плоскости lefх и из плоскости фермы lefу определяются в соответствии с . Расчетные длины занесены в таблицу подбора сечений элементов ферм (табл. 3).
После определения расчетных усилий производится подбор сечений элементов фермы.
Подбор сечений центрально-сжатых элементов фермы.
При подборе сечений центрально-сжатых элементов предварительно задаемся коэффициентом продольного изгиба φз. В первом приближении:
φз=07 08 – для элементов поясов;
φз=04 06 – для элементов решетки.
Находим требуемую площадь сечения из условия устойчивости:
где Ry – расчетное сопротивление стали по пределу текучести [2 табл. В5]:
Для стали С285 при толщине фасонного проката от 2 до 20мм для стали С245 при толщине фасонного проката от 2 до 20мм
– коэффициент условия работы конструкции [2 табл. 1]
N – расчетное усилие в элементе (табл. 2).
По требуемой площади Aтр по сортаменту подбираем сечение из двух уголков и определяем фактические геометрические характеристики: А=2А ix iy. [3]
Для подобранного сечения определяем гибкости и сравниваем их с предельным значением:
где – расчетные длины элементов фермы в плоскости и из плоскости фермы соответственно – для элементов поясов и опорных раскосов – для прочих элементов решетки где
– предельное значение гибкости:
– для элементов поясов опорных раскосов и опорных стоек – для прочих элементов решетки
– коэффициент продольного изгиба для максимального значения гибкости . [2 табл. Д1 ]
Для подобранного сечения проверяем элемент по условию устойчивости:
Подбор сечений центрально-растянутых элементов фермы
Находим требуемую площадь сечения по несущей способности:
где – расчетные длины элементов фермы в плоскости и из плоскости фермы соответственно где
– предельное значение гибкости.
Для подобранного сечения проверяем элемент по несущей способности:
Радиус инерции iу для сечения из парных уголков выписывают из сортамента в зависимости от толщины фасонки между уголками. Толщина фасонок зависит от наибольшего усилия в элементах решетки фермы (как правило в опорном раскосе): . В пределах отправочного элемента приняты фасонки одинаковой толщины.
Расчетные усилия в элементах фермы
Усилие от еденичной ногрузки F=1кН
Усилие от постоянной ногрузки F=11232 кН
Усилие от снеговой нагрузки F=232кН
Сочетание нагрузок кН
Подбор сечений элементов фермы
Расчет и конструирование узлов фермы
В фермах из парных уголков стержни в узлах объединяются посредством фасонок расположенных между уголками. Уголки к фасонкам крепятся при помощи сварки.
1 Расчет промежуточных узлов
При расчете узлов сварных ферм из парных уголков определяются размеры и катеты сварных швов и назначаются габариты фасонок. Заводские сварные соединения элементов ферм выполняются полуавтоматической сваркой на монтаже применяется ручная сварка.
Для соединения элементов промежуточных узлов принимаем полуавтоматическую сварку сварочной проволокой СВ-08Г2С диаметром d=2 мм для укрупнительного узла – ручную сварку электродом Э42. Сталь опорного столика фасонок накладок и фланцев – С285.
В сварных фермах стержни решетки прикрепляют к фасонкам фланговыми швами концы швов для снижения концентрации напряжений выводят на торцы стержней на 20 мм. Действующее в элементе усилие распределяется между швами по обушку и перу уголка обратно пропорционально их расстояниям до оси стержня.
Расчет длин сварных швов для узла 1:
То расчет ведем по металлу границы сплавления.
Расчет сварных швов пояса:
где -опорная реакция прогона.
Определяем катеты сварных швов:
Определяем длины сварных швов:
Полученные расчетом длины сварных швов округляют в большую сторону до 10 мм. Минимальную длину сварного шва следует принимать lwmin следует принимать равной 60 мм максимальную lwmax =85 · f · kf .
Аналогично рассчитаны остальные промежуточные узлы 2 3 4 5 6 и 7. Результаты расчета сведены в таблицу 4.
Для снижения сварочных напряжений в фасонках стержни решетки не доводятся до поясов на расстояние a = 6 · t – 20 мм (t – толщина фасонки) но не более 80 мм и не менее 50 мм. Расстояние между сварными швами решетки принимается равным не менее 50 мм.
a = 6 · t – 20 мм = 6·10-20мм = 40 мм. Принято а=50мм.
Результаты расчета сварных швов в узлах фермы
2 Расчет опорного узла
Верхний опорный узел принят конструктивно:
Верхний пояс болтами нормальной точности прикрепляем к фасонке. Для того чтобы узел обеспечивал шарнирность сопряжения отверстия в фасонках делаем на 5 6 мм больше диаметра болтов.
Нижний опорный узел:
Опорное давление фермы R передается с опорного фланца на оголовок колонны через строганную поверхность. Для четкости операния фасонку не доводят до края фланца на 10мм. Фланец крепится к опорной стойке на болтах нормальной точности.
Проверяем напряжение смятия фланца от опорной реакции:
где - расчетное сопротивление стали фланца смятию принимается равным расчетному сопротивлению стали фланца по временному сопротивлению.
Прочность обеспечена.
Болты в узле принимаем конструктивно: 8 болтов нормальной точности М20 класса прочности 5.6.
Проверяем опорное сечение фасонки на срез:
3 Расчет монтажного стыка
Общая ширина накладки:
Ширина одной накладки:
Проверяем прочность узла верхнего пояса:
Монтажный стык двух отправочных элементов ферм выполняется с помощью ручной сварки электродом Э42. Так как
то расчет ведем по металлу шва.
Длина швов прикрепляющих листовую накладку к поясам:
Принимаем 4 шва по 15см.
Требуемый катет угловых швов для присоединения вертикальной накладки к фасонке:
Швы прикрепляющие листовую накладку к поясам рассчитываем на усилие в накладке:
Принимаем прямоугольную накладку: 2 шва по 22см и 1шов – 17см.
Определяем длину сварных швов крепления нижнего пояса к фасонке.
Сварка полуавтоматическая сварочной проволокой СВ-08Г2С диаметром d=2 мм. Так как
То расчет ведем по металлу шва.
Расчетное усилие определяется как максимальное из двух усилий:
Усилие для расчета сварных швов крепления нижнего пояса к фасонке определяется как максимальное из двух усилий:
Вертикальные накладки соединяем 4 болтами М20 класса прочности 5.6 диаметры отверстий . Расстояния от центров отверстий до краев накладки вдоль усилия принимаем минимальными.
Минимальный катет угловых швов для присоединения вертикальных накладок к фасонке: .
Принимаем катет шва .
Получаем накладку размерами 220х170мм.