Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Каркас одноэтажного производственного здания



1. Компоновка поперечной схемы рамы

поперечный рама ригель каркас

Рисунок 1 - Поперечная схема рамы

Рисунок 2 - Связи по верхним и нижним поясам фермы

Рисунок 3 - Продольный разрез, связи по колоннам



2. Сбор нагрузок

2.1 Постоянная нагрузка

Таблица 1 - Собств6енная масса 1м² покрытия

Состав покрытия	Нормативная нагрузка gn, кН/м2	g	Расчетная нагрузка g, кН/м2
1. Защ. слой из бит. мастики с втоплен. гравием =21 кН/м3 h=10 мм	0,21	1,3	0,27
2. Гидроизоляционный ковер 4 слоя	0,20	1,3	0,26
3. Асфальт. стяжка h=20 мм =18 кН/м3	0,36	1,2	0,43
4. Утеплитель из пенопласта ФРП_1 h = 100 мм, =0,5кН/м3	0,4	1,3	0,52
5. Стальная панель с профилированным настилом, h =10 мм,	0,105	1,3	0,11
6. Собствен.масса фермы	0,30	1,05	0,21
7. Связи	0,04	1,05	0,042
8. Прогоны	0,07	1,05	0,074
Итого	1,585		1,916

Расчетная равномерно распределенная линейная нагрузка на ригель рамы:

q_п = q Ч В = 1,916Ч 6 = 11,496 кН/м

Опорная реакция ригеля на раму:

R_П =q_п• l/2=11,496•30/2=172,44 кН

М_п=R_П•l=172,44•0,500=86,22 кН•м;



Рисунок 4 - Схема рамы, загруженной постоянной нагрузкой

2.2 Снеговая нагрузка

Для расчёта рамы распределение снеговой нагрузки по покрытию принимается равномерным. Расчетная снеговая нагрузка на покрытие (S_g - Расчетное значение веса снегового покрова S_g на 1 м² горизонтальной поверхности земли, принимаемое по табл. 4 СНиП 2.01.07-85* для IV снегового района):

Р_сн = S•В = 2,4•6=14,4 кН/м, где S=S_g?м=2,4•1=2,4кН/м

R_S=P_сн•L/2=14,4•30/2=216 кН

М_s = R_S•e=216•0,5=108 кН

Рисунок 5 - Схема рамы, загруженной снеговой нагрузкой



2.3 Ветровая нагрузка

Значение напора ветра на определённой высоте от земли:

= W₀ЧkЧcЧг_w

где W₀ - нормативное значение ветрового давления [1, табл. 5],

для 4 ветрового района W₀ = 0,48 кН/м^2;

к - коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте в зависимости от типа местности [1, табл. 6]. Рассчитываем интерполяцией. Для местности типа В: до 5 м: к = 0,5; 10 м: к = 0,65; 20 м: к = 0,85.

с - аэродинамический коэффициент:

с = + 0,8 - с наветренной стороны;

с = - 0,6 - с подветренной стороны.

г_w =1,4 - коэффициент надежности

В-шаг рам, 6 м.

Рисунок 6- К расчету ветровой нагрузки

q₅ = 0,48Ч0,5Ч0,8Ч1,4Ч6 = 1,613 кН/м

q_8,4 = 0,48Ч0,602Ч0,8Ч1,4Ч6= 1,941 кН/м

q₁₀= 0,48Ч0,65Ч0,8Ч1,4Ч6= 2,100 кН/м

q_12,1= 0,48Ч0,692Ч0,8Ч1,4Ч6= 2,232 кН/м

S₅=1,613•5=8,065 кН

S_8,4 = кН

Ветровая активная нагрузка:

Ветровая пассивная нагрузка:

Сосредоточенная ветровая нагрузка W' и W''

W' = ()•3,7/2=(1,941+2,100+2,232)•3,7/2=11,61 кН

W'' = 11,61•0,75 = 8,71 кН

Учитывая, что ригель в продольном направлении принимается абсолютно жестким, действие сосредоточенных сил с наветренной и заветренной сторон здания принимаем как действие суммы этих сил, приложенных с наветренной стороны:

W = W? + W?= 11,61+8,71= 20,32 кН

Рисунок 7 - Схема рамы, загруженной ветровой нагрузкой



3. Проектирование сквозного ригеля

Усилия в стержнях фермы рассчитаны в программе SCAD 11.5.

3.1 Подбор сечения элементов

Рисунок 8 - Трапециевидная ферма пролетом 30 м

Расчетные усилия в стержнях фермы

Расчетные длины в плоскости фермы (l_x):

l_x = l_г - для опорных раскосов, опорных стоек, элементов верхнего и нижнего поясов, (1, табл. 11);

l_x = 0,8• l_г - для прочих элементов решетки, (1, табл. 11);

Расчетные длины из плоскости фермы (l_у):

l_у = l₁;

где l₁ - расстояние между узлами, закрепленными от смещения из плоскости фермы.

Предельные гибкости элементов:

По (3, гл. 9, § 4, п. 2) принимаем предельные гибкости для элементов:

[л] = 250 - для растянутых поясов и опорных раскосов;

[л] = 350 - для прочих растянутых элементов;

[л] = 120 - для сжатых поясов, опорных стоек и опорных раскосов;

[л] = 150 - для прочих сжатых элементов.

Подбор сечения:

Для растянутых элементов

A^тр =N/2R_y г_с - требуемая площадь сечения 1 уголка

где г_с=0,95 [1, табл. 6], R_y=23 кН/см²

л_max=l_расч./i ? [л]

Для сжатых элементов

A^тр =N/2цR_y г_с - требуемая площадь сечения 1 уголка

где г_с=0,95 (1, табл. 6), R_y=27 кН/см², задаемся л=100, при которой ц=0,6

л_max=l_расч./i ? [л]

После назначения сечения определяем ц_min при л_max и повторяем главную проверку напряжений.

Для растянутых элементов, для которых возможно сжимающее усилие (соизмеримое с растягивающим) выполняются обе проверки. (В данной работе таких элементов нет)

Уголки принимаем с полкой толщиной не менее 5 мм для обеспечения возможности сварки по перу.

Таблица 2 - Подбор сечения элементов ригеля

Элемент	Обозначение элемента	Расчетное усилие	Состав сечения	А, см2	Радиус инерции, см	Расчетная длина, см	гибкость		[л]
ВП	2-3	103,60	¬- 100x10	38,4	3,05	4,52	252	252	82,63	55,7	-	250	0,95Ч23 =21,85	2,69
	3-5	-319,34	¬- 100х10	38,4	3,05	4,52	604	604	198,1	133,6	0,768	120	21,85	10,82
	5-7	-421,51	¬- 100х10	38,4	3,05	4,52	604	604	198,1	133,6	0,710	120		15,46
НП	1-9	174,45	¬- 50х5	9,60	1,53	2,45	575	575	375,8	234,6	0,710	120		22,59
	9-8	386,92	¬- 63х5	18,76	2,47	2,96	600	600	242,9	202,7	-	250		20,62
	8-10	400,73	¬- 63х5	18,76	2,47	2,96	600	600	242,9	202,7	-	250		21,36
Стойки	4-9	-43,49	¬- 50х5	9,60	1,53	2,45	280	350	183,0	142,8	0,768	120		5,89
	6-8	-43,49	¬- 50х5	9,60	1,53	2,45	340	425	222,2	173,4	0,768	120		5,89
Раскосы	1-3	-310,51	¬- 100х10	38,40	3,05	4,52	325	406	106,6	89,82	0,449	120		18,00
	3-9	196,45	¬- 50х5	9,60	1,53	2,45	391	490	255,5	200	-	250		20,46
	9-5	-112,98	¬- 75х6	17,56	2,30	3,44	431	540	187,3	156,9	0,710	120		9,06
	5-8	42,27	¬- 50х5	9,60	1,53	2,45	431	540	281,6	220,4	-	250		4,40
	8-7	30,01	¬- 50х5	9,60	1,53	2,45	476	595	311,1	242,8	0,710	120		4,40

3.2 Расчет и конструирование узлов

Принимаем толщину фасонки опорного узла остальных узлов - .

Верхний опорный узел:

Назначаем толщину швов крепления верхнего пояса 2-3 на обушке -6 мм, на пере - 4 мм.

Определение длины:

Размеры фасонки 300х225х12 мм

Определяем количество болтов крепления опорного фланца к колонне (болты работают на растяжение).

Принимаем болты Ш16, нормальной точности, класса 4.8 из стали 40Х «Селект» с расчетным сопротивлением растяжению R_bt=160Мпа (1, т. 58) и площадью нетто болта А_нт=1,57см² (1, т. 62).

Усилие, воспринимаемое 1 болтом:

принимаем 4 болта Ш16.

Принимаем опорный фланец верхнего пояса 300х240х14,

Определяем катет крепления фасонки к фланцу:



принимаем k=6 мм.

Проверка фланца на изгиб (продольное усилие проходит через центр фланца):

Определяем момент во фланце:

.

Напряжение во фланце:

Рисунок 9 - Верхний опорный узел

Нижний опорный узел:

Назначаем толщину швов крепления нижнего пояса 1-9 на обушке - 8 мм, на пере - 6 мм.

Определение длины:



Назначаем толщину швов крепления стержня раскоса 1-3: на обушке - 12 мм, на пере - 8 мм.

Определение длины:

Принимаем опорный фланец нижнего пояса 380х240х14 мм.

Проверка опорного фланца на торцевое смятие:

R - опорная реакция фермы; R_см.т.=37кН/см² - расчетное сопротивление стали С275 смятию торцевой поверхности.

Принимаем фасонку 380х300х12 мм.

Расчет швов крепления фасонки к опорному фланцу.

Принимаем катет шва крепления 10 мм:

Касательное напряжение в шве от вертикальной силы:

R - опорная реакция фермы

Нормальное напряжение от действия момента:



Нормальное напряжение от продольной силы по стержню 1-11

Определяем угловые швы крепления опорного столика:

Принимаем опорный столик 180х110х30 мм.

Опорный фланец крепят к полке колонны на болтах нормальной точности Ш16 мм, которые ставят в отверстия на 3-4 мм больше диаметра болтов, чтобы они не могли воспринять опорную реакцию в случае неплотного опирания фланца на опорный столик.

Рисунок 10 - Нижний опорный узел



Промежуточный узел:

Назначаем толщину швов крепления верхнего пояса 2-3 на обушке - 6 мм, на пере - 4 мм:

Назначаем толщину швов крепления раскоса 1-3 на обушке - 8 мм, на пере - 6 мм:

Назначаем толщину швов крепления раскоса 9-3 на обушке - 7 мм, на пере - 5 мм:

Назначаем толщину швов крепления верхнего пояса 3-5 на обушке - 8 мм, на пере - 6 мм:



Размеры фасонки 500х210х10 мм.

Рисунок 11 - Промежуточный узел

Верхний укрупнительный монтажный узел:

Назначаем толщину швов крепления верхнего пояса 5-7 на обушке - 6 мм, на пере - 8 мм:

Определение длины швов:

Назначаем толщину швов крепления раскоса 8-7 на обушке - 6 мм, на пере - 4 мм:

Определение длины швов:



Назначаем горизонтальную накладку 940х145х12 мм.

Сварные швы двух вертикальных стыковых накладок рассчитываются на усилие:

N=N_5-7+ N_8-7·cosб=-421,51+30,01·cos 28⁰=-395,01 кН

Принимаем катет сварного шва k_ш=10 мм, тогда требуемая длина шва:

Назначаем размеры фасонки: 400х210х12 мм.

Принимаем вертикальную накладку 140х220х8 мм.

Рисунок 12 - Верхний укрупнительный узел

Нижний укрупнительный монтажный узел:

Назначаем толщину швов крепления нижнего пояса 9-8 на обушке - 6 мм, на пере - 4 мм:



Назначаем толщину швов крепления раскоса 5-8 на обушке - 6 мм, на пере - 4 мм:

Назначаем толщину швов крепления стойки 6-8 на обушке - 5 мм, на пере - 3 мм:

Назначаем толщину швов крепления раскоса 7-8 на обушке - 6 мм, на пере - 4 мм:

Назначаем вертикальную накладку: 180х180х10 мм,

Назначаем горизонтальную накладку: 700х300х8 мм,

Размер фасонки: 640х300х10 мм.



Рисунок 13 - Нижний укрупнительный узел



Список использованных источников

1. СНиП 2.01.07-85*. Нагрузки и воздействия / Госстрой СССР_М. Стройиздат, 1993 г.

2. СНиП II_23-81*. Стальные конструкции / Минстрой России. - М.: ГП ЦПП, 1996 г. - 96 с.

3. Металлические конструкции. Общий курс: Учебник для ВУЗов/ Е.И. Беленя, В.А. Балдин, Г.С. Ведеников и др.; Под общ. ред. Е.И. Беленя. - 6_е изд., перераб. и доп. - М.: Стройиздат, 1986. - 560 с., ил.

Размещено на Allbest.ru