Расчет стального каркаса одноэтажного производственного здания

МЕТАЛЫ.docx

1.КОМПОНОВКА КОНСТРУКТИВНОЙ СХЕМЫ КАРКАСА
Каркас здания представляет собой комплекс несущих конструкций связанных в
геометрически неизменяемую пространственную систему. Каркас воспринимает нагрузки отвеса ограждающих конструкций технологического оборудования внутрицехового транспорта атмосферных воздействий колебаний температуры и передает эти нагрузки на фундамент.
Каркас состоит из плоских поперечных рам соединенных между собой системой связей. Поперечная рама включает в себя колонны и ригель. Ригель представляет собой ферму.
Крайние колонны имеют привязку к разбивочным осям 500 мм остальные - нулевую. Для того чтобы исключить появление дополнительных напряжений в продольных элементах каркаса от климатических изменений температуры устраивают температурные зазоры шириной 1 м. Таким образом здание оказывается разбитым на температурные блоки. Поскольку каркас здания полностью стальной и длина здания не превышает 230 м здание имеет один температурный блок.
Рис.1. Сетка колонн каркаса однопролетного здания
Основные размеры поперечника каркаса:
Рис.1.2. Компоновка поперечной рамы каркаса
Вертикальные размеры поперечника:
За нулевую отметку принимается уровень чистого пола.
Расстояние от нулевой отметки до низа ригеля называется полезной высотой цеха Ho.
H1=10000 мм – высота от нулевой отметки до головки кранового рельса (по заданию).
Hк=2400 мм – высота крана над головкой кранового рельса (по заданию).
Z=400 мм – зазор между верхней точкой крана и низом ригеля назначается с учетом прогиба ригеля; Z= 300..500 мм.
Н2 = Hк + Z=2400+400=2800 мм – высота от головки кранового рельса до низа ригеля;
Но = Н1 + Н2=10000+2800=12800мм – полезная высота цеха.
hпк=600мм – высота подкрановой балки с рельсом назначается в результате расчета или по рекомендациям; рекомендуется принять hпк = 600..800 мм.
Нв = Н2 + hпк=2800+600=3400 мм – высота надкрановой (верхней) части колонны.
Zo=600мм – заглубление опорной плиты колонны под отметку чистого пола при жестком креплении колонн к основанию (принимают: Zo= 600..1000 мм).
Нн = Н1 + Zo–hпк=10000+600 – 600=10000мм – высота подкрановой (нижней) части колонны.
H = Hв + Нн=3400+10000=13400 мм – полная высота колонны от низа опорной плиты до низа ригеля.
Ферма опирается на колонны сверху.
Hф=2200 мм –высота фермы на опоре.
Нфк = 05L*i + Hф=0.5*18000*18+2200=3325 мм – высота фермы в коньке.
α=arctg(18)=7.1250sinα=0.124cos α=0.992
Горизонтальные размеры поперечника:
Расстояние между привязочными осями А и Б равно пролету L.
а = 250 мм – привязка наружной грани колонны к осям.
Высоту сечения надкрановой части колонны принимают равной не менее 112 от высоты надкрановой части Нв:
hв=500 мм ≥ Нв12=340012=283.3 мм.
Примем привязку надкрановой части колонны сечения центральной.
Высота сечения подкрановой части колонны hн принимается в соответствии с пролетом крана Lk.
Lk=16500 мм – пролет крана (по заданию).
hн = а + (L – Lk)2=250+(18000-16500)2=1000 мм.
е (hн - hв)2=(1000 – 500)2=250 мм – эксцентриситет осей надкрановой и подкрановой частей колонны.
ек hн2=10002=500 мм – крановый эксцентриситет.
Характеристики крана:
Ak =4400 мм – база крана;
Bk =5600 мм – ширина крана;
B1 =260 мм – свес крана;
Fk = 155 кН –максимальное нормативное давление на одно колесо;
Gт =10 тс – вес тележки;
Qk =165 тс – вес кранового моста с тележкой.
ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ
Требуемое сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции:
где ГСОП - градусо-сутки отопительного периода °Ссут для г. Липецк:
tint=180C– расчетная средняя температура внутреннего воздуха здания °С принимаемая для расчета ограждающих конструкций производственных зданий согласно ГОСТ 12.1.005-88.
tht=-3.40C zht=202 сут. – средняя температура наружного воздуха °С и продолжительность сут отопительного периода принимаемые по СНиП 23-01 для периода со средней суточной температурой наружного воздуха не более 8 °С.
Согласно приложению «В» СНиПа 23-02-2003 Липецк находится в сухой зоне влажностный режим помещения примем нормальным. По таблице 2 СНиПа 23-02-2003 определяем условия эксплуатации конструкции – тип «А».
Теплопроводность λ Вт(м*0С)
Гидроизоляция – 3 слоя рубероида
Теплоизоляция – пенополистирол γ=0.43 кНм3
Пароизоляция – 1 слой рубероида
Стальной профилированный настил
Сбор нагрузок на поперечную раму:
Решетка принята треугольная с дополнительными стойками в узлы верхнего пояса.
Опирание на колонны сверху сопряжение с колоннами шарнирное. Ферма не имеет
собственных стоек и прикрепляется к двутавровому надколоннику установленному на
оголовок колонны каркаса.
Рис.3.1. Геометрическая схема фермы
Сбор нагрузок на 1м2 поверхности покрытия от веса покрытия и снегового покрова:
Нормативная нагрузка qn кПа
Расчетная нагрузка q кПа
Теплоизоляция – пенополистирол γ=0.43 кНм3 =70 мм
Собственный вес ферм
Снеговая–снеговой район III
Приведем вычисленную нагрузку к узловой по формуле:
где (qcos α) – расчетная нагрузка на 1 м2 горизонтальной проекции покрытия;
d — длина панели верхнего пояса фермы (при разных длинах панелей слева и справа
от узла d = (dлев + dправ)2;
γn — коэффициент надежности здания по назначению для промышленных зданий
- расчетная нагрузка в рядовом узле от веса покрытия и собственного веса
P = (07160992)*3*6*095 1234 кН;
- расчетная нагрузка в рядовом узле от веса покрытия (без учета собственного веса)
Pп = (055850992)*3*6*095 963 кН;
- расчетная нагрузка в рядовом узле от веса снега Pс = (1750992)*3*6*095 30.17кН.
Статический расчет фермы с помощью ПК «Лира»:
Рис. 3. 2. Расчетная схема фермы – загружение 1 – собственный вес
Рис. 3. 3. Расчетная схема фермы – загружение2 –вес покрытия
Рис. 3. 4. Расчетная схема фермы – загружение3 – снег
Рис. 3. 5. Расчетная схема фермы – РСН 1
Рис. 3. 6. Нормальные усилия в стержнях фермы от РСН 1
Таблицы усилий в стержнях фермы от РСН 1
Статический расчет фермы ручным счетом:
Рис. 3. 7. Расчетная схема фермы
Суммарная узловая нагрузка P = P + Рс = 12.34+30.17=42.51 кН
Усилие в стержне верхнего пояса ВП2
Усилие в стержне нижнего пояса НП2
Усилие в опорном раскосе Р1
Угол наклона опорного раскоса к горизонтали равен 480 cos = 0669.
Усилие в раскосе решетки Р2
Усилие в стойке решетки С1
Сравним результаты автоматизированного и «ручного» расчетов фермы:
Усилие N кН (расчет с помощью ПК «Лира»)
Усилие N кН (расчет «вручную»)
Отклонение результатов %
Подбор сечений стержней фермы
Для сжатых стержней должны соблюдаться условия:
Вычисляются 3 требуемых характеристики:
Для растянутых стержней должно соблюдаться условие:
Вычисляется одна требуемая характеристика: Атр.
Для всех стержней фермы назначаем сталь класса С245 с расчетным сопротивлением по пределу текучести Rу = 240 МПа.
Толщину фасонок назначаем по максимальному значению усилия N = 174.3 кН – 8 мм.
Выполним подбор сечений наиболее нагруженных стержней.
Максимальные значения имеют усилия в стержнях 16 и 19. N16 = -174.3 кН
Зададим значение коэффициента φ = 07 и гибкость λ = 100.
Тогда требуемая площадь сечения
Расчетная длина в плоскости фермы
Требуемый радиус инерции в плоскости фермы
Расчетная длина из плоскости фермы
Требуемый радиус инерции из плоскости фермы
По сортаменту (ГОСТ 8510-86*) подбираем 2 неравнополочных уголка 125х80х7 со
следующими характеристиками:
Проверяем подобранное сечение:
(Таблица 72СНиП II-23-81*).
Нормальное напряжение:
Предельная гибкость на монтаже равна 220 при эксплуатации 180 – 60a.
Максимальное значение имеет усилие в стержне 22. N22 = 172.6 кН
Требуемая площадь сечения
По сортаменту (ГОСТ 8510-72*) подбираем 2 неравнополочных уголка 90х56х5.5 со
Максимальное значение имеют усилия в стержнях 8 и 6. N8 = -160.3 кН
По сортаменту (ГОСТ 8510-86*) подбираем 2 равнополочных уголка 80х80х5.5 со
Сжатые раскосы и стойки решетки:
Максимальные значения имеют усилия в стержнях 13 и 14. N13 = -42.51 кН
Зададим значение коэффициента φ = 05 и гибкость λ = 120.
Коэффициент условий работы γс = 08.
По сортаменту (ГОСТ 8509-72*) подбираем 2 равнополочных уголка 56х56х5 со
Проверяем подобранное сечение.
Предельная гибкость 210 – 60a.
Растянутые стержни решетки:
Максимальные значения имеют усилия в стержнях 7 и 5. N7 = 65.5 кН
Коэффициент условий работыγс = 095.
По сортаменту (ГОСТ 8509-72*) подбираем 2 равнополочных уголка 50х50х5 с площадью
Проверяем подобранное сечение.
Проверка подобранных сечений с использованием конструирующего модуля ЛИР-СТК
Выполним корректировку списка жесткостей сечений стержней фермы в соответствии с подбором:
В конструирующем модуле ЛИР-СТК вводим дополнительные характеристики в список жесткостей. Материал всех стержней – сталь С245 (марка ВСт3пс6-1) с расчетным сопротивлением Ry = 240 МПа.
Для проверки фермы на жесткость формируем РСН2 от нормативных нагрузок и вычисляем прогибы:
Назначение конструктивных элементов:
Назначать конструктивный элемент следует после назначения дополнительных
Расчетная длина в плоскости фермы
Расчетная длина из плоскости фермы
Коэффициенты условий работы
Коэффициент надежности
После назначения всех дополнительных характеристик выполним проверку несущей способности фермы:
Проценты исчерпания несущей
способности фермы по сечениям %
Сечение:1. Два уголка 125 стыковка 0.8 см
Профиль:125 ГОСТ 8510 - 72
Сталь:ВСт3пс6-1; ТУ 14-1-3023-80
Сортамент:Уголок неравнополочный
Сечение:2. Два уголка 90 стыковка 0.8 см
Профиль:90 ГОСТ 8510 - 72
Сортамент:Уголок неравнополочный
Сечение:3. Два уголка 80 стыковка 0.8 см
Профиль:80 ГОСТ 8509 - 86
Сортамент:Уголок равнополочный
Сечение:4. Два уголка 56 стыковка 0.8 см
Профиль:56 ГОСТ 8509 - 86
Сечение:5. Два уголка 50 стыковка 0.8 см
Профиль:50 ГОСТ 8509 - 86
Выводы по подбору сечений стержней фермы:
Несущая способность верхнего пояса из парных уголков 125х80х7 используется по 1й группе ПС на 39% по критерию «устойчивость в плоскости фермы» (УY1) и по 2й группе ПС на 53% по критерию «гибкость в плоскости фермы» (ГY1).
Несущая способность нижнего пояса из парных уголков 90х56х5.5 используется по 1й группе ПС на 48% по критерию «прочность по нормальным напряжениям» (нор) и по 2й группе ПС на 95% по критерию «гибкость в плоскости фермы» (ГY1).
Несущая способность опорного раскоса из парных уголков 80х80х5.5 используется по 1й группе ПС на 87% по критерию «устойчивость из плоскости фермы» (УZ1) и по 2й группе ПС на 87% по критерию «гибкость из плоскости фермы» (ГZ1).
Несущая способность сжатых раскосов решетки из парных уголков 56х56х5 используется по 1й группе ПС на 51% по критерию «устойчивость в плоскости фермы» (УY1) и по 2й группе ПС на 77% по критерию «гибкость в плоскости фермы» (ГY1).
Несущая способность растянутых раскосов решетки из парных уголков 50х50х5 используется по 1й группе ПС на 30% по критерию «прочность по нормальным напряжениям» (нор) и по 2й группе ПС на 59% по критерию «гибкость в плоскости фермы» (ГY1).
Максимальный прогиб фермы от нормативных нагрузок составил 8.1 мм или 12222L при допустимом значении 1250L следовательно жесткость фермы достаточна.
Результат подбора профилей сводится в таблицу.
Стержни верхнего пояса
Стержни нижнего пояса
Наиболее нагруженные сжатые стержни решетки (стойки)
Растянутые раскосы решетки
Остальные сжатые стойки решетки
Образование основной системы
Рама один раз статически неопределима. Жесткость ригеля не учитываем.
Расчет выполним методом перемещений.
Лишнее неизвестное – горизонтальное перемещение ригеля Δ1. Накладываем связь в направлении этого перемещения получаем основную систему метода перемещений.
Рис.4. 1. Схема поперечной рамы - заданная система (З.С.)
Рис. 4. 2. Схема поперечной рамы - основная система (О.С.)
Составление канонического уравнения
Каноническое уравнение метода перемещений имеет вид: r11Δ1 + R1Р = 0 где
Δ1 – горизонтальное перемещение ригеля от заданной нагрузки;
r11 – реакция в наложенной связи на единичное горизонтальное перемещение ригеля;
r11Δ1 – реакция в наложенной связи на горизонтальное перемещение ригеля от заданной нагрузки;
R1p – реакция в наложенной связи от действия заданной нагрузки.
Таким образом неизвестное горизонтальное перемещение ригеля от заданной нагрузки: Δ1 = -R1Р r11
Определение коэффициентов канонического уравнения
Отношение моментов инерции нижней и верхней частей колонны IнIв можно принять равным 5.
Нужно найти коэффициенты канонического уравнения r11 и R1p для чего используем формулы строительной механики.
Введем следующие обозначения:
λ = mH= α = HвH=340013400=0.254;
С = 1 + α3(IнIв – 1)=1+0.2543(5-1)=1.065 .
Рис. 4. 3. Единичная эпюра моментов (от единичного горизонтального перемещения ригеля)
Сбор нагрузок на поперечную раму:
Нагрузки от покрытия и снега:
Вычисленные нагрузки на 1 м2 поверхности покрытия от веса покрытия собственного веса фермы и снегового покрова приведены в таблице 1 (при расчете фермы).
Вес стенового ограждения:
Вес стенового ограждения рассчитывается по формуле:
. Принимая qn= 2 кПа.
Ветровая нагрузка для данного ветрового района вычислим следующим образом:
Нормативное значение ветрового давления w0=0.30 кПа принимается по табл.5 СНиП 2.01.07 – 85 в зависимости от ветрового района (г. Липецк – 2 ветровой район). Нормативное значение средней составляющей ветрового давления на высоте z над поверхностью земли вычисляются по формуле:
Аэродинамические коэффициенты “с” lля расчета П-образной рамы можно принять:
с наветренной стороны с = +08;
с подветренной стороны с = -06.
Величина коэффициента k определяется по табл.6 СНиП 2.01.07 – 85 в зависимости от типа местности (принимаем тип местности – В) и от высоты z над поверхностью земли.
Коэффициент надежности по ветровой нагрузке γf =1.4.
Коэффициент надежности по назначению определяемый в зависимости от класса ответственности здания; для промышленных зданий γn =0.95.
Расчетное значение интенсивности ветрового давления на высоте z над поверхностью земли:
Тогда интенсивность ветрового давления на 1 погонный метр по высоте колонны на отметке10 м (k=0.65):
с наветренной стороны
с подветренной стороны
Вид эпюр ветрового давления при ручном счете можно упростить следующим образом: до отметки низа ригеля ветровое давление можно считать постоянным и равным 1.04·qz где z=10м.
Интенсивность ветрового давления на 1 погонный метр по высоте колонны на отметке 12.8 м (k=0.72):
Интенсивность ветрового давления на 1 погонный метр по высоте надколонника на отметке 16.125 м (k=0.78):
Кроме того можно заменить неравномерно распределенную ветровую нагрузку
действующую выше отметки низа ригеля ее равнодействующей Р приложенной на отметке низа ригеля по формуле:
где qp – интенсивность ветрового давления на отметке низа ригеля;
qk – интенсивность ветрового давления на отметке конька покрытия.
Ветровое давление действующее на кровлю можно не учитывать так как на большей части поверхности это давление отрицательно и разгружает колонны.
Минимальное нормативное вертикальное давление Fkmin на одно колесо кранового моста можно найти из условия:
где Q – грузоподъемность крана;
Qk - вес кранового моста с тележкой;
Fk - максимальное нормативное давление на одно колесо крана;
Нормативное значение горизонтальной загрузки направленной поперек кранового пути и вызываемой торможением электрической тележки с грузом следует рассчитывать по формуле:
где Gт = вес тележки.
Для определения расчетных усилий передаваемых на колонны колесами кранов нужно
построить линию влияния реакции средней опоры для двух смежных пролетов подкрановой балки при установке двух кранов в невыгодное положение относительно средней рамы
Сумма ординат на линии влияния под колесами кранов:
Максимальное вертикальное расчетное усилие передаваемое на колонну найдем по формуле:
γf – коэффициент надежности по нагрузке; для крановых нагрузок γf = 11;
- коэффициент сочетаний; при учете двух кранов среднего режима работы = 085;
gпк – погонный вес подкрановой балки с рельсом; при шаге поперечных рам В = 6 м принимаем gпк = 1.5 кНм.
Минимальное вертикальное расчетное усилие передаваемое на колонну определяется
Максимальное горизонтальное расчетное усилие передаваемое на колонну у которой
находится тележка с грузом:
Моменты передаваемые на подкрановые части колонн вследствие эксцентриситета:
по часовой стрелке:
против часовой стрелки:
Для сбора всех нагрузок на поперечную раму необходимо сформировать отдельные загружения.
Расчет на постоянную нагрузку и снег:
Загружение 1 – расчетные постоянные нагрузки:
Расчетная погонная нагрузка на ригель от веса покрытия и собственного веса фермы:
Давление на оголовок колонны от веса покрытия и собственного веса фермы:
Вес стенового ограждения:
Вычисление R1P от постоянной нагрузки - веса покрытия и стенового ограждения:
В этом случае момент
F1 – вес стенового ограждения приходящийся на надкрановую часть колонны.
Rправ = -Rлев и R1P = 0
Вычисления R1P от снеговой нагрузки:
Таким образом для симметричных нагрузок от покрытия стенового ограждения и снега окончательные эпюры для заданной системы имеют такой же вид что и для основной системы то есть эМ = эМр
Собственный вес колонн прикладываем автоматически (γf = 105)
Сосредоточенный момент от постоянных нагрузок:
Реакции опор верхних концов левой и правой колонн от постоянных нагрузок:
Рис. 4. 4. Загружение основной системы при расчете на постоянную нагрузку
Рис. 4. 5. Эпюра изгибающих моментов в О.С. и в З.С. при расчете на постоянную нагрузку
Рис. 4. 6. Эпюра поперечных сил в О.С. и в З.С. при расчете на постоянную нагрузку
Рис. 4. 7. Эпюра нормальных сил в О.С. и в З.С. при расчете на постоянную нагрузку
Из равновесия верхних углов рамы видим что в ригеле действует растягивающее усилие N = 201 кН
Загружение 2 – расчетная временная снеговая нагрузка.
Расчетная временная снеговая погонная нагрузка на ригель:
Давление на оголовок колонны от веса снега:
Сосредоточенный момент от снеговой нагрузки:
Реакции опор верхних концов левой и правой колонн от веса снега:
Рис. 4. 8. Загружение основной системы при расчете на снеговую нагрузку
Рис. 4. 9. Эпюра изгибающих моментов в О.С. и в З.С. при расчете на снеговую нагрузку
Рис. 4. 10. Эпюра поперечных сил в О.С. и в З.С. при расчете на снеговую нагрузку
Рис. 4. 11. Эпюра нормальных сил в О.С. и в З.С. при расчете на снеговую нагрузку
Из равновесия верхних углов рамы видим что в ригеле действует растягивающее усилие N = 221 кН
Расчет на ветровую нагрузку:
Загружение 3 – расчетная временная ветровая нагрузка ветер слева-направо.
Вычисление R1P от ветровой нагрузки производим используя данную схему:
При этом Rлев вычисляем от активной составляющей qa Pa а Rправ вычисляем от пассивной составляющей qп Pп по формуле:
Реакция в наложенной связи от действия заданной нагрузки:
Реакция в наложенной связи на единичное горизонтальное перемещение ригеля:
Изгибающий момент в защемлении от единичного горизонтального смещения ригеля:
МА = 3EIнH2C = 05 r11·H
Горизонтальное перемещение ригеля от заданной нагрузки:
Δ1 = -R1Р r11 = 1922·H3C6EIн
«Исправленный» изгибающий момент в защемлении:
МА· Δ1 = (3EIнH2C)·(1922·H3C6EIн) = 3Н·19226 = 3·134·19226 = 130 кНм
Рис. 4. 12. «Исправленная» эпюра изгибающих моментов в О.С. от горизонтального смещения ригеля под действием ветра справа-налево
Эпюры изгибающих моментов от ветровых нагрузок для З.С. получаем наложением эпюр в О.С. – «исправленную» эпюру от горизонтального смещения ригеля суммируем с эпюрой от ветровой нагрузки.
Рис. 4. 13. Загружение основной системы (О.С.) при расчете на ветер спава-налево
Рис. 4. 14. Эпюра изгибающих моментов в О.С. при расчете на ветер спава-налево
Рис. 4. 15. Эпюра изгибающих моментов в З.С. при расчете на ветер спава-налево
Рис. 4. 16. Эпюра поперечных сил в З.С. при расчете на ветер спава-налево
Рис. 4. 17. Эпюра нормальных сил в З.С. при расчете на ветер спава-налево
Загружение 4 – расчетная временная ветровая нагрузка ветер справа-налево.
Рис. 4. 18. «Исправленная» эпюра изгибающих моментов в О.С. от горизонтального смещения ригеля под действием ветра слева-направо
Рис. 4. 19. Загружение основной системы (О.С.) при расчете на ветер слева-направо
Рис. 4. 20. Эпюра изгибающих моментов в О.С. при расчете на ветер слева-направо
Рис. 4. 21. Эпюра изгибающих моментов в З.С. при расчете на ветер слева-направо
Рис. 4. 22. Эпюра поперечных сил в З.С. при расчете на ветер слева-направо
Расчет на вертикальные крановые воздействия:
Загружение 5 – расчетная временная вертикальная крановая нагрузка тележка с грузом
находится у левой колонны.
Для вычисления R1P от вертикальной крановой нагрузки (Dmax Dmin) используем данную схему:
При этом Rлев вычисляем от момента Mmax = Dmax·ek а Rправ вычисляем от момента
Mmin = Dmin·ek по формуле:
Горизонтальное перемещение ригеля от заданной нагрузки:
Δ1 = -R1Р r11 = 115·H3C6EIн
Изгибающий момент в защемлении от единичного горизонтального смещения ригеля:
МА· Δ1 = (3EIнH2C)·(115·H3C6EIн) = 3Н·1156 = 3·134·1156 = 7705 кНм
Рис. 4. 23. «Исправленная» эпюра изгибающих моментов в О.С. от горизонтального смещения ригеля под действием вертикальных крановых нагрузок
Эпюру изгибающих моментов от вертикальных крановых нагрузок для З.С. получаем наложением эпюр в О.С. – «исправленную» эпюру от горизонтального смещения ригеля суммируем с эпюрой от вертикальной крановой нагрузки.
Рис. 4. 24. Загружение основной системы (О.С.) при расчете на вертикальные крановые нагрузки
Рис. 4. 25. Эпюра изгибающих моментов в О.С. при расчете на вертикальные крановые нагрузки
Рис. 4. 26. Эпюра изгибающих моментов в З.С. при расчете на вертикальные крановые нагрузки
Рис. 4. 27. Эпюра поперечных сил в З.С. при расчете на вертикальные крановые нагрузки
Рис. 4. 28. Эпюра нормальных сил в З.С. при расчете на вертикальные крановые нагрузки
Расчет на горизонтальные крановые воздействия:
Загружение 6 – расчетная временная горизонтальная крановая нагрузка тележка с грузом
отъезжает от левой колонны.
Для вычисления R1P от горизонтального давления кранов (от инерционной силы при торможении или разгоне тележки с грузом) используем данную схему:
При этом R1P = Rлев а Rправ = 0. В расчет допускается ввести m = Hв то есть вместо λ подставить в формулу α.
Δ1 = -R1Р r11 = 754·H3C6EIн
МА· Δ1 = (3EIнH2C)·(754·H3C6EIн) = 3Н·7546 = 3·134·7546 = 505 кНм
Рис. 4. 29. «Исправленная» эпюра изгибающих моментов в О.С. от горизонтального смещения ригеля под действием горизонтальной крановой нагрузки
Эпюру изгибающих моментов от горизонтальной крановой нагрузки для З.С. получаем наложением эпюр в О.С. – «исправленную» эпюру от горизонтального смещения ригеля суммируем с эпюрой от горизонтальной крановой нагрузки.
Рис. 4. 30. Загружение основной системы (О.С.) при расчете на горизонтальную крановую нагрузку (сила инерции направлена вправо)
Рис. 4. 31. Эпюра изгибающих моментов в О.С. от действия горизонтальной крановой нагрузки (сила инерции направлена вправо)
Рис. 4. 32. Эпюра изгибающих моментов в З.С. при расчете на горизонтальную крановую нагрузку (сила инерции – вправо)
Рис. 4. 33. Эпюра поперечных сил в З.С. при расчете на горизонтальную крановую нагрузку (сила инерции – вправо)
Рис. 4. 34. Эпюра нормальных сил в З.С. при расчете на горизонтальную крановую нагрузку (сила инерции – вправо или влево)
Загружение 7 – расчетная временная горизонтальная крановая нагрузка тележка с грузом подъезжает к левой колонне.
Рис. 4. 35. Загружение основной системы (О.С.) при расчете на горизонтальные крановые нагрузки (сила инерции-влево)
Рис. 4. 36. Эпюра изгибающих моментов в О.С. при расчете на горизонтальные крановые нагрузки (сила инерции – влево)
Рис. 4. 37. Эпюра изгибающих моментов в З.С. при расчете на горизонтальные крановые нагрузки (сила инерции – влево)
Рис. 4. 38. Эпюра поперечных сил в З.С. при расчете на горизонтальные крановые нагрузки (сила инерции – влево)
Расчет ступенчатых колонн
Расчетные комбинации усилий (РСУ) и расчетные сочетания нагрузок (РСН)
После статического расчета рамы становятся известны внутренние усилия (изгибающие моменты поперечные и продольные силы) во всех сечениях рамы при действии отдельных загружений. Нужно найти наиболее невыгодные комбинации этих усилий в характерных сечениях левой колонны при одновременном действии нескольких загружений. Характерными сечениями являются «Св» – нижнее сечение надкрановой части колонны сечение «Сн» – верхнее сечение подкрановой части колонны сечение «А» – нижнее сечение подкрановой части колонны. Для каждого из этих сечений необходимо найти следующие комбинации внутренних усилий:
Кроме того для сечения «А» определяется комбинация Nmin (±Mmaxсоотв) необходимая для расчета анкерных болтов.
Для выявления невыгодных РСН воспользуемся расчетом по РСУ.
Формируем таблицу РСУ:
Формируем расчетные сочетания нагрузок:
РСН1. Загружения: 1 + 4 [Nmin (Mсоотв)]
РСН2. Загружения: 1 +2 +3 +5 +7 [Nmax (+Mсоотв) и +Mmax (Nсоотв)]
РСН3. Загружения: 1 +2 +4 +5 +6 [Nmax (-Mсоотв) и -Mmax (Nсоотв)]
РСН4. Загружения: 1 + 2 + 3 [+Mmax (Nсоотв)]
РСН5. Загружения: 1 + 2 + 4 +5 +7 [-Mmax (Nсоотв) и Nmax (-Mсоотв)]
РСН6. Загружения: 1 + 3 [Nmin (+Mсоотв)]
РСН7. Загружения: 1 + 3 + 5 +6 [+Mmax (Nсоотв)]
РСН8. Загружения: 1 + 2 + 4 [-Mmax (Nсоотв)]
РСН9. Загружения: 1 + 2 [Nmax (-Mсоотв)]
Для надкрановой части колонны выполним для невыгодной расчетной комбинации усилий в сечении «Св» [Nmax (-Mсоотв)]:
M = -14.65 кНм; N = -175.87 кН (Рис.4.68);
Для подкрановой части расчеты нужно выполнить для двух расчетных комбинаций:
Mmax(Nсоотв) – изгибающий момент догружает подкрановую ветвь:
-Mma Nсоотв = -574.31 кН
Mmax(Nсоотв) – изгибающий момент догружает шатровую ветвь:
+Mma Nсоотв = -574.31 кН
Расчетные длины надкрановой и подкрановой частей одноступенчатой колонны
Расчетные длины подкрановой и надкрановой частей колонны в плоскости рамы равны соответственно:
где коэффициенты 1 и 2 определяются по Приложению 6 или по таблице 18 СНиП II – 23 – 81 при соблюдении условий: HвHн ≤ 06 и N1N2 ≥ 3 где N1 и N2 – максимальные значения нормальных усилий в подкрановой и надкрановой частях колонны соответственно.
N1 = 574.31кН; N2 = 175.87 кН; N1N2 = 574.31175.87=3.26 ≥ 3
Отношение моментов инерции в плоскости рамы I2I1 = EI2EI1 02. Таким образом для одноступенчатой колонны со свободным концом согласно табл.18 СНиП II – 23 – 81 коэффициенты расчетной длины имеют значения: для верхнего участка 2x = 3 для нижнего участка 1x = 2.5.
l2o l1ox = 2.5·10 = 25 м.
Расчетные длины из плоскости рамы:
для верхнего участка:
для нижнего участка:
Проверочный расчет надкрановой части одноступенчатой колонны
Предварительно для колонн назначаем сталь класса С245 с расчетным сопротивлением по пределу текучести Ry = 240 МПа.
Высота сечения надкрановой части колонны hв = 500 мм. Примем предварительно двутавровый профиль 50Ш1 по ГОСТ 26020-83.
Характеристики профиля 50Ш1 по ГОСТ 26020-83
Расчетная комбинация усилий: M = -14.65 кНм; N = -175.87 кН
Выполним проверку общей устойчивости надкрановой части в плоскости рамы по условию:
Считаем местную устойчивость стенки обеспеченной так как профиль прокатный. В том случае в расчет включаем всю площадь сечения: Ар = 1457 см2
Абсолютный эксцентриситет e = MN = 14.65175.87 = 0.083 м = 8.3 см
Относительный эксцентриситет m = eρ где ρ – ядровое расстояние.
Коэффициент устойчивости при внецентренном сжатии е найдём по таблице 74 СНиПа II – 23 – 81.
следовательно устойчивость колонны в плоскости рамы обеспечена.
Выполним проверку общей устойчивости надкрановой части из плоскости рамы по условию:
Коэффициент устойчивости при центральном сжатии y найдём по таблице 72 СНиПа II – 23 – 81.
m=0.49 ( 5) следовательно с=(1 + α·m) где α и – коэффициенты принимаемые по таблице 10 СНиПа II – 23 – 81.
α=0.65 + 0.05m = 0.65 + 0.05·0.48 0.674
следовательно устойчивость колонны из плоскости рамы обеспечена.
Расчет подкрановой части одноступенчатой колонны
Подкрановую ветвь принимаем из двутавра №40 по ГОСТ 8239-72 а шатровую ветвь из швеллера №40 по ГОСТ 8240-72. Предварительно скомпонованное сечение подкрановой части колонны показано на рис.4.39.
Рис. 4. 39. Компоновка составного сечения подкрановой части колонны
Характеристики прокатного профиля
Швеллер №40 ГОСТ 8240 – 72 – шатровая ветвь
Двутавр №40 ГОСТ 8239 – 72 – подкрановая ветвь
Расчетные комбинации усилий:
-M1ma N1соотв = -574.31 кН– изгибающий момент догружает подкрановую ветвь;
+M2ma N2соотв = -574.31 кН – изгибающий момент догружает шатровую ветвь
Вычисляем геометрические характеристики предварительно скомпонованного сечения.
Площадь сечения подкрановой ветви Aв1 =72.6 см2
Площадь сечения шатровой ветви Aв2 =61.5 см2
Общая площадь сечения A =134.1 см2
Положение центра тяжести:
Положение центра тяжести сечения относительно оси подкрановой ветви:
Положение центра тяжести сечения относительно оси шатровой ветви:
Характеристики ветвей:
Момент инерции подкрановой ветви относительно центральной оси ветви параллельной стенке двутавра: Ix1 =667 см4
Момент инерции шатровой ветви относительно центральной оси ветви параллельной стенке швеллера: Ix2 =642 см4
Радиусы инерции подкрановой ветви: i iy1=16.2 см
Радиусы инерции шатровой ветви: i iy2 =15.7 см
Гибкость подкрановой ветви из плоскости рамы λy1=Hн φy1=0.795
Гибкость шатровой ветви из плоскости рамы λy2=Hн φy2=0.785
Характеристики составного сечения в плоскости рамы:
Момент инерции составного сечения в плоскости рамы:
Радиус инерции составного сечения в плоскости рамы:
Расчетная длина подкрановой части колонны в плоскости рамы: l1ox=25 м.
Гибкость подкрановой части колонны в плоскости рамы λ φx=0.845
Проверка устойчивости ветвей из плоскости рамы
Нормальные усилия в ветвях:
Усилие в подкрановой ветви:
Усилие в шатровой ветви:
Для подкрановой ветви проверяем условие:
Для шатровой ветви проверяем условие:
Определение расстояния между узлами решетки и гибкостей ветвей
Расстояние Lв1 назначаем из условия равноустойчивости подкрановой ветви в плоскости и из плоскости рамы: λy1 = λx1 то есть Hнiy1 = Lв1ix1 отсюда Lв1 = 10003.0316.2 185 см
Расстояние Lв1 назначаем кратным числу панелей решетки.
Число панелей n = (H - hтрав)Lв1 = (1000 – 50)185=517
где hтрав – высота траверсы в стыке надкрановой и подкрановой частей колонны.
Принимаем 6 панелей тогда Lв1 =158 см
Гибкость подкрановой ветви в плоскости рамы λ φx1=0.842
Гибкость шатровой ветви в плоскости рамы λ φx2=0.857
Проверка устойчивости ветвей в плоскости рамы
Расчет выполняем по большей из сил: Qmax или Qfic
Поперечная сила принимает максимальное значение в нижнем сечении подкрановой части колонны от РСН2. Qmax=38.5 кН.
Условная поперечная сила Qfic определяется согласно п.5.8* СНиП II – 23 – 81.
Расчет решетки проводим по Qmax:
Угол наклона решетки α=arctg(2hнLв1) = arctg(2·100158)=51.7o
Длина раскоса lр=hнsinα=100sin51.7=127 см
Усилие сжатия в раскосе Np=Qmax2sinα=38.5(20.785)=24.5 кН
Требуемая площадь сечения раскоса из одиночного уголка при φ=0.5 (задаем произвольно) и γс=0.75:
Принимаем равнополочный уголок 50х50х5
Ар=4.8 см2;λma φ = 0.367
Проверка устойчивости подкрановой части в плоскости рамы
Приведенная гибкость согласно табл.7 СНиПа II – 23 – 81:
Относительный эксцентриситет (наибольший при моменте догружающем шатровую ветвь):
Коэффициент φe находим по таблице 75 СНиПа II – 23 – 81:
Гибкость подкрановой ветви в плоскости рамы:
λx1=Lв1ix1 =1583.03=52.14 (λx1 ≤ 80)
Гибкость шатровой ветви в плоскости рамы:
λx2=Lв1ix2=1583.23=48.9 (λx2 ≤ 80)
РАСЧЕТ ПОПЕРЕЧНОЙ РАМЫ КАРКАСА И ПОДБОР СЕЧЕНИЙ ЕЕ ЭЛЕМЕНТОВ – автоматизированный расчет
Формирование расчетной модели поперечной рамы
Модель формируем согласно геометрическим параметрам по рис.1.2.
В данной модели колонны жестко соединены с фундаментом и шарнирно – с ригелем (фермой).
Задаем жесткости сечений всех элементов модели. При первоначальном просчете в списке жесткостей задаются профили сечений элементов и их предварительные размеры. Толщину фасонок фермы назначим предварительно 8 мм.
Рис. 5. 1. Назначение жескостей элементов
Сформируем отдельные загружения:
Загружение 1 – Постоянное: Собственный вес (γа = 105) + расчетный вес покрытия и стенового ограждения.
Загружение 3 – Кратковременное: Расчетный вес снега.
Загружение 4 – Кратковременное: Расчетное давление ветра. Направление ветра справа-налево.
Интенсивность ветрового давления на 1 погонный метр по высоте надколонника на отметке 15.0 м (k=0.75):
Загружение 5 – Кратковременное: Расчетное давление ветра. Направление ветра слева-направо.
Загружение 6 – Крановое: Тележка с грузом подъезжает к левой колонне.
Загружение 2 – Крановое: Тележка с грузом отъезжает от левой колонны.
Рис. 5.2 . Расчетная схема поперечника. Загружение 1
Рис. 5.3 . Расчетная схема поперечника. Загружение 3
Рис. 5.4. Расчетная схема поперечника. Загружение 4
Рис. 5.5 . Расчетная схема поперечника. Загружение 5
Рис. 5.6 . Расчетная схема поперечника. Загружение 6
Рис. 5.7 . Расчетная схема поперечника. Загружение 2
РСН1. Загружения: 1 + 3 + 4 + 6
РСН2. Загружения: 1 + 2 + 3 + 4
РСН3. Загружения: 1 + 3 +5 + 6
РСН4. Загружения: 1 + 2 + 3 + 5
РСН5. Загружения: 1 + 4
Подбор сечений элементов поперечной рамы
Подбор сечений элементов поперечной рамы выполним с помощью конструирующего модуля ЛИР-СТК. Предварительно для всех элементов назначаем сталь класса С245 (марка ВСт3пс6-1) с расчетным сопротивлением по пределу текучести Ry = 240 МПа.
Рис. 5.8 . Номера элементов поперечной рамы
Унифицируем все стержни верхнего и нижнего поясов а также раскосов заводские стыки в поясах не предусматриваем. Половину поясов объединим в конструктивные элементы:
Рис. 5.9. Номера конструктивных элементов
Вносим изменения в типы жесткости. При назначении коэффициентов к длине конструктивного элемента учитываем раскрепление верхнего пояса связями из плоскости фермы через узел. Выполняем расчет конструктивных элементов КФ1 КФ2 КФ3 сжатых и растянутых стержней решетки.
По результатам подбора с учетом унификации сечений принимаем верхний пояс – 2 уголка 125х80х7 нижний пояс – 2 уголка 125х80х7 опорные раскосы – 2 уголка 80х80х5.5 растянутый раскос №3 №4 – 2 уголка 70х70х4.5 остальные сжатые и растянутые стержни решетки – 2 уголка 50х50х4.
Проценты исчерпания несущей способности фермы по сечениям %
Подобрано:1. Два уголка 80 стыковка 0.8 см
Профиль:80 ГОСТ 8510 - 72
Подобрано:2. Два уголка 125 стыковка 0.8 см
Сортамент:Уголок равнополочный
Подобрано:3. Два уголка 80 стыковка 0.8 см
Подобрано:4. Два уголка 50 стыковка 0.8 см
Подобрано:5. Два уголка 70 стыковка 0.8 см
Профиль:70 ГОСТ 8509 - 86
Подобрано:5. Два уголка 35 стыковка 0.8 см
Профиль:35 ГОСТ 8509 - 86
Коэффициенты расчетной длины отдельных участков ступенчатых колонн в плоскости рамы следует определять согласно таблице 18 СНиП II – 23 – 81 при соблюдении условий N1N2=572115.75. Отношение моментов инерции в плоскости рамы I2I1 = EI2EI1 = I2I1 = 60930315878 = 0.193. Таким образом для одноступенчатой колонны со свободным концом согласно табл.18 СНиП II – 23 – 81 коэффициенты расчетной длины имеют значения: для верхнего участка 2y=3; для нижнего участка 1y=2.5.
Коэффициент φb определяется по прил. 7* СНиП II – 23 – 81 как для балки с двумя и более закреплениями сжатого пояса.
Выпишем жесткостные характеристики двутаврового сечения 50Ш1 обозначения осей примем согласно [2]:
EI EIy=13929.7 кНм2 ; GIt = 95.9178 кНм2
Для прокатных двутавров коэффициент α = 1.54(ItIy)·(lefh)2
(ItIy) = (EG)·(GIkEIy) = (2.060.78)·(95.917813929.7) 2.64·68.86·10-4 0.018
α = 1.54·0.018·(3.40.484)2 1.37
= 2.25 + 0.07α = 2.25 + 0.07·1.372.346
φ1 = (IyIx)·(hlef)2·(ERy) = 2.346·(13929.7125516)·(0.4843.4)2·(2.06·105240) 4.528
φb = 0.68 + 0.21·4.5281.63
Вносим изменения в типы жесткостей сечений назначив предварительно сечение раскосов сквозной решетки из равнополочного уголка 50х50х5. Выполняем расчет верхнего участка левой колонны и сквозного сечения.
Рис. 5.10. Проверка верхней части колонны
Рис. 5.11. Проверка нижней части колонны
Принимаем для верхнего участка колонны следующие сечения:
- колонна двутавр №50Ш1.
Принимаем для нижнего участка колонны следующие сечения:
- шатровая ветвь швеллер №40;
- подкрановая ветвь двутавр №40;
- раскосы решетки уголок 50х50х5.
Корректировка жесткостей и статический расчет поперечной рамы
Вносим изменения в список жесткостей элементов поперечной рамы корректируем собственный вес конструкций и выполняем пересчет на отдельные загружения и на РСН.
Рис.5.13 деформированная схема и вертикальные перемещения узлов от РСН2.
Максимальный прогиб фермы от расчетных нагрузок составляет 13.2 мм. Допускаемый прогиб фермы равен L250 = 18000250 = 72 мм. Следовательно жесткость фермы достаточна.
Рис.5.14 мозаика нормальных усилий в стержнях фермы от РСН2
значения этих нормальных усилий в стержнях фермы.
Рис. 5. 15. Эпюры нормальных сил в колоннах от РСН2
Рис. 5. 16. Эпюры изгибающих моментов в колоннах от РСН2
Рис.5.17. Значения внутренних усилий в колоннах от РСН1 РСН2 РСН4
Проверка использования несущей способности элементов поперечной рамы
Выполняем окончательную проверку использования несущей способности элементов поперечной рамы с помощью конструирующего модуля ЛИР-СТК. Вносим изменения в список жесткостей и назначаем конструктивные элементы.
Рис. 5.18. Назначение конструктивных элементов
Рис. 5.19. Использование несущей способности верхней части колонны
Пояснение к Рис.5.20.
Критерий «нор» - прочность по нормальным напряжениям.
«нор» = [(сжRy·γc)15 + изRy·γc]·100%;
сж = NA = 164.6145.7 = 1.12 кНсм2 = 11.2 МПа;
«нор» = [(11.2240)15 + 5.46240)·100% = 3.3%
Критерий УY1 – устойчивость в плоскости рамы.
УY1 = (Ry·γc)·100%; = N(еАр) = 164.6(0.694145.7) = 1.628 кНсм2 = 16.28 МПа
УY1 = (16.28240)·100% = 6.78%
Критерий УZ1 – устойчивость из плоскости рамы.
УZ1 = ((N(c·yАр)Ryc )·100%
УZ1 = ((164.6(0.755·0.889·145.7)24)·100% = (4324)·100% = 6.8%
Критерий ГY1 – контроль по предельной гибкости в плоскости рамы;
пр = 180 – 0.0678·60 = 176
ГY1 = (xпр)·100% = (49.88176)·100% = 28.3%
Критерий ГZ1 – контроль по предельной гибкости из плоскости рамы;
пр = 180 – 0.068·60 = 176
ГZ1 = (yпр)·100% = (41.11176)·100% = 23%
Рис. 5.20. Использование несущей способности стержней фермы
Рис. 5.21. Использование несущей способности нижних частей правой и левой колонн
РАСЧЕТ СВАРНЫХ ШВОВ И КОНСТРУИРОВАНИЕ ФАСОНОК
Сварные швы прикрепляющие стержни решетки фермы к фасонкам заваривают ручной сваркой и рассчитывают на условный срез по металлу шва по условию:
= N2(f kf lw) Rwf γwf c
где N – усилие в стержне решетки (раскосе или стойке);
f — коэффициент глубины проплавления по металлу шва равный 07 при ручной сварке;
Rwf – расчетное сопротивление по металлу шва;
c=1 —коэффициент условий работы конструкции.
wf – коэффициент условий работы шва равные 1 во всех случаях кроме конструкций возводимых в климатических районах I1 I2 II2 и II3 для которых wf = 085 для металла шва с нормативным сопротивлением Rwun = 410 МПа
Обозначения: (b – zo)b = w; zob = 1 - w
Таким образом требуемые длины сварных швов по обушку и по перу раскосов и стоек из парных уголков равны:
Значения w можно назначить приближенно следующим образом:
для равнополочных уголков w=07;
для неравнополочных уголков с горизонтально расположенными длинными полками w=075;
В некоторых стержнях решетки усилия могут быть очень малы а иногда равны нулю. При этом требуемые длины швов также получаются близкими к нулю. В этих случаях длины швов принимают равными 40..50 мм и не менее 4kf.
Определяем группу конструкций: группа 1 группа климатического района I2 ( табл.50 СНиП II-23-81).
Определяем вид сварки и вид сварочных материалов: сварка ручная марка сварочного материала – Э 42.( табл.55 СНиП II-23-81).Сварочная проволока СВ–08–А ГОСТ 2246-70
Определяем расчётные сопротивления Rwf и Rwun:
Rwf = 180 МПа (табл.56 СНиП II-23-81);
При наибольшей толщине элементов сходящихся в узле 7 мм минимальная величина катета шва равна 5 мм(табл.38 СНиП II-23-81)
Принимаем величину катета сварного шва равной 6 мм.
Длина сварного шва по обушку:
Длина сварного шва по перу:
Условие прочности сварного шва:
Условие выполняется следовательно прочность сварного соединения обеспечена.
Усилие прочности сварного шва:
При наибольшей толщине элементов сходящихся в узле 7 мм минимальная величина катета шва равна 5 мм.
Принимаем величину катета сварного шва равной 5 мм.
Элемент № 3 (N3=N4):
Элемент № 17 (N17=N18):
Вычисляем требуемую величину катета шва по нижней грани нижнего пояса расчетом на совместные действия трех сил:
прочность сварного соединения обеспечена так как мы приняли величину катета шва 4мм.
При наибольшей толщине элементов сходящихся в узле 4.5 мм минимальная величина катета шва равна 4 мм.
Принимаем величину катета сварного шва равной 4 мм.
При наибольшей толщине элементов сходящихся в узле 5.5 мм минимальная величина катета шва равна 4 мм.
Вычисляем требуемую величину катета шва по нижней грани верхнего пояса расчетом на совместные действия трех сил:
РАСЧЕТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ РАЗДЕЛЬНОЙ БАЗЫ КОЛОННЫ.
Расчетные комбинации усилий в сечении над уступом:
+M2ma N2соотв = -574.31 кН – изгибающий момент догружает шатровую ветвь.
Усилия в ветвях колонны определяются по формуле:
в подкрановой ветви
По конструктивным соображениям свес плиты должен быть не менее толщину листов траверсы примем 1.3 см.
Тогда ширина плиты: принимаем
Расчет базы шатровой ветви
Требуемая площадь плиты:
Длина плиты: конструктивно принимаем
Среднее напряжение в бетоне под плитой:
Из условия симметрично расположения траверс относительно центра тяжести ветви расстояние между траверсами в свету равно:
при толщине траверсы 13 мм
Изгибающие моменты на отдельных участках плиты:
Участок 1(консольный свес )
Участок 2(консольный свес )
Участок 3(плита опертая на четыре стороны ;)
Участок 4(плита опертая на четыре стороны ;)
Принимаем для расчета
Толщину плиты определяю из условия прочности на изгиб:
Расчет траверсы и ребер базы
Исходя из конструктивных соображений принимаем толщину плиты
Высоту траверсы определяю из условия размещения сварного шва крепления траверсы к ветви колонны. Все усилия в ветви передаются на траверсы через 4 угловых шва. Сварка ручная проволокой марки :
Требуемая длина шва определяется по формуле:
– катет шва; – коэффициент глубины проплавления.
Принимаем для жёсткого узла высоту траверсы .
Расчетные характеристики:
(табл.56 СНиП II-23-81);
( табл.3 СНиП II-23-81)
(табл.51*СНиП II-23-81).
Коэффициенты глубины проплавления: ; (табл.34 СНиП II-23-81).
Определяю произведения:
следовательно проверяем условие прочности сварного шва по металлу шва.
Прикрепления рассчитываем по металлу шва принимая катет угловых швов
Проверяем допустимую длину шва
Требование к максимальной длине швов выполняется.
Проверяем напряжение в горизонтальных швах прикрепляющих траверсу к плите:
Сумма длин швов подсчитана с учетом на непровар по 2 см.
Расчет базы подкрановой ветви
при толщине траверсы 13мм
Толщину плиты определяем из условия прочности на изгиб:
Исходя из конструктивных соображений принимаем
Высоту траверсы определяем из условия размещения сварного шва крепления траверсы к ветви колонны. Все усилия в ветви передаются на траверсы через 4 угловых шва. Сварка ручная проволокой марки :
– катет шва; – коэффициент глубины проплавления;
Принимаю для жёсткого узла .
РАСЧЕТ АНКЕРНЫХ БОЛТОВ
N = -572 кН; М = 164 кНм – (из таблицы сочетаний РСН1)
Усилие воспринимаемое болтами определяется по формуле:
Для подкрановой ветви:кН
Определяем площадь нетто анкерного болта класса 8.8:
По табл.62 СНиП II-23-81 принимаем анкерный болт 24 мм с площадью поперечного сечения Abn =3.52 см2.
Компоновка конструктивной схемы каркаса . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
Теплотехнический расчет . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
Расчет фермы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
Статический расчет фермы с помощью ПК «Лира» . . . . . . . . . . 8
Статический расчет фермы ручным счетом . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
Подбор сечений стержней фермы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .12
Проверка подобранных сечений в ЛИР – СТК . . . . . . . . . . . . . . . 16
Расчет рамы каркаса – ручной счет . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
Сбор нагрузок на поперечную раму . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
Расчет на постоянную нагрузку и снег . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
Расчет на ветровую нагрузку . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
Расчет на вертикальные крановые воздействия . . . . . . . . . . . . . 38
Расчет на горизонтальные крановые воздействия . . . . . . . . . . . 42
Расчет ступенчатых колонн . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
Расчет поперечной рамы каркаса и подбор сечений ее элементов – автоматизированный расчет . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
Статический расчет рамы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
Подбор сечений элементов поперечной рамы . . . . . . . . . . . . . . 63
Расчет колонны . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
Проверка несущей способности элементов поперечной рамы 72
Расчет сварных швов и конструирование фасонок . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76
Расчет и конструирование раздельной базы колонны . . . . . . . . . . . . . . . . 84
Расчет базы шатровой ветви . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84
Расчет траверсы и ребер базы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85
Расчет базы подкрановой ветви . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86
Расчет анкерных болтов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88
Список используемой литературы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .89
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ:
Учебно-методическое пособие для студентов специальности 270102 «Промышленное и гражданское строительство» дневной формы обучения. сост. Т.М. Гуревич. – Кострома: КГСХА 2006. – 128 с.
СНиП II – 23 – 81*. Стальные конструкции. Нормы проектирования. – М.: Стройиздат 1995.
Металлические конструкции. Под общей редакцией профессора Е. И. Беленя. – М.: Стройиздат 1976. – 576 с.
Примеры расчета металлических конструкций. А. П. Мандриков 2-е издание М.: Стройиздат 1991. – 431 с.

метпубл.dwg

ПОПЕРЕЧНЫЙ РАЗРЕЗ РАМЫ КАРКАСА
СХЕМА ВЕРТИКАЛЬНЫХ СВЯЗЕЙ КАРКАСА
СВЯЗИ ПО НИЖНИМ ПОЯСАМ ФЕРМ
СВЯЗИ ПО ВЕРХНИМ ПОЯСАМ ФЕРМ
СТАЛЬНОЙ КАРКАС ОДНОПРОЛЕТНОГО ПРОМЫШЛЕННОГО ЗДАНИЯ
ОДНОЭТАЖНОЕ ПРОМЫШЛЕННОЕ ЗДАНИЕ
ПОПЕРЕЧНЫЙ РАЗРЕЗ РАМЫ КАРКАСА
СХЕМЫ СВЯЗЕЙ КАРКАСА
ГЕОМЕТРИЧЕСКАЯ СХЕМА ФЕРМЫ
РАСЧЕТНАЯ СХЕМА ФЕРМЫ М 1:100
СПЕЦИФИКАЦИЯ МЕТАЛЛА
ГЕОМЕТРИЧЕСКАЯ СХЕМА ФЕРМЫ
РАСЧЕТНАЯ СХЕМА ФЕРМЫ