Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

Пензенский Государственный Университет

Архитектуры и Строительства.

Кафедра «Строительных конструкций»

Пояснительная записка

к курсовому проекту №2 по металлическим конструкциям на тему:

«Одноэтажное производственное здание»

Автор проекта: Сульдин Е.В.

Специальность: ПГС группа 43

Руководитель проекта: Абрашитов В.С.

Пенза 2009

Оглавление

Введение

1. Компоновка П-образной рамы

1.1 Исходные данные

1.2 Назначение геометрических размеров рамы

1.2.1 Назначение вертикальных размеров рамы

1.2.2 Назначение горизонтальных размеров рамы

2. Определение нагрузок, действующих на поперечную раму

2.1 Постоянные нагрузки

2.2 Снеговая нагрузка

2.3 Нагрузки от мостовых кранов

2.4 Ветровая нагрузка

2.5 Назначение соотношений моментов инерции ригеля и участков колонн

3. Расчет и конструирование стержня колонны

3.1 Исходные данные

3.2 Определение расчетной длины колонны

3.3 Подбор сечения верхней части колонны

3.3.1 Назначение сечения

3.3.2 Проверка устойчивости в плоскости рамы

3.3.3 Проверка устойчивости из плоскости рамы, как центрально-сжатого стержня

3.4 Подбор сечения нижней части колонны, состоящей из прокатного двутавра и сварного швеллера (базовый вариант)

3.4.1 Предварительная компоновка сечения

3.4.2 Компоновка сечения

3.4.4 Поверка устойчивости ветвей в плоскости рамы (относительно осей x₁- x₁ и x₂- x₂)

3.4.5 Расчет решетки подкрановой части колонны

3.4.6 Проверка устойчивости колонны в плоскости действия момента как единого стержня

4. Проектирование базы колонны

4.1.1 Компоновка базы наружной ветви колонны

4.1.2 Определение высоты траверсы

4.2 Расчёт анкерных болтов

5. Расчёт фермы

5.1 Сбор нагрузок на ферму

5.2 Определение усилий в стержнях фермы

5.3 Подбор сечений стержней верхнего пояса

5.3.1 Подбор сечений нижнего пояса

5.3.2 Подбор сечения раскосов

5.3.3 Подбор сечения стоек

5.4 Расчёт узлов фермы

5.4.1 Опирание фермы в уровне верхнего пояса

5.4.2 Опирание фермы в уровне нижнего пояса

5.4.3 Определим длины сварных швов в узлах сопряжения нижних и верхних поясов

Библиографический список

Введение

В настоящее время конструкции одноэтажных промышленных зданий с мостовыми кранами (в особенности с кранами большой грузоподъемности средних и тяжелых режимов работы) весьма материалоемкости. Поэтому основной задачей данной работы является разработка эффективной П-образной рамы промышленного здания, снижение ее материалоемкости, а также повышение надежности основных узлов.

В конструкциях одноэтажных однопролетных зданий применяется каркас с жёсткими сопряжениями колонн с фундаментами и ригелями. Колонны применяются ступенчатые. В расчётной схеме рамы оси стоек совпадают с центрами тяжести верхнего и нижнего сечений колонны. Центры тяжести верхней и нижней части располагаются не на одной оси. Стойка рамы имеет горизонтальный уступ, равный расстоянию между геометрическими осями колонн. При большой грузоподъёмности нижняя часть колонны выполняется сквозной, состоящей из двух ветвей - наружной и подкрановой. Нагрузки от мостовых кранов приложены по оси подкрановой балки, которая в свою очередь располагается обычно соосно с подкрановой ветвью колонны, то есть нагрузка передаётся с эксцентриситетом e_кран = 0,5h_н, где h_н - высота сечения нижней части колонны.

Предлагается ряд конструктивных усовершенствований в конструкции колонны.

Совместить оси подкрановой балки и нижней части колонны, при этом выполнить смещение верхней части с целью обеспечения необходимых зазоров для движения мостового крана. Это позволит устранить эксцентриситет передачи нагрузки от мостовых кранов. При этом расчётные моменты Mmax и Mmin в опорном узле не только выравниваются, но и снижаются примерно на 10%.

Вместе с предыдущим усовершенствованием выполнить подкрановые части колонн наклонными навстречу друг другу под углом a к вертикали. Преимуществом улучшенного варианта является не только уменьшение опорных моментов, но и перераспределение давлений крана Dmax, и Dmin на наружную ветвь равно, как и на внутреннюю ветвь подкрановой части колонны. Уменьшение опорных моментов в свою очередь влечёт за собой снижение эксцентриситета приложения силы N, и, как следствие этого, снижение растягивающих усилий в анкерных болтах. В связи с этим снижается металлоемкость опорного узла колонны. Перераспределение давлений крана делает сечение подкрановой части колонны более сбалансированным.

Разработано специальное программное средство для расчета П-образных рам - Metrama-99, позволяющее регулировать значение изгибающих моментов посредством изменения эксцентриситета установки подкрановых балок и изменением уклона стоек нижней части рамы.

Особое внимание уделено разработке нового типа подкрановых конструкций, так как они являются наиболее повреждаемыми конструкциями цеха.

В данной работе предлагаются новые конструкции узлов П-образной рамы, надежность которых повышена по сравнению с аналогами, при этом снижена их материалоемкость, а также обеспечивается безвыверочный монтаж конструкций.

1. Компоновка П-образной рамы

1.1 Исходные данные

Параметры цеха:

Район строительства _ г. Санкт-Петербург.

Термический цех.

Грузоподъемность мостовых кранов _ Q_к=50 т, со средним режимом работы.

Пролет здания _ 24м.

Длина здания _ 120м.

Шаг поперечных рам В=12м

Отметка головки кранового рельса H₁=18 м.

Параметры крана:

Число колес с одной стороны крана .

Габариты крана:

Н_к=4800мм; В₁=500мм; В₂=10800мм; К=1500мм.

Масса тележки G_т= 10т.

Масса крана с тележкой G_к=66,5т.

Высота кранового рельса h_р=130мм.

Высота подкрановой балки h_пб=1500мм.

1.2 Назначение геометрических размеров рамы

1.2.1 Назначение вертикальных размеров рамы

Расстояние от уровня пола до головки рельса по заданию .

Расстояние от головки кранового рельса до низа конструкции покрытия

,

где _ габаритный размер от головки рельса до верхней точки и крана;

f = 60 _ размер, учитывающий прогиб конструкции покрытия.

Принимаем H₂ = 3400мм, что кратно 200мм.

Высота цеха от пола до низа конструкции покрытия

.

Размещение колон в плане.

Принимаем высоту H0 кратно 1,8м, H0=21600мм.

высота верхней части колонны

где _ высота подкрановой балки;

_ высота кранового рельса, принимается по ГОСТ 4121_76.

Высота нижней части колонны

,

где h_б=600 мм _ заглубление опорной плиты базы колонны ниже нулевой отметки пола.

Схема поперечной рамы.

1.2.2 Назначение горизонтальных размеров рамы

Высоту сечения верхней части колонны h_в принимаем 450мм.

Расстояние от оси верхней части колонны до наружной грани a=250мм.

C₁ _ минимальный зазор между торцом крана и внутренней гранью верхней части колонны C₁ = 60мм.

Ширина сечения нижней части колонны равна:

.

л=750 мм, т.к. Q=50т.

Проверим расстояние между осью подкрановой балки и осью верхнего участка колонны

<

2. Определение нагрузок, действующих на поперечную раму

Расчет рамы производим в соответствии с требованиями СНиП 2.01.07_85^* «Нагрузки и воздействия». Напряжения в этом СНиП даны в МПа, поэтому для удобства будем измерять действующие силы в гН. Тогда 1 МПа =10⁶ Н/м²=1 Н/мм²=100 Н/см²=1 гН/см².

2.1 Постоянные нагрузки

Принимаем ферму с уклоном верхнего пояса i = 0,015. Расчетная нагрузка от веса кровли на 1м² горизонтальной проекции q_кр=q'_кр/cos. При пролете фермы 24м и уклоне i = 0,015, cos можно принять равным 1. Постоянные нагрузки от веса конструкций покрытия приведены в таблице№1.

Таблица №1.Нагрузки на 1м² покрытия.

	Вид нагрузки	Нормативная нагрузка, кН/мІ	Коэффициент надежности по нагрузке	Расчетная нагрузка, кН/мІ
Ограждающие
1	Водоизоляционный ковер, 3-х слойный рубероид	0,15	1,3	0,195
2	Стяжка из цементно-песчанного раствора д=20мм, с=1800 кг/мі	0,36	1,3	0,468
3	Утеплитель - минеральная вата толщиной д=100мм, с=150 кг/мі	0,15	1,3	0,195
4	Пароизоляция 1 слой рубероида	0,05	1,3	0,065
5	Ж/Б панель	1,80	1,1	1,98
6	Собственный вес фермы со связями	0,75	1,05	0,787
	ИТОГО			3,7

Погонная расчетная нагрузка на единицу длины ригеля рамы.

q=q₀B=3,7?12=44,4кН/м,

где B=12 м _ шаг рам

Величина опорной силы, передаваемой от ригеля на колонну при действии постоянной нагрузки

2.2 Снеговая нагрузка

Нормативная величина снеговой нагрузки на 1м² горизонтальной проекции покрытия

s^н=s₀,

где s_o _ вес снегового покрова на 1м² горизонтальной поверхности земли для г. Санкт-Петербург, расположенного в 3 снеговом районе s_o=180 кг/м².

Расчетная погонная нагрузка на ригель рамы с учетом дополнительной нагрузки от снеговых мешков

s = sB = 180?12= 2160 кг = 21,6кН/м,

Величина расчетной силы, передаваемой с ригеля на колонну от снеговой нагрузки

2.3 Нагрузки от мостовых кранов

Вертикальная сила, передаваемая на колонну, к которой максимально приближены тележки кранов

Схема загружения подкрановой балки.

,

где =0,85 _ коэффициент сочетания для крановой нагрузки

_f=1,1 _ коэффициент надёжности по нагрузке, согласно

,

_ сумма ординат линий влияния опорного давления на колонну, при условии размещения всех колес одного крана на подкрановой балке

D_max=1,1·0,85·470·2,87=1261 кН.

На противоположную колонну

кН,

где _ наименьшее нормативное давление колес крана на рельс;

,

Q_к=50т_ грузоподъемность крана.

G_к=66,5т_ полный вес крана с тележкой

=2 _ число колес на одной стороне крана;

кН.

Вертикальное давление от двух сближенных кранов передаётся на подкрановую часть колонны с эксцентриситетом

,

где е_к _ расстояние от оси подкрановой балки до центра тяжести нижней части колонны

Изгибающие моменты от эксцентричного действия D_max и D_min

;

.

б) Горизонтальные нагрузки при торможении тележки мостового крана грузоподъемностью 50т.

Нормативная горизонтальная нагрузка на одно колесо моста крана

,

гдеG_т=100 кН _ вес тележки крана.

Расчетное горизонтальное давление на одну колонну от сил поперечного торможения тележек кранов

.

2.4 Ветровая нагрузка

Ветровая нагрузка на поперечную раму здания определяется с коэффициентом k, который учитывает изменение скоростного напора ветра в зависимости от высоты и типа местности.

Местность строительства относится к типу А .

Нормативная ветровая нагрузка для Красноярска равна w₀ =0,30 кПа.

Поправочные коэффициенты на изменение ветрового давления по высоте:

при высоте от уровня земли до 5м k₅=0,75

при высоте 10м k₁₀=1,0

при высоте 20м k₂₀=1,25

при высоте 40м k₄₀=1,5

Заменим нарастающую ветровую нагрузку эквивалентной равномерной.

К22,2 = 1,25 + = 1,28

К24,63 = 1,25 + = 1,31

Wa = 30 · 1,4 12 · 0,8 · = 12,69кН

Wo = Wa · 0,75 = 12,69 · 0,75 = 9,52 кН

qa = 30 · 1,4 · 12 · 0,8 · 0,555 = 2,24 кН\м

qo = 2,24 · 0,75 = 1,68 кН\м

М = 0,75 · 10 · 5 + 0,5 · 0,25 · 5 · ( 5 + 2/3 · 5 ) + 1·10· 15 + 0,5 · 0,25 · 10 ·( 10 + 2/3 · 10 ) + 1,25 · 2,2 · ( 20 + 2,2/2 ) + 0,5 · 0,08 · 2,2 · ( 20 + 2/3 · 2,2 ) = 273, 4 кН·м

К_экв = = 0,555

2.5 Назначение соотношений моментов инерции ригеля и участков колонн

Соотношение моментов инерции нижнего и верхнего участков колонн

,

где N₁ _ максимальная продольная сила в нижнем участке колонны, равная сумме продольного усилия в верхней части колонны N₂ и максимального давления кранов на колонну D_max.

h_н, h_в _ высота поперечного сечения соответственно нижнего и верхнего участков колонны.

;

.

;

где M_max _ максимальный изгибающий момент от полной нагрузки по ригелю (от собственного веса и снега), подсчитанный как в шарнирно опертой балке

h_ф _ высота фермы по обушкам в середине пролета;

i _ уклон верхнего пояса фермы, i = 0,015.

.

Определение коэффициента пространственной работы каркаса:

.

Исходными данными для сравнения вариантов компоновки рамы являются результаты, полученные с помощью программы «rammet».

Исходные данные для расчета рамы даны в табл. 3

Таблица 3. Исходные данные для расчета рамы каркаса

Параметр	Обозначение	Значение
Длина нижнего участка	L1	м	17,17
Длина верхнего участка	L2	м	5,03
Пролет рамы	L	м	24,00
Высота подкрановой балки с рельсом	А1	м	1,63
Отношение моментов инерции нижнего и верхнего участков	U1	6,4
Отношение моментов инерции ригеля и нижнего участков	U2	5,06
Расстояние от оси подкрановой балки до центра тяжести сечения нижней части колонны	В1	0,31
Коэффициент пространственной работы каркаса	Ао	0,51
Эксцентриситет от смещения центров тяжести сечений верхнего и нижнего участков колонны	eкран	м	0,275
Распределённая постоянная нагрузка на ригель	Р1	кН/м	44,4
Распределённая снеговая нагрузка на ригель	Р2	кН/м	21,6
Распределённая активная ветровая нагрузка	Р3	кН/м	12,69
Распределённая пассивная ветровая нагрузка	Р4	кН/м	9,5
Сосредоточенная сила от активного давления ветра	U3	кН	2,2
Сосредоточенная сила от пассивного давления ветра	U4	кН	1,66
Тормозная сила	T3	кН	40,2
Максимальный изгибающий момент в уступе	T1	кНм	631
Минимальный изгибающий момент в уступе	T2	кНм	151

В результате расчета получаем эпюры внутренних усилий для рассматриваемых вариантов рам. Нагрузки приняты для г. Саратов. Краны грузоподъёмностью 100 т с тяжёлым режимом работы. Расчетная схема приведена на рис. 4, результаты расчета - на распечатке.

3. Расчет и конструирование стержня колонны

3.1 Исходные данные

Таблица№2. Значения внутренних усилий в сечениях колонны
			IV-IV	III-III	II-II	I-I
№	Нагрузка	Коэф. соч. y	M, кНм	N, кН	M, кНм	N, кН	M, кНм	N, кН	M, кНм	N, кН	Q, кН
1	Постоянная	1	-181	533	-152	533	-5,5	533	96	533	6
2	Снеговая	1	-89	259	-74	259	-3	259	47	259	3
		0,9	-80	233	-67	233	-2,7	233	43	233	2,7
3	Dmax на правую колонну	1	4	0	174	0	-457	1912	124	1912	34
		0,9	3,6	0	157	0	-411	1721	112	1721	31
4	Dmin на левую колонну	1	-63	0	28	0	-122	457	189	457	18
		0,9	-57	0	25	0	-110	411	170	411	16
5	± T на правую колонну	1	21	0	48	0	48	0	181	0	13
		0,9	19	0	43	0	43	0	163	0	12
6	± T на левую колонну	1	58	0	12	0	12	0	145	0	9
		0,9	52	0	11	0	11	0	131	0	8
7	Ветер справа	1	410	0	319	0	319	0	-950	0	268
		0,9	369	0	287	0	287	0	-855	0	241
8	Ветер слева	1	-485	0	-277	0	-277	0	712	0	228
		0,9	-436	0	-249	0	-249	0	641	0	205

Таблица№3. Расчетные значения внутренних усилий в сечениях левой стойки
Сочетание нагрузок	IV-IV	III-III	II-II	I-I
	M, гНм	N, гН	M, гНм	N, гН	M, гНм	N, гН	M, гНм	N, гН	Q, гН
+Mmax	№ нагр.	1,7	1,7	1,7	1,8
		229	533	167	533	313	533	808	533
Nсоотв	№ нагр.	1,3,5,7	1,3,5,7	1,7	1,2,4,6,8
		211	533	639	533	292	766	1081	1177
-Mmax	№ нагр.	1,8	1,8	1,3,5	1,7
		-666	533	-429	533	-510	2445	-854	533
Nсоотв	№ нагр.	1,2,4,6,8	1,2, 8	1, 3,5,8	1,7
		-806	766	-468	766	-711	2487	-759	533
Nmax	№ нагр.				1,3,5
								401	2445
+Mсоотв	№ нагр.	1,2,7	1,2, 7	1,7	1,2,3,5,8
		108	766	285	766	281	533	1055	2487
Nmax	№ нагр.	1,2	1,2	1,3,5
		-270	792	-226	792	-510	2445
-Mсоотв	№ нагр.	1,2,4,6,8	1,2,8	1,2,3,5,8	1,2,3,5,7
		-806	766	-468	766	-711	2487	-441	2487
Nmin	№ нагр.	1,8	1,8	1,7	1,8
		-666	533	-429	533	325	533	-854	533
±Mсоотв	№ нагр.	1,8,4,6	1,8	1,7	1, 8
		-726	533	-429	533	281	533	-759	533
257

3.2 Определение расчетной длины колонны

рама болт колонна ригель

Для ступенчатых колонн расчетные длины определяются раздельно для нижней и верхней ее части: l_0х1=µ₁·l₁=1,68·17,17=28,84 м, l_0х2=µ₂·l₂=2,8·3,53=9,88 м, l_0у1=H_н=17,17 м, l_0у2=H_в - h_в=5,03 - 1,5=3,53 м.

Коэффициент µ₁ для нижнего участка одноступенчатой колонны следует принимать в зависимости от отношения и величины

, ,

где F₂ - от действия постоянной и снеговой нагрузки, F₁ - максимальная крановая нагрузка D_max. F₂=2568 кН, F₁=2598 кН.

; ;

Для определения значения коэффициента расчётной длины µ₁ следует рассмотреть условия закрепления концов колонны. Нижний ее конец принимается защемленным, а верхний - закреплённым от поворота, при возможности его свободного смещения. Принимается µ₁=1,68[1, табл. 68].

Коэффициент µ₂ для верхнего участка колонны определяется по формуле < 3. Принимаем µ₂ =2,8.

3.3 Подбор сечения верхней части колонны

3.3.1 Назначение сечения

Расчетные усилия принимаем: M=-806 кН?м; N=766 кН; .

Принимаем предварительно . Находим необходимую площадь сечения надкрановой части колонны:

.

Принимаем h_в = 450 мм, t_f = 20 мм, t_w = 10 мм. b_f`= 20 см. h_w = h_b - 2t_f = 45 - 2·2,0 = 41 см. А_f = 20·2,0 = 40 см².

Сечение надкрановой части колонны.

Характеристики сечения:

А=121 см² - фактическая площадь;

h_в=450 см - высота сечения;

J_x= 48466 см⁴, J_y= 2670см⁴ - моменты инерции сечения;

W_x= 2000 см³ - момент сопротивления сечения;

i_x= 20 см, i_y=4,7 см - радиусы инерции сечения;

3.3.2 Проверка устойчивости в плоскости рамы

Определяем относительный эксцентриситет, как внецентренно-сжатого стержня:

Гибкость в плоскости рамы:

,

где l_ох2 = 988 - расчетная длина верхней части колонны.

Приведённая гибкость:

.

Приведённый эксцентриситет: ,

где з - коэффициент влияния формы сечения определяется по [2, прил. 10] при и >5. Принимаем

Значение коэффициента j определяется по [1, табл. 74], в зависимости от m_ef и приведённой гибкости : j_е=0,158.

Проверка устойчивости:

Устойчивость в плоскости рамы обеспечена.

3.3.3 Проверка устойчивости из плоскости рамы, как центрально-сжатого стержня

Гибкость в плоскости рамы:

, .

По гибкости определяем: - по [1, табл. 72], в зависимости от .

Для определения относительного эксцентриситета m найдем максимальный момент в средней трети расчетной длины стержня

По модулю

;

,

при . Значения a и b определим по [2, прил.11]:

, b=1; при < 0,3 принимаем = 0,3.

.

Устойчивость обеспечена.

3.4 Подбор сечения нижней части колонны, состоящей из прокатного двутавра и сварного швеллера (базовый вариант)

Сечение нижней части сквозное, состоящее из двух ветвей, соединенных решеткой. Подкрановая часть колонны рассчитывается как ферма с параллельными поясами. Для подбора сечения ветвей необходимо выбрать наихудший вариант загружения.

Высота сечения h_н=100 см.

Расчетные усилия, догружающие подкрановую ветвь:

M₂= M_max= -711 кНЧм; N₂= N_соотв= 2487 кН.

Расчетные усилия, догружающие наружную ветвь:

M₁= M_min= 1055 кНЧм; N₁= N_соотв= 2487 кН.

3.4.1 Предварительная компоновка сечения

Подкрановую ветвь принимаем из широкополочного двутавра, а наружную - из составного сварного швеллера.

Определяем ориентировочное положение центра тяжести.

Принимаем .

,

.

Усилия в ветвях:

в подкрановой ветви

;

в наружной ветви

.

Определяем требуемую площадь ветвей, задавшись :

подкрановая ветвь

;

наружная ветвь

.

3.4.2 Компоновка сечения

Для подкрановой ветви по сортаменту подбираем двутавр 50Ш1, для него: А_пв=145,7 см²; h_пв=484 см; b_пв=30,0 см; I_yпв=60930 см⁴; I_x1пв=6762 см⁴; i_yпв=20,45см; i_xпв=6,81см.

Для удобства прикрепления элементов решетки, расстояние между наружными гранями полок наружной ветви примем таким же, как в подкрановой ветви колонны. Толщину стенки швеллера t_ст примем равной 2,0 см. Высота стенки из условия размещения сварных швов h_ст = 52 см.

Сечение подкрановой ветви Сечение наружной ветви

Требуемая площадь полки

.

Из условия местной устойчивости полок швеллера назначаем:

b_п=18 см, , принимаем t_п=2,0 см.

Фактическая площадь полки

Геометрические характеристики швеллера.

Площадь наружной ветви: .

Расстояние от наружной грани стенки швеллера до его центра тяжести:

Момент инерции относительно оси y - y (см. рис. 4.5):

Момент инерции относительно оси x_2Ё - x₂:

Соответствующие радиусы инерции:

, .

Уточняем положение центра тяжести сечения подкрановой части колонны:

,

,

.

Для проверки устойчивости из плоскости рамы найдем коэффициенты продольного изгиба:

для подкрановой ветви



для наружной ветви

Уточняем усилия в ветвях:

в подкрановой ветви

;

в наружной ветви

.

Определяем требуемую площадь ветвей:

подкрановая ветвь

;

наружная ветвь

.

Сечения наружной и подкрановой ветви оставляем без изменений.

3.4.4 Поверка устойчивости ветвей в плоскости рамы (относительно осей x₁- x₁ и x₂- x₂)

; Принимаем .

, т. е. устойчивость обеспечена.

, т. е. устойчивость обеспечена.

3.4.5 Расчет решетки подкрановой части колонны

Расчетная поперечная сила в сечении колонны Q_max = 257 кН.

.

Расчет решетки производим на действие Q_max.

Усилие сжатия в раскосе

;

si;

угол наклона раскоса б=40°.

Задаемся ,

Требуемая площадь раскоса

где - по [1, табл. 6] для сжатого уголка, прикрепляемого одной полкой.

Принимаем уголок L100X12:

Длина раскоса см.

.

Напряжения в раскосе:

Устойчивость раскоса обеспечена.

3.4.6 Проверка устойчивости колонны в плоскости действия момента как единого стержня

Геометрические характеристики всего сечения.

Площадь сечения:

;

Момент инерции относительно оси x-х

Соответствующий радиус инерции:



Гибкость:

Приведенная гибкость:

,

где ,

,

, ,

.

.

Для комбинации усилий, догружающей наружную ветвь

,

откуда ,



Устойчивость обеспечена.

Для комбинации усилий, догружающих подкрановую ветвь

,

откуда ,

Устойчивость обеспечена.

Устойчивость в плоскости действия момента обеспечена при действии самых неблагоприятных сочетаний воздействия на раму.

Устойчивость сквозной колонны как единого стержня из плоскости рамы (из плоскости действия момента) проверять не нужно, так как она обеспечена проверкой устойчивости отдельных ветвей.

4. Проектирование базы колонны

Ширина нижней части колонны превышает 1м, поэтому проектируем базу раздельного типа. Расчётная комбинация усилий в нижнем сечении колонны для расчёта базы наружной ветви (наиболее нагруженной):

4.1.1 Компоновка базы наружной ветви колонны

Находим требуемую площадь плиты:

.

По конструктивным соображениям свес плиты с₂ должен быть не менее 4 см. Тогда размеры базы колонны в плане:

Принимаем В = 60 см.

Принимаем L = 45 см.

Среднее напряжение в бетоне под плитой должно составить не более R_b:

.

Из условия симметричного расположения траверс относительно центра тяжести ветви расстояние между траверсами в свету равно:

При толщине траверсы 12 мм консольный свес

Определение изгибающих моментов на отдельных участках плиты.

Участок 1. Консольный свес

():

Участок 2. Консольный свес

():

Участок 3. Плита, опертая на четыре стороны

по [2, табл. 8.6]:

Участок 4. Плита, опертая на четыре стороны

по [2, табл. 8.6]:

Принимаем для расчета

Требуемая толщина плиты

.

Принимаем толщину плиты равной t_пл = 3,0 см.

4.1.2 Определение высоты траверсы

Высоту траверсы определяем из условия размещения шва крепления траверсы к ветви колонны. В запас прочности всё усилие в ветви передаем на траверсы через четыре угловых шва. Сварка полуавтоматическая электродами Э42 с расчетным сопротивлением шва срезу [14, табл. 56].

Принимаем катет шва k_f = 10 мм. Определяем требуемую длину сварного шва:

;

Принимаем высоту траверсы h_тр = 35 см.

4.2 Расчёт анкерных болтов

Сочетание усилий: M=1055 кНм; N=2487 кН;

Принимаем анкерный болт из стали марки 09Г2С, ГОСТ19282-73*,

R_aб=225 МПа [1, c. 71, табл. 60]. Тогда:

;

.

Принимаем 2 болта Ш36 мм, A_bn=10,12см². Проверяем прочность:

Прочность достаточная.

5. Расчёт фермы

5.1 Сбор нагрузок на ферму

5.2 Определение усилий в стержнях

Элемент фермы	Обозначение стержней	Усилия от постоянных	Усилия от снеговых	Усилия от момента	Расчетные усилия
					сжатие
В.П.	"1 - 3"	0	0	58
	"3 - 4"	-1026	-502	131	-1528
	"4 - 6"	-1026	-502	131	-1528
	"6 - 7"	-1393	-681	207	-2074
Н.П.	"2 - 5"	580	283	-93
	"5 - 8"	1300	635	-169
Раскосы	"2 - 3"	-749	-366	45	-1115
	"3 - 5"	554	271	-47
	"5 - 6"	-344	-168	48	512
	"6 - 8"	115	56	-47
Стойки	"4 - 5"	-130	-64	-0,35	-188
	"7 - 8"	-88	-43	-6,7	-133

5.3 Подбор сечений стержней верхнего пояса

Расчетное усилие N = 2074 кН = 20740 гН.

Требуемая площадь сечения:

.

Принимаем L160х20

Гибкости стержня:

;

Проверка устойчивости стержня:

.

Проверяем гибкость стержня из плоскости:

Устойчивость стержня обеспечена.

5.3.1 Подбор сечений нижнего пояса

Расчётное усилие N = 1935 кН = 19350 гН.

Требуемая площадь сечения:

.

Принимаем L160х14

Проверка прочности стержня:

.

Гибкости стержня:

; .

Гибкость меньше предельной. Прочность стержня обеспечена.

5.3.2 Подбор сечения раскосов

Расчетное усилие N=-1115кН=11150гН. Задаёмся

Требуемая площадь сечения:

.

Принимаем L160х10

Гибкости стержня:

;

Проверка прочности стержня:

.

Проверяем гибкость стержня из плоскости:

;

Устойчивость стержня обеспечена.

5.3.3 Подбор сечения стоек

Расчетное усилие N = -188 кН = 1880 гН. Задаёмся

Требуемая площадь сечения:

.

Принимаем L80х6

Гибкости стержня:

;

Проверка прочности стержня:

5.4 Расчёт узлов фермы

Для сварки узлов фермы применяется полуавтоматическая сварка проволокой Св-08 с ; ; . Несущая способность определяется прочностью по металлу шва.

5.4.1 Опирание фермы в уровне верхнего пояса

Определим требуемые длины сварных швов:

,

.

Произведем подбор болтов:

Для болта М24: Принимаем 2 болта М24: .

Определим толщину фланца:

мм.

Принимаем толщину фланца, согласно сортаменту, 25 мм.

Проверяем прочность швов крепления фасонки к фланцу

5.4.2 Опирание фермы в уровне нижнего пояса

Определим длины сварных швов:

1) опорный раскос

, ,

2) прямой стержень

, .

5.4.3 Определим длины сварных швов в узлах сопряжения нижних и верхних поясов

1) стержень 5-8

, ,

2) стержень 6-8

,

1) стержень 6-7 , ,

Библиографический список

Беленя Е.И. и др. Металлические конструкции. Общий курс: Учебник для вузов. - М.: Стройиздат, 1986._ 478 с.

Васильченко В.Т., Рутман А.Н., Лукьяненко Е,П. Справочник конструктора металлических конструкций. _ Киев, 1981._ 512 с.

Дятков С.В., Михеев А.П. Архитектура промышленных зданий. _ М.: издательство АСВ, 1998._ 349 с.

Жемочкин Б.Н. Расчет рам. _ М., 1965._ 96 с.

Кикин А.И. и др. Повышение долговечности металлических конструкций промышленных зданий. _ М.: Стройиздат, 1984._ 251 с.

Кутухтин Е.Г., Коробков В.А. Конструкции промышленных и сельскохозяйственных зданий и сооружений: Учеб. пособие для техникумов. М.: Стройиздат, 1995._ 270 с.

Легкие металлические конструкции одноэтажных производтвеных зданий. Справочник проектировщика. М.: Стройиздат, 1979._ 195 с.

Муханов К.К. Металлические конструкции. _ М.: Стройиздат, 1978._ 565 с.

Нежданов К.К. Долговечные подкрановые конструкции. Учебное пособие. _ Пенза, 1995._ 86 с.

Нежданов К.К. Статический расчет П-образной рамы промышленного здания. Методические указания к выполнению курсового проекта по металлическим конструкциям. _ Пенза, 1985._ 45 с.

Сахновский М.М. Справочник конструктора строительных сварных конструкций. Днепропетровск, 1975._ 480 с.

СНиП 2.01.01-82. Строительная климатология и геофизика. _ М., 1983.

СНиП II-3-79^**. Строительная теплотехника. _ М., 1996.

СНиП II-23-81^* Стальные конструкции. _ М., 1990.

Пособие по проектированию стальных конструкций (к СНиП II-23-81^*). _ М., 1989.

Размещено на Allbest.ru