Проектирование металического каркаса -КМ, чертежи

Q N cdw.cdw

Q N2 cdw.cdw

Q N2кран.cdw

Q Nкран.cdw

QN ветcdw.cdw

v1.cdw

каркас.cdw

Копия Ферма.frw

Линии влияния опорных реакций подкрановой балки.cdw

М1 кран.cdw

М1cd.cdw

М1cdw.cdw

Мh.cdw

Мкран.cdw

Мр снегcdw.cdw

нагрузка.cdw

расчет.cdw

сумма МP1cdw.cdw

сумма МPcdw.cdw

сумма МPкранcdw.cdw

сумМкран.cdw

сумМр снегcdw.cdw

сумМр снегА и Б.cdw

Ферма.dwg

Ферма.frw

Эпюры ветровой нагрузки.cdw

1Записка металическая ферма.doc

Задание на проектирование
Длина здания – 144 м;
Высота головки рельса – 20 м;
Грузоподъемность первого крана – 305 т;
Грузоподъемность второго крана – 8020 т;
Район строительства – г. Саратов;
Характер здания по тепловому режиму – не отапливаемое;
Режим работы кранов – легкий;
Тип кровли – прогонная;
Сталь поясов ферм – С255;
Сталь колонн – С235.
Компоновка каркаса здания
Скомпоновать каркас однопролетного цеха пролетом 24 м длиной 144 м оборудованного двумя мостовыми кранами грузоподъемностью 305 и 8020 т. Режим работы кранов легкий шаг рам 6 м отметка уровня головки подкранового рельса 20 м материал несущих конструкций С 235 С255 место строительства г. Саратов.
В следствие большой грузоподъемности крана и значительной высоты цеха примем жесткое сопряжение ригеля с колонной. Так как проектируемый цех не отапливаемый то примем однослойные стеновые панели из железобетона γ=2500 кгм3 =100 мм 18м. Кровля из профнастила. Примем покрытие прогонное и типовую стропильную ферму с уклоном i=135. Так как грузоподъемность крана 100т и здание значительной высоты проходы вдоль подкрановых путей отсутствуют. Примем привязку колонн к разбивочным осям на расстоянии а=500мм. Основные параметры крана принимаем по ГОСТ 6711-70 приведенные в таблице 1.
Таблица 1 – Параметры мостовых кранов
Максимальное давление колеса кН
Тип кранового рельса
Вспомогательный крюк
1 Вертикальные размеры поперечной рамы
Определим вертикальные размеры поперечной рамы в соответствии с рисунком 1. Расстояние от головки кранового рельса до низа несущих конструкций покрытия
f – величина которая на прогиб стропильной фермы для безопасного продвижения крана;
Полная высота цеха от уровня пола до низа конструкций покрытия
где Н1 – отметка уровня головки подкранового рельса.
Т.к. грузоподъемность крана больше 20 т колонну проектируем ступенчатой. Ориентировочно примем высоту верхней части колонны
где - высота рельса;
- высота подкрановой балки;
где Нсф – высота стропильной фермы на опоре.
Заглубление колонны ниже уровня пола тогда высота нижней части колонны
Общая высота колонны от низа базы до низа ригеля
2 Горизонтальные размеры поперечной рамы
Высота сечения верхней части колонны при а=500мм с учетом привязки фермы к разбивочной оси а=200мм при отсутствии проходов
Расстояние от оси подкрановой балки до оси колонны
С учетом совмещения оси подкрановой балки с осью подкрановой ветви колонны высота сечения нижней части колонны:
По максимальному значению примем .
Проверим не препятствуют ли размеры крана при этом должно выполняться следующее условие
Условие выполняется принятое решение обеспечивает передвижение крана.
Т.к. то верхнюю часть колонны делаем сплошного двутаврового сечения.
Т.к. то нижняя часть колонны делаем сквозного двутаврового сечения.
Т.к. принято жесткое сопряжение ригеля с колонной то конструктивная длина ригеля
Рисунок 1 – Схема поперечной рамы
1 Связи между колоннами
Служат для обеспечения их геометрической неизменяемости устойчивости колонн из плоскости рам восприятия и передачи на фундамент нагрузок действующих вдоль здания а так же для удобного монтажа колонн. Представляют систему распорок и жестких дисков (связевые блоки).
Связевые блоки составляют основу связи. С их помощью осуществляется прикрепление всех элементов связи к фундаментам. При большой длине здания для колонн с торца возрастают неупругие перемещения за счет податливости креплений продольных элементов к колоннам. Расстояние от торца до диска ограничивается с целью закрепления колонн расположенных близко к торцу от потери устойчивости. В этих случаях вертикальные связи ставятся в двух панелях причем расстояние между их осями должно быть таким чтобы усилия Ft не были очень велики смотри рисунок 2.
Рисунок 2 – Расположение связей между колоннами
– колонны; 2 – распорки; 4 – подкрановые балки
Усилия от ветровой нагрузки действующие на торец здания передаются от ветровой фермы к связевому блоку через распорки 1 или 2. С помощью распорок 4 закрепленные в узле связевого блока уменьшают расчетную длину колонн из плоскости рам если не выполняется проверка их устойчивости из этой плоскости. Роль распорок могут выполнять продольные элементы каркаса. Связь 5 предусматривают для передачи усилия от связевой фермы на подкрановую балку. Так как длина здания 144 м 200 м температурного шва нет.
1 Связи между фермами
Обеспечивают заданную геометрию конструкций покрытия и удобство монтажа закрепляют сжатые элементы из плоскости ригеля перераспределяют на соседние рамы местные нагрузки приложенные к одной раме. Система связей покрытия состоит из горизонтальных и вертикальных связей. Горизонтальные связи располагают в плоскостях нижнего и верхнего поясов ферм. Вертикальные связи – в плоскостях опорных и других стоек ферм. Горизонтальные поперечные связи по нижним поясам ферм размещают в торцах температурных блоках а так как длина здания 144 м дополнительно предусматривают поперечные связи в середине блока в соответствии с рисунком 3.
Рисунок 3 - Связи по нижнем поясам ферм
– поперечные горизонтальные связи; 2- растяжки; 3- продольные горизонтальные связи; 4- вертикальные связи
Горизонтальные поперечные связи образованные путем объединения нижних поясов двух соседних стропильных ферм с помощью решетки. Горизонтальные фермы воспринимают ветровые нагрузки от стоек торцевого фахверка и передают ее на связи между колоннами. Растяжки между нижними поясами ферм закрепляют пояса ферм от смещения сокращая их длину из плоскости фермы. Горизонтальные и продольные связи по нижним поясам фермы служат опорами для верхних концов стоек продольного фахверка и вовлекают в работу соседние рамы при действии сосредоточенных крановых нагрузок приложенных к 1 раме
Распорки по верхнему поясу ферм обеспечивают проектное расположение ферм в процессе монтажа и ограничивают гибкость верхних поясов из их плоскости. Роль распорок прогоны закрепленные от смещений с помощью горизонтальных поперечных связей в соответствии с рисунком 4.
Рисунок 4 - Связи по верхним поясам ферм
- поперечные вертикальные связи; 6- распорки
Сбор нагрузки на раму
1 Постоянные нагрузки
1.1 Нагрузки от веса покрытия на 1м2 горизонтальной поверхности
Таблица 2 – Нагрузки от веса покрытия на 1м2 горизонтальной поверхности
Нормативная нагрузка qf кНм2
Коэффициент надежности по нагрузке γf
Расчетная нагрузка q кНм2
Стропильная ферма 12·0008·24
Погонная расчетная постоянная нагрузка на ригель поперечной рамы от покрытия с учетом коэффициента надежности по назначению в соответствии с таблицей 2
Расчетное давление на колонну от веса покрытия
1.2 Постоянная нагрузка от веса продольной стены и остекления
Рисунок 5 – Схема действия постоянных нагрузок от веса продольной стены и остекления
Нагрузка от веса стены и остекления прикладывается к колонне на отметках +23700; +16800; +3300м в соответствии с рисунком 5.
Нагрузка от стеновой панели q fп= 2кНм2.
Нагрузка от парапетной плиты q fп.л= 1кНм2.
Нагрузка от остекления q fо= 05кНм2.
Нагрузка от стеновой панели с остеклением
Вес цокольной панели и нижнего остекления передается на фундаментную балку.
1.3 Постоянная нагрузка от подкрановой конструкции
1.4 Постоянная нагрузка от собственного веса колонны
Собственный вес колонны определим в процентном соотношении приняв для верхней части 20% для нижней – 80% от веса колонны q f.к=04кНм2.
Расчетный вес верхней части колонны
Расчетный вес нижней части колонны
1.5 Определим продольную силу от постоянных нагрузок в отдельных сечениях колонны
В точках С и Е часть постоянной нагрузки приложена с эксцентриситетом поэтому кроме продольных сил в этих точках действует сосредоточенный изгибающий момент в соответствии с рисунком 5.
Рисунок 6 – Сосредоточенный изгибающий момент
2 Временные нагрузки
Согласно СНиП 2.01.07-85 в данном районе снеговая нагрузка т.к. III климатический район.
Расчетная погонная снеговая нагрузка:
где - коэффициент учитывающий уклон кровли согласно СНиП «Нагрузки и воздействия»;
Давление на колонну от снега на стропильной ферме
Так как давление от ригеля передается через опорный столик прикрепленный к внутренней полке колонны то в узле С возникает сосредоточенный момент
2.2 Вертикальное давление крана
Рисунок 7 – Линии влияния опорных реакций подкрановой балки
Ординаты линий влияния в соответствии с рисунком 7
Наибольшее нормативное значение вертикальной нагрузки
где - коэффициент надежности по нагрузке принимаемый по СНиП ;
=095 –коэффициент надежности по назначению;
=1 – коэффициент учитывающий режим работы кранов;
– коэффициент сочетания от двух кранов легкого режима работы;
– вертикальное давление колеса крана.
Наибольшее расчетное давление на колонну
Наименьшее нормативное значение вертикальной нагрузки
Наименьшее расчетное давление на
Подкрановые балки устанавливаются с эксцентриситетом по отношению к оси нижней части колонны поэтому под действием верхних крановых нагрузок возникает изгибающий момент:
2.3 Горизонтальное действие кранов
Нормативное значение горизонтальной силы передается на поперечную раму
где - коэффициент трения при торможении тележки принимаемый для кранов с жестким подвесом груза;
=800кН - грузоподъемность крана;
=2 - число колес с одной стороны крана;
=38кН - вес тележки;
=2 - число тормозных колес тележки;
=4 - общее число колес тележки.
Расчетная сила поперечного торможения
2.4 Ветровая нагрузка
Нормативный скоростной напор ветра в данном регионе для открытой местности
Коэффициент учитывающий изменение ветрового давления по высоте
Аэродинамический коэффициент с наветренной стороны: сн=08 с заветренной стороны: с3=-06 .
Полная высота проектируемого цеха Н=2886м.
Полной высоте цеха соответствует напор
Уровню низа стропильной фермы соответствует напор
Определим среднее значение ординат:
В пределах высоты цеха – до 242м
В соответствии с рисунком 8 представим ветровую нагрузку в виде двух составляющих:
) равномерно-распределенную по высоте колонны qв
) сосредоточенная нагрузка на уровне пояса ригеля заменяющая равномерно распределенную на выше расположенных участках здания W
Рисунок 8 – Эпюры ветровой нагрузки
С заветренной стороны
Статический расчет рамы
1 Расчетная схема поперечной рамы
Рисунок 9 – Расчетная схема поперечной рамы
Расчетная схема поперечной рамы представлена на рисунке 9. Сквозной ригель заменяют условно сплошным с эквивалентной жесткостью.
Проверим необходимость учета упругих деформаций ригеля при расчете рамы (за исключением вертикальных нагрузок непосредственно приложенным к ригелю) проверкой условия
Так как на данной стадии проектирования сечение колонны неизвестно то условно установим соотношение
Примем и тогда получаем
Условие выполняется упругие деформации ригеля можно не учитывать.
2 Расчет на постоянную нагрузку статической рамы
Рисунок 9 – Расчетная схема рамы на постоянную нагрузку
Расчетная схема рамы на постоянную нагрузку представлена на рисунке 9.
Необходимые параметры для расчета
По методу перемещений каноническое уравнение для левого узла имеет вид
Построим эпюры изгибающих моментов от поворота узлов на величину рисунок 10
Рисунок 10 – Эпюра М1
Построим эпюры изгибающих моментов от заданной нагрузки рисунок 11
Рисунок 11 – Эпюра МР
Находим коэффициенты канонического уравнения и
Тогда каноническое уравнение примет вид
Изгибающие моменты от фактического угла поворота
Строим суммарную эпюру моментов от постоянной нагрузки рисунок 12
Рисунок 12 – Суммарная эпюра МР
Строим эпюру поперечных сил в раме методом дифференциации эпюры рисунок 13
Строим эпюру продольных сил используя значения продольных сил из п.3.1
Рисунок 14 – Эпюра N
3 Расчет рамы на снеговую нагрузку
Рисунок 15 – Расчетная схема рамы на снеговую нагрузку.
Расчетная схема рамы на снеговую нагрузку изображена на рисунке 15.
Параметры необходимые для расчета находим по формулам (59) и (60)
Каноническое уравнение по формуле (61).
Построим единичную эпюру М1 от поворота узлов на угол по формулам (62) (63) (64) и (65) представленную на рисунке 16
Рисунок 16 – Эпюра М1
Построим эпюры от заданной нагрузки по формулам (66) (67) (68) (69) (70) и (71) представленную на рисунке 17
Рисунок 17 – Эпюра МР
Изгибающие моменты от фактического угла поворота по формуле (72)
Построим суммарную эпюру моментов от постоянной нагрузки по формуле (73) представленную на рисунке 18
Рисунок 18 – Суммарная эпюра МР
Строим эпюру поперечных сил в рам методом дифференциации эпюры по формулам (74) и (75) представлена на рисунке 19
Строим эпюру продольных сил представлена на рисунке 20
Рисунок 20 – Эпюра N
4 Расчет рамы на вертикальную нагрузку от мостовых кранов
Рисунок 21 – Расчетная схема рамы на вертикальную нагрузку от мостовых кранов
Расчетная схема рамы на вертикальную нагрузку от мостовых кранов представлена на рисунке 21.
При расчете на вертикальную нагрузку от мостовых кранов жесткость ригеля не учитываем. Предположим что тележка крана расположена у колонны ряда А.
Каноническое уравнение для определения смещения плоской рамы формула (61).
Построим единичную эпюру М1 от смещения верхней опоры на представлена на рисунке 22
Рисунок 22 – Эпюра М1
Строим эпюру изгибающего момента от заданной нагрузки представлена на рисунке 23
Рисунок 23 – Эпюра МР
Коэффициенты канонических уравнений
Каноническое уравнение принимает вид
Крановая нагрузка является местной т.е. приложена не ко всем рельсам поэтому необходимо учесть пространственную работу каркаса. Так как кровля выполнена из мелкоразмерных элементов то коэффициент пространственной работы каркаса
где - число колес крана;
- сумма ординат линий влияния.
При жестком сопряжении и
Смещение рамы с учетом пространственной работы каркаса
Исправленные значения изгибающих моментов
Строим суммарную эпюру изгибающих моментов представлена на рисунке 25
Рисунок 25 – Суммарная эпюра Мр
Строим эпюру продольных сил с учетом поперечных сил и значений Dmax и Dmin представлена на рисунке 26
Рисунок 26 – Эпюра N
5 Расчет на горизонтальное воздействие мостовых кранов
Рисунок 27 – Горизонтальное воздействие мостовых кранов
Расчетная схема рамы от горизонтального действия мостовых кранов представлена на рисунке 27. При расчете на горизонтальную нагрузку от мостовых кранов жесткость ригеля не учитываем.
Каноническое уравнение
Построим единичную эпюру М1 от смещения верхней опоры на по формулам (76) (77) (78) представленную на рисунке 28
Рисунок 28 – Эпюра М1
Строим эпюру изгибающего момента от заданной нагрузки представленную на рисунке 29
Рисунок 29 –Эпюра МТ
Коэффициент пространственной работы каркаса аналогичен вертикальной крановой нагрузке:
Исправленные значения моментов по формуле (82)
Строим суммарную эпюру изгибающих моментов представленную на рисунке 30 по формуле (83)
Рисунок 30 - Суммарная эпюра М
Строим эпюру поперечных сил представленную на рисунке 31
Рисунок 31 - Эпюра Q
6 Расчет на ветровую нагрузку
Рисунок 32 – Ветровая нагрузка
Расчетная схема рамы на действие ветровой нагрузки представлена на рисунке 32. Расчет производим без учета жесткости ригеля
Построим единичную эпюру М1 от смещения верхней опоры на по формулам (76) (77) (78) представленную на рисунке 33
Рисунок 33 – Эпюра М1
Построим эпюру изгибающего момента от заданной нагрузки представленную на рисунке 34
Рисунок 34 – Эпюра Мq
Коэффициенты канонического уравнения
Строим суммарную эпюру изгибающих моментов представленную на рисунке 35 по формуле (83)
Рисунок 35 – Суммарная эпюра М
Строим эпюру поперечных сил в раме представленную на рисунке 36
Рисунок 36 – Эпюра Q
7 Таблица расчетных усилий и колебаний нагрузок в сечениях рамы
Таблица 3 – Расчетные усилия и колебания нагрузок
Наимено-вание нагрузки
Эпюра изгибающих моментов
Сечение надкрановой части
Сечение подкрановой части
Продолжение таблицы 3
Dmax на колонне ряда А
Dmax на колонне ряда Б
Ветер с лева колонна ряда А
Ветер с лева колонна ряда Б
Расчет стропильной фермы
1 Сбор нагрузок на ферму
Снеговую нагрузку и постоянную примем равномерно распределенной по всему пролету фермы. Равномерно распределенную нагрузку представим в виде эквивалентной сосредоточенной силы приложенного в узлах фермы в соответствие с рисунком 37.
Рисунок 37 – Расчетная схема стропильной фермы
Нагрузка на 1 м2 покрытия представлена в таблице 4.
Таблица 4 - Сбор нагрузок на ферму
Расчетная узловая нагрузка по верхнему поясу фермы (от равномерно распределенной нагрузки)
где d – расстояние между узлами верхнего пояса.
2 Определение усилий в стержнях фермы
3 Расчет сечений фермы
3.1 Расчет сечений верхнего пояса
Сечение фермы запроектируем из двух равнобоких уголков.
Наиболее загруженный элемент верхнего пояса 6-8 и8-9 с
Расчетная длина всех стержней верхнего пояса в плоскости фермы
Расчетная длина из плоскости фермы
Примем толщину фасонки
Ферма выполнена из стали С255 с
Задаемся предельной гибкостью элемента
Требуемая площадь сечения
Примем сечение 2100х8 ГОСТ 8509-93
Коэффициент продольного изгиба по максимальной гибкости
Условие соблюдается устойчивость элемента обеспечена.
Примем стержни 1-3 3-5 5-6 6-8 8-9 9-11 11-12 12-14 14-17 17-18 18-20 20-22 22-23 23-25 25-26 26-28 сечением 2100х8 ГОСТ 8509-93.
3.2 Расчет сечения нижнего пояса
Подберем сечения стержней 4-7 по максимальному напряжению (раст)
Расчетная длина элемента в плоскости фермы:
Расчетная длина из плоскости фермы равна расстоянию между закреплениями:
Примем сечение 263х5 ГОСТ 8509-93
Напряжение в элементе
Примем стержни 2-4 4-7 7-10 10-15 15-19 19-21 21-24 24-27 сечением 263х5 ГОСТ 8509-93.
3.3 Расчет сечения раскосов
Расчет сечения наиболее загруженного сжатого раскоса
Расчетная длина наиболее загруженного раскоса
Расчетная длина из плоскости фермы равна расстоянию между закреплениями
Ферма выполнена из стали С255 с .
Задаемся предельной гибкостью элемента
Примем сечение 290х7 ГОСТ 8509-93
Коэффициент продольного изгиба по максимальной гибкости:
Примем стержени 2-3 26-27 сечением 290х7 ГОСТ 8509-93.
Расчет сечения наиболее загруженного растянутого раскоса
Примем сечение 250х5 ГОСТ 8509-93
Примем стержни 3-4 7-9 13-14 14-16 20-21 24-26 и стержни 4-6 6-7 9-10 11-13 13-15 15-16 16-18 19-20 21-23 23-24 сечением 250х5 ГОСТ 8509-93.
3.4 Расчет сечения стоек
Расчетная длина элемента
Примем сечение 220х3 ГОСТ 8509-93
Условие не выполняется. Увеличим сечение уголка.
Примем сечение 256х5 ГОСТ 8509-93
Примем стержни 1-2 5-4 8-7 12-13 16-17 22-21 25-24 28-27 сечением 256х5 ГОСТ 8509-93.
Расчетная длина стойки
Примем стержни 10-11 14-15 18-19 сечением 250х5 ГОСТ 8509-93.
Сечения стержней фермы приведены в таблице 5. На раскосах и стойках устанавливаем прокладки на равном расстоянии.
Количество прокладок на сжатых раскосах
Количество прокладок на растянутых раскосах
Количество прокладок на сжатых стойках
Количество прокладок на растянутых стойках
Таблица 5 – Подбор сечений стержней фермы
Для сварки узлов фермы примем полуавтоматическую сварку проволокой CВ-08Г2С электродом Э50А с расчетным сопротивлением углового шва срезу по металлу шва
Расчетное сопротивление по металлу границы сплавления
1 Расчет опорного узла
Рисунок 37 – Опорный узел
1.1 Расчет длин швов прикрепляющие раскос 2-3 к фасонке
Определим требуемую длину шва обушка (рисунок 37).
Решающее значение будет иметь разрушение шва по металлу границы сплавления. Расчетная длина обушка
где =07 коэффициент распределения напряжений между швами пера и обушка;
- коэффициент работы шва;
Примем с катетом шва .
Определим требуемую длину шва пера
Решающее значение будет иметь разрушение шва по металлу границы сплавления. Расчетная длина пера
1.2 Расчет длин швов прикрепляющие стержень 2-4 нижнего пояса фермы к фасонке
Определим требуемую длину шва обушка
1.3 Расчет длин швов прикрепляющие стержень 1-3 верхнего пояса фермы к фасонке
1.4 Расчет фланца прикрепляемого к фасонке
Конструктивно примем толщину фланца 20мм. Проверим фланец на смятие.
Рассчитаем швы прикрепляющие ребро фасонки к фланцу. Катет шва
Фланец привариваем к фасонке по всей высоте но из-за неравномерного распределения напряжений в расчет вводим величину:
Прочность условного шва
Прочность шва обеспечена.
Проверим опорный участок на устойчивость. Расчетное сечение состоит из опорного ребра фланца и участка стенки фасонки а`
Площадь опорной части
Момент инерции относительно оси z совпадающей с профильной осью фермы
Радиус инерции относительно оси z
По гибкости определяем коэффициент продольного изгиба
Тогда устойчивость опорного участка
Условие выполняется устойчивость участка обеспечена.
2 Расчет промежуточного узла верхнего пояса
2.1 Расчет длин швов прикрепляющих пояс 5-6 к фасонке
Определим требуемую длину шва обушка (рисунок 38)
2.2 Расчет длин швов прикрепляющих пояс 6-8 к фасонке
2.3 Расчет длин швов прикрепляющих раскос 6-4 к фасонке
2.4 Расчет длин швов прикрепляющих раскос 6-7 к фасонке
3 Расчет промежуточного узла нижнего пояса
3.1 Расчет накладок.
Нижний пояс перекрыть уголковыми накладками из 2L63х5 ГОСТ 8509-93 (рисунок 39) для удобства сварки срезать вертикальное перо на величину:
Для более плавного залегания накладок к уголку с обушка снять фаску.
Площадь двух накладок.
Условная площадь ослабленного сечения нижнего пояса
Прочность нижнего пояса
Прочность нижнего пояса обеспечена.
Определим усилие в накладках
Это напряжение распределяется на 4 шва прикрепляющих накладку тогда определим предел текучести стали в зависимости от вида сварки. Требуемая длина швов при (по табл. 38* СНиП)
Расчетное усилие для крепления поясных уголков к фасонке
Длина каждого шва из двух уголков для обушка
3.2 Расчет длин швов прикрепляющих раскос 7-9 к фасонке.
3.3 Расчет длин швов прикрепляющих стойку 7-8 к фасонке.
3.4 Расчет длин швов прикрепляющих раскос 7-6 к фасонке.
4 Расчет конькового узла
Рисунок 40 – Коньковый узел
Коньковый узел является монтажным (рисунок 40). Полки верхнего пояса перекрываются гнутой листовой накладкой площадь поперечного сечения которой определяем по усилию приходящемуся на угловые швы со стороны обушков.
Горизонтальные усилия в накладке
Площадь поперечного сечения накладки
Ширина накладки с учетом выпуска накладки за грань уголка на
Примем толщину накладки
4.2 Расчет сварных швов прикрепляющих накладку
Требуемая конструктивная длина четырех угловых швов толщиной для прикрепления накладки к полкам поясных уголков.
Примем два шва длиной и два длиной .
Требуемая длина четырех швов передающих усилие на фасонку
Узловую фасонку состоящую из двух половинок перекрываем двухсторонними поясовыми накладками. Швы этих накладок рассчитываем на усилие
При толщине швов длина
Необходимая толщина четырех горизонтальных швов передающих вертикальную составляющую продольного усилия в прокладке на поперечные ребра приваренные к накладкам фасонки при длине шва .
4.3 Расчет длин швов прикрепляющих уголки пояса 12-14 и 14-17 к фасонке.
Расчетное усилие для швов
Вертикальные усилия в накладке
4.5 Расчет длин швов прикрепляющих уголки стойки 14-15 к фасонке.
4.6 Расчет длин швов прикрепляющих раскос 13-14 и 14-16 к фасонке.
Проектирование металлического каркаса одноэтажного промышленного здания. – Чайковский: издание ЧТИ ИжГТУ 2004;
СНиП II-23-81*. Стальные конструкции.
СНиП 2.01.07-85. Нагрузки и воздействия.
Беленя Е.И. Металлические конструкции – М.: Стройиздат – 1986.
ГОСТ 8509-93 Уголки стальные горячекатаные равнополочные. Сортамент.
ГОСТ 82-70* 06.11.1970 Прокат стальной универсальный. Сортамент.

2Записка металлическая колонна.doc

Требуется подобрать сечение сплошной верхней и сквозной нижней частей колонны однопролетного производственного здания (ригель имеет жесткое сопряжение с колонной).
Соотношение жесткостей верхней и нижней частей колонны
Материал колонны - сталь марки С 235.
Определение расчетных длин колонны
Расчетные длины для верхней и нижней частей колонны в плоскости рамы определим по формулам
- коэффициенты расчетной длины нижнего и верхнего участков колонны.
где N1 - наибольшее усилие в нижней части колонны;
N2 - наибольшее усилие в верхней части колонны то коэффициент будут равны
Таким образом для нижней части колонны
Расчетные длины из плоскости рамы для нижней и верхней частей равны соответственно
подбор сечения верхней части колонны
Сечение верхней части колонны принимаем виде сварного двутавра высотой hB =750 мм.
Определим требуемую площадь сечения по формуле
где - коэффициент надежности по назначению;
- коэффициент снижения расчетного сопротивления при внецентренном сжатии.
Для определения вычисляем предварительные характеристики сечения:
Для симметричного двутавра
где - радиус инерции
- ядровое расстояние
- условная гибкость:
- относительный эксцентриситет:
Задаемся отношением
Тогда коэффициент влияния формы сечения будет равен
Приведенный относительный эксцентриситет
По формуле 1 требуемая площадь сечения
Принимаем толщину полок 13 мм. Тогда высота стенки будет равна см
При и из условия местной устойчивости
Поскольку сечение с такой толстой стенкой неэкономично принимаем и включаем в расчетную площадь сечения колонны два крайних участка стенками шириной по
Требуемая площадь полки
Из условия устойчивости верхней части колонны из плоскости действия момента ширина полки
Проверяем пояс из условия обеспечения местной устойчивости
Геометрические характеристики сечения
Полная площадь сечения
Расчетная площадь сечения с учетом только устойчивой части стенки
Момент сопротивления
Проверка устойчивости верхней части колонны в плоскости действия момента по формуле
Значение коэффициента
Проверяем устойчивость верхней части колонны из плоскости рамы
Для определения mX найдем максимальный моментов средней трети расчетной длины стержня
Относительный эксцентриситет
Так как mX=5 то коэффициент с равен
Определим значения и
То в расчетное сечение колонны при проверке устойчивости из плоскости действия момента включаем полное сечение стенки
Колонна устойчива. Значительное недонапряжение при проверке устойчивости колонны из плоскости рамы не свидетельствует о неудачном подборе сечения.
Подбор сечения нижней части колонны
Сечение нижней части колонны сквозное состоящее из двух ветвей соединенных решеткой. Высота сечения hн=1250 мм. Подкрановую ветвь колонны принимаем из двутавра наружную – составного сечения в виде швеллера.
Другой рисунокРисунок 1 - Сечение нижней части колонны.
Определяем ориентировочное положение центра тяжести.
Усилие в подкрановой ветви
Усилие в наружной ветви
Определяем требуемую площадь ветвей задаваясь коэффициентом продольного изгиба ; (фасонный прокат).
Для подкрановой ветви
По сортаменту принимаем двутавр 40Б1 (h=3958 мм b=165 мм d=68 мм t=98 мм A=601 см2 Ix=15810 см4 Iy=736 см4 ix=168 см iy=35 см).
Для наружной ветви (листовой прокат)
Для удобства прикрепления элементов решетки просвет между внутренними гранями полок принимаем 398мм. Толщину стенки швеллера для удобства ее соединения с полкой надкрановой части колонны принимаем равной 8мм; высота стенки из условия размещения сварных швов равна 420мм.
Требуемая площадь полок
Из условия местной устойчивости полки швеллера
Геометрические характеристики ветви
Уточняем положение центра тяжести сечения колонны
Так как отличие от первоначально принятых размеров велико пересчитаем усилия в ветвях
Проверяем устойчивость каждой ветви как центрально сжатого стержня из плоскости рамы (относительно оси y).
Условие не выполняется снижение напряжения можно достичь установкой распорок свободная длина уменьшится вдвое тогда
Из условия равноустойчивости подкрановой ветви в плоскости и из плоскости рамы находим требуемое расстояние между узлами решетки.
Принимаем разделив нижнюю часть колонны на целое число панелей.
Проверяем устойчивость ветвей в плоскости рамы
Для подкрановой ветви:
Расчет решетки подкрановой части колонны
Поперечная сила в сечении колонны
Условная поперечная сила
При R=22 23кНсм2 условная поперечная сила равна
Расчет решетки проводим на .
Усилие сжатия в раскосе
Требуемая площадь раскоса
где - расчетное сопротивление для фасонного проката из стали С235 толщиной до 10 мм.
- коэффициент условий работы (учитываем что раскос из уголка и крепится к ветви одной полкой).
Примем уголок ( Aр=172 см2 imin=218 см).
Максимальная гибкость раскоса
Геометрическая длина раскоса
Напряжения в раскосе
Проверка устойчивости колонны в плоскости действия момента как единого стержня.
Определяем геометрические характеристики всего сечения.
Приведенная гибкость
где =27- коэффициент зависящий от угла наклона раскосов.
Условная приведенная гибкость
Для комбинаций усилий догружающих наружную ветвь (сечение 4-4) N2=2429 кН; М2=130095кНм.
Для комбинации усилий догружающих наружную ветвь (сечение 3-3) N1=37044 кН; М2=10855кНм.
Провера показывает что колонна устойчива.
Расчет и конструирование узла сопряжения верхней и нижней частей колонны
Расчетные усилия в сечении над уступом:
Прочность стыков шва проверяем по нормальным напряжениям в крайних точках сечения надкрановой части. Площадь шва равна площади сечения колонны.
Толщину стенки траверсы определяем из условия смятия по формуле
Где - длина сминаемой поверхности;
- ширина опорных ребер балок;
- толщина стенки плиты
Усилие во внутренней полке верхней части колонны
Длина шва крепления вертикального ребра траверсы к стенке траверсы
Применяем полуавтоматическую сварку проволокой марки Св-08А d=1.4-2мм ; . Назначаем ; ; ; ;
В стенке подкрановой ветви делаем прорезь в которую заводим стенку траверсы.
Для расчета шва крепления траверсы к подкрановой ветви составляем комбинацию усилий дающую наибольшую опорную реакцию траверсы.
N=3013кН; M=1507кНм2
Коэффициент 09 учитывает что усилия N b M приняты для 2-го основного сочетания нагрузок.
Из условия прочности стенки подкрановой ветви в месте крепления траверсы определяем высоту траверсы по формуле
где - толщина стенки 40 Б1;
RСР=13кНсм2 – расчетное сопротивление срезу фасонного проката из стали С 235.
Проверим прочность траверсы как балки нагруженной усилиями N M D. Нижний пояс траверсы принимаем конструктивно из листа 420х12 мм верхние горизонтальные ребра – из двух листов 180х12 мм.
Найдем геометрические характеристики траверсы.
Положение центра тяжести сечения траверсы
Максимальный изгибающий момент в траверсе М=2295кНм2 при N=221кН
Максимальная поперечная сила в траверсе с учетом усилия от кранов возникает
Расчет и конструирование базы колонны

колонна.dwg

РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ ИП Якушев Н.М. Лицензия № ГС-4-59-02-26-0-592000747206-008035-1 т. 8-912-98-100-78
Курсовой проект по МК
Место строительства-г.Электросталь
Электросталеплавиль- ный цех
ИжГТУ Кафедра "СКиСМ
Материал колонн С255 2. Материал подкрановых конструкций С255 3. Сварка полуавтоматическая сварочной прволокой Св-08ГА 4. Неуказанные катеты швов k =6 мм
Прокладка к торцу не приваривается
Колонна из стали С 235 по ГОСТ 27772-88 Сварка поясов автоматическая в "лодочку" под слоем флюса АН-60 сварной проволокой Св-08ГА Болты М24 класса 4.6. Все металлические детали обработать антикоразийнным покрытием.
Узел сопряжения верхней и нижней части колонны
Гаражный бокс на 12 мест размером 4
Наименование профиля
Наплавленный металл 1%
Металлические конструкции
Проекторование металлической колонны одноэтажного промышленного здания
Геометрическая схема фермы

ферма.dwg

РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ ИП Якушев Н.М. Лицензия № ГС-4-59-02-26-0-592000747206-008035-1 т. 8-912-98-100-78
Геометрическая схема фермы
Гаражный бокс на 12 мест размером 4
Спецификация сборных железобетонных конструкций
Наименование профиля
Наплавленный металл 1 %
Металлические конструкции
Проекторование металлического каркаса одноэтажного промышленного здания