Проектирование опорных конструкций промышленного здания в г. Новосибирске
Технический проект опорных конструкций промышленного здания. Компоновка плана пролетов сетки колонн и поперечного разреза. Расчет внецентренно сжатой колонны: подбор сечения верхней и нижней части, конструирование узла сопряжения; расчет анкерных болтов.
| Рубрика | Строительство и архитектура |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 10.08.2013 |
| Размер файла | 549,4 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
1
1. Технический проект
1.1 Исходные данные
Место строительства г. Новосибирск
Проектирование здания в соответствии со схемой №1
Здание отапливаемое.
Пролеты здания L1 = 24 м, L2 = 24 м
Мостовые краны грузоподъемностью Q = 80/20 т., с режимом работы 5К
Отметка головки кранового рельса 12 м
Длина здания 144 м
Класс бетона фундамента В15
1.2 Компоновка плана промышленного здания
Шаг колонн по средним и крайним пролетам примем 12 м
Пролеты 24 м
Колонны у торцов здания смещают на 500 мм внутрь.
Согласно табл. 42 [2] температурный шов не устраивается при длине 144 м (температура самой холодной пятидневки t= - 44C с обеспеченностью 0,98)
1.3 Компоновка поперечного разреза
Пролеты здания L1 = 24 м, L2 = 24 м
Высота от пола до отметки головки подкранового рельса H1 = 12 м
Отметку уровня пола принимаем нулевой. Здание проектируем с плоской кровлей (уклон 1.5%) и внутренними водостоками.
Рис. 1 Сетка колонн
Расстояние от головки кранового рельса до низа несущих конструкций покрытия.
H2 = (Hк + 100) + f = (3700 + 100) + 400 = 4200 мм,
где Hк + 100 - расстояние от головки кранового рельса до верхней точки тележки крана плюс зазор между верхней точкой тележки крана и строительной конструкцией Нк = 3700 мм (по приложению 1 [4])
f - размер, учитывающий прогиб конструкции покрытия.
Высота цеха от уровня пола до низа стропильных ферм.
H0 = H1 + H2 = 12000 + 4200 = 16200 мм.
Примем H0 = 16200 (кратно 1800), следовательно, оставляем H1 = 12000 мм
Размеры верхней части колонны.
Hв = hб + hр + H2 = 1200 + 200 + 4200 = 5600 мм.
где hб - высота подкрановой балки (1/10 пролета - 1,2м);
hр - высота кранового рельса (200 мм).
Окончательно уточняем Hв после расчета подкрановой балки.
Размеры нижней части колонны.
Hн = H0 - Hв + 1000 = 16200 - 5600 + 1000 = 11600 мм.
Где 1000 мм - заглубление опорной плиты башмака колонны ниже нулевой отметки пола.
Полная высота колонны рамы от низа базы до низа ригеля.
H = Hв + Hн = 5600 + 11600 = 17200 мм.
Высота фермы при пролетах 24 метра Hф = 2250 мм.
На здании есть светоаэрационные фонари Hфн = 4500 мм.
Привязка горизонтальных размеров.
В1 = 400 мм - по прил. 1 [4]
Привязка внешнего края наружной колонны к оси а = 250 мм.
Высота сечения верхней части наружной колонны hвн = 500 мм (>Нв/12=5600/12=467 мм),
средней - hвс = 700 мм.
Расстояние от оси подкрановой балки до оси колонны = 750 мм.
Высота сечения нижней части наружной колонны hнн = 1000 мм, средней - hнс = 1500 мм.
Пролет мостового крана
lк = L - 2 = 24000 - 2 * 750 = 22500 мм.
Размещено на http://www.allbest.ru/
1
Рис. 2 Схема поперечной рамы
1.3 Компоновка поперечного разреза
Постоянные нагрузки от массы всех ограждающих конструкций принимаются равномерно распределенными по длине ригеля.
Таблица 1
|
Состав покрытия |
Нормативная нагрузка, кН/м2 |
Коэф. Надежности по нагрузке f |
Расчетная нагрузка, кН/м2 |
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
|
Гравийная защита.Гидроизоляционный ковер из трех слоев рубероида на мастике.Утеплитель (из плитного пенополиуретана = 80 мм, = 0.5 кН/м3).Пароизоляция из одного слоя рубероида.Стальной профнастил.Прогоны (решетчатые).Собственный вес металлических конструкций шатра (фермы, фонари, связи). |
0.50.10.050.040.150.20.3 |
1.31.31.21.31.11.051.05 |
0.650.130.060.0520.1650.210.315 |
|
|
Итого: |
qн = 1.34 |
q = 1.582 |
Все нагрузки подсчитывают с n = 0.95 (коэффициент надежности по назначению) согласно стр. 34 [1].
Равномерно распределенная нагрузка на ригель рамы:
q n = nqbф / cos = 0.951.58212/1 = 18.04 кН/м;
где bф - шаг стропильных ферм.
Опорная реакция ригеля рамы:
FпR = qnl /2 = 18.0424/2 = 217 кН.
Расчетный вес колонны (согласно табл. 12.1 [4]):
Крайней: Верхняя часть колонны (20% веса):
Gв = 0.951.050.20.41212 = 12 кН.
Нижняя часть колонны (80% веса):
Gн = 0.951.050.80.41215 = 46 кН.
Средней: Верхняя часть колонны (20% веса):
Gвс = 0.951.050.20.41224 = 23 кН.
Нижняя часть колонны (80% веса):
Gнс = 0.951.050.80.41224 = 92 кН.
Поверхностная масса стен 200 кг/м2, переплетов с остеклением 35 кг/м2.
В верхней части колонны (включая вес этой части колонны):
F1 = n(1.22(3 + 3.65)12 + 1.10.351.212) + 12 = 199 кН (n = 0.95)
В нижней части колонны (включая вес этой части колонны):
F2 = 0.95(1.22(3 + 2.6)12 + 1.10.35612) + 46 =226 кН
Размещено на http://www.allbest.ru/
1
Рис. 3 Постоянные нагрузки на раму
Снеговая нагрузка
Нормативная снеговая нагрузка S0 = 1.5 кН/м2.
При qн/S0 = 1.34/1.5 = 0.89 > 0.8 коэффициент надежности по нагрузке f = 1.45 (п.5.7 [1]).
Линейная распределенная нагрузка от снега на ригель рамы:
qсн = nfS0bф = 0.951.4511.512 = 24 кН/м.
Опорная реакция ригеля:
FсR = 2430/2 = 360 кН
Размещено на http://www.allbest.ru/
1
Рис. 4 Снеговая нагрузка
Вертикальные усилия от мостовых кранов.
База крана K = 4350 мм и расстояние между колесами двух кранов B2 - K - 2800 = 3150 мм, а также нормативное усилие колеса Fк1 max = 350 кН, Fк2 max = 370 кН
Размещено на http://www.allbest.ru/
1
Рис. 5 К определению нагрузки от мостовых кранов
Расчетное усилие:
Dmax = n(fnc Fк maxy + fGнn + fqнnbтb) =
0.95(1.10.85(3703.34+3501.62) + 1.0543.2 + 1.21.51.512) =
0.95(1686+45+33) = 1675 кН
где f = 1.1 - коэффициент надежности по нагрузке для крановых нагрузок (п. 4.8 [1]);
nc = 0.85 - коэффициент сочетаний (с. 288 [4]);
y - ордината линии влияния;
Gнn = 0.31212 = 43.2 кН - нормативный вес подкрановой балки (согласно табл. 12.1 [4]);
qнn = 1.5 кН/м2 - полезная нормативная нагрузка на тормозной площадке;
bт - ширина тормозной площадки;
b - шаг колонн.
Fk = (9.8Q + Qk)/n0 - Fk,max = (9.880 + 1100)/4 - 370 = 101 кН;
Dmin = 0.95(1686101/370+45+33) = 511 кН;
где n0 = 4 - число колес с одной стороны крана;
Qk = 1100 - масса крана с тележкой;
Q = 80 - грузоподъемность крана
Сосредоточенные моменты от вертикальных усилий:
Mmax = ekDmax = 0.51675 = 838 кНм;
Mmin = ekDmin = 0.5511 = 256 кНм;
ek = 0.5hн = 0.51 = 0.5 м - расстояние от оси подкрановой балки до оси, проходящей через центр тяжести нижней части колонны.
Горизонтальная сила от мостовых кранов.
Передаваемая одним колесом:
Tнk = 0.05(9.8Q + Gт)/n0 = 0.05(9.880 + 380)/4 =14.55 кН;
Gт = 380 - вес тележки, кН.
T = nfnc Tнky = 0.951.10.8514.55(3.34+1.62) = 70 кН
Размещено на http://www.allbest.ru/
1
Рис. 6 Нагрузки от мостовых кранов
Ветровая нагрузка
Нормативный скоростной напор ветра W0 = 0.45 кПа (III ветровой район).
Тип местности - Б.
Коэффициенты k для высот:
10 м - 0.65;
20 м - 0.9;
30 м - 1.05
Расчетная линейная ветровая нагрузка:
qb = nfW0RcB = 0.951.20.450.812k = 4.92k.
Линейная распределенная нагрузка при высоте:
до 10 м - 4.920.65 = 3.20 кН/м;
20 м - 4.920.9 = 4.41 кН/м;
30 м - 4.921.05 = 5.17 кН/м.
q1 = 4.71 кН/м (значение распределенной нагрузки на уровне верха фонаря).
q2 = 4.07 кН/м (значение распределенной нагрузки на уровне низа фермы).
Размещено на http://www.allbest.ru/
1
Рис. 7. К определению ветровой нагрузки
Сосредоточенные силы от ветровой нагрузки:
Fв = (q1 + q2)h/2 = (4.71 + 4.07)6.75/2 = 29.63 кН;
Fв = Fв0.6/0.8 = 29.630.6/0.8 = 22.22 кН.
Эквивалентные линейные нагрузки:
qэ = qb10 = 3.201.07 = 3.42 кН/м;
qэ = qb100.6/0.8 = 3.420.6/0.8 = 2.57 кН/м.
1.3.1 Подготовка исходных данных для статического расчета рамы.
Назначение жесткостей элементов рамы.
Зададимся соотношением моментов инерции элементов рамы:
J2 = 1; J1/ J2 = 8; J3/ J2 = 2; J4/ J2 = 25;
Размещено на http://www.allbest.ru/
1
Рис. 8. Ветровые нагрузки.
где J1 - момент инерции сечения нижней части крайней колонны;
J2 - момент инерции сечения верхней части крайней колонны;
J3 - момент инерции сечения верхней части центральной колонны;
J4 - момент инерции сечения нижней части центральной колонны;
Вычисление моментов, действующих на раму.
M0 = FпR0.2 = 2170.2 = 43 кН/м;
M1 = FпRe + F1е = 2170.05 + 1990.25 = 61 кН/м;
M2 = FсR0.2 = 2880.2 = 58 кН/м;
M3 = FсRe = 2880.25 = 72 кН/м;
где 0.2 - эксцентриситет опорной реакции фермы на крайней колонне относительно оси верхней части колонны.
e = 0.05 м - расстояние от линии приложения опорной реакции фермы на крайней колонне до центра тяжести сечения нижней части крайней колонны.
e = 0.25 м - расстояние между центрами тяжести сечений верхней и нижней частей крайней колонны.
Сводная таблица исходных данных для статического расчета рамы.
Таблица 2
|
J2 |
J1 |
J3 |
J4 |
H, м |
Hв, м |
H2, м |
FRп, кН |
FRc, кН |
Dmax, кН |
Dmax, кН |
|
|
1 |
8 |
2 |
25 |
17.2 |
5.6 |
4.2 |
217 |
288 |
1675 |
511 |
|
|
M0, кНм |
M1, кНм |
M2, кНм |
M3, кНм |
Mmax, кНм |
Mmin, кНм |
T,кН |
qэк,кН/м |
qэк,кН/м |
Fв,кН |
Fв,кН |
|
|
43 |
-61 |
58 |
-72 |
38 |
256 |
70 |
3.42 |
2.57 |
29.63 |
22.22 |
1.3.2 Статический расчет рамы
Статический расчет поперечной рамы выполняется по исходным данным, представленным в таблице 2, с помощью программного комплекса ”RAMA”.
Рис. 9 Схема колонны с положением расчетных сечений
Результаты расчета сведены в таблицу 3.
Расчетные усилия в левой колонне левого пролета от каждой из действующих нагрузок.
Таблица 3
|
№ нагр. |
Вид нагрузки. |
Коэффициент сочетания nc. |
Сечения стойки. |
|||||||||
|
1-1 |
2-2 |
3-3 |
4-4 |
|||||||||
|
М, кНм |
N, кН. |
М, кНм |
N, кН. |
М, кНм |
N, кН. |
М, кНм |
N, кН. |
Q, кН. |
||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
|
|
1 |
Постоянная. |
1 |
-43 |
-217 |
-51 |
-416 |
10 |
-416 |
-7 |
-642 |
-2 |
|
|
2 |
Снеговая. |
1 |
-59 |
-288 |
-69 |
-288 |
13 |
-288 |
-10 |
-288 |
-3 |
|
|
0.9 |
-53 |
-259 |
-62 |
-259 |
12 |
-259 |
-9 |
-259 |
-2.7 |
|||
|
3 |
Dmax на левой стойке левого пролета. |
1 |
0 |
0 |
460 |
0 |
-378 |
-1675 |
576 |
-1675 |
82 |
|
|
0.9 |
0 |
0 |
414 |
0 |
-340 |
-1508 |
518 |
-1508 |
74 |
|||
|
3* |
Dmax на правой стойке левого пролета. |
1 |
0 |
0 |
195 |
0 |
-61 |
-511 |
344 |
-511 |
34 |
|
|
0.9 |
0 |
0 |
176 |
0 |
-55 |
-460 |
310 |
-460 |
31 |
|||
|
4 |
Tmax на левую стойку левого пролета. |
1 |
0 |
0 |
95 |
0 |
95 |
0 |
316 |
0 |
36 |
|
|
0.9 |
0 |
0 |
86 |
0 |
86 |
0 |
284 |
0 |
32 |
|||
|
4* |
Tmax на левую стойку правого пролета. |
1 |
0 |
0 |
65 |
0 |
65 |
0 |
199 |
0 |
12 |
|
|
0.9 |
0 |
0 |
59 |
0 |
59 |
0 |
179 |
0 |
11 |
|||
|
5 |
Ветер слева. |
1 |
0 |
0 |
-56 |
0 |
-56 |
0 |
-511 |
0 |
-60 |
|
|
0.9 |
0 |
0 |
-50 |
0 |
-50 |
0 |
-460 |
0 |
-54 |
|||
|
5* |
Ветер справа. |
1 |
0 |
0 |
32 |
0 |
32 |
0 |
355 |
0 |
43 |
|
|
0.9 |
0 |
0 |
29 |
0 |
29 |
0 |
320 |
0 |
39 |
2. Проектирование внецентренно сжатой колонны
Таблица 4
Таблица расчетных усилий
|
№ комбинации |
Нагрузка и комбинация усилий |
Коэфф. сочетания nc. |
Сечения стойки. |
|||||||||
|
1-1 |
2-2 |
3-3 |
4-4 |
|||||||||
|
М, кНм. |
N, кН |
М, кНм |
N, кН. |
М, кНм. |
N, кН. |
М, кНм |
N, кН. |
Q, кН. |
||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
|
|
1 |
1 |
1,2 |
1,2 |
1,3,4 |
1,5 |
|||||||
|
|
-102 |
-505 |
-120 |
-704 |
-463 |
-2091 |
-518 |
-642 |
-62 |
|||
|
|
0.9 |
1,2 |
1,2,5 |
1,2,3,4,5 |
1,4,5 |
|||||||
|
|
-96 |
-476 |
-163 |
-672 |
-454 |
-2183 |
-802 |
-642 |
-88 |
|||
|
2 |
1 |
- |
1,3,4 |
- |
1,5* |
|||||||
|
|
- |
- |
504 |
-416 |
- |
- |
348 |
-642 |
41 |
|||
|
|
0.9 |
- |
1,3,4,5* |
- |
1,3,4,5* |
|||||||
|
|
- |
- |
487 |
-416 |
- |
- |
1115 |
-2150 |
140 |
|||
|
3 |
1 |
1,2 |
1,2 |
1,3,4 |
- |
|||||||
|
-102 |
-505 |
-120 |
-704 |
-463 |
-2091 |
- |
- |
- |
||||
|
0.9 |
1,2 |
1,2,5 |
1,2,3,4,5 |
- |
||||||||
|
-96 |
-476 |
-163 |
-672 |
-454 |
-2183 |
- |
- |
- |
||||
|
4 |
1 |
- |
1,3,4 |
- |
- |
|||||||
|
- |
- |
504 |
-416 |
- |
- |
- |
- |
- |
||||
|
0.9 |
- |
1,3,4,5* |
- |
1,2,3,4,5* |
||||||||
|
- |
- |
487 |
-416 |
- |
- |
1106 |
-2409 |
140 |
||||
|
5 |
1 |
- |
- |
- |
1,5 |
|||||||
|
- |
- |
- |
- |
- |
- |
-518 |
-642 |
-62 |
||||
|
0.9 |
- |
- |
- |
- |
||||||||
|
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
||||
|
6 |
1 |
- |
- |
- |
1,5* |
|||||||
|
- |
- |
- |
- |
- |
- |
348 |
-642 |
41 |
||||
|
0.9 |
- |
- |
- |
- |
||||||||
|
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
||||
|
7 |
|
0.9 |
- |
- |
- |
1,2,3,4,5* |
||||||
|
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
140 |
конструкция здание компоновка колонна
2.1 Расчет внецентренно сжатой колонны
Исходные данные.
Расчетные усилия.
Надкрановая часть колонны:
Подкрановая часть колонны:
Материал конструкции.
Материал колонны - сталь марки С345 с нормативным сопротивлением - для листов толщиной от 10 до 20 мм
Жесткости
Соотношение жесткостей верхней и нижней частей колонны:
Jв/ Jн = 1/8 = 0.125
Расчетные длины колонны.
Т.к. < 0.6 и Nн/ Nв = 2409/704 = 3.42 > 3, то
, =3 (по табл. 14.1 [4])
Расчетные длины в плоскости рамы:
Расчетные длины из плоскости рамы:
Подбор сечения верхней части колонны
Сечение верхней части колонны принимаем в виде сварного двутавра высотой hв = 500 мм.
Требуемая площадь сечения
Требуемую площадь сечения определяем из формулы расчета внецентренно сжатых элементов на устойчивость в плоскости действия момента:
Где:
-коэффициент условия работы
- коэффициент для проверки устойчивости, в плоскости действия момента.
Т.о. по приложению 8 [4], .
Компоновка сечения
Высота стенки hст = hв - 2tп = 500 - 214 = 472 мм (предварительно принимаем толщину полок tп = 14 мм)
Из условия местной устойчивости:
Принимаем tст = 8 мм.
Требуемая площадь полки:
Из условия устойчивости верхней части колонны из плоскости действия момента ширина полки:
bп lвy/20 = 4400/20 = 220 мм
Из условия местной устойчивости полки:
Принимаем bп = 280 мм, tп = 14 мм.
Ап = 281.4 = 39.2 см2 > Ап,тр = 37.1 см2;
bп = 280 > lвy/20 = 4400/20 = 220 мм;
Геометрические характеристики сечения.
Полная площадь сечения:
А0 = 2281.4 + 0.847.2 = 116.2 см2.
Расчетная площадь сечения (с учетом только устойчивой части стенки):
Моменты инерции:
Момент сопротивления:
Радиусы инерции и гибкости:
Проверка устойчивости верхней части колонны в плоскости действия момента.
Ап/Аст = 281.4/(0.847.2) = 1.04,
тогда согласно табл. 73 [2]
- приведенный относительный эксцентриситет
По табл. 74 [2], .
тогда фактическое напряжение в сечении равно:
Проверка устойчивости верхней части колонны из плоскости действия момента.
Расчетная формула имеет вид:
По прил. 7 [4], .
Определяем значение , которое зависит от значения относительного эксцентриситета , который определяется следующим образом.
Для определения за расчетный момент принимают максимальный момент в пределах средней трети расчетной длины стержня, т. е. в данном случае высоты верхней части колонны , но не менее половины наибольшего момента в пределах верхней части колонны.
Тогда:
при mx 5 согласно п.п. 5.31 [2]
=1
=0,65 + 0,05mx = 0.65 + 0.053.9 = 0.85
Рис. 10. Сечение надкрановой части колонны
2.2 Подбор сечения нижней части колонны
Сечение нижней части колонны сквозное, состоящее из двух ветвей, соединенных решеткой. Высота сечения hн = 1000 мм. подкрановую ветвь колонны принимаем из широкополочного двутавра, наружную - из гнутого швеллера.
Ориентировочное положение центра тяжести.
z0 = 50 мм.
h0 = h - z0 = 1000 - 50 = 950 мм.
Усилия в ветвях колонны:
Требуемая площадь ветвей колонны:
для подкрановой ветви:
(задаемся = 0.7; R = 31,5 МПа - сталь С345, фасонный прокат).
Принимаем двутавр 40К1 (А = 173см2, Jx1 = 17290 cм4, i x1 = 10 cм, i y = 17.3 cм).
для наружной ветви: (задаемся = 0.6; R = 31.5 кН/см2 - сталь С345, листовой прокат толщиной до 20 мм).
Для удобства прикрепления элементов решетки просвет между внутренними гранями полок принимаем таким же, как в подкрановой ветви (360 мм). Толщину стенки швеллера принимаем равной 14 мм, высота стенки из условия размещения сварных швов hcт = 360 + 14 + 14 = 390 мм.
Требуемая площадь полок:
Ап = (Ав2 - tстhст)/2 = (58.4 - 1.438.8)/2 = 4.1 см2.
Из условия местной устойчивости полки швелера:
Принимаем bп = 140 мм, t п = 14 мм, Ап = 1960 мм2 = 19.6 см2.
Рис. 11. Сечение подкрановой части колонны
Геометрические характеристики ветви:
Ав2 = 219.6 + 1.439 = 93.5 см2;
z0 = (1.4390.7 + 219.6(14/2 + 1.4))/93.5 = 4 см.
Ix2 = 1.4393.32 + 21.4143/12 + 19.624.42 = 1994 cм4;
Iy = 1.4393/12 + 2141.43/12 + 19.6218.82 = 20782 cм4;
Уточняем положение центра тяжести сечения колонны:
h0 = h - z0 = 1000 - 40 = 960 мм.
Уточняем усилия в ветвях колонны:
Проверка устойчивости ветвей колонны из плоскости действия момента.
Подкрановая ветвь:
Наружная ветвь:
Из условия равноустойчивости подкрановой ветви в плоскости и из плоскости рамы определяем требуемое расстояние между узлами решетки:
Принимаем lв1 = 210 см, разделив нижнюю часть колонны на целое число панелей.
Проверяем устойчивость ветвей в плоскости рамы (относительно осей x1-x1 и x2-x2):
Для подкрановой ветви:
Для наружной ветви:
Расчет решетки подкрановой части колонны
Поперечная сила в сечении колонны Qmax = 140 кН. Расчетная сила кроме этого приближенно не должна быть меньше 0.2A т.е.
,
где A = 266 см2 - площадь сечения колонны.
Усилие в раскосе, считая равномерную передачу сил на две плоскости, найдем по формуле:
Где: - угол наклона раскоса, sin = hh/lp = 100/1002 + (210/2)2
Зададимся р = 100, = 0.46
Требуемая площадь раскоса:
= 0.75 - сжатый уголок, прикрепленный одной полкой.
Принимаем уголок 75x9. Ap = 12.83 см2, z0 = 2.18 cм, imin = 1.46 см.
Длина раскоса:
Гибкость:
Напряжение в раскосе:
Проверка устойчивости колонны в плоскости действия момента как единого стержня.
Геометрические характеристики всего сечения:
А = Ав1 + Ав2 = 173 +93.5 = 266.5 см2;
Jx = Ав1(y1)2 + Ав2(y2)2 = 173(33.7)2 + 93.5(62.3)2 = 559375 см4;
Где: при
Ap1 =2Ap = 212.83 = 25.66 см2,-площадь сечения раскосов по двум граням сечения колонны.
Для комбинации усилий, догружающих наружную ветвь:
вн = 0.55;
Для комбинации усилий, догружающих подкрановую ветвь:
вн = 0.48;
Устойчивость сквозной колонны как единого стержня из плоскости действия момента проверять нет необходимости, так как она обеспечена проверкой устойчивости отдельных стержней.
2.3 Расчет и конструирование узла сопряжения верхней и нижней частей колонны
Расчетные комбинации усилий в сечении над уступом:
1) (загружение 1,2,5 )
2) (загружение 1,3,4)
Давление кранов:
Dmax = 1675 кН.
Прочность стыкового шва (Ш1) проверяем по нормальным напряжениям в крайних точках сечения надкрановой части. Площадь шва равна площади сечения колонны.
1-я комбинация M и N:
наружная полка:
внутренняя полка:
2-я комбинация M и N:
наружная полка:
внутренняя полка:
Толщину стенки траверсы определяем из условия смятия:
tтр Dmax/lсмRсм,т = 1675/(4945) = 0.76 cм;
lсм = bоп + 2tпл = 45 + 22 = 49 см, (принимаем tпл = 2 см, bоп = 45 см)
Rсм,т = 450 МПа.
Принимаем tтр = 1 см.
Усилие во внутренней полке верхней части колонны:
Nп = N/2 + M/hв = 416/2 + 50400/50 = 1216 кН.
Длина шва крепления вертикального ребра траверсы к стенке траверсы:
Применяем полуавтоматическую сварку проволокой марки Св-08А, d = 1.4…2 мм, ш = 0.9,
с = 1.05. назначаем kш = 6 мм, ycв = 1, Rycв = 165 МПа.
Составляем комбинацию усилий, дающую наибольшую опорную реакцию траверсы. Такой комбинацией будет сочетание.
F = Nhв/2hн - M/hн + 0.9Dmax = 67250/2100 - (-1630)/100 + 0.91675 =
1692 кН.
Высота траверсы:
где tст.в = 1.08 - толщина стенки швеллера 40К
Rср = 0.58Rу = 18.3 кН/см2 - расчетное сопротивление срезу
Принимаем высоту траверсы 70 см, толщину стенки - tтр = 1.2 см
Нижний пояс траверсы принимаем конструктивно 360 x 10 мм, верхние горизонтальные ребра - из двух листов 180 x 10 мм.
Геометрические характеристики траверсы:
Центр тяжести:
Момент инерции:
yвт = hтр - yн = 70 - 29 = 41 см
Максимальный изгибающий момент в траверсе:
M = (Nhв/2hн - M/hн)(hн - hв) = (67250/2100 - (-16300)/100)50 = 16550
кНсм.
Напряжение в траверсе:
Qmax = Nhв/2hн - M/hн + k0.9Dmax/2 = 67250/2100 - (-18800)/100 +
1.20.91675/2 = 1303 кН.
k = 1.2 - коэффициент, учитывающий неравномерную передачу усилия Dmax.
2.4 Расчет и конструирование базы колонны
Проектируем базу раздельного типа.
Расчетные комбинации усилий в нижнем сечении колонны:
1)
2)
Уточняем усилия в ветвях колонны: База наружной ветви
Требуемая площадь плиты:
По конструктивным соображениям свес плиты с2 должен быть не менее 4 см. Тогда
По конструктивным соображениям принимаем В = 50см, Lпл.тр = 30 см. Следовательно фактическая площадь больше требуемой.
Среднее напряжение в бетоне под плитой:
Расстояние между траверсами в свету:
2(bп + tст - z0) = 2(14 + 1.4 - 3) = 22.8 cм.
При толщине траверсы 12 мм
с1 = (30 - 22.8 - 21.2)/2 = 2.4 cм.
Изгибающие моменты на отдельных участках плиты:
Участок 1(консольный свес с = с1 = 2.4 см):
Участок 2(консольный свес с = с2 =5.5 см):
Участок 3(плита, оперетая на 4 стороны;
b/a = 360/140 = 2.6 > 2, = 0.125):
Участок 4(плита, оперетая на 4 стороны;
b/a = 360/74 =4.9 > 2, = 0.125):
Для расчета принимаем М3 = 17.4 кНсм.
Требуемая площадь плиты:
R = 315 МПа для стали C345 толщиной до 20 мм.
Принимаем tпл = 20 мм (2 мм - припуск на фрезеровку).
Высоту траверсы определяем из условий размещения шва крепления траверсы к ветви колонны. В запас прочности все усилие в ветви передаем на траверсы через 4 угловых шва. Сварка полуавтоматическая проволокой марки Св-08А, d = 1.4…2 мм, kш = 8 мм.
Требуемая длина шва:
Принимаем hтр = 20 см.
2.4 Расчет анкерных болтов
Требуемое расчетное усилие в болтах:
Где:
М, N -- момент и нормальные силы, действующие в уровне верхнего обреза фундамента, определяемые при выборе наихудшего случая загружения.
а = 75 см - расстояние от оси колонны до середины опорной плиты подкрановой ветви;
- расстояние между осями анкерных болтов;
Расчетное усилие в одном болте:
По табл 11 [2] находим ближайший диаметр 36 мм. Длина заделки анкера в бетон 1300 мм.
Оголовок колонны
Давление со стропильной фермы N = 505 кН. Торец плиты оголовка назначаем 20 мм.
С плиты оголовка давление фермы передается на вертикальные ребра колонны через их фрезерованные торцы.
Конструктивно принимаем сечение ребра 80x12 мм назначение толщины швов 8 мм, соединяющих опорные ребра со стенкой колонны.
Принимаем lр = 20 см
Остальные швы принимаем конструктивно
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Компоновка поперечной рамы. Расчет внецентренно-сжатой колонны, узла сопряжения верхней и нижней частей колонны. Подбор сечения сжатых стержней фермы. Сбор нагрузок на ферму. Расчет анкерных болтов. Расчетные сочетания усилий. Статический расчёт рамы.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 14.11.2016Проект конструкторского расчета несущих конструкций одноэтажного промышленного здания: компоновка конструктивной схемы каркаса здания, расчет поперечной рамы каркаса, расчет сжатой колонны рамы, расчет решетчатого ригеля рамы. Параметры нагрузки усилий.
курсовая работа [305,8 K], добавлен 01.12.2010Компоновка конструктивной схемы одноэтажного каркасного промышленного здания из сборного железобетона. Сбор нагрузок на раму здания. Расчет поперечной рамы. Расчет и конструирование колонны. Расчет монолитного внецентренно нагруженного фундамента.
курсовая работа [895,6 K], добавлен 23.11.2016Расчет рамы производственного здания, расчёт на вертикальную нагрузку от мостовых кранов. Определение усилий в стержнях фермы, подбор сплошного сечения внецентренно сжатого стержня. Конструирование узла сопряжения верхней и нижней частей колонны.
курсовая работа [802,3 K], добавлен 22.05.2022Строительство промышленного здания. Теплотехнический расчет ограждающих конструкций. Сбор нагрузок и расчет прочности панели, перекрытия, колонн и фундамента под железобетонную колонну. Сечения и разрезы элементов здания, опалубочные и арматурные чертежи.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 20.02.2013Принципы и правила проектирования металлических конструкций балочной площадки промышленного здания. Характеристика основной технологической последовательности конструирования и расчета её элементов. Компоновка и подбор сечения балки, расчет базы колонн.
курсовая работа [1,4 M], добавлен 18.10.2010Расчет и конструирование балки настила. Подбор, компоновка основного сечения главной балки. Составление расчетной схемы и определение расчетных длин колонны. Монтажный узел главной балки, компоновка соединительных элементов. Проверки подобранного сечения.
курсовая работа [2,9 M], добавлен 18.04.2018Подбор конструкций поперечной рамы: фахверковой колонны, плит покрытия, стеновых панелей, подкрановых балок, сегментной фермы. Компоновка поперечной рамы. Определение нагрузок на раму здания. Конструирование колонн. Материалы для изготовления фермы.
курсовая работа [571,4 K], добавлен 07.11.2012Конструирование и расчет основных несущих конструкций однопролетного одноэтажного промышленного здания, материалом которых является дерево. Расчеты: компоновка основных несущих конструкций, проектирование плиты покрытия, стропильной фермы, колонны.
курсовая работа [756,6 K], добавлен 04.12.2007Подбор сечения балок: настила, главной, составной. Проверка их прочности, жесткости, общей и местной устойчивости. Расчет и конструирование узлов, соединений. Проектирование центрально-сжатой колонны и ее нижней опорной части. Выбор стали для конструкций.
курсовая работа [221,5 K], добавлен 27.11.2015
