• RU
  • icon На проверке: 7
Меню

Проектирование металлического каркаса промышленного здания

  • Добавлен: 24.01.2023
  • Размер: 3 MB
  • Закачек: 1
Узнать, как скачать этот материал

Описание

Проектирование металлического каркаса промышленного здания

Состав проекта

icon
icon Проектирование_каркаса.docx
icon Швы.xmcd
icon МК_Каркас.dwg

Дополнительная информация

Контент чертежей

icon Проектирование_каркаса.docx

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
ИНЖЕНЕРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ ФАКУЛЬТЕТ
КАФЕДРА СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ И МАТЕРИАЛОВ
Дисциплина: «Металлические конструкции»
ТЕМА: «Проектирование стального каркаса одноэтажного промышленного здания»
Статический расчет поперечной рамы каркаса5
1. Определение нагрузок на поперечную раму5
1.1 Постоянная нагрузка от веса покрытия5
1.2. Постоянные нагрузки от веса колонн и стенового ограждения6
1.3. Кратковременные нагрузки от веса снегового покрова7
1.4. Кратковременные нагрузки от ветрового воздействия8
2. Определение расчетных усилий N и Q в сечениях рамы каркаса здания от действия:9
2.1 Постоянных нагрузок.9
2.2 Усилия от снеговой нагрузки10
2.3. Усилия от ветрового воздействия11
Проектирование стропильной фермы заданного очертания12
1. Определение генеральных размеров фермы12
2. Определение усилий в элементах фермы12
2.1 Определение усилий в каждом стержне фермы от единичной нагрузки приложенной к узлам верхнего пояса левой половины фермы12
2.2. Определение узловой нагрузки13
2.3. Определение усилий в стержне фермы от расчетной узловой нагрузки.13
3 Подбор стержней фермы13
3.1. Подбор стержней верхнего пояса13
3.2 Подбор сечения стержней нижнего пояса14
3.3 Подбор сечения опорного раскоса14
2.4 Подбор сечения промежуточных раскосов и стоек решетки15
4 Конструирование и расчет узлов фермы:19
4.1 Промежуточных узлов19
4.2 Укрупнительный узел верхнего пояса У626
4.3. Укрупнительный узел нижнего пояса У1026
4.4 Верхнего опорного узла фермы27
4.5 Нижнего опорного узла фермы28
Проектирование составной внецентренно сжатой колонны сплошного сечения31
1. Подбор сечения из условия общей устойчивости31
1.1. Определение расчетных длин колонны31
1.2. Подбор двутаврового симметричного сечения по условию устойчивости в плоскости действия изгибающего момента Мх32
1.3. Проверка устойчивости в плоскости действия момента Мх34
1.4. Проверка устойчивости из плоскости действия момента(из плоскости рамы)35
1.5. Проверка прочности стержня колонны.36
2. Проверка местной устойчивости стенки колонны.37
3. Проверка местной устойчивости полки колонны38
4. Конструирование и расчет базы колонны с двухстенчатой траверсой39
4.1 Определение плановых размеров опорной плиты39
4.2. Определение толщины опорной плиты41
4.3. Подбор сечения анкерных болтов и спаренных швеллеров44
4.4. Расчет траверс48
4.5. Расчет крепления траверс к стволу колонны49
Список использованной литературы:50
Настоящий проект стального каркаса одноэтажного здания разработан в соответствии с заданием на проектирование и действующими СНиП.
Исходные данные на проектирование:
Длина здания – 60 м;
Пролёт здания в осях – 30 м;
Отметка нижнего пояса фермы – 148 м;
Тип фермы – полигональная (1);
Сопряжение ригеля со стойкой: жёсткое;
Беспрогонный вид покрытия;
Класс сооружения по степени ответственности – 1.
Статический расчет поперечной рамы каркаса
1. Определение нагрузок на поперечную раму
1.1 Постоянная нагрузка от веса покрытия
Вид покрытия: беспрогонный.
Конструкция такого покрытия показана на рисунке:.
Конструкция беспрогонного покрытия
Защитный слой из гравия на битумной мастике;
Трёхслойный гидроизоляционный ковер на кровельной мастике;
Железобетонные плиты.
Нагрузки от веса покрытия приведены в таблице 1.1:
Защитный слой из гравия на битумной мастике
Трёхслойный гидроизоляционный ковер на кровельной мастике
Асфальтовая стяжка толщиной 20 см
Утеплитель толщиной 005 м плотностью 50 кгм3
Крупнопанельная жб плита 3х12 м
Собственный вес стальных конструкций:
Линейная нагрузка на ригель рамы равна:
где B – ширина грузовой полосы (в нашем случае равна шагу колонн);
1.2. Постоянные нагрузки от веса колонн и стенового ограждения
Собственный вес колонны принимаем из опыта проектирования (150-250 кгм) :
Расчетная линейная нагрузка от собственного веса колонны:
где – коэффициент надёжности по нагрузке принимаемый 12;
В качестве стенового ограждения примем однослойные плиты из керамзитобетона ПСА-12 толщиной плотностью .
Нормативная линейная нагрузка от веса стенового ограждения:
Расчётная линейная нагрузка от веса стенового ограждения:
Схема приложения постоянных нагрузок на раму представлена на рисунке.
постоянных нагрузок на раму
1.3. Кратковременные нагрузки от веса снегового покрова
Расчетная линейная нагрузка от веса снега на ригель рамы:
где p – расчетная снеговая нагрузка на 1 м2 поверхности земли. Принимается по СНиП в зависимости от района строительства: для 3 района . – коэффициент перехода к нагрузке на кровлю =1.
Схема приложения нагрузки от веса снегового покрова на раму представлена на рисунке.
снеговых нагрузок на раму
1.4. Кратковременные нагрузки от ветрового воздействия
Расчётное ветровое давление на 1 м2 площади вертикальной стены объекта на высоте H над уровнем поверхности земли:
где - коэффициент надёжности по ветровой нагрузке;
– нормативный скоростной напор на высоте 10 м над поверхностью земли принимаемый по СНиП в зависимости от района строительства: для 5 ветрового района ;
- аэродинамический коэффициент характеризующий аэродинамические свойства сооружения и принимаемый по данным СНиП 2.01.07-85 для зоны активного давления для зоны пассивного давления ;
– коэффициент учитывающий изменение скоростного напора по высоте и зависящий также от типа местности: для здания высотой 18.25 м в местности типа А ;
Расчётное ветровое давление на колонну с наветренной стороны:
Расчётное ветровое давление на колонну с заветренной стороны:
Расчётная линейная нагрузка на колонну с наветренной стороны:
Расчётная линейная нагрузка на колонну с заветренной стороны:
Усреднённая нагрузка в пределах высоты колонны:
где – «среднее» значение коэффициента ;
Усреднённые нагрузки:
Равнодействующие нагрузок которые прикладываются в верхних узлах рамы на уровне оси нижнего пояса фермы:
где значение коэффициента КП на уровне середины высоты опорной стойки опорной стойки фермы h0=16м ;
Схема приложения нагрузок от ветрового воздействия на раму представлена на рисунке.
Схема приложения нагрузок от ветрового воздействия.
2. Определение расчетных усилий N и Q в сечениях рамы каркаса здания от действия:
2.1 Постоянных нагрузок.
Момент инерции условного ригеля:
где KЭ – коэффициент перехода к эквивалентному моменту инерции сплошного ригеля KЭ=101;
Расчётная схема рамы при воздействии постоянных нагрузок представлена на рисунке:.
Расчетная схема рамы ригеля.
Соотношение погонных жёсткостей ригеля и колонны:
В колонне в сечении x:
-только от веса шатра:
-только от веса стен и колонн:
2.2 Усилия от снеговой нагрузки
Расчётная схема рамы при воздействии снеговой нагрузки представлена на рис. 1.6.
Нормальная сила в ригеле:
Наибольший изгибающий момент в ригеле:
2.3. Усилия от ветрового воздействия
Расчётная схема рамы при воздействии ветровой нагрузки представлена рисунке.
Произведен расчет на ПК в результате которого получены данные для проверки с ручным счетом. [приложение 1]
Проектирование стропильной фермы заданного очертания
1. Определение генеральных размеров фермы
-ферма полигональная
-геометрическая длина 30 м
-длина опорной стойки 22 м
-высота в середине фермы 345 м
2. Определение усилий в элементах фермы
2.1 Определение усилий в каждом стержне фермы от единичной нагрузки приложенной к узлам верхнего пояса левой половины фермы
Усилия в стержнях от единичной нагрузки приложенной слева.
Произведем нумерацию стержней согласно принципу внутренних и внешних полей:
2.2. Определение узловой нагрузки
2.3. Определение усилий в стержне фермы от расчетной узловой нагрузки.
Расчет произведен в табличной форме. [приложение 2]
3 Подбор стержней фермы
Назначаем толщину фасонки:
Nор=-14112 т dф=16 мм.
3.1. Подбор стержней верхнего пояса
Сечение – равнобокие уголки.
Задаемся начальной гибкостью: lн=> fн=076
коэффициент использования материала (.
Принято сечение 200 х 16 мм.
3.2 Подбор сечения стержней нижнего пояса
Сечение – неравнобокие уголки.
Принято сечение 200 х 125 х 16 мм.
3.3 Подбор сечения опорного раскоса
Задаемся начальной гибкостью
Принято сечение 200 х 125 х 14 мм.
2.4 Подбор сечения промежуточных раскосов и стоек решетки
) Растянутый раскос б-в:
Принято сечение110 х 10 мм.
) Сжатый раскос г-д:
Задаемся гибкостью:
Принято сечение 125 х 10 мм.
) Растянутый раскос д-е:
Принято сечение45 х 5 мм.
) Сжатый раскос ж-е:
Принято сечение 100 х 7 мм.
) Сжатая стойка 2-а:
Задаемся начальной гибкостью: ;
Принято сечение 63 х 5 мм.
) Сжатая стойка в-г:
Задаемся начальной гибкостью:
Принято сечение 80 х 7 мм.
) Сжатая стойка е-ж:
Принято сечение 90 х 7 мм.
) Подбор сечения центральной стойки.
Подбор произведен по предельной гибкости.
rxтреб=276150=184 см
4 Конструирование и расчет узлов фермы:
Промаркируем узлы следующим образом:
4.1 Промежуточных узлов
Рассчитаем сварные швы сваривающие стержни фермы и фасонку:
) Сопряжение раскоса б-в с фасонкой:
Kfo=12*dy=12*10=12 мм
Требуемые геометрические длины:
) Сопряжение стойки в- г с фасонкой
Kfo=12* =12*7=849 мм
б) Сопряжение раскоса г-д с фасонкой
Kfo=12*dy =12*10=12 мм
) Расчет поясных швов на равнодействующую усилий:
Nф=Nлев-Nправ=10656-19021=836 т
Kfo=12*dy =12*16=192 мм
) Сопряжение раскоса д-е с фасонкой:
) Сопряжение стойки е-ж с фасонкой
) Сопряжение раскоса ж-з с фасонкой
Kfo=12*dy =12*7=849 мм
Nф=Nлев-Nправ=19021-19381=35 т
Принимаем 5 см для обушка и пера.
) Сопряжение раскоса а-б с фасонкой:
Kfo=12*dy=12*14=17 мм
) Сопряжение раскоса б-в с фасонкой
Kfo=12*dy=12*10=12мм
Требуемые геометрические длины с учетом недовара и пережога:
Nф=Nлев-Nправ=605+17679=2373 т
Kfo=12*dy =12*16=192 мм Kfп= dy-2=14 мм
) Сопряжение стойки в-г с фасонкой:
Nф=Nлев-Nправ=-17679+17679=0 т
) Сопряжение раскоса г-д с фасонкой:
Kfo=12*dy=12*14=12 мм
) Сопряжение раскоса д-е с фасонкой
Nф=Nлев-Nправ=-17679+22377=4697 т
Nф=Nлев-Nправ=-22377+22377=0 т
4.2 Укрупнительный узел верхнего пояса У6
Принимается во фланцевом исполнении без расчета.
4.3. Укрупнительный узел нижнего пояса У10
Статическая работа соединения на высокопрочных болтах основана на том что внешняя сдвигаемая сила полностью воспринимается силами трения по поверхности контакта сдвигаемых элементов которые сжаты высокопрочными болтами.
Примем болты «40хСелект» dб=24 мм d0=28 мм Ан=352 см2 Rbh=7700 кгсм2=77 тсм2
Усилие которое воспринимают вертикальные и горизонтальные накладки стыка:
S=12N=12*(19381)=2326 т
Усилие S распределяется между горизонтальной стыковой накладкой Nг и Nв прямо пропорционально площадям полок поясных уголков:
Nг=S*AгA=2326*20996=5297 т
Nв=S*AвA=2326*32996=8478 т
Расчетное усилие которое может быть воспринято каждой поверхностью трения соединяемых элементов стянутых одним высокопрочным болтом:
Qbh=Rbh*gb*Aн*mgh=770*08*352*042135=675 т
Требуемое количество болтов по одну сторону от стыка:
nтрг=NгQbh*nтр=5297(675*1)=784 Примем 8 болтов.
nтрв=NвQbh*nтр=8478(675*2)=628 Примем 8 болтов.
Определение ширины поясных накладок:
dгтр=Nгb*Ry=529719*23=121 см= 15 мм
dвтр=Nгb*Ry=84782(125-16*2)*23=188 см = 20 мм
4.4 Верхнего опорного узла фермы
Назначение узла соединить оголовок колонны с ригелем и передать усилие H или H’ от фермы на колонну.
Рассчитаем узел на действие Н’. Принимается фланцевый вариант жесткого соединения.
Н’=1309т Ryф=2800 кгсм2 Rfw=2200 кгсм2 gwz=085 gwf=1
N0K > H’nб=13094=327 т
а>13d0=13*23=26 мм Принимаем а=30 мм.
b=4d0+12=10 2 см = 11 см
c=b+3d0=11+3*023=18 см
) H’bf*Kf*lw*Rfw*gfw
09007*16*68*2200*085=142912
090 07*16*68*2300*085
)Mxmax = 13090*188 Wz*Ryф *gс=12*2800*1
Длины швов по стержню верхнего пояса:
Принимаем минимальные длины конструктивно по 5 см.
Толщину накладки принимаем 20 мм.
4.5 Нижнего опорного узла фермы
Размеры фасонки определяются длинами швов Ш1 (сопряжение опорного раскоса с фасонкой) и Ш2 (сопряжение нижнего пояса с фасонкой).
Шов Ш1 работает на срез от вертикальной составляющей силы в раскосе:
) Расчет сварных швов Ш3 крепления фасонки к фланцу
Расчетная схема швов Ш3.
На рисунке изображено поперечное сечение швов Ш3 вид расчетной поверхности показан расчетная схема швов силы действующие на них эпюры напряжений от каждого вида воздействия.
Толщину опорного столика принимаем равной 40 мм конструктивно. Катет шва соединяющего опорный столик с колонной: .
Геометрически длина каждого шва с учетом дефектных концов шва:
) Расчет болтового соединения
Расчетная схема болтового соединения.
Принимаем болты 4.8 d=20 мм Ант=392 см2
) Расчет размеров фланца
Ширину примем конструктивно:
Требуемая толщина фланца:
Проектирование составной внецентренно сжатой колонны сплошного сечения
Несущая способность внецентренно сжатой колонны может определяться одним из следующих предельных состояний:
потерей общей устойчивости в плоскости действия момента (в плоскости рамы)
потерей общей устойчивости из плоскости действия момента (из плоскости рамы) потеря плоской формы деформирования
потерей местной устойчивости стенки или полки
Подбор сечения ведется по двум определяющим состояниям: потерям общей устойчивости в обоих направлениях.
1. Подбор сечения из условия общей устойчивости
Расчетными усилиями для расчета стержня колонны являются - наибольшее по модулю значение момента и соответствующие ему продольное и поперечное усилия. В 4 сечении рамы момент наибольший:
1.1. Определение расчетных длин колонны
Расчетная длина колонн являющихся стойками поперечных рам в плоскости рамы определяется из решения задачи об устойчивости рамы в целом. Для колонн постоянного по высоте сечения коэффициент приведения длины зависит от способа закрепления колонны в фундаменте и соотношения погонных жесткостей ригеля и колонны. При жестком закреплении колонн в фундаментах коэффициент определяют по формуле:
где . Здесь – погонная жесткость ригеля
– погонная жесткость колонны.
В курсовом проекте принято отношение n=8 =103.
Расчетная длина колонны из плоскости рамы принимается равной наибольшему расстоянию между точками закрепления колонны от смещения вдоль здания. Расчетная длина определяется в зависимости от конструктивной схемы здания. Для сокращения расчетной длины колонны вдоль здания устанавливают промежуточные распорки. В курсовом проекте одна распорка:
1.2. Подбор двутаврового симметричного сечения по условию устойчивости в плоскости действия изгибающего момента Мх
На рисунке изображены основные обозначения элементов поперечного сечения составного двутаврового стержня на сварке.
Обозначение элементов поперечного сечения
Задаемся начальной гибкостью колонны в плоскости рамы:
Определяем ориентировочную высоту сечения колонны:
Учитывая что для симметричного двутавра радиус инерции и радиус ядра равны есть устойчивые положения:
Вычисляем обычную условную начальную гибкость:
и обычный эксцентриситет:
Определяем начальный относительный эксцентриситет:
Задаемся величиной влияния формы сечения: =1.2
Определяем величину приведенного относительного эксцентриситета:
По графику определяем коэффициент внецентренного сжатия в зависимости от и :
Приближенно определяем площадь поперечного сечения стержня:
Назначаем высоту сечения стенки колонны hстhн принимая по сортаменту ближайшее большее: hст=53 см
Определяем толщину стенки исходя из опыта проектирования:
По сортаменту выбираем ближайшее большее: ст=08 см из условия коррозионной стойкости.
Определяем требуемую площадь сечения полки колонны:
Определяем ширину полки колонны из условия общей устойчивости относительно оси y:
Выбираем по сортаменту bп=34 см
Определяем толщину полки:
-из условия прочности
-из условия местной устойчивости
По сортаменту выбираем ближайшее большее: п=4 см.
Определяем статические и геометрические характеристики сечения:
1.3. Проверка устойчивости в плоскости действия момента Мх
Вычисляем фактическую гибкость колонны в плоскости рамы:
Потеря устойчивости внецентренно сжатого стержня происходит в упругопластической стадии работы стали поэтому при проверке устойчивости вводится коэффициент учитывающий ослабление сечения пластическими деформациями и зависящий от формы сечения. Для этого подсчитаем величину параметра z от которого зависит :
По таблице в зависимости от z и m выберем нужную формулу:
Устойчивость проверяется по формуле:
Подобранное сечение удовлетворяет условию устойчивости в плоскости действия момента.
1.4. Проверка устойчивости из плоскости действия момента(из плоскости рамы)
Расчетная схема работы колонны при жестком примыкании к ригелю представлена на рисунке.
Расчетная схема работы колонны.
Колонна может потерять устойчивость в плоскости перпендикулярной плоскости действия момента как центрально-сжатый стержень. Пластическая деформация развивающаяся по сечению от действия момента уменьшает рабочую упругую часть сечения.
Находим обычный эксцентриситет:
где значения момента и продольной силы на одной трети от края колонны возьмем из таблицы.
Относительный эксцентриситет:
Расчет колонны на устойчивость из плоскости действия момента при ее изгибе в плоскости наибольшей жесткости выполняют по формуле:
где C – коэффициент учитывающий влияние на изгибно-крутильную форму потери устойчивости
Чтобы определить коэффициент продольного изгиба вычисляем гибкость колонны из плоскости действия момента:
Определяем коэффициент продольного изгиба при центральном сжатии φy в зависимости от гибкости λy:
где коэффициенты α и зависят от и принимаются по таблице.
Подобранное сечение удовлетворяет условию устойчивости из плоскости действия момента.
1.5. Проверка прочности стержня колонны.
Нагрузка динамическая сталь работает в упругой зоне:
=100700314.4 + 13310000756909=20788 кгсм2
Нагрузка статическая работа стали с учетом развития пластических деформаций по сечению:
Cx=00394z + 1022=10342
Прочность ствола колонны обеспечена.
2. Проверка местной устойчивости стенки колонны.
Часть стенки растянута и в отношении потери местной устойчивости опасений не вызывает. Сжатая часть стенки может выпучиваться и выключаться из статической работы.
Расчетным сечением является сечение C:
Расчетная схема сечения.
Наибольшее сжимающее напряжение в стенке (принимается со знаком «+»):
Для симметричного двутаврового сечения:
Наибольшее растягивающее напряжение в стенке (принимается со знаком «-»):
– осредненное касательное напряжение в рассматриваемом сечении
Устойчивость стенки при упругой работе зависит от полноты эпюры сжимающих напряжений которая характеризуется показателем :
При α>1 предельное отношение по условиям местной устойчивости определяется по формуле:
В стенке внецентренно сжатой колонны кроме нормальных напряжений действуют и касательные напряжения которые ухудшают устойчивость стенки. Это учитывается в формуле параметром :
– предельная гибкость при которой начинается крутильная потеря устойчивости относительно вертикальной оси.
λстλстн – крутильная жесткость обеспечена поперечные ребра можно не ставить;
λстλст – стенка устойчива.
3. Проверка местной устойчивости полки колонны
При тонкой и достаточно широкой полке возможна потеря местной устойчивости. Полка устойчива если выполняется условие:
Условие местной устойчивости выполняется.
4. Конструирование и расчет базы колонны с двухстенчатой траверсой
База колонны – конструктивное уширение нижней части колонны предназначенное для передачи нагрузок от стержня колонны на фундамент. Особенностями конструкции базы внецентренно сжатой колонны являются ее вытянутость в плоскости действия момента т.е. в плоскости рамы и сравнительно небольшие размеры в плоскости фахверка что продиктовано расчетной схемой закрепления нижнего конца колонны (жесткая заделка в плоскости рамы и шарнирное закрепление в плоскости стены). Двухступенчатая траверса применяется при значительных изгибающих моментах имеет большую жесткость из плоскости действия момента.
В данном проекте принято жесткое опирание и безвыверочный монтаж колонн.
База колонны с двухстенчатой траверсой.
4.1 Определение плановых размеров опорной плиты
Ширина опорной плиты назначается конструктивно:
где aсв – ширина свеса плиты (aсв=60÷100 мм)
bп – ширина полки колонны
тр – толщина траверсы.
Длина опорной плиты lпл определяется расчетом на прочность бетона фундамента. Задавшись классом фундамента определяем расчетное сопротивление бетона на местное сжатие:
где – коэффициент условий работы бетонных фундаментов;
f – коэффициент зависящий от отношения площади верхнего обреза фундамента к площади опорной плиты и учитывающий повышение прочности бетона при местном сжатии:
На начальной стадии проектирования когда отношение указанных площадей еще неизвестно коэффициент f b принимается равным )
Rb – расчетное сопротивление бетона сжатию.
В данном курсовом проекте мы принимаем класс бетона В125 с расчетным сопротивлением
Если рассматривать опорную плиту как жесткий штамп и бетон фундамента как упругий материал то напряжения в бетоне будут распределяться по линейному закону. Расчетная схема в таком случае будет выглядеть так как показано на рисунке.
Расчетная схема плиты.
Значения наибольших сжимающих и наибольших растягивающих напряжений определяют по формулам для внецентренного сжатия:
Приравняв с предельному значению Rф и решив уравнения относительно lпл получим:
где и – расчетные значения изгибающего момента и соответствующее этому моменту продольное усилие в сечении у основания колонн;
4.2. Определение толщины опорной плиты
Опорная плита работает как пластина на упругом основании (упругим основанием является бетон фундамента) загруженная давлением передаваемым от торца колонны ветвей траверс и ребер жесткости. Для упрощения расчета плиту рассматривают как пластину опертую на торец колонны траверсы и ребра жесткости загруженную реактивным отпором фундамента.
Расчетная схема опорной плиты и деление плиты на участки.
При определении толщины опорной плиты пл исходят из предположения что в пределах длины каждого из отсеков напряжения с распределяются равномерно и равны наибольшему значению в пределах рассматриваемого отсека. Толщина траверсы была принята .
Отсек 1 – пластина шарнирно опертая по трем сторонам.
Расчетная схема отсека 1.
Значение M1 определяют по формуле:
где – длина свободной (не опертой) стороны отсека с1 – нагрузка на пластинку со стороны фундамента
– коэффициент принимаемый в зависимости от соотношения сторон рассматриваемого отсека ba
Отсек 2 – пластинка шарнирно опертая по контуру.
Отсек 2 рассматриваем как пластинку шарнирно опертую по всему контуру (на четыре канта). Полоска единичной ширины находится в центре пластинки и ориентирована параллельно ее короткой стороне.
Расчетная схема отсека опертого по контуру.
Наибольший линейный изгибающий момент вычисляем по зависимости
где b2 – размер короткой стороны отсека
α2 – коэффициент принимаемый в зависимости от соотношения сторон рассматриваемого отсека ba
– максимальное напряжение в отсеке получаемое интерполированием
Боковой свес опорной плиты можно рассматривать как консоль и расчетная полоска единичной ширины находится в зоне наибольших напряжений отпора фундамента.
Расчетная схема отсека консоли.
Значение изгибающего момента:
Измеряем по эскизу величину
Толщину опорной плиты пл рассчитывают по наибольшему из вычисленных в каждом отсеке моментов:
По сортаменту листовой стали принимаем пл=55 см
Не проходит по конструктивным соображениям. Тогда поставим дополнительные ребра жесткости в отсеке 2’.
По сортаменту листовой стали принимаем пл=36 см
4.3. Подбор сечения анкерных болтов и спаренных швеллеров
Возникающие под плитой растягивающие напряжения р не могут быть компенсированы силами сцепления между плитой и бетоном и создается опасность отрыва края базы колонны от фундамента. Прикрепление базы к фундаменту осуществляется анкерными болтами один конец которых забетонирован в фундамент на расчетную длину а другой (верхний) прикреплен к базе. Анкерные болты работают только на растяжение и воспринимают усилие отрывающее базу от фундамента. Усилие в анкерных болтах определяют в предположении что бетон на растяжение не работает и растягивающая сила Sа соответствующая растянутой зоне эпюры напряжений полностью воспринимается анкерными болтами. С каждой стороны ставят по два анкерных болта.
Расчетная схема крепления анкерных болтов.
Усилие в анкерных болтах находят из уравнения равновесия моментов всех сил относительно центра тяжести сжатой зоны эпюры напряжений:
Откуда усилие в анкерном болте:
Длина сжатой зоны бетона:
где с и р – определяют от действия усилий Ma и Na.
Ma и Na тем больше чем больше разность в числителе этого выражения поэтому при определении Sa следует рассмотреть два возможных расчетных сочетания нагрузок:
) собственный вес + ветер
Расстояние от оси колонны до центра тяжести сжатой зоны эпюры напряжений:
Расстояние от оси анкерных болтов до центра тяжести сжатой зоны эпюры:
) собственный вес + снег + ветер
В этих формулах– значения изгибающего момента и продольной силы соответственно от постоянной снеговой и ветровой нагрузок в нижнем сечении колонны найденные из статического расчета. Так как постоянная нагрузка g разгружает анкерные болты то величины и следует определять при коэффициенте перегрузки а не при как это было сделано при выполнении статического расчета. Поэтому в приведенных формулах значение и умножены на коэффициент .
За расчетное усилие в анкерном болте принимаем наибольшее:
Требуемую площадь ослабленного сечения болта (по резьбе) Aбn определяют по зависимости
где Rрб=1450 кгсм2 – расчетное сопротивление растяжению анкерного болта из стали ВСт3кп2.
Примем анкерный болт с наружным диаметром внутренним диаметром площадью нетто . Полная длина анкерного болта lаб находится:
где - – длина заделки в бетон анкерного болта ()
пл – толщина опорной плиты
hтр – высота траверсы
ап – толщина анкерной плитки или высоты швеллеров под анкерные болты
– длина головки болта (шайба гайка) принимается примерно
Подбор сечения анкерных плиток
Расчетная схема анкерных плиток.
Расстояние c определяют конструктивно:
Прочность анкерных плиток обеспечена.
Каждую из траверс можно рассматривать как двухконсольную балку шарнирно опертую в местах крепления к колонне. Расчет ведется на действие отпора фундамента и усилий от анкерных болтов. Линейная нагрузка отпора фундамента где – ширина грузовой полосы траверсы. Наибольшие изгибающие моменты будут в сечениях у опор. За расчетный момент принимают наибольший из моментов M1 и M2.
От действия усилий в анкерных болтах:
От отпора фундамента:
При принятой толщине траверсы из условия прочности определим требуемую высоту траверсы. Затем выбранные сечения следует проверить на срез от действия Qmax в расчетных сечениях.
Условие прочности для траверсы по нормальным напряжениям:
Принимаем большее значение из сортамента листовой стали: .
Принятое сечение траверсы проверяем на срез (скалывание) от наибольшей перерезывающей силы Qmax.
Наибольшие касательные напряжения в стенке траверсы будут на уровне нейтральной оси траверсы:
4.5. Расчет крепления траверс к стволу колонны
Сварные швы крепящие траверсы к полкам колонны воспринимают реакции VA и VB балки загруженной внешними силами Sa и линейной нагрузкой отпора фундамента. Более просто определить силы действующие на сварные швы Ш1 можно используя усилия в стержне колонны. Пользуясь принципом независимости действия сил основную расчетную схему разложим на две .
Расчетная схема траверсы разложенной на две.
Расчетное усилие воспринимаемое двумя сварными швами Ш1 от действия N и M совместно будет равно:
Усилие воспринимаемое одним швом:
Назначаем катет шва:
Проверяем шов на прочность:
Прочность шва обеспечена.
Список использованной литературы:
СНиП 2-23-81. «Стальные конструкции»
СНиП 2.01.07-85. «Нагрузки и воздействия»
Проектирование стальной стропильной фермы: методические указания Ленинградский гос. тех. университет; Сост.: Б.А.Гаврилин Н.М.Тимофеев С.Е.Фомин Л. 1991.
Проектирование сплошной внецентренно сжатой колонны: методические указания Сост.: Б.А.Гаврилин Н.М.Тимофеев – Л. ЛПИ 1989.

icon МК_Каркас.dwg

МК_Каркас.dwg
Укрупнительный нижний
Укрупнительный верхний
Конструктивная схема промышленного здания (1:400)
Отправочная марка фермы Ф3. Оси (1:40)
Геометрическая схема фермы (1:200)
Усилия в стержнях в т
Укрупнительный узел нижнего пояса фермы (1:10)
Укрупнительный узел верхнего пояса (1:10)
болтов марки 40х"Селект" ф 24
болтов класса 4.8 ф20
Опорные узлы фермы (1:10)
Примечание 1. Материал поясов элементов фермы сталь марки С255 по ГОСТ 27772-88. 2. Все сварные швы выполнены по ГОСТ 147-74-76. Сварка в среде углекислого газа СО2. Сварная проволка СВ-08Г2С по ГОСТ 2246-70 3. Укрупнительные узлы
а также верхний опорный узел выполнены на высокопрочных болтах марки 40х"Селект" по ГОСТ 4533-71. 4.Фланец в узлах выполнен их стали марки С345Т по ГОСТ 27772-8 с физическими методами контроля. 5. Прокладки ставить на равном расстоянии в свету между фасонками. 6. Материал колонны и базы - сталь С255 по ГОСТ 27772-88.
Металлические конструкции
Каркас одноэтажного промышленного здания
Отправочная марка фермы
конструктивная схема здания

Свободное скачивание на сегодня

Обновление через: 11 часов 48 минут
up Наверх