Курсовой проект по металлическим конструкциям

Металлы.dwg

Одноэтажное промышленное здание
гравий на битум. мастике
Схема расположения связей по крайним колоннам
строгать фрезировать
Расчетная схема поперечной рамы
Расчетно-геометрическая схема
подкрановая ветвь 80Б1
СВЯЗИ ПО КРАЙНИМ КОЛОННАМ
СВЯЗИ ВЕРХНЕГО ПОЯСА
+1.5% к массе марки на сварку
Схема отправочных элементов

сводная таблица подбора сечений.docx

Расчётное усилие N кН
Требуемая площадь сечения
Площадь сечения стержня A*2
Расчётные длины стержней см
Радиусы инерции сечения стержней см
Коэффициент продольного изгиба
Коэффициент условия работы
При расчёте на прочность
При расчёте на устойчивость

стержни.docx

Проектирование оголовка колонны
Сварка полуавтомат проволока СВ08А
Поясной стержень: элемент 12 (сжатие)
Определение расчётных длин стержней в плоскости фермы
Определение расчетных длин стержней из плоскости рамы
Расчётная длина верхнего пояса из плоскости
Гибкость предельная
Усилие N кН от нагрузки
Поясной стержень: элемент 11 (растяжение)

Пояснительная записка Металлы.docx

Компоновка стального каркаса3
2Размещение колонн здания в плане3
3Выбор схемы поперечной рамы.4
4Компоновка продольных элементов каркаса4
5Установление генеральных размеров поперечной рамы6
5.1Компоновка поперечной рамы по вертикали7
5.2Компоновка поперечной рамы по горизонтали8
Сбор нагрузок на поперечную раму14
1.Расчетная схема поперечной рамы. Расчетный блок.14
2.Сбор нагрузок на поперечную раму17
2.1.Постоянная нагрузка17
2.2.Снеговая нагрузка22
2.3.Крановые нагрузки25
2.4.Ветровая нагрузка30
Определение расчетных усилий в элементах рамы46
Проектирование ступенчатой внецентренно-сжатой колонны крайнего ряда53
1.Проектирование верхней части53
2.Проектирование нижней части72
2.1.Проектирование решётки74
2.2.Проверка устойчивости76
2.3.Конструирования узла крепления77
2.4.Проверка нижней части колонны77
Проверка ветви на устойчивость в плоскости рамы77
Проверка ветви на устойчивость из плоскости рамы78
Проверка колонны на устойчивость в целом в плоскости рамы78
Узлы ступенчатых колонн80
1.Проектирование узла сопряжения верхней и нижней части80
2.Проектирование анкерных болтов и раздельной анкерной планки под сквозную колонну88
2.1.Расчёт анкерных болтов88
2.2.Расчёт анкерной планки89
2.3.Проектирование оголовка колонны90
Компоновка оголовка90
Проектирование стропильной фермы91
1.Постоянные нагрузки91
2.Снеговая нагрузка94
3.Статический расчёт стержней фермы97
Определение расчётных длин стержней100
1.Определение геометрических длин стержней100
2.Определение расчётных длин стержней в плоскости фермы100
3.Определение расчетных длин стержней из плоскости рамы100
Определение предельных гибкостей стержней фермы101
Проектирование стержней фермы101
1.Подбор сечений стержней фермы101
Проверка сечений стержней ферм103
Проектирование рядовых узлов стропильных ферм108
Проектирование опорного узла фермы115
Проектируя курсовую работу на тему «Одноэтажное промышленное здание из стального каркаса» я ставлю следующие задачи: компоновка здания проектирование и расчет шатра кровли основных несущих элементов каркаса подбор сечения.
Компоновка стального каркаса
Рис.1 Схема поперечного каркаса
2Размещение колонн здания в плане
Размещение колонн производится согласно требованиям указанным на рис.2
Пролёт L(м) здания кратен 6м; для производственных зданий это
Шаг колонн по крайним рядам (м) принимают 6 или 12 м.
Шаг колонн по внутренним рядам (м) назначают кратным 6 м. тоесть 6 12 18 и т.д.
Максимальная длина температурного отсека для отапливаемого здания – 230м для неотапливаемого – 200 м. Если длина здания превышает указанные значения то проектируется поперечный шов.
Максимальная ширина температурного отсека для отапливаемого здания 150 м. для не отапливаемого – 120 м. Если ширина здания превышает указанные значения то проеткируется продольный шов.
У торца и у поперечного температурного шва ось колонны от модульной сети размещена на расстоянии в 500 мм.
В поперечном направлении температурные отсеки разделены зазором в 1000 или 1500 мм.
3Выбор схемы поперечной рамы.
Для стальных каркасов одноэтажных производственных зданий наиболее характерен следующий тип поперечной рамы. Ригель-стропильная ферма с параллельными поясами трапециидальная. Колонны смешанного типа в которых надкрановую часть выполняют сплошной в виде сварного двутавра а подкрановую – сквозной в виде двух ветвей из прокатных профилей связанных раскосной решёткой см. рис. 5. Стойки защемлены в основании. Сопряжние ригеля с колонной в моём случае шарнирное.
Шарнирное сопряжение ригеля с колонной показано на рис. 5.
4Компоновка продольных элементов каркаса
При увеличении шага колонн внутренних рядов многопролетных зданий до 12 18 24 м стропильные фермы в промежутке между колоннами опираются на подстропильную ферму см. рис. 4. Как правило подстропильные фермы выполняют в виде фермы с параллельными поясами.
Рис 2. Размещение колонн многопролётного здания.
Рис. 4. Схема подстропильной фермы
В производственных зданиях в качестве ограждающих конструкций применяют навесные стеновые панели с проёмами ленточного остекления. При длине стеновых панелей 6 м и шаге колонн 12 м в конструкциях фахверка вводят промежуточные стойки а при стеновом ограждении из металлических панелей волнистых асбоцементных или стальных листов – ещё и горизонтальные ригели увязывая их местоположение с размерами оконных переплётов.
5Установление генеральных размеров поперечной рамы
Схема поперечной рамы двухпролётного цеха оборудованного мостовыми кранами с основными компоновочными размерами представлена на рис. 5.
Рис. 5. Конструктивная схема поперечной рамы (разрезы см. на рис. 6.)
5.1Компоновка поперечной рамы по вертикали
Размеры по вертикали привязываются к отметке пола принятой за ноль. Исходной величиной для определение вертикальных размеров поперечника служит отметка головки кранового рельса Н1(мм) (см. рис. 1; 5). Размер от уровня рельса до низа несущих конструкций покрытия Н2 (мм) диктуется высотой мостового крана:
Где: (мм) – высота крана от головки рельса до верхней точки тележки;
0 (мм) – минимальный зазор между верхней точкой грузовой тележки и низом несущей конструкции покрытия;
F (мм) – размер указывающий минимальный прогиб нсущих конструкций покрытия и минимальную высоту выступающих вниз связей по нижним поясам ригелей.
F (мм) – принимается равной 200 - 400 (мм) в зависимости от ширины пролёта принимаю равным 300 мм.
Размер принимается кратным 200 (мм) корректируется в сторону увеличения за счет f.
Высота цеха (мм) от уровня пола до низа стропильных ферм определяется как:
– размер от уровня головки кранового рельса до низа несущих конструкций покрытия уточненный после расчета высоты цеха ;
(мм) - высота подкрановой балки предварительно принимается или 18 – 110 от пролёта подкрановой балки или по приложению 1;
(мм) – высота кранового рельса предварительно принимаемая по приложению 1.
- скорректированная высота цеха;
- высота верхней части колонны;
- заглубление опорной плиты башмака ниже уровня пола. Принимаю равным:
Высота поперечной рамы Н (мм) определяется как
Высота колонны в пределах сопряжения её с ригелем равна высоте опорной части ригеля см. рис. 5. Высоту фермы на опоре принимаю равной 3.15 м. ( при пролёте 24 м и более).
При пролёте равном 30 м. принимаю ширину фонаря
Высота типового светоаэрационного фонаря с двумя ярусами остекления шириной 12м. равна 3655мм.
5.2Компоновка поперечной рамы по горизонтали
Размеры по горизонтали привязываются к продольным осям здания см. рис. 6.
В соответствии с грузоподъёмностью крана Q=10020 т. принимаю привязку а=250 мм.
Рис. 6. Сечение колонн а - крайней б – средней.
Унифицированная привязка фермы к оси колонны - 200 мм см. рис. 9.
Высота сечения верхней (надкрановой) части ступенчатой колонны назначается из условия жесткости и не должна быть менее 112 т.е.
Где: - высота верхней части колонны см. форм. 3.
Размер – принимается кратным 50мм корректировка производится в сторону увеличения. Минимальная величина
При режиме работав кранов 7К 8К в верхней части колонны проектируется проход в теле колонны см. рис. 7.
При компоновке по рис. 7. Высота сечения верхней части колонны Высота сечения верхней части средней колонны принимается равной высоте сечения верхней части крайней колонны т.е.
Рис. 7. Проход в теле верхней части колонны.
Учитывая унифицированную привязку фермы к оси колонны равную 200 мм высота сечения надколонника равна:
- привязка крайней колонны.
Выбираю следующую комбинацию размерв сопряжения колонны с надколонником: когда высота сечения надколонника меньше высоты сечения верхней части колонны .
Расстояние от оси подкрановой балки до привязочной оси колонны (мм)
Устанавливаю не менее указанного:
Поскольку размер кратен 250 принимаю решение сделать
В1 (мм) – свес моста крана за ось подкранового рельса принимается по приложению 1;
(мм) – высота сечения верхней части колонны;
(мм) – привязка колонны;
с (мм) – минимальный зазор между внутренней гранью колонны и конструкцией моста крана принимаемый равный 75мм.
Пролёт крана (мм) связан с пролётом здания L следующей зависимостью:
Величина (мм) кратна 500. При совмещение оси подкрановой балки с осью подкрановой ветви колонны (см. рис. 10) высота сечения нижней части крайней колонны определяется как
- расстояние от оси подкрановой балки до привязочной оси
Для внутренних колонн высота сечения нижней части определится как
Из условия жесткости не должна быть меньше
В итоге получаем что
Рис. 8. Узел сопряжение подкрановой балки
с нижней частью колонны.
Сбор нагрузок на поперечную раму
1.Расчетная схема поперечной рамы. Расчетный блок.
Конструктивная схема рамы (см. рис. 10а) является многократно статически неопределимой системой. Расчет такой конструкции сложен . Поэтому для расчета использую схему в которой колонны и ригель заменяются идельаными стержневыми конечными элементами а узловые сопряжения – идеализированными (см. рис. 10б). Оси идельных стержней проходят через центр тяжести поперечных сечений колонн. Опирание стержней принимается на уровне низа башмака. Опирание стержней из плоской рамы – шарнирное. В случае ступенчатых колонн расстояние между центрами тяжести верхнего и нижнего участков (см. рис. 10) равно:
На поперечную раму производственного здания действуют три вида нагрузок:
Постоянные: вес ограждающих и несущих конструкций если есть – предварительное напряжение.
Временные: технологические – от мостовых и подвесных кранов рабочих площадок различного технологического оборудования; атмосферные – снеговая ветровая перепад температуры.
Особые: сейсмические воздействия взрывные просадки фундаментов и др.
Расчет требуется вести на каждый вид нагрузок в отдельности.
Рис. 10. Расчетный блок при переменном шаге
внутренних и наружных колонн.
Рис. 11. Конструктивная - а) и расчетная - б) схемы рамы.
1.Сбор нагрузок на поперечную раму
1.1.Постоянная нагрузка
Расчетную постоянную нагрузку от веса шатра определяю в табличной форме:
Нормативная нагрузка кН
Коэффициент надёжности
Расчетная нагрузка кН
Гидроизояция: поливинилхло-
Утеплитель из минераловатных плит повышенной жесткости 100мм.
Пароизоляция плёнка Изоспан
Стальной профилированный лист
Стропильные фермы связи фонари.
Рис. 12. Упрощенная схема поперечной рамы на
постоянную нагрузку.
Рис. 13. Расчетная схема поперечной рамы на
Для расчёта в Лире длину меньшего из пролётов принимаю равной длине большего т.е. 24 м =36 м.
Погонная нагрузка на ригель рамы принимается равномерно распределенной (см. рис. 12) и её величина равна:
Где: g (кН - расчетная постоянная плоскостная нагрузка (см. табл. 1);
В (м) – ширина блока.
Для упрощения расчета нагрузка с шатра может быть приложена к раме в виде сосредоточенных сил по осям колонн (см. рис. 11) а при более точном расчета в точке её фактического приложения.
Остальные постоянные нагрузки тоже прикладываются в виде сосредоточенных сил (условно) к низу надкрановой и подкрановой части по оси сечения (см. рис. 11 и рис. 12). Сила включает в себя свой собственный вес нижней части крайней колонны и нагрузку от стен на участке от уровня земли до уступа колонны (если стена не самонесущая) тоесть:
Собственный вес нижней части крайней колонны определяется по формуле:
Где 0.8 – 80 % веса приходящиеся на нижнюю часть колоны
(кН - расход стали на колонны производственного здания общего назначения (см. табл. 2);
L (м) – пролёт здания;
В (м) – ширина расчетного блока;
– коэффициент надёжности по нагрузке для металлических конструкций.
Нагрузку от массы ограждающих стеновых конструкций ориентировочно можно определить принимая поверхностную массу стен равную 2 переплётов с остеклением равную 035.
Где - коэффициент перегрузки для стен и остекления соответственно равен 12 и 11;
(м) – высота стены и остекления на участке от уровня земли до уступа колонны;
В (м) – ширина расчетного блока (см. рис. 10).
Таблица 2. Расход стали на производственные здания
Расход стали кН здания на
Двухярусное расположение кранов
Сила включает в себя собственный вес верхней части крайней колонны (кН) и нагрузку от стен (кН) выше уступа тоесть:
Собственный вес верхней части крайней колонны можно определить так:
Где 02 – 20% веся приходящегося на верхнюю часть колонны.
Где (м) – высота стены и остекления на участке от уровня земли выше уступа колонны;
Где 600 (мм) - стандартная ширина стеновой панели.
Собственный вес нижней части колонны определяется по формуле:
Где L (м) – средний пролёт здания определяемый как .
Сила собственный вес верхней части колонны определяется как
Сосредоточенный момент в месте уступа из-за смещения осей верхней и нижней частей колонны равен:
Где е – эксцентроситет приложения силы см. формулу 15
(кН) - сила см. форм. 21
(кН) – сила см. форм. 17.
Собственная масса подкрановых балок для упрощения расчета будет суммирована не с постоянной а с крановой нагрузкой.
1.1. Снеговая нагрузка
Снеговая нагрузка на поперечную рамупринимается равнораспределенной по длине ригеля (см. рис. 14).
Где (кН) – вес снегового покрова на 1 поверхности земли принимается по таблице 3 в зависимости от района строительства.
Номер района г.Тюмени и Тюменьской обл. равен 3.
– коэффициент надежности по снеговой нагрузке зависящий от отношения нормативного веса шатра (кН) к .
– коэффициент перехода от нагрузки на земле к нагрузке на 1 проекции кровли (учитывает конфигурацию кровли здания) определяется по приложению 3 для кровли с уклоном менее .
Рис. 14. . Упрощенная схема поперечной рамы
на снеговую нагрузку.
Рис. 15 Расчетная схема рамы на снеговую нагрузку.
Снеговая нагрузка может быть принята в виде сосредоточенных сил по оси колонны
Где S (кН - расчетная равномерно распределенная снеговая нагрузка;
L (м) – пролёт здания.
Сосредоточенный момент
Где e (м) – эксцентроситет приложения сосредоточенной снеговой нагрузки см. форм. 15.
1.2.Крановые нагрузки
Расчетным будет считаться самый неблагоприятный вариант расположения нагрузки.
Расчетное давление на колонну к которой приближеня грузовая тележка
Где – коэффициент надежности по нагрузке
– коэффициент сочетания крановой нагрузки зависящей от количества учитываемых в расчете кранов и режима работы по табл. 4
- сумма ординат линий влияния опорного давления на колонну (см. рис. 17.
(кН) – общий вес подкрановых конструкций; ориентировочно в зависимости от пролёта покрановой балки (6-30м) вес 1м подкрановых конструкций (кНм) при грузоподъёмности крана 100т принимаю равным 12 кНм;
Где – коэффициент надежности по нагрузке для металлических конструкций.
В (м) – ширина расчетного блока.
Или согласно табл. 2 расход стали на подкрановые балки производственного здания общего назначения собранный с соответствующей грузовой площади А (:
Вес подкрановых балок определяется:
– наибольшее нормативное давление колеса крана (условно считается одинаковым для все колёс) определяется при крайнем положении тележки с грузом вес которого равен Q=100т = 1000 кН.
– минимальное давление колеса крана на подкрановую балку.
Где – грузоподъёмность крана;
- число колёс крана с одной стороны.
Рис. 16. Справочные данные для мостового крана.
Рис. 17. Ординаты влияния нагрузки
Рис. 18 Расчётные схемы поперечной рамы на вертикальную крановую нагрузку.
Рис. 19 Расчётные схемы поперечной рамы на горизонтальную крановую нагрузку.
Из условия подобия треугольников получаем следующие значения ординат:
У1=022; У4=074; У7=055
В многопролётных рамах определяют величину расчетного вертикального давления крана на крайнюю колонну - минимального расчетного вертикального давления на крайнюю колонну - максимального расчетного давления на среднюю колонну - минимального расчетного вертикального давления на среднюю колонну - .
Для кранов лёгкого и среднего режимов работы (1К-6К):
Горизонтальная поперечная сила может возникнуть не только при торможении тележки но и в следствии перекосов моста крана смещения рельсов. Расчетная горизонтальная поперечная сила на колонну Т (кН) вычисляется при том же положении кранов и передаётся на уровне тормозного настила. Чтобы упростить расчет: при балка небольшой (до 1м) высоты допускается прикладывать силу Т к верху уступа колонны в том же месте где передаётся вертикальное давление.
– нормативная сила от торможения тележки на одно колесо крана.
– нормативная сила от торможения тележки.
1.3. Ветровая нагрузка
Рис. 20 Расчетные схемы рамы на ветровую нагрузку.
Нормативное значение ветровой нагрузки следует определять как сумму средней и пульсационной составляющих
Умножаем получившиеся нагрузки на коэффициент
Преобразуем в нагрузку собираемую с блока (погонную):
Для удобства расчета ветровую нагрузку приводим к эквивалентной (пагонной равно распределенной ) по высоте рамы:
С высоты шатра ветровую нагрузку собираем в сосредоточенную: в зоне напора W (кН) а в зоне отсоса W’ (кН):
Определение расчетных усилий в элементах рамы
Для определения наиболее неблагоприятного сочетания усилий проанализируем таблицу РСУ:
Расчётные сечения для колонны крайнего ряда:
Сечение 3-3 – расчётное сечение для верхней части колонны;
Сечения 2-2 и 1-1 – расчётные сечения для нижней части колонны (предполагается выборка наиболее подходящего).
Для верхней части крайней колонны единственным расчётным будет сечение 3-3.
Раскрываю усилия по поясам и нахожу максимальное усилие в полке.
где i - номер загружения.
N и M беру из таблицы РСУ для элементов крайней колонны: 3 и 4.
Расчётное усилие для верхней части крайней колонны будет в элементе №4 сечения 1.
В Lira отрицательный момент принимается по часовой стрелке положительный – против.
Загружения № 1 2 3 4 7 11.
Загружения № 1 2 6 9 10.
Остальные сочетания и дадут заведомо меньшую суммарную силу поскольку и сила N и момент M значительно меньше рассмотренных выше вариантов.
Анализируя расчёт можно определить что (нагрузка направлена на внутренний пояс).
От сюда расчётные усилия для верхней части крайней колонны:
Сочетание загружений: № 1 2 3 4 7 11.
Поиск расчётных усилий MQN для нижней части состоит из определения наибольшего значения этих усилий в каком то из сечений (2-2 и 3-3).
Для начала рассмотрим сечение 2-2 элемента №3.
Сочетание загружений № 1 2 3 4 8.
Сочетание загружений: № 1 3 4 7 11.
Сочетание загружений № 1 2 4 5 8 11.
В сечении 2-2 были рассмотрены самые неблагоприятные сочетания силы N и момента М.
Рассмотрим сечение 1-1 элемента №3.
Поскольку необходимо найти комбинацию загружений результирующая сил которых даст нам можно с уверенностью сказать что наибольшие суммарные значения и будут давать именно эту силу. От сюда следует вывод что дальнейшие расчёты не нужны т.к. найдена максимальная сила .
От сюда расчётные усилия для нижней части крайней колонны будут в сечении 1-1.
Расчётное сочетание загружений: № 1 2 3 4 7 11.
Для проектирования анкерных болтов необходимо найти наибольшее усилие вероятного отрыва при .
Для этого выбираем усилия от сочетания нагрузок в сечении 1-1.
Сочетание загружений которое имеет наибольшую силу отрыва:
Расчётные усилия равны:
Проектирование ступенчатой внецентренно-сжатой колонны крайнего ряда
1.Проектирование верхней части
Расчётные усилия для верхней части:
М = -13039 кН*м = -130390 кН*см
М = -27068 кН*м =-270680 кН*см
Расчётные длины колонны:
- расчётная длина верха колонны в плоскости рамы;
- расчётная длина верха из плоскости рамы.
- расчётная длина низа колонны в плоскости рамы;
- расчётная длина низа колонны из плоскости рамы.
Характеристика стали:
Выбор стали =f ( 3тип конструкции)=С235
Компоновочные размеры:
Абсолютный эксцентриситет
Коэффициент условия работы по прил. 3 равен 1.
Условно принимаем высоту стенки:
Необходимая толщина стенки:
Требуемая площадь поясов:
Момент относительно оси У-У
Момент сопротивления относительно оси Х-Х
Радиус инерции относительно оси Х-Х
Радиус инерции относительно оси У-У
Гибкость колонны в плоскости рамы:
Гибкость колонны из плоскости рамы:
Проверка сечения верхней части колонны
Относительный экцетриситет:
Коэффициент влиянияформы сечения:
Приведённый эксцентриситет:
Коэффициен снижения расчетного сопротивление при внецентреннм сжатии:
Устойчивость обеспечена если выполняется условие:
Устойчивость фермы в плоскости рамы обеспечена.
Рациональность подбора сечения определяем при расчёте недонапряжения которое не должно превышать 12 % .
Cечение подобрано рационально.
Проверка верхней части колоны на устойчивость из рамы:
Коэффициент продольного изгиба:
Рис. 17 Схема определения
Относительный эксцентриситет:
Коэффициент учитывающий пространственную работу колонны:
Устойчивость обеспечена если:
Устойчивость не обеспечена требуется увеличить устойчивость колонны из плоскости рамы.
Проверка местной устойчивости рамы
Местная устойчивость обеспечена если удовлетворяется условие
Устойчивость пояса обеспечена.
Проверка местной устойчивости стенки:
Наибольшее сжимающее напряжение в стенке:
Напряжение у противоположного края стенки:
Величина средних касательных напряжений:
При устойчивость стенки обеспечена если:
Не должна превышать предельной:
Устойчивость обеспечена.
Сортамент сварных двутавров
Коэффициент условия работы стальных конструкций
Коэффициент продольного изгиба
для центрально-сжатого стержня
Коэффициент для проверки устойчивости
МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
УРАЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ (УРГУПС) КАФЕДРА «СТРОИТЕЛЬНЫЕ КОНСТРУКЦИИ И СТРОИТЕЛЬНОЕ ПРОИЗВОДСТВО»
на курсовой проект № 2 по дисциплине
«Металлические конструкции включая сварку»
Тема проекта (работы): «Расчет и конструирование элементов стального каркаса
одноэтажного промышленного здания».
Содержание проекта.
Спроектировать конструктивные элементы каркаса:
а) ступенчатую колонну крайнего ряда (по большему пролёту) включая узлы колонны: базу узел сопряжения надкрановой и подкрановой частей оголовок; б) стропильную ферму (по большему пролёту)
включая узлы стропильной фермы: рядовые опорный узлы с изменением сечения укрупнительный стык.
Расчетная часть составляет 30- 40 страниц формата писчей бумаги (пояснительная записка).
2.Графическая часть.
Выполнить рабочие чертежи (стадия КМ- конструкции металлические) в составе:
- схема элементов одноэтажного промышленного здания включая связи по нижним и верхним поясам фермы (М 1:200; М 1:300); - продольный разрез каркаса; - поперечная рама каркаса;
- узел опирания подкрановой балки на колонну; - узел сопряжения колонны со стропильной фермой; - расчетная схема поперечной рамы; - колонна крайнего ряда
- узлы колонны (оголовок; база; узел сопряжения надкрановой и подкрановой частей колонны); - схему отправочных марок фермы; - расчетную схему фермы.
Масштаб узлов (М 1:10 М 1:15).
Чертежи КМ сопровождаются ведомостью элементов каркаса (табл).
Выполнить деталировочный чертеж (стадия КМД - конструкции металлические деталировочные) отправочной марки стропильной фермы.
Чертеж КМД сопровождается спецификацией материала на стропильную ферму (табл).
В чертежах КМД допускается разный масштаб осей и поперечных сечений (М 1:10 М 1:15). Графическая часть - 2 листа ватмана формата А1.
Исходные данные для проектирования:
Здание отапливаемое; режим работы кранов - 6К.
Разделы проектирования
Отметка о выполнении
Пояснительная записка
Компоновка поперечной рамы.
Размещение связей по шатру и по колоннам
Расчет поперечной рамы.
Определение усилий в элементах поперечной рамы
Построение эпюр распределения усилий
Определение расчетных усилий
Проектирование колонны крайнего ряда
Определение расчетных длин колонны
Подбор и проверка сплошного сечения надкрановой
Подбор и проверка сквозного сечения подкрановой
Проектирование узлов колонны: базы оголовка узла
сопряжения верхней и нижней частей
Проектирование стропильной фермы
Сбор нагрузок на стропильную ферму.
Определение усилий в стержнях
Определение расчетных длин
Определение предельных гибкостей
Подбор и проверка сечений стержней фермы
Компоновка и расчет рядовых узлов
узлов с изменением сечения
Проектирование укрупнительного стыка
Проектирование опорного узла
Сдача курсового проекта
Обязательный перечень приложений к пояснительной записке: Приложение 1. Сортамент.
Приложение 2. Нормативные и расчетные сопротивления листового и фасонного проката. Приложение 3. Коэффициент условия работы конструкции.
Приложение 4. Коэффициент продольного изгиба центрально-сжатого стержня.
Приложение 5. Коэффициент для проверки устойчивости внецентренно сжатых сплошностенчатых стержней в плоскости действия момента.
Приложение 6. Коэффициент для проверки устойчивости внецентренно сжатых сквоных стержней в плоскости действия момента.
Процентное соотношение разделов работы
Наименование частей работы
Подбор и изучение литературы
Статические расчеты и подбор сечений
БИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
СНиП II-23.81* «Стальные конструкции».
СП 2.01.07-85*«Нагрузки и воздействия.
«Компоновка стального каркаса одноэтажного промышленного здания. Методические указания к курсовому и дипломному проектированию по курсу «Металлические конструкции» И. Б. Хамудисова Екатеринбург: Издательство УГТУ1998г.
«Сбор нагрузок на поперечную раму металлического каркаса одноэтажного производственного здания оборудованными мостовыми кранами: Методические указания к курсовому и дипломному проектированию по курсу «Металлические конструкции» И. Б. Хамудисова Екатеринбург: Издательство УГТУ1996г.
«Статический расчет поперечной рамы: Методические указания к курсовому и дипломному проектированию по курсу «Металлические конструкции» И. Б. Хамудисова Екатеринбург: Издательство УГТУ1998г.
«Определение расчетных усилий в элементах рамы металлического каркаса промышленного здания: Методические указания к курсовому и дипломному проектированию по курсу «Металлические конструкции» И. Б. Хамудисова Екатеринбург: Издательство УГТУ1998г.
«Проектирование металлической внецентренно-сжатой колонны сплошного сечения: Методические указания к курсовому и дипломному проектированию по курсу «Металлические конструкции» И. Б. Хамудисова Екатеринбург: Издательство УГТУ1997г.
«Проектирование металлической внецентренно-сжатой колонны сквозного сечения: Методические указания к курсовому и дипломному проектированию по курсу «Металлические конструкции» И. Б. Хамудисова Екатеринбург: Издательство УГТУ1996г.
«Проектирование узлов металлической ступенчатой колонны: Методические указания к курсовому и дипломному проектированию по курсу «Металлические конструкции» И. Б. Хамудисова Екатеринбург: Издательство УГТУ1996г.
«Проектирование металлической стропильной фермы из парных уголков: Методические указания к курсовому и дипломному проектированию по курсу «Металлические конструкции» И. Б. Хамудисова Екатерин бург: Издательство УГТУ1998г.
1.Проектирование нижней части
Расчётные усилия для нижней части колонны – колонны сквозного сечения:
Расчётные длины нижней части колонны:
В данном случае Lira выдаёт момент направленный на подкрановую ветвь (ПВ) как отрицательный то есть расчётным моментом будет отрицательный момент направленный по часовой стрелке.
Подбираем двутавр типа Б: 80Б1
Определяем величину разноса ветвей:
Уточняем расчётную продольную силу:
Сечение колонны скомпоновано проектируем соединительную решётку.
1.1.Проектирование решётки
Подбираем таким образом чтобы
Поскольку ставим распорки.
Условная поперечная сила
Расчётное сопротивление
Где А () – площадь двух ветвей вместе.
Рис. 22 Продольное и поперечное усилие в раскосах
Продольное усилие в раскосе:
Требуемая площадь раскоса:
По сортаменту принимаю равнополочный уголок №7.5:
Расчётная длина раскоса:
Гибкость соответствует нормативному значению
1.2.Проверка устойчивости
увеличиваем площадь сечения уголка примерно в 2 раза:
По сортаменту принимаю равнополочный уголок №10:
1.3.Конструирования узла крепления
Шов угловой сварка полуавтоматическая.
Дополнен косынкой что обеспечивает необходимую длину швов.
Рис. 23 Узел крепления раскоса к колонне
1.4.Проверка нижней части колонны
Проверка ветви на устойчивость в плоскости рамы
Проверка ветви на устойчивость:
Расчёт верен перекомпоновка не требуется.
Проверка ветви на устойчивость из плоскости рамы
Устойчивость ветви из плоскости рамы обеспечена.
Проверка колонны на устойчивость в целом в плоскости рамы
Общая площадь сечения:
Момент инерции сечения в целом относительно оси Х-Х-
Момент сопротивления колоны относительно оси Х-Х-
Радиус инерции сечения колонны в целом относительно оси Х-Х-
Гибкость колонны в целом относительно оси Х-Х (без учёта работы решётка):
Приведённая гибкость колонны относительно оси Х-Х
(с учётом работы решётки)
Условная приведенная гибкость колонны относительно Х-Х
Относительный эксцентриситет
Все остальные виды устойчивостей колонны в целом обеспечены.
Узлы ступенчатых колонн
1.Проектирование узла сопряжения верхней и нижней части
Рис. 24 Сечение верхней части крайней колонны
Рис. 25 Сечение нижней части крайней колонны
Рис. 26 Расчётное сечение траверсы
Сечение рёбер можно подобрать из условия прочности:
Сумма площадей симметричных рёбер:
Площадь одного ребра вдвое меньше.
В этом случае толщина вертикального ребра
Ширина вертикального ребра
Толщина стенки определяется из расчёта на смятие
– Расчётное сопротивление стали при смятии торцевой поверхности.
Несущая способность одного вертикального ребра равная
должна быть больше усилия приходящегося на одно ребро
Высоту стенки траверсы равно как и длину вертикальных ребер
Определяют из расчёта несущей способности угловых швов Ш1 крепления вертикальных рёбер к стенке траверсы.
Шов угловой верт. Сталь 275. Под флюсом марки АН-60. Электрод Э46.
Расчётная длина флангового шва не должна превышать максимального значения определяемого условием:
Длина вертикального ребра можно определить
Высота стенки траверсы
Прочность швов крепления стенки траверсы к стенке подкрановой ветви Ш2 обеспечена если выполняется условие
Прочность стенки обеспечена если выполняется условие:
Рис. 27 К проектированию стенки траверсы
Угловые швы рёбер назначаю по т. 38 [1] с минимальным катетом
Рис. 28 Расчётное сечение траверсы
Площадь стойки траверсы
Положение центра тяжести сечения траверсы:
За «0» координат принимаю подошву от неё считаю координаты центров тяжести и площади фигур относительно одной из осей т.к. симметрично:
Прочность траверсы при изгибе выполняется если обеспечено условие:
Момент инерции сечения
Наименьший момент сопротивления:
Максимальная поперечная сила в траверсе:
Максимальный изгибающий момент:
Условие не выполнено.
Прочность траверсы при срезе:
Прочность по касательным напряжениям обеспечена.
Накладка проектируется на наибольшее усилие
Площадь сечения накладки:
Ширина накладки конструктивно:
Проектируем шов крепления накладки к нижней части колоны Ш3.
Сварка полуавтоматическая. Сварочная проволока Св08А.
Длина половины накладки:
Болты крепления верхней части накладки к колонне монтажные d=20 мм. Рабочий шов монтажный Ш4. Его длина равна длине шва Ш3.
1.Проектирование анкерных болтов и раздельной анкерной планки под сквозную колонну
1.1.Расчёт анкерных болтов
Сталь анкерного болта – Вст3кп2 с расчётным сопротивлением при и принятом количестве болтов n=4 требуемая площадь болта:
Выбираем диаметр болта d по табл. 2.
Несущая способность анкерного болта:
1.2.Расчёт анкерной планки
Рис. 28 Расчётная схема анкерной планки
Ширина анкерной планки:
Толщина анкерной планки:
1.3.Проектирование оголовка колонны
Сварка полуавтомат проволока СВ08А
1.Постоянные нагрузки
По табл. 50 СНиП выбираем сталь С285 (ВСт3сп5-2)
Рис. 29 Схема фермы с параллельными поясами
Рис. 29 Схема фермы с параллельными поясами с двумя ярусами остекления.
Расчётная нагрузка кПа
Волнистый стальной настил (1.75 мм)
Прогоны сплошные пролётом 6 м.
Подстропильные фермы
Расчётное значение нагрузки
Погонная нагрузка на ригель рамы:
Приводим нагрузки q и g к узловой:
Рис. 30 Расчётная схема
III Снеговой район г.Тюмень
Рис. 31 Очертание коэффициента для первого варианта загружения где
Рис. 33 Первый вариант снегового загружения
Рис. 34 Расчётная схема по первому варианту снегового загружения
Рис. 32 Очертание коэффициента для второго варианта снегового загружения
Рис. 33 Второй вариант снегового загружения
Рис. 34 Перевод второго загружения к узловой нагрузке
3.Статический расчёт стержней фермы
Рис. 35 Усилия N от первого загружения (статического)
Рис. 36 Усилия N от второго загружения (снег 1)
Рис. 37 Усилия N от третьего загружения (снег 2)
Рис. 38 Номера элементов
Усилие N кН от нагрузки
Определение расчётных длин стержней
1.Определение геометрических длин стержней
2.Определение расчётных длин стержней в плоскости фермы
3.Определение расчетных длин стержней из плоскости рамы
Определение предельных гибкостей стержней фермы
Характеристика стержня
Сжатые стержни поясов опорных раскосов и стоек
Проектирование стержней фермы
1.Подбор сечений стержней фермы
Для растянутых: раскос элемент №2
Нижний пояс: элемент № 12
Проверка сечений стержней ферм
Следует уменьшить площадь сечения – подобрать другой уголок.
Следует уменьшить площадь сечения – подобрать другой уголок или сечение.
Устойчивость сжатого стержня:
Устойчивость обеспечена.
Рис. 43 Сечение стержней фермы
Малонагруженные стержни (Стержень № 6) - сжатие
Подбираем по сортаменту:
Для сжатых: стержень №14 и №15
Защемление стержня из плоскости обеспечено.
Шаг сухариков для растянутых стержней:
Принимаю шаг сухариков 125 см.
Шаг сухариков для сжатых стержней:
Принимаю шаг сухариков 60 см.
Рис. 44 Схема отправных марок
Проектирование рядовых узлов стропильных ферм
Швы крепления к фасонке: угловые фланговые сварка полуавтомат.
Рис. 45 Рядовой узел верхнего пояса стропильной фермы
Сводная таблица расчётов
Расчётное усилие N кН
Расчётное усилие шва кН
Проектирование опорного узла фермы
Рис. 46 Узлы сопряжения фермы с колонной
Так как шарнирное сопряжение фермы с колонной то узел №10 оформляется без расчёта.
Толщина прокладки между фланцем 8 мм.