Расчет поперечной рамы здания- КМ

записка.doc

Компоновка поперечной рамы здания.
Рисунок - Поперечная рама здания.
f – возможный прогиб фермы.
Принимаем H2 кратным 200 мм в сторону увеличения.
H2 = 3600 мм тогда H0 = H1 +H2 = 17000+4400=21400 мм
Принимаем H0 кратным 600 мм. H0 = 21600 мм
При этом увеличивается отметка головки рельса по заданию на столько же на сколько увеличена H0 т.е. на 200 мм т.е.H1 = 17900 мм
Высота подкрановой балки hб = B = = 1500 мм.
Высоту рельса hр можно принять в пределах от 130 до 200 мм.
Высота верхней части колонны
Hв = hб + hр +H2 = 1500+200+4400=6100 мм
Высота нижней части колонны
Hн = H0 – Hв + 800 = 21600-6100+1000=16500 мм
Высота фермы Hф принимается в зависимости от пролёта L :
Hф = 3150 при пролёте L=30 м
Привязка наружной грани колонны к разбивочной оси а=250мм.
Ширина сечения колонны h из соображений жёсткости не должна превышать 120 общей высоты колонны H.
Привязка оси подкрановой балки к разбивочной оси l1 не должна превышать l1 ³ B1 + (h –a) + 75
l1 ³ 400 + (900 – 250) + 75 = 1125 мм.
Принимаем кратным 250 мм l1 = 1250 мм.
Постоянные нагрузки.
Постоянные нагрузки на 1 м2 кровли производственного здания определяются по приложению 1 как сумма нагрузок от компонентов покрытия. Расчётная нагрузка получается умножением нормативной на коэффициент надёжности по нагрузке γf.
Расчётная равномерно распределённая линейная нагрузка:
где gn - коэффициент надёжности по назначению
qкр - расчётная нагрузка равномерно распределённая по
B - шаг стропильных ферм
a - угол между покрытием и горизонтальной плоскостью.
Опорная реакция ригеля рамы:
где l – пролёт здания.
Постоянная нагрузка.
Коэффициент перегрузки
Гофрированные листы:
стальные толщиной 06-08 мм высота гофра 40-60 мм.
Прогоны сплошные пролётом 12 м
Собственный вес металлических конструкций шатра
Расчётное значение снеговой нагрузки следует принимать по приложению 2. Нормативное значение получается из расчётного умножением на коэффициент 07. S = 08 МПа.
Расчётная снеговая линейная нагрузка:
где m - коэффициент перехода от веса снегового покрова земли к снеговой нагрузке на покрытие.
При уклонах кровли меньше или равных 25° m = 1.
P max = gc y Fн max Y
где y - коэффициент сочетаний равный 085 для режимов 1К-6К.
Y – ордината линии влияния.
F=16934+19536+33948+367+26164+23561+11634+8881=177358 кН
Расчётное минимальное усилие P min передаваемое на колонну колёсами крана определяется аналогично:
P min = gc y Fн min Y
F=8174+9430+13644+1475+1263+11373+4676+3570=78247 кН
Fн min = 98 (Q + Qк)nк – Fн max
где Q – грузоподъёмность крана т
Q – масса крана с тележкой кН
n – число колёс с одной стороны крана.
Fн min 1 = 98 (50 + 130)4 – 347 = 1675 кН
Fн min 2 = 98 (50 + 130)4 – 367 = 1475 кН
Расчётная горизонтальная сила Т передаваемая подкрановыми балками на колонну:
где Т н – нормативное значение горизонтальной нагрузки направленной поперёк кранового пути и вызываемое торможением электрической тележки.
Т = 11 × 085 × 139 × 4968 = 6457 кН
Моменты от крановой нагрузки определяются как
Mmax (min) = Pmax (min)×e
Mmax =16583×105 = 174122 кН×м Mmin = 73161×105 = 76819 кН×м
Нормативное значение ветровой нагрузки W m на высоте Z над поверхностью земли следует определять по формуле:
где W m – нормативное значение ветрового давления по приложению 2 k – коэффициент учитывающий изменение ветрового давления по высоте (приложение ) c – аэродинамический коэффициент (для наветренной стороны с = +08 для подветренной с = -06).
Расчётная ветровая линейная нагрузка:
где gf = 14 – коэффициент надёжности по ветровой нагрузке.
Эквивалентная ветровая линейная нагрузка:
Для приведения ветровой нагрузки к эквивалентной применяется коэффициент α на который следует умножать значение ветровой нагрузки в уровне низа фермы. В приложении приводятся коэффициенты kα для различных типов местности при заделке колонны ниже отметки 0.000 на 800 мм. Промежуточные значения коэффициентов k и kα получаются интерполированием.
Сосредоточенная сила в уровне низа фермы определяется как
где W2 – значение ветровой нагрузки в уровне низа фермы
W3 – значение ветровой нагрузки в уровне верха фермы.
Рисунок - Схема определения ветровой нагрузки.
Коэффициент пространственной работы.
αпр = α1 + α2(n0Sy – 1)
где n0 – число колёс двух кранов на одной подкрановой балке (на одной стороне кранов)
Sy – сумма ординат линий влияния полученная при определении Рmax
α1 и α2 – коэффициенты упругого отпора определяемые по табл.
αпр=0388+0259(84968-1)=0546
Коэффициент пространственной работы отражает перераспределение сосредоточенной нагрузки приложенной к одной из рам пространственного блока промздания ( в данном случае крановой как давления так и торможения) на соседние рамы из-за жёсткости кровли. На него следует умножать эпюры моментов при смещении верхней опоры соответственно только от крановой нагрузки. Расчёт рамы от ветровой нагрузки следует выполнять как плоской системы.
РАСЧЕТ СТРОПИЛЬНОЙ ФЕРМЫ.
Определение нагрузок на ферму.
Нагрузка от веса кровли q кр = 637 кНм
Нагрузка от снега S=912 кНм
Итого расчетная нагрузка q= qкр+S = 637+912=1549 кНм
Узловая сила F=15493=4647кН
Опорная реакция фермы 464745=20912 кН
Расчетные усилия в стержнях фермы (от постоянной и снеговой нагрузки).
Расположение стержня фермы
Обозначение стержня фермы
Расчетные усилия в стержнях фермы кН
Усилие в стержне А-1 верхнего сжатого пояса фермы являются нулевыми т.к. нагрузка передаётся непосредственно на колонну.
Сечения стержней фермы подбираются как центрально растянутые или сжатые по требуемой площади
Подбор сечения стержней фермы.
= = 0000873 м=873 см
Принимаем № 10ШТ1 с А=195 см = 25 см ; = 36 см
Максимальное напряжение в сечении Н-2
МПа – условие выполнено прочность сечения обеспечена. Недогружение сечения составляет
= = 0002039 м=2039 см
Принимаем № 115 ШТ1 с А=230 см = 3 см ; = 37 см
Максимальное напряжение в сечении Н-5
= = 0002425 м=2425 см
Принимаем № 13 ШТ1 с А=272 см = 34 см ; = 42 см
Максимальное напряжение в сечении Н-8
= = 0002588 м=2588 см
Максимальное напряжение в сечении В-3
= = 0003327 м=3327 см
Принимаем № 15 ШТ1 с А=342 см = 4 см ; = 46 см
Максимальное напряжение в сечении Д-6
N=289 кН R=240 МПа 095
= = 0001811 м=1811см
Принимаем 2 № 100636 с =9592=1918 см = 32см
Максимальное напряжение в сечении 1-2
N=225 кН R=240 МПа 095
= = 0000987 м=987 см
Принимаем 2 №565 с =5412=1082 см = 172см = 269 см.
Максимальное напряжение в сечении 2-3
Задаемся = 038 N=160кН R=240 МПа 08
= = 0002193=2193 см
Принимаем 2 № 907 с =1232=246 см = 277см = 406 см
Максимальное напряжение в сечении 4-5
N=95 кН R=240 МПа 095
= = 0000417 м=417 см
Принимаем 2 №505 с =482=96 см = 153см = 245 см.
Максимальное напряжение в сечении 5-6
Задаемся = 03 N=33кН R=240 МПа 08
Принимаем 2 №755 с =7392=1478см= 231см = 342 см.
Максимальное напряжение в сечении 7-8
Задаемся = 023 N=46кН R=240 МПа 08
Принимаем 2 №565 с =5412=1082см= 172см = 269 см.
Максимальное напряжение в сечении 3-4
Для сварки поясов фермы с раскосами и стойками выбирается полуавтоматическая сварка проволокой Св-08 и затем выясняется как будет разрушаться шов- по металлу шва или по металлу границы сплавления: Rwf f γwf> или Rwz z γwz. Для дальнейшего расчёта выбирается минимальное из произведений. Длина шва определяется по формуле:
Rwf = 055Rwunγwm = 055×410125=180Мпа;
Rwz = 045Run= 045×370=167Мпа
Rwf f γwf=180×09=162Мпа Rwz z γwz=167×105=175Мпа
СТАТИЧЕСКИЙ РАСЧЁТ РАМЫ.
Эпюры моментов от горизонтального торможения.
). n=1 k=0472 R=1664 кН
Эпюры моментов от ветровой нагрузки.
). n=1 k=0375 R=1529 кН
). n=1 k=0375 R=1147 кН
). n=1 kR=1292; R=-33 кН
Эпюры моментов от вертикального давления крана.
). n=1 kR=1292; R=75 кН
Таблица комбинаций усилий.
Dmax на левую стойку
Dmax на правую стойку
Усилия от постоянной нагрузки учтены с коэф. 08
Проверка сечения колонны в плоскости действия момента
Ширина сечения колонны задаётся согласно компоновке 900 мм и принимается двутавровой из сортамента 90Б2. А=27240
Определяется относительный эксцентриситет
Определяется приведенная гибкость
Находится коэффициент влияния формы сечения
s===2274 Ryγc=23 кНсм2
Проверка сечения колонны из плоскости действия момент .
ly ===170>120 поэтому ставятся распорки из плоскости колонны делящие нижнюю часть колонны пополам. Тогда
a=065+005m=065+005202=0751;
s===2275 Ryγc=23кНсм2 Недонапряжение =109%
Расчет шарнирного сопряжения фермы с колонной.
Определим катет шва "ш1" прикрепляющий опорное ребро к фасонкам по формулам
Т.к. то расчет ведем по металлу шва.
Согласуя катет шва расчетный и по табл.38 (СНиП 11-23-81*) принимаем .
Определяем размеры опорного ребра из условия работы его на смятие по площади опирания. Принимаем
где F=209 кН – опорная реакция фермы; - расчетное сопротивление местному смятию.
Определяем катет шва "ш2" прикрепляющий ребро оголовка колонны к плите.
Определяем высоту ребра оголовка колонны из условия прикрепления его сварными швами "ш3" к стенке колонны передающих опорную реакцию на колонну по формуле принимая
Высоту ребра оголовка колонны принимаем из соображений технологии изготовления
Определяем толщину ребра оголовка колонны из условия работы его на сдвиг по формуле
где F=20.9 кН - опорная реакция фермы;
b=24см – ширина двух ребер оголовков колонны;
- расчетное сопротивление местному смятию.
Узел шарнирного опирания фермы и колонны.
Узел опирания подкрановой балки на консоль колонны.
Высота консоли в месте её крепления к колонне принимается равной ширине колонны из соображений равномерной передачи момента от крановой нагрузки с консоли на колонну т.к. момент можно представить в виде двух сил с одинаковым плечом равным ширине колонны (высоте консоли).
Толщина полки консоли принимается равной толщине полки колонны из вышеназванных соображений.
Определяется толщина стенки консоли
Катет шва прикрепляющий консоль к колонне. рассчитывается на максимальное из усилий: Dmax или H=Mmax h. Длина шва определяется суммированием длин швов прикрепляющих консоль к колонне или в запас прочности её можно принять равной высоте двутавра плюс ширина его полки.
H= 17412.2 90 = 193 кН Dmax = 1658 кН
Размер катета принимаем конструктивно равным 6 мм.
Проверяется стенка колонны в месте примыкания консоли
sпр = 115×23=265 кНсм2
Узел опирания колонны на фундамент.
Определяем размеры опорной плиты базы колонны.
1 Ширина плиты B принимается равной ширине полки колонны плюс 1020 см. Данный размер уточняется после определения длины плиты и согласования с размерами выпускаемого проката.
где Rб=g×Rпр=12×07=084 кНсм2 - расчётное сопротивление сжатию бетона фундамента.
Принимаем длину плиты равной 145 см.
3 Толщину опорной плиты в запас прочности можно рассчитать на максимальные нормальные напряжения действующие под плитой в фундаменте.
smax= ==080 Rб=084 кНсм2
Плита разбивается на участки и в каждом из них определяется момент от отпора фундамента.
Опорная плита колонны.
Участок 1 (консольный)
M1= smax×c22=080×8822=310 кН×см
Участок 2 (плита опёртая на 3 канта). Участок 2 может рассчитываться и как консоль если расстояние между траверсами превышает вылет консоли более. чем в 2 раза.
M2=b×smax×b2= 0108×080×302= 778 кН×см
Участок 3 (плита опёртая на 4 канта)
M3=a×smax×a2=0125×080×(302)2=225 кН×см
Толщина плиты рассчитывается на максимальный момент.
Принимаем толщину опорной плиты равной 50 мм.
Высота траверсы определяется из условия размещения сварных швов прикрепляющих её к полкам колонны и передающих часть усилия с колонны на траверсу. В запас прочности можно считать что всё усилие передается с колонны через траверсу на опорную плиту тогда оно определится как
Расчёт анкерных болтов производится на комбинацию Nmin Mсоотв из таблицы комбинаций усилий. Усилие в анкерном болте
где а = h2-c3=452-102663=-1172 см;
y=(L2+a)+15 см=1452-1172+15=7578 см.
Диаметр анкерных болтов подбираем по требуемой площади
где n- количество болтов с одной стороны колонны Rbt-расчётное сопротивление растяжению анкерного болта (табл.60*[2]).
Анкерный болт d=48 мм (Abn=1472 см2).
Расчет анкерных планок

Лист2-печать.dwg

Теометрическая схема фермы
Спецификация на отправочный элемент металлических конструкций по ГОСТ 27772-88
Масса наплавленного метала 2%
Заводские швы производить полу-автоматом в среде СО2 электродной проволокой Св-08Г2С по ГОСТ 2246-70.
Все сварные швы Kf=6мм
Все болты нормальной точности М20 по ГОСТ 7798-70 кроме оговоренных.
Все отверстия d=23 мм
Монтажные швы выполнять злектродом типа Э 42А по ГОСТ 9467-75.
Таблица заводских сварных
швов на 1 марку в метрах
Общая масса конструкций со сварными швами 20930
Таблица отправочных марок

Расчёт узлов.doc

8.2. Расчет шарнирного сопряжения фермы с колонной.
Определим катет шва "ш1" прикрепляющий опорное ребро к фасонкам по формулам
Т.к. то расчет ведем по металлу шва.
Согласуя катет шва расчетный и по табл.38 (СНиП 11-23-81*) принимаем .
Определяем размеры опорного ребра из условия работы его на смятие по площади опирания. Принимаем
где F=209 кН – опорная реакция фермы; - расчетное сопротивление местному смятию.
Определяем катет шва "ш2" прикрепляющий ребро оголовка колонны к плите.
Определяем высоту ребра оголовка колонны из условия прикрепления его сварными швами "ш3" к стенке колонны передающих опорную реакцию на колонну по формуле принимая
Высоту ребра оголовка колонны принимаем из соображений технологии изготовления
Определяем толщину ребра оголовка колонны из условия работы его на сдвиг по формуле
где F=20.9 кН - опорная реакция фермы;
b=24см – ширина двух ребер оголовков колонны;
- расчетное сопротивление местному смятию.
Рисунок 1- Узел шарнирного опирания фермы и колонны.
2 Узел опирания подкрановой балки на консоль колонны.
Рисунок 2-Узел опирания подкрановой балки на консоль
Высота консоли в месте её крепления к колонне принимается равной ширине колонны из соображений равномерной передачи момента от крановой нагрузки с консоли на колонну т.к. момент можно представить в виде двух сил с одинаковым плечом равным ширине колонны (высоте консоли).
Толщина полки консоли принимается равной толщине полки колонны из вышеназванных соображений.
Определяется толщина стенки консоли
Катет шва прикрепляющий консоль к колонне. рассчитывается на максимальное из усилий: Dmax или H=Mmax h. Длина шва определяется суммированием длин швов прикрепляющих консоль к колонне или в запас прочности её можно принять равной высоте двутавра плюс ширина его полки.
H= 17412.2 90 = 193 кН Dmax = 1658 кН
Размер катета принимаем конструктивно равным 6 мм.
Проверяется стенка колонны в месте примыкания консоли
sпр = 115×23=265 кНсм2
3 Узел опирания колонны на фундамент.
Рисунок 3- База колонны.
Определяем размеры опорной плиты базы колонны.
1 Ширина плиты B принимается равной ширине полки колонны плюс 1020 см. Данный размер уточняется после определения длины плиты и согласования с размерами выпускаемого проката.
где Rб=g×Rпр=12×07=084 кНсм2 - расчётное сопротивление сжатию бетона фундамента.
Принимаем длину плиты равной 145 см.
3 Толщину опорной плиты в запас прочности можно рассчитать на максимальные нормальные напряжения действующие под плитой в фундаменте.
smax= ==080 Rб=084 кНсм2
Плита разбивается на участки и в каждом из них определяется момент от отпора фундамента.
Рисунок 4-Опорная плита колонны.
Участок 1 (консольный)
M1= smax×c22=080×8822=310 кН×см
Участок 2 (плита опёртая на 3 канта). Участок 2 может рассчитываться и как консоль если расстояние между траверсами превышает вылет консоли более. чем в 2 раза.
M2=b×smax×b2= 0108×080×302= 778 кН×см
Участок 3 (плита опёртая на 4 канта)
M3=a×smax×a2=0125×080×(302)2=225 кН×см
Толщина плиты рассчитывается на максимальный момент.
Принимаем толщину опорной плиты равной 50 мм.
Высота траверсы определяется из условия размещения сварных швов прикрепляющих её к полкам колонны и передающих часть усилия с колонны на траверсу. В запас прочности можно считать что всё усилие передается с колонны через траверсу на опорную плиту тогда оно определится как
Расчёт анкерных болтов производится на комбинацию Nmin Mсоотв из таблицы комбинаций усилий. Усилие в анкерном болте
где а = h2-c3=452-102663=-1172 см;
y=(L2+a)+15 см=1452-1172+15=7578 см.
Диаметр анкерных болтов подбираем по требуемой площади
где n- количество болтов с одной стороны колонны Rbt-расчётное сопротивление растяжению анкерного болта (табл.60*[2]).
Анкерный болт d=48 мм (Abn=1472 см2).
Расчет анкерных планок

Таблица заполнена.dwg

Схема расположения связей по колоннам
Схема расположения связей по нижним поясам
Схема расположения прогонов
Поперечный разрез здания
Монтажные швы выполнять электродом типа Э 42А по ГОСТ 9467 - 75.
Поясные швы колонны выполнять автома- тической сваркой под слоем флюса по ГОСТ 9087 - 81.
Все сварные швы Kf=6 мм
кроме огово- ренных.
Заводские сварные швы выполнять полуав- томатической сваркой в среде CО2 электрод- ной проволокой СВ - 08Г2С по ГОСТ 2246 - 70.
Все отверстия d = 23 мм
Все болты нормальной точности М20 по ГОСТ 7798-70 кроме оговоренных.
Спецификация стали для фермы Ф - 1
Электросталеплавильный
Промышленное здание в г. Иркутск
отверстие для строповки
анкерная плитка tпл=36мм