Размещено на http://www.allbest.ru/

СОДЕРЖАНИЕ

• ВВЕДЕНИЕ
• 1. РАЗРАБОТКА СХЕМЫ СТАЛЬНОГО КАРКАСА ЦЕХА
• 1.1 Определение основных размеров поперечной рамы цеха
• 1.2 Разработка схем связей
• 2. СТАТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ПОПЕРЕЧНОЙ РАМЫ
• 2.1 Определение нагрузок на раму
• 2.2 Заполнение бланка исходных данных для ЭВМ
• 2.3 Определение расчетных усилий в сечениях рамы
• 2.4 Определение невыгодных сочетаний усилий для сечений колонны и анкерных болтов
• 3. КОНСТРУКТИВНЫЙ РАСЧЕТ КОЛОННЫ
• 3.1 Определение расчетных длин колонны
• 3.2 Расчет нижней части колонны
• 3.2 Расчет оголовка колонны
• 3.4 Расчет базы колонны
• 3.5 Расчет анкерных болтов
• 4. РАСЧЕТ РИГЕЛЯ РАМЫ (СТОРОПИЛЬНОЙ ФЕРМЫ)
• 4.1 Определение усилий в стержнях фермы
• 4.2 Подбор сечений стержней
• 4.3 Расчет узлов ригеля
• СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


ВВЕДЕНИЕ

Стальной каркас производственного здания представляет собой пространственную систему несущих конструкций, предназначенных для восприятия нагрузок от ограждения, воздействий снега, ветра.

Основой каркаса служит поперечная рама, так как она прямо или косвенно воспринимает все нагрузки. Она состоит из колонн, жестко защемленных в фундаменты, и ригеля. Ригелем рамы является унифицированная стропильная ферма.

Жесткость каркаса в продольном направлении обеспечивается продольной рамой, образуемой поперечными рамами и связями по колоннам. Поперечные и продольные рамы в совокупности создают пространственный каркас.

При компоновке каркаса основными задачами являются: размещение колонн в плане, выбор системы покрытия и типов ограждающих конструкций, определение размеров рамы, системы связей и выбор материалов конструкций и соединений. Эти задачи решаются на основании технологического задания на проектирование здания с учетом экономичности и надежности конструкций.

Размещение колонн в плане должно отвечать требованиям технологии, экономичности и унификации объемно-планировочных и конструктивных решений промышленных зданий. Расстояние между разбивочными осями рамы (пролет) устанавливают кратными 6 м (18; 24; 30; 36; 42 м). Шаг колонн для однопролетных зданий принимается обычно 6-12 м, в зависимости от типа стенового ограждения и размеров рамы.

Покрытие здания может быть прогонным и беспрогонным. Наиболее распространенной является беспрогонная схема, при которой плиты покрытия укладывает непосредственно по фермам. Если шаг колонн 12 м и более, а плиты покрытия длиной 6 м и менее, то применяют прогонное покрытие или переходят на решение с подстропильными фермами, по которым устанавливают промежуточные стропильные фермы.

В последние время наиболее распространенным типом настила являются профилированные оцинкованные стальные листы длиной до 12 м. Кровля с применением таких настилов может быть осуществлена по прогонам путем полистовой сборки и с применением панелей заводской готовности - каркасных, а также бескаркасных типа «сэндвич» или монопанель, укладываемых также по прогонам с шагом 3 м. В данном курсовом проекте в качестве типа настила кровли применяется утепленный профилированный настил.

Стены здания обычно выполняют из панелей на основе тяжелого или легкого бетона. Возможно применение и эффективных легких стеновых панелей.



1. РАЗРАБОТКА СХЕМЫ СТАЛЬНОГО КАРКАСА ЦЕХА

1.1 Определение основных размеров поперечной рамы цеха

Исходными данными для определения размеров рамы (рис. 1.1) являются: пролет рамы L = 24 м, отметка низа несущей конструкции h₁ = 16,8 м. Ширину колонны принимаем равной b_k = 0,4 м. Остальные размеры устанавливаются расчетом.

Полная высота рамы при заглублении колонны h₂ = 0,15 мм:

H = h₁ + h₂ = 16,8 + 0,15 = 16,95 м.

Расстояние от низа несущей конструкции до верха кровли:

h₀ = 3150 + 250 + 35 + 150 + 79 = 3664 мм = 3,665 м.

Рисунок 1.1 - Основные размеры поперечной рамы



1.2 Разработка схем связей

поперечный рама колонна анкерный

В систему связей каркаса входят горизонтальные связи в плоскости верхних и нижних поясов ригеля, вертикальные - между фермами и по колоннам.

Так как кровля здания выполняется из Сэндвич панелей по прогонам, то горизонтальных связевых ферм нет, но число вертикальных связей увеличивается и они устанавливаются при каждой стойке.

Рисунок 1.2 - Горизонтальные связи в плоскости верхних поясов ферм

Связи по нижним поясам ферм состоят из поперечных и продольных связей ферм и растяжек. Они обеспечивают пространственную работу каркаса, неподвижность верхних частей колонн и воспринимают давление ветровой нагрузки.

Рисунок 1.3 - Горизонтальные связи в плоскости нижних поясов ферм

Вертикальные связи между фермами служат для увеличения их боковой жесткости и удобства при монтаже. Их выполняют в виде крестовой или треугольной решетки.

Вертикальные связи между колоннами обеспечивают общую устойчивость и неизменяемость сооружения, а также воспринимают усилия от давления ветра на торец здания.

Рисунок 1.4 - Вертикальные связи

ВС1, ВС2 - вертикальные связи между фермами; ГС1, ГС2 - поперечные горизонтальные связи; ГС3 - продольные горизонтальные связи; ПР1 - прогон; К - связи между колоннами.



2. СТАТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ПОПЕРЕЧНОЙ РАМЫ

2.1 Определение нагрузок на раму

На ригель действуют постоянная нагрузка (вес кровли, утеплителя, собственный вес фермы) и временная (снеговая). Их определяют исходя из состава кровли и района строительства.

В таблице 2.1 приведен порядок сбора нагрузки.

Таблица 2.1 - Нагрузки, действующие на ригель рамы

Вид нагрузки	Вычисления	Величина нагрузки, кПа
		Нормативные	Коэффициент надежности по нагрузке гf	расчетная
Постоянные
1. Плита Сэндвич		0,8	1,15	0,92
2. Прогон		0,1	1,05	0,105
3. Ферма со связями		0,3	1,05	0,315
Итого:		gn=1,2		g=1,34
Временные
8. Снеговая		sn=1	1,4	s=1,4

Равномерно распределённая нагрузка на ригель:

- постоянная: g=g·B=1,34·12=16,08 кН/м;

- временная: S=S·B=1,4·12=16,8 кН/м.

Нагрузка от ригеля на колонну:

- постоянная: кН;

- временная: кН.

Постоянные нагрузки на колонну:

- от собственного веса колонны: G_кс=1,05*0,2*0,4*16,95*78,5=111,77 кН.

- от остекления и цокольной стеновой панели: G_СП=12·12·0,5+1·41=113 кН.

- от стеновых панелей размером 121,2 (вес 41 кН/шт.) и 121,8 (вес 57 кН/шт):

- верхних: G_BП=2·41+1·57=139 кН;

- средних: G_СП=3·41=41 кН.

Определение ветровой нагрузки. Ветровая нагрузка должна определятся как сумма средней статической и пульсационной составляющих. Пульсационная составляющая не учитывается т.к. ,

По СниП для г. Псков кПа.

Аэродинамические коэффициенты принимаем по таблицам СНиП: т.к. и

При расчетах неравномерное по высоте давление ветра, вызванное изменением величины коэффициента k, осредняют в пределах двух зон:

1. h - от пола до нижнего пояса фермы;

2. h_п - от нижнего пояса фермы до верха кровли.

Для первой зоны определяют средневзвешенную величину напора:

кН,

где k_i, h_i - среднее значение коэффициента k, на высоте h_i (см. рис. 2.1).

Для второй зоны достаточно величины среднего давления:

кН,



где k_i4 - среднее значение для второй зоны (см. рис. 2.1).

Коэффициенты k определены интерполяцией.

Рисунок 2.1 - Определение ветровой нагрузки на поперечную раму

Ветровая нагрузка на раму определяется в виде равномерно распределенной нагрузки w_a и сосредоточенной силы W_a.

w_a= С_е·г_f·q₁^.b=0,8·1,4·0,14·12=1,88 кН/м;

W_a= С_е·г_f·q₂^.b·H_п=0,8·1,4·0,19·12·4,2=10,73 кН.

Коэффициент о, необходимый для дальнейших расчетов, определяем по формуле:

2.2 Заполнение бланка исходных данных для ЭВМ

Сводим полученные данные в таблицу 2.2.



Таблица 2.2 - Исходные данные для однопролетной рамы

Высота стоек и ее элементов, м	9. Gсп=	123
1. Н=	16,95			10. Gнп=	113
Уровень положения средней панели, м	11. Nкп=	0
2. Х=	5,085			12. Gк=	111,77
Сечение стоек, м			13. Gс=	0
3. hк=	0,4			Крановые нагрузки, кН
4. hс=	0			14.Dmax=	0
5. b=	0,2			15.Dmin=	0
Нагрузки, передаваемые ригелем, кН	16. T=	0
6. Nб=	192,96		Ветровые нагрузки
7. Ns=	201,6		17. wa, кН/м=	1,88
Нагрузки от панелей, стоек, кН	18. Wa, кН=	10,73
8. Gвп=	139				19.е=		0,675
Толщина стеновой панели, м 0,2 Привязка колонн, м 0	Кол-во пролетов n= 1

2.3 Определение расчетных усилий в сечениях рамы

В результате расчета на ЭВМ получили следующие данные расчетных усилий в колонне.

Таблица 2.3 - Расчетные усилия в колонне

			СЕЧЕНИЕ A
		Крайняя колонна
		M	N	Q
Постоянная G 1	24,67	679,7	4,95
То же при ?ж=0,85 1'	20,97	577,77	4,21
Снеговая S 2	-10,08	201,6	-1,78
То же при ш=0,7 2'	-7,06	141,12	-1,25
Крановая D 3	0,00	0,00	0,00
То же при ш=0,8 3'	0,00	0,00	0,00
Крановая D' 4	-	-	-
То же при ш=0,8 4'	-	-	-
Крановая Т 5	0,00	-	0,00
То же при ш=0,8 5'	0,00	-	0,00
Ветровая (слева) 6	389,47	-	38,91
То же при ш=0,6 6'	233,68	-	23,35
Ветровая (справа) 7	-367,53	-	-32,44
То же при ш=0,6 7'	-220,52	-	-19,48

2.4 Определение невыгодных сочетаний усилий для сечений колонны и анкерных болтов

Используя правила сочетания усилий, определяем расчетные сочетания нагрузок.

Таблица 2.4 - Расчетные сочетания нагрузок

	Расчетные сочетания нагрузок
	M	N	Q
	1, 6
Наибольший +М и N	414,14	679,7	43,86
	1', 2', 7'
Наибольший -М и N	-206,61	718,89	-16,5
	1,2',6'
Наибольшая N и +M	251,29	820,82	27,05
	1,2',7'
Наибольшая N и -M	-202,91	820,82	-15,76



3. КОНСТРУКТИВНЫЙ РАСЧЕТ КОЛОННЫ

3.1 Определение расчетных длин колонны

Расчетные усилия выбираем из таблицы расчетных сочетаний нагрузок согласно условию и соответствующая N. За расчетные усилия принимаем M=414,14 кНм; N=679,7 кН.

Определение расчетных длин колонн

В плоскости рамы нижние концы стоек защемлены, а верхние свободны и могут перемещаться вместе с ригелем. Из плоскости рамы концы стоек закреплены шарнирно.

Согласно нормам:

Расчетные длины колонн:

где l - высота стойки, l=16,95 м.

Тогда

3.2 Расчет нижней части колонны

Подбор сечения стержня колонны



Рисунок 3.1 - Сечение колонны

Для определения высоты сечения предварительно вычисляем радиус инерции и принимаем гибкость [л]=120 (т. 19 [1]):

Принимаем двутавр с параллельными гранями полок №60Б2, геометрические характеристики которого:

1 Проверяем устойчивость внецентренно сжатого элемента в плоскости действия момента, поставив одну распорку посередине. Для этого находим:

Ш относительный эксцентриситет

Ш условную приведенную гибкость



где

Тогда

Ш коэффициент влияния формы сечения находим по т. 73 [1]

При и

Ш приведенный эксцентриситет

Ш коэффициент по т. 74 [1]

При и методом двойной интерполяции получаем

Проверяем напряжения по формуле:

где

Подставляя численные значения, получаем:

Проверка на устойчивость внецентренно сжатого элемента в плоскости действия момента выполняется, а большое недонапряжение объясняется тем, что также должна выполняться проверка устойчивости из плоскости действия момента.

2 Проверяем устойчивость внецентренно сжатого элемента из плоскости действия момента по формуле

При предельной гибкости [л]=120 максимальное расстояние между точками закрепления от смещения перпендикулярно плоскости действия момента длина т.е. по высоте колонны из плоскости необходимо поставить распорки. Поставим две распорки.

Ш Находим относительный эксцентриситет

Ш Находим гибкость и

Ш Согласно п. 5.31 [1] определяем коэффициент c. Т.к.



где б,в - коэффициенты, принимаемые по т. 10 [1],

т.к.

т.к.

где - значение при

Находим коэффициенты и по т. 72 [1],

Тогда

Проверяем устойчивость элемента из плоскости

Проверка на устойчивость внецентренно сжатого элемента из плоскости действия момента выполняется.



3.2 Расчет оголовка колонны

Рисунок 3.1 - Оголовок колонны

Оголовок воспринимает опорную реакцию фермы от постоянной и снеговой нагрузки:

Толщина опорной планки назначается конструктивно и принимается Принимаем

Толщина вертикальных опорных ребер определяется расчетом из условий смятия при строганных концах:



Где

Из условия местной устойчивости величина вертикальных ребер равна:

Принимаем

С опорной плиты давление передается на опорные ребра оголовка через горизонтальные сварные швы, работающие на срез.

По т. 34 [1] принимаем полуавтоматическую сварку в лодочку при диаметре сварочной проволоки d=1,5 мм,

Для стали класса C275 находим значения и

Тогда

Расчет необходимо вести по меньшему значению, следовательно, расчет будем вести по металлу шва.

Определяем катет шва из условия:



где суммарная длина швов, прикрепляющих торцы ребер к опорной плите

Из условия согласно т. 38 [1] принимаем катет шва Тогда катет шва принимаем

Длину ребер определяем из условия прочности фланговых швов, соединяющих ребра со стенкой и работающих на срез:

Принимаем

Проверяем условие

Условие выполняется, следовательно, катет шва подобран верно.

Толщина стенки двутавра колонны проверяется на срез по граням крепления вертикальных ребер. Т.к. при проверка не выполняется, принимаем



где

Тогда

Условие выполняется.

Ребро проверяется на срез:

Проверка ребра на срез выполняется.

3.4 Расчет базы колонны

Для колонны с фрезерованным торцом опорная плита принимается квадратной или близко к квадратной. Размер плиты определяется в зависимости от расчетного сопротивления бетона фундамента и действующих момента и нормальной силы.

Где - расчетное сопротивление бетона смятию ;

- коэффициент, учитывающий повышение прочности бетона при смятии, принимается при первом приближении 1,2…1,3;

-расчетное сопротивление бетона сжатию (для класса С¹²/₁₅ ).

Т.к. по расчету L>B примерно в 2,5 раза и высота двутавра равна 600 мм, принимаем

Опорная плита работает как пластинка на упругом основании. В целях упрощения расчета давление принимают по максимальному значению напряжения в опорном сечении колонны.

Рисунок 3.2 - База колонны



где

M и N принимают в опорном сечении колонны.

Тогда

Изгибающий момент находится по грани полки двутавра. Для расчета принимают площадь трапеции от полки колонны до края плиты.

Толщина плиты определяется из условия прочности по нормальным напряжениям.

Условие выполняется. Принимаем



3.5 Расчет анкерных болтов

Рисунок 3.3 - Схема расположения анкерных болтов

Определяем усилия в анкерном болте.

Принимаем 4 болта. Находим требуемую площадь одного болта, при стали ВСт3 и диаметре болта 20мм.

Окончательно принимаем диаметр болтов 36 мм с



4. РАСЧЕТ РИГЕЛЯ РАМЫ (СТОРОПИЛЬНОЙ ФЕРМЫ)

4.1 Определение усилий в стержнях фермы

По заданию принимается допущение, что все стержни соединены в узлах шарнирно, оси всех стержней прямолинейны, расположены в одной плоскости и пересекаются в узле в одной точке. Усилия в стержнях рамы определяем от постоянной и снеговой нагрузок.

Отбрасываем опорные связи, заменяя их на реакции опор, которые определяем по формуле:

где n - количество узлов верхнего пояса с силой F.

Усилия в элементах стропильной фермы от неподвижной нагрузки определяются методом вырезания узлов.

Рис 4.1 - Обозначение стержней и областей



Усилия в стержнях фермы определяем как сумму произведений единичного усилия в стержне на опорное давление стропильной фермы от постоянной нагрузки и единичного усилия в стержне на опорное давление стропильной фермы от временной нагрузки. Результаты заносим в таблицу 4.1.1.

4.2 Подбор сечений стержней

Для подбора сечений элементов ферм необходимо получить для каждого элемента максимально возможное усилие при самом невыгодном сочетании нагрузок. Ферма выполнена из прямоугольных труб.

Сжатые стержни проверяются на устойчивость по формуле:

,

следовательно

При этом коэффициент

Таблица 4.1 - Определение расчетных усилий в стержнях

Наименование элементов	Усилия в ферме, кН	Суммарное усилие, кН
	F=1	F(g)=48,24	F(s)=50,4	растяжение	сжатие
Верхний пояс		0	0	0	0	0
		-5,8	-279,79	-292,32		-572,11
		-5,8	-279,79	-292,32		-572,11
		-7,3	-352,12	-367,92		-720,07
Нижний пояс		3,3	159,19	166,32	325,51
		7,3	352,15	367,92	720,07
		7,8	376,27	393,12	769,39
Раскосы		-4,8	-231,55	-241,92		-473,47
		3,6	173,66	181,44	355,10
		-2,2	-106,13	-110,88		-217,01
		-0,7	-33,77	-35,28		-69,05
Стойки		-0,5	-24,12	-25,2		-49,32
		-1	-48,24	-50,4		-98,64
		0,6	28,94	30,24	59,18

Задаёмся По сортаменту подбираем подходящий профиль. Вычисляем гибкость в двух плоскостях.

; .

По большей гибкости находим . Проверяем устойчивость:

При этом гибкость для поясов, опорных раскосов и опорных стоек не должна превышать предельного значения:

для остальных элементов:



где

Растянутые стержни проектируем из тех же профилей, что и сжатые.

Площадь сечения нетто подбираем по расчетному усилию N:

.

Для принятого профиля вычисляем необходимые величины и производим проверку прочности и устойчивости. При этом гибкость не должна превышать предельного значения

Верхний пояс

Ш Стержни s₂ и s₃

Принимаем квадратное сечение 160х5;

Условие устойчивости выполняется.

Гибкость не превышает допустимых значений.

Ш Стержни s₄

Принимаем квадратное сечение 180х5;

Условие устойчивости выполняется.

Гибкость не превышает допустимых значений.

Нижний пояс

Ш Стержень u₁



Принимаем квадратное сечение 120х3;

Гибкость не превышает допустимых значений.

Условие выполняется.

Ш Стержень u₂

Принимаем квадратное сечение 140х6;

Гибкость не превышает допустимых значений.

Условие выполняется.

Ш Стержень u₃



Принимаем квадратное сечение 160х5;

Гибкость не превышает допустимых значений.

Условие выполняется.

Раскосы

Ш Стержень R₁

Принимаем квадратное сечение 120х7;



Условие устойчивости выполняется.

Гибкость не превышает допустимых значений.

Ш Стержень R₂

Принимаем квадратное сечение 90х6;

Гибкость не превышает допустимых значений.

Условие выполняется.

Ш Стержень R₃



Принимаем квадратное сечение 90х6;

Условие устойчивости выполняется.

Гибкость не превышает допустимых значений.

Ш Стержень R₄

Принимаем квадратное сечение 70х5;



Условие устойчивости выполняется.

Стойки

Ш Стержень c₁

Принимаем квадратное сечение 70х2;

Условие устойчивости выполняется.

Гибкость не превышает допустимых значений.

Ш Стержень c₂

Принимаем квадратное сечение 70х3;



Условие устойчивости выполняется.

Гибкость не превышает допустимых значений.

Ш Стержень c₃

Принимаем квадратное сечение 40х2;

Гибкость не превышает допустимых значений.



Условие выполняется.

Расчет сводим в таблицу 4.2.

Производим унификацию количества типоразмеров элементов ферм:

1. Верхний пояс - квадратное сечение 180x7;

2. Нижний пояс - квадратное сечение 160х5;

3. Стойки - квадратное сечение 70х3;

4. Раскосы - квадратное сечение:

R1	120х7
R2	90х6
R3	90х6
R4	70х5

Таблица 4.2 - Сводная таблица сечений элементов фермы

Элементы ригеля	№ стержней	Расчетные усилия, кН	Состав сечения	Площадь, см2	Расчетная длина, см	Радиусы инерции, см	Гибкость			Напряжение, МПа
Верхний пояс		0
		-572,11	160х5	30,27	300	300	6,29	6,29	48	48	0,848	1	234,42
		-572,11	160х5	30,27	300	300	6,29	6,29	48	48	0,848	1	234,42
		-720,07	180х5	34,36	300	300	7,11	7,11	42	42	0,880	1	238,10
Нижний пояс		325,51	120х3	13,81	580	580	4,76	4,76	122	122	-	1	235,70
		720,07	140х6	31,23	300	300	5,43	5,43	55	55	-	1	230,57
		769,39	160х5	30,36	600	600	6,29	6,29	95	95	-	1	253,40
Раскосы		-473,47	120х7	29,96	400	400	4,54	4,54	88	88	0,592	1	266,95
		355,10	90х6	19,23	336	378	3,38	3,38	99	111	-	1	184,66
		-217,01	90х6	19,23	336	378	3,38	3,38	99	111	0,433	1	260,60
		-69,05	70х5	12,36	336	378	2,62	2,62	128	144	0,267	1	209,90
Стойки		-49,32	70х2	5,34	290	290	2,76	2,76	106	106	0,466	1	198,20
		-98,64	70х3	7,81	232	261	2,71	2,71	85,6	96,3	0,537	1	235,19
		59,18	40х2	2,94	232	261	1,54	1,54	151	169	-	1	201,29

4.3 Расчет узлов ригеля

В узлах ферм с непосредственным примыканием элементов к поясам необходимо проверять:

1) Несущую способность стенки (полки) пояса, к которой примыкает элемент решетки;

2) Несущую способность элемента решетки вблизи примыканию к поясу;

3) Прочность сварных швов.

Рис 4.2 - Ригель рамы

Промежуточный узел верхнего пояса У1

Ранее для верхнего пояса фермы было принято квадратное сеченое 180x5, но проверка показала, что данное сечение не подходит. Принимаем для верхнего пояса квадратное сечение 180x10.

Рис. 4.3 - Промежуточный узел верхнего пояса

1 Несущая способность стенки пояса проверяется по формуле:

Ш При



Ш при

где N - усилие в примыкающем элементе решетки;

г_с - коэффициент условия работы;

г_d =1,2 (при растяжении), г_d =1 (при сжатии);

Раскос R₁



Несущая способность обеспечена.

Раскос R₂

Несущая способность обеспечена.

2. Несущая способность элемента решетки вблизи примыкания к поясу при проверяется по формуле:



При дополнительно проверяется несущая способность стенки в плоскости узла в месте примыкания сжатого раскоса по формуле:

где - коэффициент влияния тонкостенности пояса, принимается при равным 0,8; в остальных случаях 1.

при

при

в остальных случаях.

Раскос R₁

,

следовательно, K=1

Несущая способность обеспечена.

Т.к. , то проверка несущей способности стенки в плоскости узла в месте примыкания сжатого раскоса не производится.

Раскос R₂

,

следовательно, K=1

Несущая способность обеспечена.

3. Прочность сварных швов крепления проверяем по формуле:

Определяем . Согласно т. 38 [1] gри принимаем катет шва Т.к. при проверка не выполняется, то примем катет

Согласно т. 34 [1] при для полуавтоматической сварки при d=1,5 принимаем

Раскос R₁

Прочность шва обеспечена.

Раскос R₂

Прочность шва обеспечена.

Верхний опорный узел У2

На колонну устанавливается опорная стойка (надколонник) из колонного двутавра №40К1. Так как усилие в стержне s₁ верхнего пояса равно нулю, то размер фланца (360х270х20), катет шва (k_f=5мм) и диаметр болтов (4-20) принимаем конструктивно.

Рис 4.4 - Верхний опорный узел

Нижний опорный узел У3

Усилие в болте должно удовлетворять условию



Рис 4.5 - Нижний опорный узел

Принимаем количество болтов 8?20 (n_b=8), класс точности 5.6 Для них согласно [2]

Условие прочности на растяжение выполняется.

Толщина фланца определяется из условия прочности на изгиб. Примем для фланца сталь C375, для которой R_y=325 МПа.

Принимаем

Проверяем фланец на смятие по формуле

где - площадь планки.

Условие выполняется.

При расчете швов крепления фланца к опорной стойке проверяем условие

где l_w - сумма вертикальных швов,

k_f - катет шва, принимаем

Условие выполняется.

Верхний укрупнительный узел

Принимаем конструктивно 4 болта ?20 мм. Задавшись катетом шва проверяем условие

где l_w=4d=40,18=0,72 м

Примем катет шва k_f=6 мм.

Условие выполняется.



Рис 4.7 - Верхний укрупнительный узел

Нижний укрупнительный узел

Определяем количество болтов.

где Q_bh-несущая способность высокопрочного болта

к-количество плоскостей трения, соединяемых элементов; к=1

Несущая способность высокопрочного болта определяется по формуле

где -площадь болта нетто; для болта 24 мм см²;

-расчетное сопротивление высокопрочного болта растяжению;

-коэффициент условий работы; при

-коэффициент надежности; =1,35

-коэффициент трения; =0,58

,

где -наименьшее временное сопротивление; для болта ?24 =1200 МПА

МПа

кН

Принимаем 8 болтов 24 мм.

Определяем толщину фланца. Она определяется из условия прочности на изгиб

Принимаем толщину фланца t_f=30 мм.

Рис 4.8 - Нижний укрупнительный узел



СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. СНиП II - 23 - 81*. Нормы проектирования. Стальные конструкции. М., 1990.

2. СНиП 2.02.07 - 85. Нагрузки и воздействия. Нормы проектирования. М., 1986.

3. Чепурной И.Н. Проектирование стального каркаса одноэтажного промышленного здания. Ч. 1. Гомель, 1992.

4. Чепурной И.Н. Проектирование стального каркаса одноэтажного промышленного здания. Ч. 3. Стропильные фермы. Гомель, 1984.

5. Чепурной И.Н., Залеева В.Д. Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования по строительным конструкциям. Гомель, 1988.

Размещено на Allbest.ru