Проектирование одноэтажного промышленного здания

MK_chertezhi.dwg

Схема поперечной рамы.
Вертикальные связи по фермам.
Горизонтальные связи по нижним поясам ферм.
Схема горизонтальных связей по верхним поясам ферм.
Схемы связей по ферме.
Схема торцевого фахверка.
Схема связей по колоннам.
Условные обозначения:
Схема поперечной рамы (М1:200)
Схемы связей (М1:800)
Схема вертикальных связей
по колоннам (М1:800)
Поперечный разрез (М1:50)
Геометрическая схема фермы
Укрупнительный стык верхнего пояса
Укрупнительный стык нижнего пояса
Гидроизоляция - 3 слоя рубероида
Утеплитель - пенопласт
Пароизоляция - 1 слой рубероида
Поперечный разрез здания
План связей по нижним поясам ферм
План связей по верхним поясам ферм
Разрез поперечной рамы
Схема торцевого фахверка
Заводской сварной шов
Монтажный сварной шов
Болт нормальной точности постоянный
Материал конструкций - сталь С235
Электроды для монтажной сварки Э42
Схема вертикальных связей по колоннам
Кафедра металлических конструкций
Механосборочный цех. Поперечный разрез; связи
крана грузоподъемностью 30 т.
слоев рубероида - 20 мм
Утеплитель из минераловатных
Цементно-песчанная стяжка
Стальная панель 3х12 м
Пароизоляция из 1 слоя
Защитный слой (Битумная масика) - 20 мм
Гидроизоляционный ковер из
с профилированным настилом.
болты М30 нормальной
- монтажный сварной шов
- полуавтоматическая сварка
- заводской сварной шов
- болт нормальной прочности
Болты нормальной точности М48 класса 4.8
подкрановых балок - сталь С245; фундаментов - бетон класса В12
Материалл конструкций: колонн - сталь С235; ферм - сталь С245;
Защитный слой с втопленным гравием
Гидроизоляция из 4-х слоев рубероида
Стальной профилированный настил
стальной профилированный настил
Болты нормальной точности М30 из стали класса 5
Соединительные прокладки ставить на равных расстояниях
Материалл конструкций: колонн - сталь С245; ферм - сталь С245;
подкрановых балок - сталь С255; фундаментов - бетон класса В15
Трубоэлектросварочный цех.Поперечный разрез. Связи.
МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Материал: фермы - сталь С245
фасонок - сталь С255 ГОСТ 27772-88
Монтажные швы в укрупнительных стыках варить электродами Э42А
Болты нормальной точности М24 класса 4.8
Катеты неуказаных угловых швов k = 6 мм
Механосборочный цех. Стропильная ферма Ф-2
Спецификация стали С245 ГОСТ 27772-88
Таблица отправочных марок
Всего по чертежам 32112
Геометрическая схема фермы М 1:100
Линия сгиба накладок
Катет угловых швов к=6мм (кроме отмеченных)
Болты нормальной точности М30
Соединительные прокладки ставить на
Монтажные швы в укрупнительных стыках
варить электродами Э-42 А
Укрупнительный стык нижнего пояса М 1:10
Укрупнительный стык верхнего пояса М 1:10
Деталь гиба сб. м. 29
Отправочная марка фермы Ф-2
Всего по чертежам 11274
Всего по чертежам 53520
крана грузоподъемностью 100 т.
Схемы связей М 1:800
Деталь гиба сб. м. 27
Стальной каркас промышленного здания
Московский Государственный Строительный Университет
Вертикальные между фермами
По верхним поясам ферм
По нижним поясам ферм
Схема вертикальных связей по колоннам М 1:800
Болты М20 нормальной
Условные обозначения :
ВРЕМЕННЫЙ МОНТАЖНЫЙ БОЛТ
БОЛТ НОРМАЛЬНОЙ ТОЧНОСТИ
ЗАВОДСКОЙ СВАРНОЙ ШОВ
МОНТАЖНЫЙ СВАРНОЙ ШОВ
Схема поперечной рамы М1:200
Каркас стальной панели
Отправочная марка Ф2
Одноэтажное промышленное
Кафедра "Металлических конструкций
класса 4.6 по ГОСТ 1759-70
Болты нормальной точности М20
(размеры - мм; усилия - кН)

mk_zapiska.doc

Наименование цеха: термический.
Грузоподъемность мостовых кранов (два крана) т: 50.
Отметка головки рельса м: 15
Режим работы крана: 5К
Материал конструкций:
подкрановых балок – сталь
Вертикальные размеры.
По таблице (стр. 531) подбираем высоту от рельса до верхней точки:
Высота от рельса до низа фермы:
Высота от пола до низа фермы:
- отметка головки рельса (задано)
Принимаем (кратно 600мм округляем в большую строну)
Принимаем (кратно 100мм округляем в меньшую строну)
Высота подкрановой балки с рельсом
Принимаем (кратно 50мм округляем в большую строну)
Высота верхней части колонны:
Высота нижней части колонны:
где (600 1000) мм —принимаемое заглубление опорной плиты башмака колонны ниже нулевой отметки пола.
Общая высота колонны:
Высота фермы в соответствии с ГОСТ 23119—78 «Фермы стропильные стальные сварные с элементами из парных уголков для производственных зданий» высота Н ф (по обушкам уголков) принимается равной 225 м при пролете 24 м и 315 м при пролетах 30 36 м.
Горизонтальные размеры.
Высота сечения верхней части колонны:
Часть кранового моста выступающая за ось рельса ( стр. 531):
Расстояние от оси подкрановой балки до оси колонны (кратно 250):
Высота сечения нижней части колонны:
проверка выполняется.
Нагрузка на поперечную раму.
- коэффициент надёжности;
- шаг стропильных ферм;
Цех горячий следовательно утеплитель в конструкции кровли не используется.
Постоянная поверхностная распределённая нагрузка от покрытия
Коэффициент перегрузки
плоский стальной лист 4 мм
каркас стальной панели
собственный вес фермы
собственный вес связей
- постоянная поверхностная распределённая нагрузка от покрытия
Расчётная равномерно распределённая линейная нагрузка на ригель рамы:
Опорная реакция ригеля рамы:
Расчетный вес колонны.
Верхняя часть (20% веса) Gв=095×105×02×04×12×15=1436 кН
Нижняя часть (80% веса) Gн=095×105×08×04×12×15=5746 кН.
Определяем расстояние между центрами тяжести верхнего и нижнего участков колонн (эксцентриситет): ео=05×(hн-hв)=05×(1500-1000) ×0001=025 м.
Статический расчет поперечной рамы.
Сосредоточенный момент из-за смещения осей верхней и нижней частей колонны:
Каноническое уравнение для левого узла: r11×j1+r1p=0.
В табл. 124 α=03 надо произвести корректировку
Моменты от поворота узлов на угол j=1 (эпюра М1):
- определяется по эпюре М1.
Моменты от нагрузки на стойках:
Моменты на опорах ригеля:
- определяется по эпюре Мр.
Моменты от фактического поворота:
Эпюра моментов от постоянной нагрузки:
- вес снегового покрова (IV район);(СНиП 2.01.07-85)
- нагрузка от снега на ригель.
- опорная реакция ригеля.
Расчёт на нагрузку от снега.
- момент на колонне.
Моменты от фактического угла поворота:
Эпюра моментов от снеговой нагрузки:
Вертикальные усилия от мостовых кранов.
; ; - коэффициенты перегрузки;
- коэффициент сочетания - для 2х кранов среднего режима работы;
- нормативное вертикальное усилие колеса (стр. 531);
- давление колеса крана на рельс.
- ордината линии влияния.
- вес подкрановой балки по табл. 12.1;
- полезная нормативная нагрузка на тормозной площадке;
- ширина тормозной площадки;
Найдём расчётное усилие передаваемое на колонну колёсами крана:
- грузоподъёмность крана;
- вес крана с тележкой (стр. 531);
- число колёс с одной стороны крана;
- нормативные усилия передаваемые колёсами другой стороны крана.
- высота сечения нижней части колонны;
- расстояние от оси подкрановой балки до оси проходящей через центр тяжести нижней части колонны.
Найдём изгибающий момент:
Расчёт на вертикальную нагрузку от мостовых кранов.
(расчёт производится при расположении тележки крана у нулевой стойки)
Проверка возможности считать ригель абсолютно жёстким:
Моменты и реакции от смещения верхних узлов на :
Моменты и реакции на левой стойке от нагрузки:
Моменты и реакции на правой стойке от нагрузки:
Смещение с учётом пространственной работы:
- число рам в блоке;
- число колёс кранов на одной нитке подкрановых балок;
- сумма ординат линии влияния;
- расстояние между симметрично расположенными относительно середины блока рамами;
- расстояние между симметрично расположенными относительно середины блока рамами (вторые от торцов).
Момент от фактического смещения рамы с учётом пространственной работы:
Моменты от фактического смещения рамы с учётом пространственной работы
Горизонтальная сила от мостовых кранов.
Нормативное значение горизонтальной силы передаваемой на поперечную раму:
- для тяжёлого режима работы;
- давление колеса крана на рельс;
- коэффициенты перегрузки;
- ордината линии влияния;
- расчётная горизонтальная сила передаваемая подкрановыми балками на колонну от сил . Считаем условно что сила приложена в уровне уступа колонны.
Расчёт на горизонтальные воздействия мостовых кранов.
Моменты и реакции от силы :
Смещение верхних концов с учётом пространственной работы:
Моменты от фактического смещения рамы с учётом пространственной работы:
Эпюра от горизонтальных воздействий мостовых кранов:
- ветровая нагрузка (СНиП 2.01.07-85).
Тип местности – В (городские территории лесные массивы и другие местности равномерно покрытые препятствиями высотой более 10м.)
; ; ; - поправочные коэффициенты на возрастание скоростных напоров ветра по высоте (СНиП 2.01.07-85).
- коэффициент перегрузки;
- аэродинамический коэффициент;
Линейная распределённая нагрузка при высоте:
Сосредоточенные силы от ветровой нагрузки:
. где 06 и 08 – аэродинамические коэффициенты (СНиП 2.01.07-85*)
Эквивалентные линейные нагрузки:
Расчёт на ветровую нагрузку.
Моменты от смещения верхних узлов на
Эпюра моментов от фактического смещения рамы:
Эпюра моментов от ветровой нагрузки:
Сумма поперечных сил внизу равна сумме всех горизонтальных нагрузок.
РАСЧЁТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ СТРОПИЛЬНОЙ ФЕРМЫ.
Сбор нагрузок на ферму:
нагрузка от покрытия
приведём найденные нагрузки к упрощённой схеме:
найдём узловые силы:
Крайние силы приложенные к колоннам в расчёте фермы не учитываются.
Нагрузка на 1 м2 горизонтальной проекции составит ;
Линейная нагрузка от снега на ферму:
нагрузка от рамных моментов
Из таблицы расчётных усилий находим максимальный момент в сечении 1-1 на левой стойке (сочетание 1 2 3* 4 5*):
Соответствующий ему момент на правой стойке (сочетание 1 2 3 4* 5):
Вторая комбинация (без учёта снеговой нагрузки) аналогично первой комбинации получаем:
нагрузка от распора рамы.
Значения нормальных сил в ригеле слева (берётся с эпюр Q а в ветровой добавляем поперечную силу): ;
Значение нормативных сил в ригеле справа: .
Аналогично первой комбинации без учёта снеговой нагрузки получаем значения нормальных сил в ригеле слева:
Определение усилий в стержнях фермы.
Пронумеруем стержни фермы:
Усилия от снеговой нагрузки в покрытиях без фонаря допускается определять путём умножения усилий от постоянной нагрузки на коэффициент равный: .
Эпюры от опорных моментов.
Расчетные усилия в стернях фермы кН
Усилия от пост. нагрузки
Усилия от снеговой нагрузки
Усилия от опорных моментов
Усилия от прод. силы
Подбор сечения стержней фермы.
Для элементов верхнего и нижнего поясов и опорных раскосов расчётная длинна в плоскости фермы для прочих элементов решётки где - расстояние между центрами узлов. Расчётная длинна элементов решётки из плоскости фермы где - расстояние между центрами узлов прикрепления решётки к поясам. Для поясов расчётная длинна где - расстояние между точками закреплёнными от смещения из плоскости фермы связями распорками или кровельными панелями.
Принимаем материал конструкций фермы – сталь С245. Для нее по табл. 51 СНиП II-23-81* определим что расчетное сопротивление стали растяжению сжатию изгибу по пределу текучести .
Расчетное усилие растяжение N = 23197 кН.
Расчетные длины стержня: ; .
Поскольку lx = lу принимаем тавровое сечение из двух равнополочных уголков.
Примем сечение из двух равнополочных уголков 1409 для него из сортамента:
(принимаем толщину фасонки 12 мм).
Стержень 3-5 5-6 (сечение должно соответствовать стержню 2-3).
Расчетное усилие сжатие N =64828 кН.
Поскольку lx = lу принимаем тавровое сечение из двух равнополочных уголков.
; для максимального значения подбираем .
Расчетное усилие сжатие N =98508 кН.
Примем сечение из двух равнополочных уголков 16010 для него из сортамента:
Расчетное усилие растяжение N = 35361 кН.
Расчетное усилие сжатие N =10939 кН.
Поскольку принимаем тавровое сечение из двух неравнополочных уголков расположенных узкими полками вместе.
Примем сечение из двух неравнополочных уголков 125808 для него из сортамента:
Расчетное усилие растяжение N = 85879 кН.
Примем сечение из двух неравнополочных уголков 16010012 для него из сортамента: (принимаем толщину фасонки 12 мм).
Стержень 7-10 (сечение должно соответствовать стержню 4-7).
Расчетное усилие растяжение N = 10272 кН.
Расчетное усилие сжатие N =-53258 кН.
Примем сечение из двух неравнополочных уголков 1258012 для него из сортамента:
Расчетное усилие растяжение N = 42739 кН.
Поскольку принимаем тавровое сечение из двух равнополочных уголков.
Примем сечение из двух равнополочных уголков 907 для него из сортамента:
Расчетное усилие сжатие N =30437 кН.
Примем сечение из двух равнополочных уголков 1108 для него из сортамента:
Расчетное усилие растяжение N = 18976 кН.
Примем сечение из двух равнополочных уголков 634 для него из сортамента:
Расчетное усилие сжатие N =3954 кН.
Примем сечение из двух равнополочных уголков 755 для него из сортамента:
Расчетное усилие сжатие N = 8841 кН.
Примем сечение из двух равнополочных уголков 7045 для него из сортамента:
РАСЧЕТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ КОЛОННЫ.
Материал конструкций колонны – сталь С235 бетон – В125.
Для верхней части колонны (при комбинации нагрузок (1 2 3* 4 5*)):
в сечении 1 – 1 ; .
Для нижней части колонны:
в сечении 3 – 3 ; при комбинации нагрузок (1 3 4);
в сечении 4 – 4 ; при комбинации нагрузок (1 2 3 45*).
Соотношение жесткостей верхней и нижней частей колонны: .
Расчетные длины колонны.
то значения коэффициентов m1 и m2 находим по табл. 14.1 (стр. 342 учебника): ; .
Расчетные длины колонны в плоскости рамы:
- для нижней части колонны ;
- для верхней части колонны .
Расчетные длины колонны из плоскости рамы:
- высота подкрановой балки.
Подбор сечения верхней части колонны.
Сечение верхней части колонны принимаем в виде сварного двутавра высотой hВ = 1000 мм. Для симметричного двутавра по учебнику принимаем: ;
В таком случае приведённая гибкость верхней части колонн в плоскости рамы:
Относительный эксцентриситет: .
По приложению 10 учебника находим что коэффициент влияния формы сечения в первом приближении:
Тогда приведенный относительный эксцентриситет:
По и в приложении 8 учебника находим что коэффициент jвн = 0150.
Требуемая площадь сечения:.
Предварительно примем толщину полки tП = 11 см
тогда высота стенки: .
Требуемую толщину стенки подберем из условия ее местной устойчивости. По табл.27 СНиП II-23-81* предельная условная гибкость стенки двутаврового сечения (при т > 1 и λ` > 08) определяется как
С целью экономии стали принимаем включаем в расчётную площадь сечения колонны два крайних участка стенки шириной по:
Требуемая площадь полки:
Геометрические характеристики сечения:
- полная площадь поперечного сечения: ;
- расчётная площадь сечения с учётом только устойчивой части стенки
- момент инерции сечения относительно оси х-х
- момент инерции сечения относительно оси у-у: ;
- радиус инерции сечения относительно оси х-х: ;
- радиус инерции сечения относительно оси у-у: ;
- момент сопротивления: ;
Проверка устойчивости верхней части колонны в плоскости действия момента.
Гибкости стержня верхней части колонны:
Отношение площадей полки и стенки: .
По приложению 10 учебника находим что коэффициент влияния формы сечения h = 122. Тогда приведенный относительный эксцентриситет:
По табл. 74 СНиП II-23-81 находим что коэффициент jвн = 0157.
Проверим устойчивость
Проверка устойчивости из плоскости действия момента.
Эту проверку выполним по формуле:
где jу – коэффициент продольного изгиба определяемый по прил.10 учебника
с – коэффициент учитывающий влияние момента Mx при изгибно-крутильной форме потери устойчивости.
За расчетный момент примем максимальный момент в средней трети расчётной длинны стержня:
- момент в сечении 1-1
- момент в сечении 2-2
где a b n - коэффициенты определяемые по прил. 11 учебника.
где - коэффициент снижения расчётного сопротивления при потере устойчивости балок.
так как то в расчётное сечение включаем полное сечение
Подбор сечения нижней части колонны.
Сечение нижней части колонны - сквозное состоящее из двух ветвей соединенных решеткой высота сечения hн=1500 мм подкрановую ветвь колонны принимаем из широкополочного двутавра наружнюю - составного сечения из трех листов.
Предварительно примем что ось симметрии наружной ветви отстает от торца на z0 = 5 см. Тогда расстояние между центрами тяжести ветвей -
Положение центра тяжести сечения нижней части колонны определим по формуле:
- в подкрановой ветви
Подкрановая ветвь принимается из прокатного двутавра с площадью ближайшей к требуемой. Шатровая ветвь компонуется из листа и двух прокатных равнополочных уголков.
Задаёмся j = 075 R=23 кНсм2 .
По сортаменту принимаем двутавр 27 с А = 402 см2 ix1 = 254 см iy = 112 см.
Для удобства прикрепления элементов решетки просвет между внутренними гранями полок принимаем таким же как в подкрановой ветви (2504 мм). Толщину стенки для удобства ее соединения встык с полками верхней части колонны принимаем tw = 11 мм а ширину стенки из условия размещения швов hw = 320 мм.
Требуемая площадь полок
Из условия устойчивости полок bf tf 15. Принимаем bf = 15 см tf = 12 см.
Геометрические характеристики наружной ветви:
- площадь поперечного сечения:
- ордината центра тяжести:
- момент инерции относительно оси 2-2:
- момент инерции относительно оси у-у:
- радиус инерции сечения относительно оси 2-2:
- радиус инерции сечения относительно оси у-у:
Уточним положение центра тяжести сечения нижней части колонны:
Отличие от первоначально принятых размеров мало поэтому усилия в ветвях не пересчитываем.
Проверка устойчивости ветвей.
Подкрановая ветвь: следовательно коэффициент jу = 039.
По сортаменту принимаем двутавр 36 с А = 619 см2 ix1 = 289 см iy = 147 см.
Для удобства прикрепления элементов решетки просвет между внутренними гранями полок принимаем таким же как в подкрановой ветви (3354 мм). Толщину стенки для удобства ее соединения встык с полками верхней части колонны принимаем tw = 11 мм а ширину стенки из условия размещения швов hw = 400 мм.
Подкрановая ветвь: следовательно коэффициент jу = 0573.
Наружняя ветвь: следовательно коэффициент jу = 0578.
Из условия равноустойчивости подкрановой ветви в плоскости и из плоскости рамы определяем требуемое расстояние между узлами решётки:
Расчет решетки подкрановой части колонны.
Поперечная сила в сечении колонны Qmax = -1957 кН.
Определим условную поперечную силу для стали с R=23 кНсм2:
следовательно расчет решетки проводим на действие Qmax.
Усилие сжатия в раскосе:
Зададим что гибкость раскоса lр = 105.
По табл. 72 СНиП II-23-81 находим что коэффициент jр=0532.
Тогда требуемая площадь сечения раскоса: .
Принимаем равнополочный уголок 100х10 для него Aр = 192 см imin = 196 см. Тогда максимальное значение гибкости: следовательно коэффициент j = 0462.
Получим напряжение в раскосе:
Проверка устойчивости колонны в плоскости действия момента как единого стержня.
Геометрические характеристики всего сечения:
Определим приведенную гибкость:
где Aр1 – площадь сечения раскосов в одном сечении равняется 2Aр = 2192 = 384 см2;
a1 – коэффициент зависящий от угла наклона раскосов
Для комбинации усилий догружающую наружную ветвь (сечение 4-4)
N2 = 14758кН; М2 = 14758кНм:
По приложению 9 учебника принимаем коэффициент jвн = 0344.
Для комбинации усилий догружающих подкрановую ветвь (сечение 3-3)
N1 = -1522 кН; М1 = -993 кНм:
По приложению 9 учебника принимаем коэффициент jвн = 0281.
Устойчивость сквозной колонны как единого стержня из плоскости действия момента проверять нет необходимости так как она обеспечена проверкой устойчивости отдельных ветвей.