Каркасное одноэтажное промышленное здание

МК.doc

)Содержание проекта
)Задание и исходные данные
)Компоновка поперечной схемы здания
)Расчёт подкрановых балок
)Расчёт поперечной рамы
)Расчёт ступенчатой колонны
)Список используемой литературы
Шаг колонн в продольном направлении - В=6м.
Грузоподъёмность крана - Q=80т.
Длина здания - l=120м.
Пролёт здания -L=24м.
Отметка головки кранового рельса – Н1=10м.
Сопряжение ригелей с колоннами - шарнирное
1.Подкрановая балка - сварная составная.
3.Колонна - составной швеллер-двутавр.
Материалы конструкций:
1.Подкрановая балка - 18Гпс.
Покрытие - тёплое по прогону.
Режим работы – средний.
Компоновка поперечной схемы здания.
Рис.1 Поперечная схема промздания.
1.Определяем расстояние от головки кранового рельса до низа несущих
конструкций покрытия – Н2
- расстояние от головки рельса до верхней точки головки крана
установленный по технике безопасности зазор между верхней точкой тележки и
строительными конструкциями.
- размер учитывающий прогиб конструкции.
2. Определяем высоту цеха от уровня пола до низа стропильных ферм –Н0
но т.к. данная величина должна быть кратная 1800 мм то принимаю соответственно увеличиваем на 200мм высоту головки кранового рельса с целью увеличения полезной высоты цеха
- отметка головки кранового рельса (по заданию).
3. Определяем высоту верхней части колонны - Нв
- высота подкрановой балки (по таблице)
- высота кранового рельса (по таблице)
4. Определяем высоту нижней части колонны - Нн
- глубина заложения базы колонны.
5. Определяем общую высоту колонны – Н
6. Определяем высоту фермы - Нф
При пролёте L=24м высота фермы принимается равной .
7. Назначаем привязку колонн – а
Назначаю привязку а=250мм поскольку режим работы средний и грузоподъёмность – Q=80т.
8. Определяем ширину верхней части колонны – hв
Она определяется из условия прочности и жёсткости:
принимаю - (в верхней части колонны нет прохода для обслуживания крана).
9. Определяем ширину нижней части колонны - hн
При назначении ширины нижней части ступенчатой колонны
нужно учесть что для того чтобы кран при движении вдоль цеха не задевал колонну расстояние от оси подкрановой балки до оси колонны – должно быть не
но поскольку пролёты кранов – имеют модуль 500мм то должна быть кратная 250мм поэтому назначаю:
размер части кранового моста выступающей за ось рельса (по таблице).
зазор между краном и колонной принимаемый по технике
10. Размещение колонн в плане
Рис.2 План колонн на отметке 0000
Шаг колонн однопролётных зданий не зависит от расположения технологического оборудования и его принимают равными 6 или 12 м. У торцов зданий колонны обычно смещают с модульной сетки на 500 мм для возможности использования типовых ограждающих панелей.
1.Связи между колоннами.
Рис. 3 Схема расположения связей между колоннами.
Система связей между колоннами обеспечивает во время эксплуатации и монтажа геометрическую неизменяемость каркаса и его несущую способность в продольном направлении а также устойчивость колонн из плоскости поперечной рамы.
Для выполнения этих функций необходимы хотя бы один вертикальный жёсткий диск по длине температурного блока и система продольных элементов прикрепляющих колонны не входящие в жёсткий диск к последнему. В жёсткие диски включены две колонны подкрановая балка горизонтальные распорки и решётка обеспечивающая при шарнирном соединении всех элементов диска геометрическую неизменяемость. Решётка чаще проектируется крестовой элементы которой работают на растяжение при любом направлении сил передаваемых на диск.
При небольшой длине здания (температурного блока) вертикальные связи устанавливаются ближе к середине блока.
Расположение связей смотреть рис. 3.
2.Связи по покрытию.
Связи между фермами создавая общую пространственную жёсткость каркаса обеспечивают: устойчивость сжатых элементов ригеля из плоскости ферм перераспределение местных нагрузок (например крановых) приложенных к одной из рам на соседние рамы удобство монтажа заданную геометрию каркасов восприятие и передачу на колонны некоторых нагрузок.
Система связей покрытия состоит из горизонтальных и вертикальных связей. Горизонтальные связи располагаются в плоскостях нижнего и верхнего поясов ферм и состоят из продольных и поперечных.
Вертикальные связи между фермами располагают в плоскости вертикальных стоек стропильных ферм.
Расположение связей смотреть рис. 4 и рис. 5
Рис. 4 Схема расположения связей в плоскости верхних поясов ферм.
Рис. 5 Схема расположения связей в плоскости нижних поясов ферм.
Расчёт подкрановых балок.
Расчётные конструкции на подкрановые балки определяются от двух сближенных кранов наибольшей грузоподъёмности за исключением тех случаев когда заданием на проектирование предусмотрен один кран.
Рис. 6 Схема двух рядом стоящих кранов.
и - определили по таблице в зависимости от
грузоподъёмности крана и пролёта здания.
2. Определим расчётное вертикальное давление колеса крана -
- максимальное нормативное давление катка крана ( опред. по табл.)
- коэффициент сочетания для двух кранов
- коэффициент надёжности по нагрузке
- коэффициент динамичности
3. Установка кранов.
Рис. 7 Схема установки кранов на балку
Располагаем два крана таким образом чтобы на одной подкрановой балке поместилось максимальное количество колёс от двух кранов смотреть рис. 7.
Определяем положение равнодействующей всех грузов находящихся в данный момент на балке т.е. расстояние (Х) от первого колеса до места приложения равнодействующей ( R).
- расстояние между первым и вторым колесом
- расстояние между первым и третьим колесом
- сумма всех сил находящихся на балке
Принимаем ближайший к равнодействующей силе груз за критический затем расстояние между равнодействующей силой и критическим грузом –С делим пополам и это место совмещаем с серединой подкрановой балки.
Проверяем правильность установки кранов по двум неравенствам:
т.е. первая проверка прошла
т.е. вторая проверка прошла
- равнодействующая всех сил расположенных слева от рассматриваемого
сечения т.е. на участке балки –а
- расстояние от левой опоры балки до критической силы
- величина критической силы
- сумма всех сил находящихся на балке.
Две проверки прошли поэтому краны расположены верно.
4. Определяем усилия.
4.1. Определяем максимальный момент
По правилу Винклера наибольший изгибающий момент в разрезной балке от системы сил будет в том случае если равнодействующая всех сил находится на балке и ближайшая к ней сила равноудалены от середины балки при этом максимальный момент под силой ближайшей к середине балки.
Максимальный момент в разрезной балке от системы сил определяем по линиям влияния.
Рис. 8. Линии влияния М и Qc.
4.2. Определяем соответствующую поперечную силу
4.3. Определяем максимальную поперечную силу
Наибольшая поперечная сила в разрезной балке будет в том случае если одна из сил расположена над опорой а в пролёте расположено наибольшее количество сил как можно ближе к опоре.
Рис. 9. Линия влияния Q.
4.4. Определяем расчётный изгибающий момент и поперечную силу с учётом веса подкрановой балки и тормозной конструкции .
- коэффициенты учитывающие собственный вес конструкций
принимаем по таблице в зависимости от пролета подкрановой балки.
4.5. Определяем расчётный изгибающий момент и расчётную перерезывающую силу от торможения .
- коэффициент трения принимаемый для кранов с гибким подвесом грузов
- грузоподъёмность крана
- количество катков на одной стороне крана
- коэффициент надёжности по нагрузки
5. Подбор сечения подкрановой балки.
5.1.Определяем требуемый момент сопротивления
т.е. расчётное сопротивление - искусственно занижают на 15-20 МПа для учёта дополнительных напряжений от горизонтальных боковых сил.
- коэффициент условия работы.
5.2.Определяем оптимальную высоту подкрановой балки
- конструктивный коэффициент сечения
- толщина вертикальной стенки подкрановой балки
- высота подкрановой балки
5.3.Определяем минимальную высоту подкрановой балки
-величина обратная допустимому прогибу
- пролёт подкрановой балки
- коэффициент надёжности для временной нагрузки
5.4.По сортаменту назначаем высоту и толщину вертикальной стенки подкрановой балки
- уже с учётом острожек (10 мм)
5.5.Проверяем принятую толщину вертикальной стенки.
т.е. данная толщина стенки
- коэффициент условия работы
- расчётное сопротивление материала стенки срезу
5.6.Определяем площадь горизонтального пояса подкрановой балки
- требуемый осевой момент инерции
- толщина горизонтальных поясов принимается 16-30 мм
- наибольший осевой момент инерции вертикальной стенки подкрановой балки
- расстояние между центрами тяжести горизонтальных поясов
5.7.Определяем ширину пояса Рис. 10 Сечение подкрановой балки.
по расчёту достаточно принять ширину пояса равной 20 см но из условия крепления к верхнему поясу подкрановой балки кранового рельса – КР-100 принимаю по сортаменту:
Соотношение между шириной и толщиной пояса не должно превышать
- т.е. условие выполняется
5.8.Проверка подкрановой балки по 1 ГПС.
т.е. подкрановая балка удовлетворяет
условиям прочности.
-момент сопротивления относительно оси Х
- осевой момент инерции относительно оси Х ( с учётом ослабления сечения отверстиями)
- момент инерции сечения подкрановой балки относительно оси Х
- момент инерции сечения отверстий относительно оси Х
- диаметр отверстий.
5.9.Проверка подкрановой балки по 2 ГПС.
полученные деформации не превышают предельных следовательно условие выполняется.
- нормативный изгибающий момент
5.10.Проверка прочности стенки подкрановой балки от местного
давления колеса крана.
условие прочности выполняется
- условная длина распределения местного давления
- для прокатных и сварных балок
- момент инерции рельса КР- 100 (опред. по таблице )
- максимальное нормативное давление катка крана
- коэффициент надёжности по нагрузке.
5.11.Определяем касательные напряжения.
5.12.Подбор сечения тормозной балки.
Для восприятия усилий от поперечного торможения при кранах тяжёлого и среднего режимах работы устраиваются тормозные балки.
Принимаю швеллер - толщину листа - ширину - .
Т.к. ширина листа не является стандартной то его придётся обрезать это в свою очередь приведёт с одной стороны к экономии металла но с другой к увеличению трудоёмкости.
К листу тормозной балки приваривают снизу рёбра жёсткости с шагом – 1000-1200мм.
Принимаю шаг - 1000 мм. Рёбра жёсткости на рис. 11 условно не показаны.
Рис. 11 Сечение тормозной балки.
5.13.Определяем геометрические характеристики сечения тормозной балки с учётом её работы совместно с верхним поясом подкрановой балки.
- площадь сечения швеллера
- расстояние от наружной грани швеллера до центра тяжести сечения
5.14.Определяем момент инерции относительно оси 1-1.
- момент инерции швеллера относительно оси y ( опред. по табл.).
5.15.Определяем момент с учётом ослабления отверстиями диаметром -
- расстояние от оси подкрановой балки до оси отверстий ( см. рис. 11)
5.16.Определяем момент сопротивления крайних волокон.
5.17.Определяем нормальные напряжения в верхнем поясе от совместного действия наибольшего изгибающего вертикального и горизонтального моментов.
напряжения в верхнем поясе не превышают расчётного сопротивления металла т.е. условие выполняется.
Проверяем прочность стенки в сжатой зоне при расчётной нагрузке от двух сближенных кранов.
- коэффициент принимаемый для расчёта разрезных балок
- местный крутящий момент
- условный эксцентриситет
- высота кранового рельса
- поперечная расчётная горизонтальная сила
Проверку общей устойчивости подкрановой балки не производим т.к. её верхний пояс закреплён тормозной балкой по всей длине.
5.18.Проверка местной устойчивости.
Местная устойчивость сжатого верхнего пояса обеспечена т.к. выше была проведена проверка.
Местная устойчивость стенки.
Т.к. данное условие выполняется то местная устойчивость стенки подкрановой балки обеспечена но рёбра жёсткости поставить необходимо без расчёта.
Рис. 12 Схема расположения рёбер жёсткости.
Рёбра жёсткости ставим симметрично вертикальной стенки балки с шагом 1500 мм.
Назначаю размеры рёбер жёсткости:
Причём сварка рёбер жёсткости производится только с нижним поясом и вертикальной стенкой а верхняя часть ребра строгается.
6. Расчёт поясных соединений.
6.1.Определим величину катета шва.
Так как то расчёт катета шва будем производить на срез по металлу шва.
но в соответствии с таблицей 38 СНиП принимаю
- сдвигающее усилие в поясе на единицу длины вызываемое силой – Q
- статический момент сдвигаемой части пояса относительно нейтральной оси
- давление от сосредоточенного груза на единицу длинны
- коэффициент для расчёта углового шва по металлу шва.
- коэффициент для расчёта углового шва по границе сплавления металла.
- расчётное сопротивление углового шва срезу по металлу шва.
- расчётное сопротивление углового шва срезу по границе
- временное сопротивление стали разрыву.
-коэффициент учитывающий работу шва при отрицательных температурах
Сварку производить электродами – Э 42.
7. Расчёт опорного узла.
Опорный участок подкрановой балки укрепляют рёбрами.
Рис. 13 Схема опорного ребра.
7.1. Определяем площадь опорного ребра -:
- расчётное сопротивление стали смятию торцевой поверхности
- коэффициент надёжности по материалу
Принимаю ширину ребра -
Определяем толщину ребра - :
7.2. Проверяем ребро на местную устойчивость:
- местная устойчивость обеспечена.
Условную опорную стойку состоящую из ребра с частью стенки равной
проверяют на устойчивость:
- устойчивость обеспечена.
- коэффициент продольного изгиба определяется по таблице в зависимости
- осевой момент инерции
7.3. Определяем катет шва прикрепляющий опорное ребро к стенке
- количество швов прикрепляющих ребро к вертикальной стенке
1.Сбор нагрузок на ферму
Рис. 14 Конструкция кровель.
Расчётная нагрузка на 1 м2
(битумная мастика с втопленным гравием)
(паронепроницаемая плёнка)
Засыпка керамзитом пазов профнастила
Профилированный настил
Расчётное значение временной нагрузки от снега на 1м2
- нормативное значение веса снегового покрова на 1м2 горизонтальной проекции земли принимается в соответствии со снеговым районом (3-й снеговой район) по СНиП.
- коэффициент перехода (определ. по СНиП)
Определяем узловую нагрузку на ферму
- размер верхней панели фермы
2.Статический расчёт фермы.
Рис. 15 Геометрическая схема фермы
Статический расчёт ферм будем производить графоаналитическим методом путём построения диаграммы Маковелла-Кремоны.
Рис. 16 Схема усилий в стержне
Рис. 17 Диаграмма Максвелла-Кремоны
3.Подбор сечения стержней фермы.
3.1.Расчётные длины стержней определяются по формулам:
- геометрическая длина стержня в плоскости фермы определяется расстоянием между её узлами из плоскости фермы для стоек и раскосов – расстояния между узлами фермы а для поясов фермы – расстояния между закреплёнными точками (закрепление возможно связевыми распорками прогонами закреплёнными в узлах связевых ферм жёсткими плитами или панелями покрытия). В моём случае верхний пояс фермы закреплён прогонами с шагом 3-и метра.
- коэффициент приведения расчётной длины зависящий от вида закрепления концов стержня. В фермах из труб и гнутых профилей замкнутого
сечения с бесфасоночными узлами для поясов и опорных раскосов как в плоскости так и из плоскости фермы а для раскосов и стоек
как в плоскости так и из плоскости фермы.
Уже посчитанные значения расчётных длин стержней представлены в таблице (см. выше).
3.2.Определяем требуемые площади сжатых стержней и подбираем сечение стержней по сортаменту.
- расчётное усилие возникающее в стержне (см. табл.)
- коэффициент надёжности по назначению здания
- расчётное сопротивление стали сжатию по пределу текучести ( марка стали 18Гпс)
- коэффициент продольного изгиба являющийся функцией гибкости - и расчётного сопротивления материала -
- принял в результате нескольких пересчётов
По сортаменту подбираю сечение стержней площадь сечения подобранных стержней
(фактическая площадь - ) должна быть больше либо равна требуемой
- фактическая площадь
- радиус инерции ( относительно осей x и y одинаковый ).
Определяем гибкости для принятого сечения
Данная гибкость должна быть приближённо равна принятой для расчёта требуемой площади и не превышать 120 т.е. в моём случае условие выполняется.
Проверяем устойчивость данного стержня
т.е. стержень удовлетворяет условиям устойчивости.
- коэффициент продольного изгиба определённый по минимальной гибкости - в моём случае они одинаковы.
Данные стержни полностью совпадают с предыдущими.
Стержень 2-3 (11-10)
Т.к. усилие в данном стержне не велико то подбирать сечение стержня будем по предельной гибкости которая равна для элементов решётки .
Зная расчётную длину стержня и предельную гибкость определяем радиус инерции:
и в сортаменте по радиусу инерции подбираем сечение стержня:
3.3.Определяем требуемые площади растянутых стержней и подбираем сечение стержней по сортаменту.
Стержень О-1 ( О-12)
Причём полученные гибкости не должны превышать предельной гибкости для растянутых стержней
Проверяем прочность данного стержня
т.е. стержень удовлетворяет условиям прочности.
Стержень 1-2 (12-11)
В данном стержне усилия равны нулю но конструктивно примем его сечение такое же как и у стержня 4-5.
4.Расчёт узлов фермы.
4.1.Расчёт узловых прикреплений.
4.1.1. Опорный узел.
Рис. 18 Схеме опорного узла.
).Прикрепление стержня А-1 (см. рис. 18 ).
- усилие в данном стержне
Определяем длину швов при примыкании к вертикальной фасонке:
Определяем несущую способность угловых швов ().
т.е. несущая способность удовлетворительная.
).Прикрепление стержня О-1 (см. рис. 18 ).
Определяем длину швов:
определяется по таблице в зависимости от
4.1.2. Промежуточный узел.
Рис. 19 Схема промежуточного узла.
).Прикрепление стержня О-1 (см. рис. 19 ).
Определяем длину швов при примыкании к вертикальной диафрагме ( слева и справа ):
Определяем несущую способность угловых швов слева ().
Определяем несущую способность угловых швов справа ().
).Прикрепление стержня 1-2 (см. рис. 19 ).
).Прикрепление стержня 2-3 (см. рис. 19 ).
).Прикрепление стержня 3-4 (см. рис. 19 ).
4.1.3. Коньковый узел.
Рис. 20 Коньковый узел
Расчёт прикреплений стержней производится аналогично предыдущим узлам.
4.2.Расчёт узлов по несущей способности.
Так как отношение толщин труб к их диаметрам находится в допустимых пределах то расчёт узлов по несущей способности делать не требуется.
Расчёт поперечной рамы
1. Нагрузки действующие на раму
1.1.Постоянные нагрузки
1.1.1. От ригеля рамы
Данные о нагрузках на ригель рамы принимается из раздела 4 данной пояснительной записки.
Определяем опорную реакцию ригеля рамы:
- шаг поперечных рам
- расчётная постоянная нагрузка на кровлю ( см. с.22)
Определяем расчётный вес верхней части колонны
- усреднённый расход материала на колонну
Определяем расчётный вес нижней части колонны
1.1.3. От веса подкрановой балки
- площадь поперечного сечения подкрановой балки
Суммарное действие всех перечисленных видов постоянной нагрузки вызывает момент в уровне подкрановой ступени колонны и они могут быть заменены им . см. рис. 21
Определяем момент возникающий от постоянных нагрузок.
Рис. 21 К определению момента
от постоянной нагрузки.
1.2.Временные нагрузки
1.2.1. Снеговая нагрузка
Определяем опорную реакцию ригеля от снеговой нагрузки.
- расчётное значение временной нагрузки от снега ( см. с.22)
Определяем момент от снеговой нагрузки
1.2.2. Крановая вертикальная нагрузка
При определении максимального давления на раму одно из колёс устанавливается на опору так чтобы оставшиеся колёса были максимально близки к ней ( см. рис. 22).
Рис. 22 Линии влияния для определения и
Определяем максимальное давление крана
- коэффициент сочетаний крановой нагрузки
- наибольшее нормативное давление колёс крана
- ординаты линий влияния см. выше.
Определяем минимальное давление крана
- наименьшее нормативное
давление колеса крана.
- полный вес крана с тележкой
- число колёс на одной стороне крана
Силы и приложены по оси подкрановой балки и поэтому не только сжимают нижнюю часть колонны но и передают на неё изгибающие моменты.
1.2.3.Крановая горизонтальная нагрузка
Определяем горизонтальную поперечную силу от кранов
1.2.4. Ветровая нагрузка
Определяем расчётное значение погонной ветровой нагрузки на колонну
а). С наветренной стороны (активное давление)
- коэффициент надёжности по ветровой нагрузке
- нормативное значение ветрового давления зависит от ветрового района
- аэродинамический коэффициент с наветренной стороны
Для упрощения расчёта обычно принимается равномерное распределение ветровой нагрузки по высоте стойки. Эквивалентную равномерно распределённую по высоте колонны нагрузку можно найти из условия равенства изгибающих моментов в основании защемлённой стойки от фактической эпюры ветрового давления и эквивалентной равномерно распределённой нагрузки.
Определяем эквивалентную равномерно распределённую нагрузку
- изгибающий момент в консольной стойке
б). С заветренной стороны ( отсос)
- аэродинамический коэффициент с заветренной стороны
Ветровая нагрузка действующая на ригель заменяется сосредоточенной силой приложенной в уровне низа ригеля рамы.
а). С наветренной стороны ( активное давление)
Рис. 23 Схема ветровой нагрузки ( по нормам и расчётная)
2.Расчётная схема рамы
В расчётной схеме конструктивные элементы изображаются осевыми линиями с идеализированными сопряжениями в узлах. За геометрическую ось ригеля принимают в рамах имеющих шарнирное примыкание ригеля с колоннами линию соединяющую центры опорных шарниров.
С целью унификации конструкций в настоящее время наибольшее распространение получило шарнирное соединение ригелей с колоннами. Поэтому далее рассмотрен расчёт рамы при шарнирном сопряжении с колонной.( см. рис. 24).
Рис. 24 Расчётная схема рамы.
Для статического расчёта необходимо знать соотношение жёсткостей отдельных элементов рамы.
Предварительно соотношение жесткостей принимается по проектным данным существующих аналогичных сооружений.
Принятое соотношение моментов инерции необходимо сопоставить с полученными в расчёте. Расхождение не должно превышать 30 %.
3.Статический расчёт рамы
Принятая система рамы с защемлёнными колоннами и шарнирным присоединением ригеля однажды статически неопределима.
В литературе приводятся формулы для определения «Х» при различных схемах загружения рамы в зависимости от её геометрических и жесткостных характеристик. Влияние этих характеристик учитывается следующими коэффициентами:
Определяем значения Х при различных схемах загружения.
Схема загружения – 1 ( от постоянной снеговой крановой вертикальной нагрузок)
От постоянной нагрузки
- момент от постоянной нагрузки
Построение эпюр М N и Q
От снеговой нагрузки
- момент от снеговой нагрузки
От крановой вертикальной нагрузки
Схема загружения – 2 ( от крановой горизонтальной нагрузки)
- горизонтальная поперечная сила от крана
Схема загружения – 3 ( от ветровой распределённой нагрузки)
- расчётное значение ветровой нагрузки на колонну с наветренной стороны
- расчётное значение ветровой нагрузки с заветренной стороны
Схема загружения – 4 ( от ветровой сосредоточенной нагрузки)
Определяем расчётные усилия в колонне.
Рис. 25 Схема расположения сечений в которых определяем усилия.
Расчётные усилия в указанных сечениях колонны
Надкрановая часть колонны
Подкрановая часть колонны
Расчётные усилия в колонне рамы при различных комбинациях загружения
Количество временных
Далее определение расчётных усилий в элементах рамы сводится к установлению самых невыгодных загружений.
Nma Мсоотв.=1799 кН м
Mma Nсоотв.=15263 кН
Mma Nсоотв.=11491 кН
Nma Мсоотв.=-4606 кН м
Nma Мсоотв.=169 кН м
Mma Nсоотв.=11817 кН
Nma Мсоотв.=-11483 кН м
Nma Мсоотв.=5289 кН м
Расчёт ступенчатой колонны
1.Определение расчётных длин колонны
Определяем расчётные длины в плоскости рамы для верхней и нижней частей колонны
- для нижней части колонны
- для верхней части колонны
- коэффициент приведения для нижней части колонны
Для рассматриваемой в проекте схемы рамы коэффициент зависит от соотношения жёсткостей верхней и нижней частей колонны и определяется по таблице 67 (1) в зависимости от:
- сила приложенная к колоне в уступе
- сила приложенная в верхней части колонны
- геометрическая длинна нижней части колонны
- геометрическая длинна верхней части колонны
- коэффициент приведения для верхней части колонны
но не должен быть больше 3
Рис. 26 К определению
Определяем расчётные длины из плоскости рамы для нижней и верхней части колонны
2.Подбор сечения верхней части колонны
Подбор сечения верхней части колонны выполняется на наибольшее усилие от совместного действия изгибающего момента и продольной силы в сечении I – I для трёх вариантов сочетаний.
). Mma Nсоотв.=2308 кН
). Мсоотв.=1799 кН м ; Nmax=2308 кН
). М=Мma N=Nmax=2308 кН
Сечение надкрановой части колонны принимаю симметричное в виде сварного двутавра
Определяем требуемую площадь сечения
От первого сочетания:
- расчётное усилие действующее в верхней части колонны
- расчётное сопротивление материала ( сталь марки 18кп)
- максимальный изгибающий момент действующий в верхней части колонны
- высота сечения верхней части колонны
От второго сочетания:
- расчётное максимальное усилие действующее в верхней части колонны
- расчётный изгибающий момент в верхней части колонны
От третьего сочетания:
Третье сочетание полностью совпадает с первым поэтому требуемая площадь такая же.
За требуемую площадь принимаем наибольшую из трёх т.е. от первого сочетания.
Компоновка сечения колонны надкрановой части
Компоновка сечения колонны надкрановой части выполняется таким образом чтобы площадь колонны была близка к наибольшей определённой выше т.е.
Рис. 27 Поперечное сечение надкрановой части колонны
При этом должны выполняться следующие условия:
При высоте сечения должно выполняться условие:
т.е. условие выполняется
Фактическая площадь равна ( см. рис. 27)
Проверяем устойчивость надкрановой части колонны из плоскости Х
- коэффициент снижения расчётного сопротивления при внецентренном сжатии зависит от условной гибкости - и приведенного эксцентриситета -
Для определения условной гибкости и приведенного эксцентриситета вычисляем геометрические характеристики подобранного сечения ( см. рис. 27) :
Определяем действительную и условную гибкость в плоскости и из плоскости рамы:
Определяем приведенный эксцентриситет
- относительный эксцентриситет
- коэффициент влияния формы сечения
Проверяем устойчивость надкрановой части колонны из плоскости Y ( т.е. из плоскости действия момента)
- коэффициент продольного изгиба
- коэффициент учитывающий влияние момента
Выполняем проверку стенки колонны на местную устойчивость
- т.е. устойчивость стенки обеспечена
Выполняем проверку местной устойчивости полок
- т.е. устойчивость полок обеспечена
Проверка местной устойчивости стенки в зависимости от условной гибкости и относительного эксцентриситета
т.е. устойчивость обеспечена
- продольная сила действующая в надкрановой части колонны
- изгибающий момент действующий в верхней части колонны
- расстояние от центра тяжести сечения колонны до сжатого края стенки
- расстояние от центра тяжести сечения колонны до разгружаемого моментом края стенки
Т.к проверка прочности не требуется т.к. она заведомо обеспечена
Таким образом прочность общая устойчивость и местная устойчивость надкрановой части
колонны и её элементов обеспечены.
3.Подбор сечения подкрановой части колонны
Расчётные нагрузки равны:
М1=Мma N1=Nсоотв.=5668 кН
М2=Мma N2=Ncоотв.=11817 кН
В дальнейшем в расчётах будем использовать абсолютное значение изгибающего момента – М2
Определяем ориентировочное положение центра тяжести колонны
- расстояние от наружной грани до центра тяжести наружной ветви
Определяем ориентировочные усилия в ветвях
- усилие в наружной ветви
- усилие в подкрановой ветви
Определяем ориентировочную требуемую площадь счения ветвей
- требуемая площадь наружной ветви
- требуемая площадь подкрановой ветви
На основании полученных площадей компонуем сечение с соблюдением требований местной устойчивости элементов.
Ширину ветвей принимаем длины рассматриваемого участка колонны.
Рис. 28 Сечение подкрановой части колонны.
Определяем расстояние – Z
- статический момент наружной ветви относительно её внешней грани
- фактическая площадь наружной ветви
- площадь одного уголка
Уточняем и значения
- фактическая площадь подкрановой ветви
Определяем геометрические характеристики ветвей (см. рис. 28 )
- момент инерции наружной ветви
- момент инерции листа относительно
- момент инерции уголка относительно оси Х2
- момент инерции наружной ветви
- момент инерции листа относительно оси Y
- момент инерции уголка относительно оси Y
- радиус инерции наружной ветви относительно оси X2
- радиус инерции наружной ветви относительно оси Y
- момент инерции подкрановой ветви
- момент инерции стенки относительно оси Х1
- момент инерции полки относительно оси Х1
-момент инерции стенки относительно оси Y
- момент инерции полки относительно
- радиус инерции подкрановой ветви относительно оси Х1
- радиус инерции подкрановой ветви относительно оси Y
Выполняем проверку устойчивости подкрановой и наружной ветви из плоскости рамы
Т.е. устойчивость ветвей обеспечена.
Определяем требуемое расстояние между узлами решётки
Данное расстояние определяют из условия равноустойчивости наружной ветви в плоскости и из
Выполняем проверку устойчивости ветвей в плоскости рамы
Т.е. условие выполняется.
Подбираем сечение решётки
Раскосы решётки рассчитываются на большую из поперечных сил возникающих в колонне.
- наибольшая поперечная сила
Длина одного раскоса равна:
Определяем усилие сжатия в раскосе
Определяем требуемую площадь раскоса
Принимаю : (уголок 50×5) Рис. 29 Схема решётки.
- принимаем предварительно
Проверка устойчивости раскоса
- радиус инерции уголка 50×5
Рассчитываем стойки решётки
Определяем усилие сжатия в стойке
Определяем требуемую площадь стойки
принимаю (уголок 50×4)
Проверяем устойчивость стойки
- радиус инерции уголка 50×4
Для проверки устойчивости колонны в целом определяем её геометрические характеристики относительно оси Х
Определяем условную приведенную гибкость
-приведенная гибкость
- условная приведенная гибкость
Определяем относительный эксцентриситет
Определяем коэффициенты
- для наружной ветви
- для внутренней ветви
Проверка колонны на устойчивость в плоскости действия момента
Устойчивость сквозной колонны как единого стержня из плоскости действия момента проверять не нужно т.к. она обеспечена проверкой устойчивости отдельных ветвей.
4.Сопряжение надкрановой части колонны с подкрановой
Сопряжение надкрановой части колонны с подкрановой осуществляется через траверсу.
Высота траверсы принимается
Толщина траверсы принимается
Определяем результирующую нагрузку
М= -1799 кН м и N=2308 кН наибольшие отрицательный момент и продольная сила в сечении I – I
Вертикальное ребро траверсы являющееся продолжением внутренней полки надкрановой части колонны и соединяется с траверсой четырьмя швами.
Определяем катет шва:
Из условия сваривания элементов принимаю
За расчётную схему траверсы принимаю балку на двух опорах загруженную сосредоточенной силой . Нижний и верхний пояса принимаются конструктивно.
Ширина верхнего пояса принимается равной ширине полки верхней части колонны – 25 см а толщина 10÷16 мм принимаю 16 мм.
Определяем геометрические характеристики траверсы
Рис. 30 Сечение траверсы
Расстояние до центра тяжести ( см. рис. 30)
Определяем момент инерции относительно оси Х
Определяем минимальный момент сопротивления
Определяем максимальный изгибающий момент и поперечную силу
Проверяем сечение траверсы на изгиб и срез
Прикрепление траверсы к подкрановой ветви рассчитывается на реакцию траверсы и максимальное давление подкрановой балки
Определяем требуемый катет шва при прикреплении 4-я швами
В зависимости от толщины свариваемых элементов принимаю
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ:
). СНиП II-23-81* «СТАЛЬНЫЕ КОНСТРУКЦИИ» Москва 1990г.
). СПРАВОЧНОЕ ПОСОБИЕ «РАСЧЁТ СТАЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ»
под редакцией Я.М. Лихтарникова Д.В. Ладыженского В.М. Клыкова
Киев «Будiвельник» 1984г.
). МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ КОНСТРУКЦИИ под редакцией Е.И. Беленя
МОСКВА СТРОЙИЗДАТ 1986г
). СТАЛЬНЫЕ КОНСТРУКЦИИ под редакцией Г.А. Шестак
МОСКВА СТРОЙИЗДАТ 1968г
). МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ КОНСТРУКЦИИ ПРОМЫШЛЕННЫХ ЗДАНИЙ
Учебное пособие. Симферополь 1997г.
). СНиП «НАГРУЗКИ И ВОЗДЕЙСТВИЯ»

МК.dwg

ПЛАН КОЛОНН И ПОДКРАНОВЫХ БАЛОК НА ОТМ. 10
СХЕМА ПОПЕРЕЧНОЙ РАМЫ ПРОМЗДАНИЯ ПО ОСИ 11
СХЕМА ВЕРТИКАЛЬНЫХ СВЯЗЕЙ
СВЯЗИ ПО ВЕРХНИМ ПОЯСАМ ФЕРМ
СВЯЗИ ПО НИЖНИМ ПОЯСАМ ФЕРМ
торец ребра строгать
профилированный настил-45мм
профилированный настил- 45мм
ГЕОМЕТРИЧЕСКАЯ СХЕМА ФЕРМЫ ФС-1
ОТПРАВОЧНЫЕ МАРКИ ФЕРМЫ ФС-1
Каркасное одноэтажное
промышленное здание.
Вертикальные связи между основными колоннами ниже уровня подкрановых
Материал конструкций 18Гпс
с расчетным сопротивлением 240 МПа.
Сварку производить электродами Э-42.
Неоговоренные катеты швов 4мм.
Все элементы фермы защитить от корозии окраской эмалями ПФ по грунтовке.
Все элементы фермы обработать огнезащитным покрытием "Эндотерм ХТ-150
Крановый рельс в сечении 1-1 условно не показан.
Все отверстия под болты выполнять на 3мм больше диаметра болта.
балок при двухветвевых колоннах следует располагать в плоскости
каждой из ветвей колонны.
УЗЕЛЫ СОПРЯЖЕНИЯ СТРОПИЛЬНОЙ ФЕРМЫ
УЗЕЛ СОПРЯЖЕНИЯ ПОДКРАНОВОЙ БАЛКИ С КОЛОННОЙ
Все отверстия под болты выполнять на 3мм больше диаметра болтов.
Сварку при монтаже производить электродами Э-42.
и указана лишь в сечении 5-5.
Позиция 19 (жесткая поперечная диафрагма)
установлена через каждые 2 метра
Все элементы колонны обработать огнезащитным покрытием "Эндотерм ХТ-150
Все элементы колонны защитить от корозии окраской эмалями ПФ по грунтовке.
Все отверстия выполнять на 3мм больше диаметра болтов.
Материал колонны сталь марки 18кп
с расчетным сопротивлением 220 МПа.
Монтажный сварной шов невидимый.
Болты нормальной и грубой точности.
Монтажное отверстие.
Монтажный сварной шов видимый.
Заводской сварной шов невидимый.
Заводской сварной шов видимый.
УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
СПЕЦИФИКАЦИЯ МЕТАЛЛА С235 НА КОЛОННУ К-2
Кафедра металлических