Стальной каркас одноэтажного производственного здания (заочное отделение)

Записка стальной каркас зачетка 19.docx

Исходные данные з.к. 19
Район строительства – г. Киев;
Значение характеристичных нагрузок:
снеговая S0 = 155кНм2;
ветровая W0 = 037 кНм2;
Характер покрытия: холодное;
Грузоподъемность крана Qу = 15т;
Пролет цеха: L = 24 м;
Высота от пола до головки рельса: h= 13м;
Длина здания: Lзд= 4*24 = 96 м;
Продольный шаг колон: В = 6 м.
Материал несущих конструкций:
фермы покрытия(группа 2) – сталь С245;
колонны (группа 3) – сталь С245;
подкрановые балки (группа 1) – сталь С255;
вертикальные связи по колоннам (группа 3) – сталь С245.
Компоновка каркаса здания.
1 Компоновка рамы здания.
Проектируется одноэтажное промышленное здание расположенное в г. Львов. Длина здания составляет 96м с одним пролетом в 24м. Шаг колонн 12м. Здание оборудовано мостовым краном группы режима работы 6К грузоподъемностью 15т.
Колонны размещают так чтобы вместе с ригелями (стропильные фермы) они образовывали поперечные рамы. На поперечные рамы вдоль здания опираются подкрановые балки. Пространственная жесткость здания обеспечивается связями по колоннам и стропильным фермам.
Вертикальные габариты:
а) Расстояние от пола (0000) до уровня головки кранового рельса Н1=13000мм;
б) Расстояние от головки кранового рельса до низа несущих конструкций покрытия (нижний пояс стропильной фермы):
где Нкр – габаритный размер (мм). от головки кранового рельса до верхней точки тележки крана
0 – зазор между верхней точкой тележки крана и стропильными конструкциями;
а – зазор который учитывает прогиб конструкции покрытия (фермы связи) зависит от величины пролета L = 24 м. а=300мм.
Полезная высота цеха от уровня пола до низа стропильных ферм:
Размер принимаю кратным 18м по условиям кратности со стандартными ограждающими конструкциями. Принимаю =16200мм следовательно
По высотным размерам здания устанавливаем размеры верхней и нижней части колонны:
– высота подкрановой балки =1200мм;
– высота кранового рельса принимается для типа кранового рельса КР-70 =120мм.
Размеры нижней части колонны:
где =600мм – заглубление опорной плиты базы ниже нулевой отметки пола.
Общая высота колонны рамы от низа базы до низа ригеля
Привязку наружной грани колонны к разбивочной оси принимаем а0=250мм для крана грузоподъемностью 15т и группой режима работы 6К без устройства прохода вдоль подкранового пути для его ремонта и осмотра.
Высота сечения надкрановой части колонны hв определяем из условия жесткости в плоскости рамы не менее:
hв =112=452012=377мм
Расстояние от оси подкрановой балки до оси колонны (привязка крана):
где В1 – часть мостового крана что выступает за ось рельса (для крана грузоподъемностью Q=15т В1=200мм);
– зазор между краном и колонной по требованию безопасности.
Принимаем Х=750мм (для кранов грузоподъемностью до 50т).
Высота сечения подкрановой части колонны hн назначаем из условия обеспечения жесткости здания в поперечном направлении:
2 Компоновка связей здания.
Связи каркаса обеспечивают геометрическую неизменяемость и устойчивость элементов в продольном направлении общую пространственную работу конструкций каркаса жесткость здания и удобство монтажа необходимые для передачи ветровых нагрузок и инерционных воздействий кранов с одних конструкций на другие. При правильной системе связей обеспечивается последовательность доведений усилий от места приложения нагрузки до фундаментов опор здания наиболее коротким путем. Они состоят из двух основных систем: связи между колоннами и связи по покрытию.
3 Связи между колоннами.
Связи между колоннами обеспечивают во время эксплуатации и монтажа геометрическую неизменяемость каркаса и его несущую способность в продольном направлении воспринимают и передают на фундамент ветровые нагрузки которые действуют на торец здания и влияния от продольного торможения мостовых кранов а также обеспечивают устойчивость колонн из плоскости поперечных рам. Система связей по колоннам состоит из надкрановых равноплоскостных связей V-образной формы расположенных в плоскости продольных осей здания и подкрановых двухплоскостных крестовых.
По длине здания устраиваем одну вертикальную подкрановую связь в осях 9-10.
Надкрановые связи устанавливаем в крайних шагах колонн в осях 1-2 и 16-17 а также в местах где предусмотрены вертикальные связи по опорам стропильных ферм т.е. в осях 9-10.
Промежуточные колонны (вне блока связей) на уровне стропильных ферм раскрепляются распорками.
4 Связи по покрытию.
Система связей покрытия состоит из горизонтальных и вертикальных связей образующих жесткие блоки в торцах здания.
Связи по покрытию располагаются: в плоскости нижних поясов стропильных ферм – поперечные и продольные горизонтальные связевые фермы; в плоскости верхних поясов стропильных ферм – продольные распорки между фермами.
Поперечные связевые фермы по нижним поясам стропильных ферм предусматриваем в торцах здания. Поперечные горизонтальные связи на уровне нижних поясов ферм воспринимают ветровую нагрузку на торец здания переданную верхними частями стоек фахверка и вместе с поперечными горизонтальными связями по верхним поясам ферм и вертикальными связями между фермами обеспечивают пространственную жесткость покрытия.
Продольные горизонтальные связи в плоскости нижних поясов стропильных ферм .
Стропильные фермы не прилегающие непосредственно к связям раскрепляются в плоскости расположения этих связей распорками и растяжками. Распорки обеспечивают необходимую жесткость ферм при монтаже.
Основное назначение вертикальных связей – обеспечить проектное положение ферм при монтаже и увеличить их пространственную жесткость.
Сбор нагрузок на покрытие
Расчетную нагрузку определяем в табличной форме.
Наименование нагрузки
Нормативноезначение нагружения (кНм2)
Коэффициент надежности по нагрузке
Расчетноезначение нагружения (кНм2)
Стальной профилированный настил
Стальные прокатные прогоны
Собственный вес фермы
Суммарное нагружение от массы покрытия
Узловые нагрузки на ферму от постоянной нагрузки (вес покрытия):
Узловые нагрузки на ферму от снеговой нагрузки:
Расчет элементов стропильной фермы покрытия.
1 Расчет усилий в стержнях фермы.
Расчет усилий в стержнях фермы производится с помощью программного обеспечения SCAD.
Расчетная схема фермы с нумерацией элементов и узловой постоянной нагрузкой
Расчетная схема фермы с нумерацией элементов и узловой снеговой нагрузкой
Эпюра продольных сил от постоянной нагрузки
Эпюра продольных сил от снеговой нагрузки
Эпюра продольных сил от постоянной и снеговой нагрузки
Усилия в сечениях фермы
Усилие N кН от Pпост=1044 кН
Усилие N кН от Pснег=3186 кН
2 Подбор сечений элементов фермы.
Подбор сечения верхнего (сжатого) пояса фермы.
Подбор сечения верхнего пояса производим для наиболее нагруженных стержней – 19 и 20. N19(20)=2878 кН.
Расчетная длина в плоскости фермы:
Расчетная длина из плоскости фермы:
Согласно СНиП II-23-81 “Стальные конструкции” примем марку стали С245 с расчетным сопротивлением Ry=24кНсм2. Сечение верхнего пояса принимаем из равнополочных уголков.
Зададимся гибкостью 80. Определим требуемые радиусы инерции:
Определяем коэффициент продольного изгиба для λ=80 и Ry=24кНсм2. φ=0686
Определяем требуемую площадь сечения уголков:
По сортаменту принимаем сечение из двух равнополочных уголков 290х6 А=2х106=212см2; iy=404см.
Определяем гибкость:
Определяем коэффициент продольного изгиба для и Ry=24кНсм2
Проверяем прочность подобранного сечения:
Прочность сечения не обеспечена.
По сортаменту принимаем сечение из двух равнополочных уголков 290х8 А=2х139=278см2; iy=408см.
Условие выполняется прочность сечения обеспечена.
Подбор сечения нижнего (растянутого) пояса фермы.
Подбор сечения нижнего пояса производим для наиболее нагруженных стержней – 25и 26. N25(26)=27524кН.
По сортаменту принимаем сечение из двух равнополочных уголков 270х5 А=2х686=1372см2; iy=323см.
Выполняем проверку принятого сечения по II предельному состоянию.
Расчетная длина в плоскости фермы l
Расчетная длина из плоскости фермы ly =2lm=12000 мм.
Подбор сечения раскоса 1 11.
Расчетное усилие в опорном раскосе N1=-19599кН.
Из условия равноустойчивости принимаем сечение из двух равнополочных уголков.
Согласно СНиП II-23-81 “Стальные конструкции” примем марку стали С245 при толщине фасонного проката от 2 до 20мм с расчетным сопротивлением Ry=24кНсм2.
Зададимся гибкостью λ=100.
Определим требуемые радиусы инерции:
Определяем коэффициент продольного изгиба для λ=100 и Ry=24кНсм2. φ=0542
По сортаменту принимаем сечение из двух равнополочных уголков 275х6 А=2х878=1756см2; iy=344см.
Условие λх≤ λпр и λу≤ λпр не выполняется.
Принимаем сечение раскоса из двух равнополочных уголков 2125х8 с геометрическими характеристиками: А=197 см2; i iy =546 см.
Подбор сечения раскоса 2 10.
Расчетное усилие в раскосе N2=13775кН.
По сортаменту во избежание повреждения формы при транспортировке и монтаже принимаем минимальное сечение конструктивно из двух равнополочных уголков 250х5 А=2х48=96см2; iy=245см.
Расчетная длина из плоскости фермы ly =ld=4360 мм.
Подбор сечения раскоса 4 8.
Расчетное усилие в опорном раскосе N4=-778кН.
По сортаменту принимаем сечение из двух равнополочных уголков 2100х7 А=2х138=276см2; iy=445см.
Подбор сечения раскоса 5 7.
Расчетное усилие в раскосе N2=186кН.
Во избежание повреждения формы при транспортировке и монтаже принимаем минимальное сечение из двух равнополочных уголков 250х5 А=2х48=96см2; iy=245см.
Расчетная длина из плоскости фермы ly =ld=4470 мм.
Подбор сечения стойки 3 9.
Расчетное усилие в стойкеN3=-423кН.
По сортаменту принимаем сечение из двух равнополочных уголков 275х5 А=2х739=1478см2; iy=342см.
Подбор сечения стойки 6.
Расчетное усилие в стойкеN6=-2761кН.
Зададимся гибкостью λ=150.
Определяем коэффициент продольного изгиба для λ=150 и Ry=24кНсм2. φ=0276
Подбор сечений стержней фермы
3Конструирование узлов.
Узел 1 (нижний опорный узел).
Расчет сварных швов производим по металлу шва.
Усилие в опорном раскосе N1=-2878кН сечение – 290х8 .
Усилие в нижнем поясе N24=12843кН сечение – 270х5 .
Так как уголковая сталь относится к несимметричным профилям то расчетная нагрузка в стержне распределяется на обушок и перо уголка.
Определяем длину сварного шва в опорном раскосе:
Согласно СНиП минимальный катет сварного шва для обушка:
Определяем длину сварного шва в нижнем поясе:
– коэффициент при ручной сварке элементов в лодочку принимаемый по СНиП II-23-81* табл.34*.
– расчетное сопротивление угловых швов срезу по металлу шва определяемый по СНиП II-23-81* табл.56 в зависимости от марки электрода (Э50) для принятой марки стали элементов фермы и фасонок.
γwf γс – коэффициенты условий работы шва равные единице согласно СНиП II-23-81* п.11.2.
Узел 2 (промежуточный узел).
N2=13775кН сечение – 250х5 .
N4=-778кН сечение – 2100х7 .
N3=-423кН сечение – 275х5 .
Усилия в нижнем поясе:
N24=12843кН сечение – 270х5 .
N25=27524кН сечение – 270х5 .
Усилие на швы крепления нижнего пояса к фасонке:
N= N25- N24=27524-12843=14681кН
Конструктивно крепление нижнего пояса к фасонке принимается по всей ее длине которая определяется по чертежу с учетом масштаба после конструирования узла. Для нижнего пояса .
Определяем требуемую высоту катетов сварных швов.
Узел 3 (верхний монтажный узел).
Усилия в верхнем поясе:
N19= N20= - 2878кН сечение – 290х8 .
N6= - 2761кН сечение – 275х5 .
Принимаем =5 см (конструктивно).
Определим усилие в стыке Nс=12 N19=122878=34536 кН.
bн=2lуг+tф+2с=290+10+210=210 мм.
Принимаем толщину накладки
Проверяем прочность узла верхнего пояса фермы.
Прочность обеспечена.
Монтажный стык двух отправочных элементов ферм выполняется с помощью ручной сварки электродом Э42. Так как то расчет ведем по металлу шва.
Швы прикрепляющие листовую накладку к поясам рассчитываем на усилие в накладке
Требуемая длина швов прикрепления накладки к полкам поясных уголков:
Принимаем два шва по 10 см и два шва по 5 см.
Определим длину сварных швов крепления верхнего пояса к фасонке. Сварка полуавтаматическая сварочной проволокой СВ-08А диаметром d=2 мм. Так как
то расчет ведем по металлу шва.
Расчетное усилие определяем как максимальное из двух усилий
Определяем длину швов
Окончательно длины сварных швов назначаем конструктивно по габаритам фасонки.
Определим требуемый катет угловых швов для присоединения вертикальных накладок к фасонке
Стальные конструкции: СНиП II-23-81*. Нормы проектирования - М.: Стройиздат.
Лихтарников Я.М. Расчет стальных конструкций. - К.: Будивельник1984.
Металлические конструкции. Беленя Е. И.
Нагрузки и воздействия : СНиП 2.01.07-85. Нормы проектирования - М.:Стройиздат.
Рудаков В.Н. Гринь В.И. Методические указания к выполнению курсового проекта по металлическим конструкциям «Расчет и конструирование элементов покрытия производственного здания».
Раздел I. Расчет элементов покрытия.-Харьков ХИИКС 1983.
То же. Раздел I I. Конструирование элементов покрытия.- Харьков ХИИКС 1983.

Каркас 24х96 м зк 19.dwg

Наплавленный металл 0.5%= 5.9
заподлицо с основным металлом
Заводской стыковой шов нижнего пояса зашлифовать
Все отверстия d 23мм.
Спецификация элементов на одну отправочную марку
Болты нормальной точности М20
Геометрическая схема фермы
Схема расположения колонн
Схема расположения связей по верхним поясам ферм
Схема расположения связей по нижним поясам ферм
Геометрическая схема
Примечания: 1. Материал конструкций - сталь С245 ГОСТ 27772-88. 2. Соединения: заводские - сварные
монтажные - сварные и болтовые. 3. Заводская сварка - полуавтоматическая
монтажная - ручная. 4. Антикоррозионная защита конструкций - маслянная краска по грунту.