Стальной каркас одноэтажного промышленного здания 2

Литс1.dwg

Схема связей по нижним поясам ферм
Схема расположения элементов конструкции
Подкрановая балка БК-1
Масса металла по элементам
Верхняя часть колонны
Нижняя часть колонны
Решетка подкранновой части колонны
Наименование или марка металла ГОСТ
Обозначение и размер профиля
Прокат листовой горячекатанный
Двутавры стальные горячекатанные
Техническая спецификация металла
Уголки стальные горящекатанный
Швеллеры стальные горячекатанные
Плоский стальной настил
Схема связей по нижним поясам ферм и разрез 1-1
разрез2-2 ; колонна и балка; узлы
Стальной каркас одноэтажного производственного здания
торец колонны фрезеровать

Лист 2.dwg

Подкрановая балка БК-1
ГОСТ 22533-75-T5- 9
Схема связей по нижним поясам ферм
Болты норм. прочности М24 из стали 45 ГОСТ 1759-70
Сварочная проволока Св-08Г2С
Заводская сварка полуавтоматическая
Монтажная сварка электродами Э-42
Крановый рельс КР100
Технические требования
ГОСТ 22533-75-T5- 6
Схема связей по нижним поясам ферм и разрез 1-1 М1:400
разрез2-2 М 1:200; колонна и балка М1:50; узлы М 1:25.
Стальной каркас одноэтажного производственного здания
Т 19.01.00 КП.02.623-КМ
ГОСТ 22533-75-T5- 8
ГОСТ 22533-75-Т5- 10
ГОСТ 22533-75-Т5- 12
ГОСТ 22533-75-Т5- 6
ГОСТ 22533-75-Т5- 10
ГОСТ 22533-75-H1- 8
ГОСТ 22533-75-H1- 12
Цементная стяжка-20 мм
ГОСТ 22533-75-H1- 10
ГОСТ 22533-75-Н1- 10
Отправочная марка Ф-1
ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ
Катеты остальных угловых швов 4 мм.
Сварочная проволока Св-08 Г2-С
Геометрическая схема фермы
Отправочная марка М1:50; расчетная схема М1:200; узлы 3
Стыковой шов С12 ГОСТ 14771-76
Наименование или марка металла
Обозначение и размер профиля
Уголки стальные горячекатаные равнополочные
Прокат листовой горячекатаный
Масса металла по элементам конструкций
Техническая спецификация металла
Масса конструкций К=1
в т.ч. по марке стали
Болты норм. прочности М20 из стали 45 ГОСТ 1759-70
После сварки конструкции покрыть эмалью ПФ
Стальной плоский лист
Геометричская схема фермы (усилия в кНрасчетная длинна в м.)
Б; расчетная схема; узлы

записка.docx

Компановка каркаса здания 7
1 Установление вертикальных размеров .7
2 Установление горизонтальных размеров 10
Расчет подкрановой балки 11
1 Подбор материала подкрановой балки. Расчетная схема крановой нагрузки 11
2 Определение нагрузок на подкрановую балку 11
3 Определение расчетных усилий 12
4 Подбор сечения подкрановой балки 13
5 Проверка прочности сечения подкрановой балки 17
Расчет поперечной рамы 21
1 Расчетная схема рамы 21
2 Нагрузки на поперечную раму 22
3 Статический расчет рамы 27
4 Составление комбинаций усилий в сечениях стойки рамы 36
Расчет ступенчатой колонны 38
1 Подбор сечения колонны 38
2 Проверка устойчивости надкрановой части колонны 40
3 Проверка устойчивости подкрановой части колонны 40
4 Расчет и конструирование базы колонны 43
Расчет стропильной фермы .46
1Сбор нагрузок на ферму .46
2 Определение усилий в стержнях 49
3 Подбор сечения стержневой фермы 51
4 Расчет узлов фермы 67
Список использованной литература 69
Современные производственные здания размещаются в одноэтажных и многоэтажных здания схемы и конструкции которых достаточно разнообразны. В данном курсовом проекте производится конструирование и расчет одноэтажного производственного здания.
Одноэтажное производственное здание выполнено из стального каркаса. Основными несущими конструкциями поперечной рамы каркаса являются колонны соединенные между собой ригелем (стропильной фермой). Жесткость вдоль здания обеспечивается продольными элементами каркаса: горизонтальными связями по покрытию вертикальными связями между колоннами вертикальными связями по покрытию и подкрановыми конструкциями. Кроме того в каркасе имеются конструкции торцевого фахверка площадки ограждения лестницы и т. д.
В курсовой проекте производится расчет подкрановой балки стропильной фермы а также статический расчет поперечной рамы с использованием программ ЭВМ.
В зависимости от конструкции сопряжения ригеля с колонной различаются рамы с жесткими узлами и с шарнирным прикреплением ригеля. В данном проекте ригель соединен с колонной жестко. Достоинства такого соединения является большая жесткость при воздействии горизонтальных нагрузок. Соединение колонн с фундаментом жесткое.
Согласно выданному заданию здание имеет следующие параметры:
- шаг ферм и колонн L1 = 12 м
- длина здания – 108 м
- отметка головки кранового рельса Нкр = 130 м
- грузоподъемность кранов Q = 80 т
- уклон кровли i = 0015
- высота фермы на опоре 29 м
- группа режимов работы кранов 3К
- тип покрытия – стальной плоский лист
- район строительства – г. Братск.
Ригель проектируется как ферма с параллельными поясами. Тип кровли – холодная.
Компоновка каркаса здания
1 Установление вертикальных размеров
На рисунке 2.1 представлена конструктивная схема поперечной рамы одноэтажного однопролетного производственного здания.
Рисунок 2.1 – Схема поперечной рамы однопролетного производственного здания
Высота здания от уровня пола до низа стропильных ферм определяем по формуле 2.1
где H1- расстояние от уровня пола до головки кранового рельса (обусловливается требуемой высотой подъема груза мостовым краном над уровнем пола; указывается в задании на курсовой проект); H1=130м;
Н2 - расстояние от головки кранового рельса до низа стропильных конструкций покрытия; определяется в зависимости от высоты мостового крана Hк;
здесь Нк - расстояние от головки рельса до верхней точки тележки крана; этот размер указывается в стандартах на краны табл. 2 [1]; для крана грузоподъемностью 80 т и пролетом 24 м Hк = 4000 мм;
f - размер учитывающий прогиб конструкций покрытия (ферм связей) принимаемый равным 200 - 400 мм в зависимости от величины пролета (для больших пролетов - больший размер); принимаем f = 200 мм;
- зазор между верхней точкой тележки крана и строительными конструкциями; устанавливается требованиями техники безопасности равным 100 мм; принимаем = 100 мм.
H2 = 4000 + 100 + 200 = 4300 мм;
(размер Н2 принимается кратным 200 мм); принимаем Н2=4400 мм.
H0 = 13000 + 4000 = 17400 мм.
Размер Н0 принимается кратным 1.2 м - до высоты 10.8 м и кратным 1.8 м - при большей высоте. Если при этом приходится несколько увеличить высоту цеха то изменяют размер Н1 а размер Н2 оставляют минимально необходимым; принимаем H0=18000 мм и соответственно Н1 будет равен 13600 мм.
Общая высота колонны рамы от низа базы до низа ригеля H определяем по формуле 2.3
где Нв - длина верхней части ступенчатой колонны
Hв = h + hp + H2 (2.4)
здесь h - высота подкрановой балки; предварительно можно принять равной () длины подкрановой балки (шага колонн в продольном направлении); принимаем h = 12 м;
hp - высота кранового рельса см. табл.3 [1]; принимаем hp = 150 мм.
Hв = 1200 + 150 + 4400 = 5750 мм.
Нн - длина нижней части колонны определяем по формуле
Hн = Н0 – Нв + (600 1000) (2.5)
здесь размер (600 1000) - обычно принимаемое заглубление опорной плиты башмака колонны ниже нулевой отметки пола; принимаем заглубление 800 мм.
Нн = 18000 - 5750 + 800 = 13050 мм.
Н = 5750 +13050 = 18800 мм.
Высота фонаря зависит от требуемой освещенности и определяется светотехническим или теплотехническим расчетами с учетом высот типовых фонарных переплетов бортовой стенки и карнизного элемента. Типовые фонарные переплеты имеют высоту 1250 или 1750 мм и могут устанавливаться в один или два яруса; принимаем один ярус фонарного переплета высотой 1750 мм. Высоту бортовой стенки под переплетами принимаем равной 600 мм (чтобы остекление не заносило снегом). Карниз фонаря принимаем равным 300 мм. Ограждающая конструкция покрытия фонаря выполняется такой же как и ограждающая конструкция здания.
Принимаем конструкцию светоаэрационного фонаря (рисунок 2.2).
Рисунок 2.2 – Поперечная конструкция светоаэрационного фонаря
Полная высота фонаря
Одновременно с определением размеров поперечной рамы осуществляем разбивку стен и остекления по высоте. При этом учитываем освещенность помещения. Высотная разбивка необходима для определения нагрузок на колонну.
Цокольная панель высотой 12 м укладывается на фундаментную балку. Низ панели совмещают с отметкой пола. Далее расположен оконный проем по высоте кратной 06 м. Над оконным проемом устанавливаем панели-перемычки высотой 12 м. Затем устраиваем остекление. Высоту первого яруса остекления принимаем не более 12 м второго яруса - не более 5 м. Верхняя панель должна быть выше кровли (чтобы образовать парапетную стенку).
2 Установление горизонтальных размеров
Привязку наружной грани колонны к оси колонны принимаем 250 т.к. она соответствует данному варианту грузоподъемности крана (Q=80 т) и размерам здания исходя из этих же соображений верхнюю часть колонны проектируем сплошной - двутаврового сечения; нижнюю - сквозной.
В зданиях для частого осмотра и ремонта крановых путей в стенках верхних колонн возможно устройство проходов. В данном курсовом проекте они не предусмотрены т.к. режим работы кранов по заданию 3К.
В пределах высоты фермы ширину сечения колонны назначаем hв=750 мм.
При назначении ширины нижней части ступенчатой колонны необходимо учитывать что для того чтобы кран при движении вдоль цеха не задевал колонну расстояние от оси подкрановой балки до оси колонны должно быть не менее
LB B1 + (hв - a) + 75 (2.6)
где B11 - размер части кранового моста выступающий за ось рельса принимаемый по ГОСТ на краны; в нашем случае B1=400 мм;
- зазор между краном и колонной по требованиям техники безопасности принимаемый по ГОСТу на краны;
LB = 400 + (750-250) + 75 =975 мм. Принимаем LВ = 1000 мм
Рисунок 2.3 – Конструктивное решение верхней части ступенчатой колонны
Ось подкрановой ветви колонны обычно совмещают с осью подкрановой балки; в этом случае ширина сечения нижней части колонны
hн = LВ+ a = 1000 + 250 = 1250 мм. (2.7)
Ширина фонаря принимается в зависимости от пролета здания: для пролета 18 м ширина фонаря принимается равной 6 м для больших пролетов -12 м; в нашем случае принимаем 12 м.
Расчет подкрановой балки
Подкрановые конструкции предназначены для восприятия нагрузок от подъемно-транспортного оборудования и состоят из подкрановых балок воспринимающих вертикальную крановую нагрузку и тормозных конструкций воспринимающих поперечные горизонтальные воздействия. Подкрановые балки проектируются сплошными двутаврового сечения. Тормозная конструкция состоит из швеллера и листа усиленного ребрами жесткости и приваренного к верхнему поясу подкрановой балки.
1 Подбор материала подкрановой балки. Расчетная схема крановой нагрузки
Расчет подкрановых балок для однопролетного производственного здания начинаем с выбора материала подкрановой балки. Нормами проектирования установлены рекомендуемые материалы для сварных конструкций (включая и подкрановые балки) подвергающихся непосредственному воздействию динамических вибрационных или подвижных нагрузок.
Принимаем для подкрановой балки сталь C235 по ГОСТ 27772-88 (18Гпс по ГОСТ 23570-79). Расчетное сопротивление Ry =230 МПа.
Нагрузки от кранов передаются на подкрановую балку через колеса. Расчет подкрановой балки ведем на нагрузки от двух сближенных кранов. На рисунке 3.1 приведены схемы крановой нагрузки для кранов заданной грузоподъемности.
Рисунок 3.1 – Схема крановой нагрузки для кранов грузоподъемностью 80; 100; 125 т.
Справочные данные о кранах нашей грузоподъемности с учетом групп режимов работы берем в табл.2 [1]: Fnк1 = 353 кН Fnк2 = 373 кН.
2 Определение нагрузок на подкрановую балку
Определяем поперечные горизонтальные усилия на колесе крана по формуле 3.1 для групп режимов работы кранов 1К – 4К
Расчетные значения вертикальных и горизонтальных усилий на колесе крана определяем по формулам 3.3
где n - коэффициент надежности по назначению; устанавливается в зависимости от класса ответственности здания принимаем γn = 0.95;
f - коэффициент надежности по нагрузке; для крановых нагрузок принимаем равным 1.1;
φ - коэффициент сочетания нагрузок принимаем φ= 0.85;
k1 и k2 - коэффициенты динамичности учитывающие ударный характер нагрузки при движении крана по неровностям пути и на стыках рельсов и принимаемый в зависимости от группы режимов работы крана и длины подкрановой балки; принимаем k1 = k2 = 1.0.
Fk1n = 353 kH Fk2n = 373 kH
Fk1 = 0.951.10.851.0353 = 313.55 кН
Fk2 = 095110851.0373 = 331.32 кН.
Tk1 = Tk2 = 0.951.10.851.013.84 = 12.29 kH
3 Определение расчетных усилий
Устанавливаем два сближенных крана на подкрановой балке в невыгоднейшее положение. Наибольший изгибающий момент Mmax в разрезной балке от системы сил будет тогда когда равнодействующая всех сил находящихся на балке и ближайшая к ней сила равноудалены от середины балки. Наибольший изгибающий момент будет под силой (называемой критической) ближайшей к середине балки. Т.к. сечение с наибольшим моментом расположено близко к середине пролета балки значение Mmax можно определить пользуясь линией влияния момента в середине пролета. Погрешность составляет 2 %.
Наибольшая поперечная сила Qmax будет при таком положении нагрузки когда одна из сил находится непосредственно у опоры а остальные расположены как можно ближе к этой же опоре (рисунок 3.2).
Расчетный момент от вертикальной нагрузки определяем по формуле 3.4
где - коэффициент учитывающий влияние собственного веса подкрановых конструкций и временной нагрузки на тормозной площадке; для балок пролетом 12 м – = 105;
Рисунок 3.2 – Расположение кранов и соответствующие им линии влияния
Мx = Fk (y1 + y2 + y3 )] = 1.05 313.55 (0.1352 + 0.2695) + 331.32 (1 + 0.8677 +0.3466+0.2142) = 978.08 кНм.
Расчетный момент от горизонтальной нагрузки по формуле 3.5
Му = 13.84 (0.1352 + 0.2695 + 1+0.8677+0.3466+0.2146) = 39.22 кНм.
Рисунок 3.3 - Расположение кранов и соответствующие им линии влияния
Расчетные значения вертикальной и горизонтальной поперечных сил определяем по формулам 3.6
Qx = α [Fk (y11 + y12 + y13) ] =1.05 313.55 (1 + 0.9333)+331.32 (0.5708+0.5042+0.2417+0.1675) = 1155.44 кН
Qy = [Tk (y11 + y12 + y13) ] = 13.84 (1 + 0.9333 + 0.5708 + 0.5042 + 0.2417 + 0.175) = 47.4 кН.
4 Подбор сечения подкрановой балки
Подбор сечения подкрановой балки выполняем в том же порядке что и для обычных балок. Из условия общей прочности определяется требуемый момент сопротивления по формуле 3.7
где - коэффициент учитывающий влияние горизонтальных поперечных нагрузок на напряжение в верхнем поясе подкрановых балок; определяем по формуле 3.8
где h - высота балки; предварительно определяем по формуле 3.9
ht - ширина сечения тормозной конструкции; предварительно принимаем (hн - ширина нижней части колонны); в нашем случае hн = ht =1.5 м;
Ry – расчетное сопротивление стали растяжению сжатию изгибу по пределу текучести. Ry = 230 МПа.
Определяем толщину стенки балки; для балок высотой 1 - 2 м рациональное значение толщины стенки можно определить по эмпирической формуле 3.10
Проверяем толщину стенки из условия работы стенки на касательные напряжения на опоре по формуле 3.11
где Rs - расчетное сопротивление материала стенки балки на сдвиг; Rs = 135 кНм
Минимальную высоту балки определяем из условия полного использования материала балки при загружении расчетной нагрузкой 3.12
где c - коэффициент условий работы; для подкрановых конструкций c = 1.0;
Е - модуль упругости второго рода ; для стали Е = 2.1105 МПа;
fu - предельный прогиб подкрановой балки ; принимается в зависимости от группы режимов работы кранов ; принимаем равным 1 400;
Mn - момент от загружения балки одним краном (определяется по линии влияния);
Mn = 0.95 313.55 (0.1352 + 0.2695) + 331.32 (1 + 0.8677) = 672.99 кНм;
Принимаем высоту балки 70 см.
Определяем минимальную толщину стенки twmin исходя из условия её работы на срез:
где k – коэффициент принимаемый при расчёте стенки на срез без учёта поясов равным 12;
Q – максимальная поперечная сила Q = 115544 kН;
hw – высота стенки определяемая по формуле:
где hb – принятая высота главной балки hb = 70 см;
tf – толщина пояса балки принимаем tf = 2 см;
Rs – расчётное сопротивление стали сдвигу
Принимаем толщину стенки 16 мм
Оптимальную высоту балки определим по формуле 3.13
где k - коэффициент зависящий от конструктивного оформления балки – конструктивных коэффициентов поясов и стенки; рекомендуется принимать для сварных балок k =1.2 – 1.15; для клепанных – k =1.25 – 1.2; принимаем k = 1.15;
tw - толщина стенки балки tw = 16 мм
Для определения размеров поясных листов по формулам 3.14 вычисляем требуемый момент инерции сечения балки:
и момент инерции сечения стенки балки по формуле 3.15
где hw - высота стенки балки; определяем по формуле
hw = h – 2 × tf (3.16)
где tf - толщина поясного листа принимаем tf = 20 мм;
hст = 70 - 22 =66 cм;
Требуемая площадь сечения поясов балки определяется по формуле 3.17
где If - момент инерции приходящийся на поясные листы;
h0 = h – tf = 70 – 2 = 68 см;
Принимаем сечение пояса Af = (2 x 30) = 60 см2 (в соответствии с сортаментом стали широкополостной горячекатаной)
Устанавливаем размеры поясов балки и проверяется ширину (свес) поясов балки исходя из местной устойчивости (для сечений работающих упруго) по формуле 3.18
где bef - ширина (свес) пояса;
условие выполняется значит устойчивость пояса обеспечена. По полученным размерам принимаем сечение подкрановой балки и проектируем сечение тормозной.
В состав тормозной балки входят: швеллер горизонтальный лист из рифленой стали (обычно толщиной 6 - 8 мм 1) и верхний пояс подкрановой балки. Поддерживающий швеллер опирается либо на стойку фахверка либо на подкосы прикрепленные к ребрам балки.
Принятые обозначения на рисунке 3.3:
z0 - расстояние до центра тяжести сечения швеллера; принимаем швеллер №40; в нашем случае z0 = 2.75 см;
b - ширина полки тормозного швеллера; b = 115 мм;
d1 - величина напуска тормозного листа на верхний пояс балки и полку тормозного швеллера; принимаем d1 = 40 мм;
d2 - расстояние от края колонны до швеллера; принимаем d2 = 40 мм;
Рисунок 3.3 – Конструкция тормозной балки
ltl = hH–bn2+1–2–d+1 (3.20)
x1=ltl2+bn2–1 (3.21)
где Ашв и Аn - соответственно площади сечения тормозного швеллера и подкрановой балки.
5 Проверка прочности сечения подкрановой балки
Проверку прочности стенки балки от действия местных напряжений под колесом крана производим по формуле 3.24
где γf1 - коэффициент увеличения вертикальной сосредоточенной нагрузки на отдельное колесо крана принимаемый в зависимости от группы режимов работы кранов; принимаем γf1 = 1.3;
определяемая по формуле 3.25
здесь с - коэффициент принимаемый для сварных и прокатных балок 3.25 для балок на высокопрочных болтах 4.5; принимаем с = 3.25;
I1f - сумма собственных моментов инерции пояса балки и кранового рельса или общий момент инерции рельса и пояса в случае приварки рельса швами обеспечивающими работу рельса и пояса
где Iр - момент инерции кранового рельса (табл.3); принимаем Ip = 2864.73 см4;
kH. условие выполняется.
Проверку нормальных напряжений в верхнем поясе подкрановой балки (в нашем случае точка А - рисунок 3.3) осуществляем по формуле 3.27
где - момент сопротивления сечения относительно оси х-х определяем по формуле 3.28
- момент сопротивления сечения относительно оси у-у определяем по формуле 3.29
Iy- момент инерции сечения относительно оси y-y;
Условие выполняется.
В сжатой зоне стенок подкрановых балок из стали с пределом текучести до 400 МПа должны быть выполнены условия
коэффициент принимаемый равным 1.15 для расчета разрезных балок и 1.3 для расчета сечений неразрезных балок; принимаем
Мt - местный крутящий момент определяемый по формуле 3.35
e - условный эксцентриситет принимаемый равным 1.5 см;
hp - высота кранового рельса;
Проверяем условия (3.34)
Условия выполняются.
Расчет поперечной рамы производственного здания
Поперечные рамы являются основными несущими конструкциями здания. Они воспринимают все нагрузки действующие на здание и передают их на грунт. Поперечная рама состоит из колонн и ригеля которым является стропильная ферма с параллельными поясами.
шаг колонн (длина подкрановой балки) L1 =12 м;
грузоподъемность кранов Q = 80 т;
группа режимов работы кранов – 3 К;
пролет здания L = 24 м;
длина здания – 108 м;
высота фермы на опоре – 29 м;
отметка головки кранового рельса Нкр = 130 м;
тип покрытия – стальной плоский лист;
уклон кровли – α = 0015;
район строительства – г. Братск.
1 Расчетная схема рамы
Расчетная схема рамы является многократно статически неопределимой сквозной системой с жесткими узлами. При использовании легких ферм жесткостью узлов пренебрегают а сквозные элементы рамы заменяют сплошными эквивалентной жесткости.
В соответствии с конструктивной схемой и исходными данными применим схему однопролетной рамы с жестким защемлением ригеля в колонне.
Расстояния между центрами тяжести сечений верхнего и нижнего участка колонны:
l0 = 05 hн – 05 hв (4.1)
где hн и hв - ширина сечений нижнего и верхнего участков колонны;
l0 = 051250 – 05750 = 250 мм.
Для статического расчета рамы необходимо знать только соотношения моментов инерции элементов рамы а не их абсолютные значения. Эти соотношения можно принять в пределах:
IнIв = 5 10; IрIв = 2 6. (4.2)
Принимаем IнIв = 7; IрIв = 4.
Ригель с колонной имеет жесткое сопряжение.
2 Нагрузки на поперечную раму
На поперечную раму производственного здания действуют нагрузки:
- постоянные – от веса ограждающих и несущих конструкций здания;
- временные – технологические (от грузоподъемных машин – мостовых кранов) и атмосферные (от снега и ветра).
Рисунок 4.1 – Нагрузки действующие на раму
2.1 Постоянная нагрузка
Постоянная нагрузка складывается из нагрузки на ригель и нагрузки на колонну. Постоянную нагрузку на ригель рамы принимаем равномерно распределенной по длине ригеля. В распределенную поверхностную нагрузку входят: нагрузка от кровли конструкций фермы фонаря связи.
Тип кровли производственного здания – стальной плоский лист.
Таблица 4.1 - Нагрузки от веса конструкций покрытия
Ограждающие элементы кровли
Гравийная защита 20 мм
Гидроизоляционный ковер из 4-х слоев рубероида
Цементная стяжка 20 мм
Утеплитель толщиной t = 50 мм:
минераловатные плиты γ = 1 кНм2
Пароизоляция (один слой рубероида)
Несущие элементы кровли
Стальной плоский настил
Нормативная нагрузка составит:
Расчетная нагрузка при этом будет
Расчетная равномерно распределенная линейная нагрузка на ригель рамы определяется по формуле:
где - коэффициент надежности по назначению.
- шаг колон; в нашем случае по заданию м;
- угол наклона кровли к горизонту; принимаем тогда
Опорная реакция ригеля рамы
где - пролет здания; м;
С учетом того что на верхнюю часть колонны приходится примерно 20% веса всей колонны а на нижнюю – 80% т.е.
где - коэффициент перегрузки; для металлических конструкций;
- расход металла на колонну(кНм²)
Поверхностная масса стен принимается равной кНм² переплетов с остеклением кНм².
В верхней и нижней частях колонны (включая вес этих частей колонны):
где и - длина верхней и нижней части колонны;
- модуль оконных переплетов по высоте();
- количество модулей оконных переплетов по высоте(для верхней части n=3 для нижней части колонны).
2.2. Снеговая нагрузка
Линейная распределенная нагрузка от снега на ригель рамы определяется по формуле:
где - вес снегового покрова на земле зависящий от района строительства и определяется по СНиП для г. Братска кНм²;
- коэффициент перехода от нагрузки на земле к нагрузке на 1м² проекции кровли равный при угле α ≤25º единице.
- коэффициент перегрузки зависит от отношения нормативного собственного веса покрытия к весу снегового покрова.
Опорная реакция ригеля
2.3 Крановая нагрузка
При движении колеса мостового крана на крановый рельс передаются силы трех направлений : вертикальная горизонтальная и продольная.
Вертикальная сила (вес груза + вес крана вес тележки) динамическая так как в следствии ударов колеса о рельс и рывков при подъеме груза возникают вертикальные инерционные силы складывающиеся со статической составляющей. При движении крана происходит перераспределение вертикальных сил между колесами (которых у крана не менее четырех) движущимися по рельсу с одной стороны крана. Динамические воздействия колес крана и перераспределение усилий учитывается при расчете подкрановых балок а при расчете рам вертикальная сила считается квазистатической и одинаковой для всех колес с одной стороны крана. Наибольшее вертикальное нормативное усилие определяется для крайнего положения тележки на мосту.
Горизонтальная сила возникает из-за перекоса крана торможение тележки и т.п. и может быть направлена внутрь пролета или из пролета.
Продольная сила возникает от трения колес о рельс и от силы торможения крана и принимается равной 01 нормативной вертикальной нагрузки на тормозные колеса крана (половина колес с каждой стороны крана – тормозные).
Вертикальная нагрузка на подкрановые балки и колонны определяется от двух кранов при наивыгоднейшем их расположении. Расчетное усилие передаваемое на колонну колесами крана можно определить по линии влияния опорных реакций подкрановых балок:
где φс - коэффициент сочетания нагрузок нашем случае φс=085;
- нормативное вертикальное усилие колеса (кН);
- ордината линии влияния; значения берем на рисунке 4.2.
- нормативный вес подкрановой конструкции определяется по формуле:
- полезная нормативная нагрузка на тормозной площадке; принимаемая равной 15 кНм²;
- ширина тормозной площадки принимаемая раной ширине сечения нижней части колонны в нашем случае м.
Подставляя значения получаем:
Рисунок 4.2 – Определение ординат линий влияний
На другой ряд колонны тоже будут передаваться усилия но значительно меньшие (рисунок 4.3)
Рисунок 4.3 – Передача усилий от мостового крана на колонны
Силу можно определить если заменить в формуле (4.11) на т.е. на нормативные усилия передаваемые колесами другой стороны крана
где - грузоподъемность крана т (по заданию);
Силы и приложены по оси подкрановой балки и поэтому не только сжимают нижнюю часть колонны но и передают на нее изгибающие моменты (рисунок 4.3)
Горизонтальная сила передаваемая подкрановыми балками на колонну от силы определяется при том же положении мостовых кранов и приложена к раме в уровне верха подкрановой балки:
2.4. Ветровая нагрузка
Расчетная линейная ветровая нагрузка передаваемая на стойку рамы в любой точке по высоте при отсутствии продольного фахверка определяется по формуле:
где - коэффициент перегрузки для зданий равен 12;
- нормативный скоростной напор ветра принимаемый по СНиП в зависимости от района строительства (г. Братск III зона);
- коэффициент учитывающий высоту и защищенность от ветра другими строениями в нашем случае равен: для 10 м – 065 для 20м – 09 для 30м – 105.
- аэродинамический коэффициент зависящий от расположения и конфигурации поверхности; для вертикальных стен с наветренной стороны и для откосов;
Линейная распределенная нагрузка при высоте :
Ветровая нагрузка действующая на участке от низа ригеля до наиболее высокой точки зрения заменяется сосредоточенной силой приложенной в уровне низа ригеля рамы. Величина этой силы от активного давления и отсоса определяется по формуле:
Эквивалентная линейная нагрузка активного давления и отсосов:
3 Статический расчет рамы
Выполняем статический расчет поперечной рамы от действия постоянных нагрузок с помощью проектно-вычислительного комплекса SCAD.
Краткая характеристика методики расчета
В основу расчета положен метод конечных элементов с использованием в качестве основных неизвестных перемещений и поворотов узлов расчетной схемы. В связи с этим идеализация конструкции выполнена в форме приспособленной к использованию этого метода а именно: система представлена в виде набора тел стандартного типа (стержней пластин оболочек и т.д.) называемых конечными элементами и присоединенных к узлам.
Тип конечного элемента определяется его геометрической формой правилами определяющими зависимость между перемещениями узлов конечного элемента и узлов системы физическим законом определяющим зависимость между внутренними усилиями и внутренними перемещениями и набором параметров (жесткостей) входящих в описание этого закона и др.
Узел в расчетной схеме метода перемещений представляется в виде абсолютно жесткого тела исчезающе малых размеров. Положение узла в пространстве при деформациях системы определяется координатами центра и углами поворота трех осей жестко связанных с узлом. Узел представлен как объект обладающий шестью степенями свободы - тремя линейными смещениями и тремя углами поворота.
Все узлы и элементы расчетной схемы нумеруются. Номера присвоенные им следует трактовать только как имена которые позволяют делать необходимые ссылки.
Основная система метода перемещений выбирается путем наложения в каждом узле всех связей запрещающих любые узловые перемещения. Условия равенства нулю усилий в этих связях представляют собой разрешающие уравнения равновесия а смещения указанных связей - основные неизвестные метода перемещений.
В общем случае в пространственных конструкциях в узле могут присутствовать все шесть перемещений:
- линейное перемещение вдоль оси X;
- линейное перемещение вдоль оси Y;
- линейное перемещение вдоль оси Z;
- угол поворота с вектором вдоль оси X (поворот вокруг оси X);
- угол поворота с вектором вдоль оси Y (поворот вокруг оси Y);
- угол поворота с вектором вдоль оси Z (поворот вокруг оси Z).
Нумерация перемещений в узле (степеней свободы) представленная выше используется далее всюду без специальных оговорок а также используются соответственно обозначения X Y Z UX UY и UZ для обозначения величин соответствующих линейных перемещений и углов поворота.
В соответствии с идеологией метода конечных элементов истинная форма поля перемещений внутри элемента (за исключением элементов стержневого типа) приближенно представлена различными упрощенными зависимостями. При этом погрешность в определении напряжений и деформаций имеет порядок (hL)k где h — максимальный шаг сетки; L — характерный размер области. Скорость уменьшения ошибки приближенного результата (скорость сходимости) определяется показателем степени k который имеет разное значение для перемещений и различных компонент внутренних усилий (напряжений).
Для задания данных о расчетной схеме могут быть использованы различные системы координат которые в дальнейшем преобразуются в декартовы. В дальнейшем для описания расчетной схемы используются следующие декартовы системы координат:
глобальная правосторонняя система координат XYZ связанная с расчетной схемой;
локальные правосторонние системы координат связанные с каждым конечным элементом.
Расчетная схема определена как система с признаком 2. Это означает что рассматривается плоская рамная система расположена в плоскости XOZ и основные неизвестные представлены линейными перемещениями узловых точек вдоль осей X и Z а также их поворотами вокруг оси Y.
Количественные характеристики расчетной схемы
Расчетная схема характеризуется следующими параметрами:
количество узлов — 6;
количество конечных элементов — 5;
общее количество неизвестных перемещений и поворотов — 12;
количество загружений — 5.
Выбранный режим статического расчета
Статический расчет системы выполнен в линейной постановке.
Возможные перемещения узлов конечно-элементной расчетной схемы ограничены внешними связями запрещающими некоторые из этих перемещений.
Условия примыкания элементов к узлам
Точки примыкания конечного элемента к узлам (концевые сечения элементов) имеют одинаковые перемещения с указанными узлами.
Характеристики использованных типов конечных элементов
В расчетную схему включены конечные элементы следующих типов.
Стержневые конечные элементы для которых предусмотрена работа по обычным правилам сопротивления материалов. Описание их напряженного состояния связано с местной системой координат у которой ось X1 ориентирована вдоль стержня а оси Y1 и Z1 — вдоль главных осей инерции поперечного сечения.
Некоторые стержни присоединены к узлам через абсолютно жесткие вставки с помощью которых учитываются эксцентриситеты узловых примыканий. Тогда ось X1 ориентирована вдоль упругой части стержня а оси Y1 и Z1 — вдоль главных осей инерции поперечного сечения упругой части стержня.
К стержневым конечным элементам рассматриваемой расчетной схемы относятся следующие типы элементов:
Элемент типа 2 (стержень плоской рамы расположенный в плоскости XOZ) который работает по плоской схеме и воспринимает продольную силу N изгибающий момент М и поперечную силу Q.
Правило знаков для перемещений
Правило знаков для перемещений принято таким что линейные перемещения положительны если они направлены в сторону возрастания соответствующей координаты а углы поворота положительны если они соответствуют правилу правого винта (при взгляде от конца соответствующей оси к ее началу движение происходит против часовой стрелки).
Правило знаков для усилий (напряжений)
Правила знаков для усилий (напряжений) приняты следующими:
Для стержневых элементов возможно наличие следующих усилий:
N - продольная сила;
MKP - крутящий момент;
MY - изгибающий момент с вектором вдоль оси
QZ - перерезывающая сила в направлении оси Z1 соответствующая моменту
MZ - изгибающий момент относительно оси
QY - перерезывающая сила в направлении оси Y1 соответствующая моменту
RZ - отпор упругого основания.
Положительные направления усилий в стержнях приняты следующими:
для перерезывающих сил QZ и QY - по направлениям соответствующих осей Z1 и
для моментов MX MY MZ - против часовой стрелки если смотреть с конца соответствующей оси X1 Y1
положительная продольная сила N всегда растягивает стержень.
На рисунке показаны положительные направления внутренних усилий и моментов в сечении горизонтальных и наклонных (а) а также вертикальных (б) стержней.
Знаком “+” (плюс) помечены растянутые а знаком ”-” (минус) - сжатые волокна поперечного сечения от воздействия положительных моментов My и Mz.
3.1 Расчет на постоянные нагрузки
Расчет рамы на постоянные нагрузки выполнен в программе SCAD. На рисунках представлены схема загружения эпюры моментов поперечных и продольных сил. Все результаты расчетов сведены в таблицы.
Рисунок 4.4 – а) схема загружения б) эпюра N в) эпюра Q г) эпюра М
Результаты расчетов сводим в таблицу 4.2
Таблица 4.2 – Значение усилий полученных в результате расчета рамы на постоянные нагрузки.
3.2 Расчет на снеговую нагрузку
Расчет проводится аналогично расчету на постоянные нагрузки в проектно-вычислительном комплексе SCAD.
Рисунок 4.5 – а) схема загружения б) эпюра N в) эпюра Q г) эпюра М
Результаты расчетов сводим в таблицу 4.3
Таблица 4.3 – Значение усилий полученных в результате расчета рамы на действие снеговой нагрузки.
3.3 Расчет на вертикальную нагрузку от мостовых кранов
Рисунок 4.6 – а) схема загружения б) эпюра N в) эпюра Q г) эпюра М
Результаты расчетов сводим в таблицу 4.4
Таблица 4.4 – Значение усилий полученных в результате расчета рамы на действие снеговой нагрузки.
3.4 Расчет на горизонтальные воздействия мостовых кранов
Рисунок 4.7 – а) схема загружения б) эпюра N в) эпюра Q г) эпюра М
Результаты расчетов сводим в таблицу 4.5
Таблица 4.5 – Значение усилий полученных в результате расчета рамы на действие снеговой нагрузки.
3.5 Расчет на действие ветровой нагрузки
Рисунок 4.8 – а) схема загружения б) эпюра N в) эпюра Q г) эпюра М
Результаты расчетов сводим в таблицу 4.6
Таблица 4.6 – Значение усилий полученных в результате расчета рамы на действие снеговой нагрузки.
4 Составление комбинаций усилий в сечениях стойки рамы
После определения изгибающих моментов и нормальных сил каждой из нагрузок необходимо найти их наиболее невыгодные сочетания. При составлении сочетаний нормами проектировании учитываются:
- постоянные нагрузки плюс временные длительные нагрузки плюс одна кратковременная (с коэффициентом сочетания );
- постоянные и временные нагрузки длительные нагрузки плюс не менее двух кратковременных умноженные каждая на коэффициент сочетаний .
К кратковременным относятся: нагрузки от снега кранов и ветра при этом нагрузки от вертикального и горизонтального воздействия мостовых кранов рассматривается при учете сочетаний как одна кратковременная нагрузка. При составлении комбинаций усилий удобно все расчетные усилия свести в таблицу. Так как заранее неизвестно при каких комбинациях нагрузок напряжения в расчетных сечениях колонны будут иметь наибольшую величину то по данным статического расчета составляют несколько комбинаций. Так как нельзя рассматривать усилия от боковых сил крана без учета вертикальных усилий нельзя учитывать постоянную нагрузку.
Таблица 4.7 – Расчетные усилия в сечениях левой стойки рамы (изгибающие моменты кНм нормальные и поперечные силы кН)
Нагрузки и комбина-ции
Таблица 4.8 – Нагрузки и комбинации усилий
Нагрузки и комбинации усилий
Расчет ступенчатой колонны
1 Подбор сечения колонны
Выполняем статический расчет колонны выполняем с помощью проектно-вычислительного комплекса SCAD методом конечных элементов. Методика расчета аналогична расчету поперечной рамы. В качестве пояснения уточняется метод вычисления расчетных сочетаний усилий характерный для расчета колонны.
Расчетные сочетания усилий
Значения расчетных сочетаний усилий представлены в таблице результатов расчета «Расчетные сочетания усилий».
Основой выбора невыгодных расчетных сочетаний усилий служит принцип суперпозиции. Из всех возможных сочетаний отбираются те РСУ которые соответствуют максимальному значению некоторой величины избранной в качестве критерия и зависящей от всех компонентов напряженного состояния:
а) для стержней — экстремальные значения нормальных и касательных напряжений в контрольных точках сечения которые показаны на рисунке
В результате расчета были подобраны следующие сечения надкрановой и подкрановой части колонны а также проведена их проверка согласно СНиП II-23-81*
Подкрановая часть колонны
Подкрановая часть ступенчатой сквозной колонны представляет собой составное сечение из двух прокатных двутавров №40К2.
Расчетное сопротивление стали Ry= 240345.0 кНм2
Коэффициент условий работы -- 1.0
Предельная гибкость - 150.0
Коэффициент расчетной длины в плоскости X1Y1 -- 1.0
Коэффициент расчетной длины в плоскости X1Z1 -- 1.0
Длина элемента -- 13.55 м
Коэффициенты использования :
предельная гибкость в плоскости X1OY1
предельная гибкость в плоскости X1OZ1
прочность ветви при действии изгибающего момента My
прочность ветви при действии изгибающего момента Mz
прочность ветви при действии поперечной силы Qy
прочность ветви при совместном действии продольной силы и изгибающих моментов без учета пластики
устойчивость ветви при сжатии в плоскости X1OY1
устойчивость ветви при сжатии в плоскости X1OZ1
устойчивость ветви в плоскости действия момента My при внецентренном сжатии
изгиб в ветви двух главных плоскостях
устойчивость ветви из плоскости действия момента My при внецентренном сжатии
устойчивость плоской формы изгиба ветви
Надкрановая часть колонны
Надкрановая часть представляет собой сварной двутавр.
Предельная гибкость -- 150.0
Длина элемента -- 5.25 м
прочность при действии изгибающего момента My
прочность при действии поперечной силы Qz
прочность при совместном действии продольной силы и изгибающих моментов без учета пластики
устойчивость при сжатии в плоскости X1OY1 (X1OU1)
устойчивость при сжатии в плоскости X1OZ1 (X1OV1)
устойчивость в плоскости действия момента My при внецентренном сжатии
устойчивость из плоскости действия момента My при внецентренном сжатии
2 Проверка устойчивости надкрановой части колонны
Проверка надкрановой части выполнена с помощью ЭВМ. В качастве программы для расчета использовался комплекс Scad и его проектно-аналитическая программа КРИСТАЛЛ – для расчета элементов стальных конструкций.
Общие характеристики
Группа конструкций по таблице 50* СНиП II-23-81*
Коэффициент надежности по ответственности 1.2
Коэффициент условий работы 1
Длина элемента 5.25 м
Предельная гибкость для сжатых элементов: 180-60α
Предельная гибкость для растянутых элементов: 300
Коэффициент использования
Прочность при действии изгибающего момента Mz
Прочность при действии поперечной силы Qy
Прочность при совместном действии продольной силы и изгибающих моментов без учета пластики
Устойчивость плоской формы изгиба
Предельная гибкость в плоскости XoY
Предельная гибкость в плоскости XoZ
В результате расчетов принимаем сварной двутавр со следующими геометрическими характеристиками:
Площадь поперечного сечения
Условная площадь среза вдоль оси U
Условная площадь среза вдоль оси V
Момент инерции относительно центральной оси Y1 параллельной оси Y
Момент инерции относительно центральной оси Z1 параллельной оси Z
Момент инерции при свободном кручении
Секториальный момент инерции
Радиус инерции относительно оси Y1
Радиус инерции относительно оси Z1
Максимальный момент сопротивления относительно оси U
Минимальный момент сопротивления относительно оси U
Максимальный момент сопротивления относительно оси V
Минимальный момент сопротивления относительно оси V
Пластический момент сопротивления относительно оси U
Пластический момент сопротивления относительно оси V
Максимальный момент инерции
Минимальный момент инерции
Максимальный радиус инерции
Минимальный радиус инерции
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)
Статический момент полусечения относительно оси Y
Статический момент верхнего пояса
Статический момент нижнего пояса
3 Проверка прочности подкрановой части колонны
Группа конструкций по таблице 50* СНиП II-23-81* 1
Длина элемента 13.55 м
Предельная гибкость для сжатых элементов: 180 - 60α
Профиль: Двутавp колонный (К) по ГОСТ 26020-83 40К2
Прочность ветви при совместном действии продольной силы и изгибающих моментов с учетом пластики
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
Прочность ветви при растяжении
Устойчивость решетки при сжатии
В результате расчетов принимаем составное сечение из двух двутавров со следующими геометрическими характеристиками:
Угол наклона главных осей инерции
4 Расчет и конструирование базы колонны
Ширина нижней части колонны равна 1300 мм поэтому для экономии материала проектируем базу раздельной. Для исключения дополнительных моментов центр тяжести плиты совмещается с центрами тяжести ветвей.
4.1 Конструирование базы наружней ветви
Проверка надкрановой части выполнена с помощью ЭВМ. В качастве программы для расчета использовался комплекс Scad и его проектно-конструкторская программа КОМЕТА – расчет и проектирование узлов стальных конструкций.
Коэффициент надежности по ответственности n = 1
Бетон тяжелый класса B25
Сварные соединения выполнять с помощью ручной сварки электродом марки Е-42
В результате расчета сконтруирован следующий тип базы
Болты анкерные диаметра 56 из стали ВСт3кп2 - 8 шт
Программой была проведена проверка по прочности.
Прочность опорной плиты по нормальным напряжениям на свободных трапециевидных участках плиты
Прочность бетона фундамента на местное смятие под плитой
Прочность крепления консольного ребра к стержню колонны
п.11.7* (128) п.11.8 (130)
Прочность фундаментных болтов
4.2 Конструирование базы наружней ветви
В результате расчета сконструирован следующий тип базы.
Расчет стропильной фермы
Исходные данные: пролет фермы – 24 м шаг ферм - 12 м очертание решетки – ферма с параллельными поясами с высотой на опоре 29 м уклон верхнего пояса 0015 тип покрытия – стальной плоский лист район строительства – г. Братск.
Ввиду симметричности фермы и приложенной нагрузки рассчитываем половину фермы.
1 Сбор нагрузок на ферму
1.1 Постоянная нагрузка
Таблица 5.1 – Нагрузка от веса конструкций покрытия
Коэф. надежности по нагрузке γf
Стальной плоский лист
Стропильная ферма длиной 24 м
Нормативная нагрузка составит
Расчетная нагрузка (за исключением веса фонаря):
Определяем вес фонаря
Определяем вес бортовой стенки и остекления на единицу длины стенки
где кНм - нормативный вес стенки фонаря.
Вес конструкций фонаря учтем в местах его опирания на ферму.
Определим силы Fi кН в узлах фермы причем силы F0 и F7 приложены к колоннам и в расчете не учитываются (рисунок 4.1):
где - длина панели примыкающей к рассматриваемому узлу м;
кНм2 – вес фермы и связей на 1 м2 горизонтальной проекции кровли;
кНм2 – вес конструкции покрытия;
– угол наклона верхнего пояса к горизонту так как уклон кровли составляет 0015 то значение принимаем cos = 1
– расстояние между фермами.
Силы F2 и F3 будут определятся с учетом веса фонаря по формулам 5.4
Рисунок 4.1 – Постоянная нагрузка на ферму
Определяем опорные реакции RA и RB определяем по формуле 5.5
1.2 Снеговая нагрузка
Рассмотрим 1 вариант загружения (рисунок 5.2).
Рисунок 5.2 – 1 Вариант снегового загружения
Расчетная нагрузка от снега действующая на кровлю
где - коэффициент перехода от веса снега на земле к весу снега на покрытии; ;
γсн - коэффициент перегрузки сн = 1;
Определим силы Fis в узлах фермы причем силы F0s и F7s приложены к колоннам и в расчете не учитываются:
Определяем опорные реакции RAs и RBs
Рассмотрим 2 вариант загружения (рисунок 5.3).
Рисунок 5.3 – 2 Вариант снегового загружения
где а = ВФН = 12 м; bl = HФН = 35 м.
Определяем опорные реакции RAs и RBs:
Нагрузка от рамных моментов в сечении 1-1 при комбинации усилий 123*45* и 1234*5 соответственно.
M1ma M2соотв = -142699 кНм.
Нагрузка от распора рамы в сечении 1-1 при комбинации усилий 123*45* и 1234*5 соответственно.
Н1 = -19581 272 = - 7199 кН;
Н2 = -142699 272 = - 5246 кН.
2 Определение усилий в стержнях фермы
Выполняем статический расчет стропильной фермы с помощью проектно-вычислительного комплекса SCAD методом конечных элементов. Методика расчета аналогична расчету поперечной рамы. В качестве пояснения уточняется метод вычисления расчетных сочетаний усилий характерный для расчета рамы.
2.1 Расчет фермы от действия постоянных нагрузок
Расчет фермы на постоянные нагрузки выполнен в программе SCAD. На рисунках представлены схема загружения эпюра продольных сил.
Рисунок 5.4 – Расчетная схема и продольные усилия в стержнях фермы от действия постоянной нагрузки
2.2 Расчет фермы от действия 1 варианта снеговой нагрузки
Расчет фермы от действий 1 варианта снеговой нагрузки выполнен в программе SCAD. На рисунках представлены схема загружения эпюра продольных сил.
Рисунок 5.4 – Расчетная схема и продольные усилия в стержнях фермы от действия 1 варианта снеговой нагрузки
2.2 Расчет фермы от действия 2 варианта снеговой нагрузки
Расчет фермы от действий 2 варианта снеговой нагрузки выполнен в программе SCAD. На рисунках представлены схема загружения эпюра продольных сил.
Рисунок 5.4 – Расчетная схема и продольные усилия в стержнях фермы от действия 2 варианта снеговой нагрузки
3 Подбор сечения стержней фермы
Подбор сечения элементов фермы проводился с помощью ЭВМ в программе SCAD. Расчет производился по СНиП II-23-81*. Сталь выбрана марки С255 расчетное сопротивление стали Ry= 240345.0 кНм2.
Длина элемента -- 3.0 м
Уголок равнополочный по ГОСТ 8509-93 L70x5
Уголок равнополочный по ГОСТ 8509-93 L125x9
Уголок равнополочный по ГОСТ 8509-93 L140x9
Длина элемента -- 6.0 м
прочность при совместном действии продольной силы и изгибающих моментов с учетом пластики
Длина элемента -- 2.72 м
Уголок равнополочный по ГОСТ 8509-93 L63x5
Длина элемента -- 2.81 м
Уголок равнополочный по ГОСТ 8509-93 L75x6
Длина элемента -- 2.9 м
Длина элемента -- 4.08 м
Уголок равнополочный по ГОСТ 8509-93 L90x6
Длина элемента -- 4.14 м
Уголок равнополочный по ГОСТ 8509-93 L90x7
Все подобранные сечения сводим в таблицу
Таблица 5.2 – Подбор сечений стержней фермы
№ элемента (стержня)
4 Расчет узлов фермы
При расчете узлов фермы определяем размеры сварных швов и назначаем габариты фасонок с таким расчетом чтобы на них размещались все сварные швы стержней.
Распределение действующего в стержне усилия принимается в зависимости от сечения стержня. В нашем случае сечение состоит из двух равнополочных уголков то на обушок – 07N на перо – 03N.
Задавшись толщиной сварного шва kf длину его на один уголок вычисляем по формуле (в сечении по металлу шва):
При расчете по металлу границы сплавления:
где 1 и 2 – коэффициенты распределения усилий на обушок и перо соответственно.
В узлах где к фасонке крепятся пояса длину швов рассчитывают на разность усилий в смежных панелях.
Для примера рассмотрим опорный узел 1 где сходятся стержни 1 5 и 14.
Сварка полуавтоматическая проволокой марки СВ – 08Г2С диаметром 2 мм.
Rwf = 055 Rwun γm = 055 490 125 = 21560 МПа; f = 09; wf = 10;
б) по металлу границы сплавления:
Rwz = 045 Run = 045 370 = 16650 МПа; z = 105; wz = 10.
Определяем минимальное из произведений:
Следовательно менее благоприятным расчетным случаем является расчет по металлу границы сплавления.
Величина сварного шва должна быть в пределах
kfmax – максимальный катет шва равный:
для шва по обушку kfma
для шва по перу kfma
где tуг - толщина прикрепляемого уголка.
Число различных по толщине швов на всю ферму не должно быть более четырёх. Величина длины швов должна быть кратной 10 мм. Минимальная длина шва принимается lwmin = 50 мм максимальная длина шва должна быть не более 85· f · kf = 85 · 07 · 18 = 1070 мм.
Таблица 4.4 - Расчет швов приварки стержней фермы
Список использованной литературы
СНиП II-23-81*. Нормы проектирования. Стальные конструкции. М.1990.-96 с.
Металлические конструкции. Общий курс: Учебник для вузов Е.И. Беленя В.А.Балдин Г.С. Ведеников и др.; Под общей ред. Е.И. Беленя. – 6-е изд. перераб. И доп. –М: Стройиздат 1986.-520с.
Металлические конструкции. Учебник для вузов под ред. Кудишина Ю.И. – 10-е изд. стер. И доп. – М: Издательский центр «Академия» 2007.-688с.
СНип 2.01.07-85. Нагрузки и воздействия. М 1988.-36 с.
А. П. Мандриков. Примеры расчета металлических конструкций: Учеб. пособ. для тех. - 2-е изд. перераб. и доп.-М.: Стройиздат 1991. - 431с.
А.АСеменов. Проектно-вычислительный комплекс SCAD в учебном процессе – М: Издательство ассоциации строительных вузов 2005.