Каркас одноэтажного промышленного здания

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Каркас одноэтажного промышленного здания



Исходные данные для проектирования

· Пролет поперечной рамы: L=24 м.

· Продольный шаг колонн: В=12 м.

· Длина цеха: l=120м.

· Отметка головки подкранового рельса: h=10 м.

· Краны мостовые электрические грузоподъемностью Q=20/5 т.

· Режим работы кранов: 7К.

· Узловое сопряжение ригеля с колонной: шарнирное.

· Высота ригеля на опоре: 2200 мм.

· Уклон кровли: 1:12.

· Система покрытия: беспрогонная.

· Материалы элементов каркаса: согласно СНиП II-23-81*.

· Класс бетона фундамента: В12,5.

· Снеговой район: II.

· Здание отапливаемое.

Справочные данные по мостовым кранам

Q, т	Размеры, мм	Макс. давл. колеса, т	Вес тележки G, т	Вес крана с тележкой, т	Тип кранового рельса
Глав. крюк	Вспомогат. крюк	Нкр	В1	Вкр	К
20	5	2400	260	5600	4400	22	6,3	36	КР-70



1. Компоновка однопролетной поперечной рамы

Схема поперечной рамы приведена на рис. 2.1.

Н₁=10000 мм - расстояние от поверхности пола (уровня земли) до отметки головки подкранового рельса;

Н_кр=2400 - высота мостового крана (габаритный размер, принимаемый по ГОСТ на мостовые краны);

Н₂ = Н_кр + 200мм = 2400+200=2600- расстояние от головки подкранового рельса до нижнего пояса стропильной фермы;

Н_п = Н₁ + Н₂=10000+2600=12600 мм - полезная высота цеха - расстояние от поверхности пола до нижнего пояса стропильной фермы;

Н_в = Н₂+Н_пб + Н_р =2600+1200+120= 3920 мм - высота надкрановой части колонны;

Н_пб=мм - ориентировочная высота подкрановой балки;

Н_р=120мм - высота кранового рельса, принимаемая по табл. 2 (см. прил. 2);

Н_н = Н_п - Н_в + Н_б =12600-3920+800=9480 мм- высота подкрановой части колонны;

Н_б = 0,8 м - заглубление базы колонны ниже нулевой отметки уровня пола;

Н = Н_в + Н_н = 3920+9480=13400 мм - высота колонны;



Н_о =2200 мм при i =1/12;

H_ш = H_о + i 0,5 L =2200+1/120,524000=3200 мм - высота шатровой части цеха (высота покрытия);

Н_зд = Н_п + Н_ш=12600+3200=15800 мм - высота цеха;

b_в =мм- ширина верхней (надкрановой) части колонны;

мм - расстояние от кромки колонны до оси ("привязка" колонны);

b_н = а + л=250+1250=1500 мм - ширина нижней (подкрановой) части колонны;

л=1000 мм - расстояние между осью колонны и осью подкрановой ветви колонны;

(b_н - b_в) > (В₁ + с₁+450₎ - условие, обеспечивающее прохождение мостового крана по подкрановым путям;

В₁ = 260 мм - ширина выступающей части мостового крана (изображение крана дано на рисунке в начале табл. 2 прил. 5);

мм - минимальный зазор для мостовых кранов грузоподъемностью Q ? 50 т.

1000>785 мм. Условие выполняется.



Рис. 2.1. Компоновка поперечной рамы однопролетного производственного здания



2. Сбор нагрузки на поперечную раму

2.1 Постоянная нагрузка конструкций покрытия

Расчетная равномерно распределённая по площади проекции покрытия нагрузка определяется в табличной форме в зависимости от состава кровли (табл. 2.1).

Постоянная нагрузка от массы ограждающих и несущих конструкций покрытия принимается равномерно распределенной по длине ригеля.

Сбор нагрузки на поперечную раму

Наименование нагрузки	Нормативная нагрузка gн, кг/м2	Коэффициент надежности по нагрузки f	Расчетная нагрузка g, кг/м2
Постоянная:
2 слоя бикроста	10	1,1	11,0
Цементно-песчаная стяжка (t=30мм; =1800кг/м3)	54	1,3	70,2
Пенобетон t=100 мм (=500кг/м3)	50,0	1,3	65,0
Битумная обмазка	5,0	1,3	6,5
Ребристые сборные ж/б плиты покрытия 12000х3000х455	205,6	1,1	226,16
Собственная масса стропильной фермы со связями	30	1,05	31,5
Итого постоянная	354,6	-	410,36

Расчетная погонная нагрузка на ригель

кг/м,



где м - ширина грузовой площади;

Опорная реакция ригеля

кг.

Изгибающий момент в стойке рамы вследствие смещения осей, проходящих через центры тяжести сечений подкрановой и надкрановой частей колонны, который создает продольная сила N_п равен:

где е = (b_н - b_в)/2=(1,5-0,5)/2=0,5 мм - эксцентриситет приложения продольной силы.

2.2 Снеговая нагрузка

Снеговая нагрузка условно принимается равномерно распределенной по длине ригеля:

кг/м.

где г_n=1 - коэффициент ответственности здания;

кг/м² - расчетное значение веса снегового покрова на квадратный метр площади;

-коэффициент перехода от веса снегового покрова земли к снеговой нагрузке на покрытие;

B=12 м - шаг колонн (поперечных рам).

Опорная реакция ригеля



кг.

Изгибающий момент в стойке рамы вследствие смещения осей, проходящих через центры тяжести сечений подкрановой и надкрановой частей колонны, который создает продольная сила N_s равен

2.3 Нагрузка от мостовых кранов

При наличии в пролете нескольких мостовых кранов рекомендуется учитывать нагрузку только от двух неблагоприятных по воздействию кранов, расположенных в соответствии со схемой, приведенной на рис. 3.2, при этом тележки с грузами номинальной величины должны быть приближены к рассчитываемому ряду колонн.

Вертикальная крановая нагрузка

Расчетные давления на колонну D_max и D_min - это суммарные опорные реакции подкрановых балок, опирающихся на уступ рассчитываемой колонны, которые определяются по линиям влияния.

;

,ё,

где _n = 1- коэффициент надежности по назначению;

_f = 1,1 - коэффициент надежности по крановой нагрузке;

_f1 = 1,05 - коэффициент надежности по нагрузке для веса металлических конструкций;

=0,95 - коэффициент сочетаний, учитывающий пониженную вероятность реализации расчетной схемы;

т - максимальное давление колеса на подкрановый рельс;

т - давление колеса на подкрановый рельс на противоположной стороне мостового крана (относительно рассчитываемого ряда колонн);

т - подъемная сила мостового крана;

т - полная масса крана с тележкой;

n_o=2 - число колес с одной стороны крана;

- сумма ординат линии влияния опорных реакций подкрановых балок;

q_пк=0,5 т/м - погонная масса подкрановых конструкций;

т;

т.

Подкрановые балки устанавливаются с эксцентриситетом по отношению к оси, проходящей через центр тяжести сечения подкрановой части колонны, поэтому от вертикальных давлений D_max и D_min возникают изгибающие моменты М_max и М_min соответственно

тм;

тм,

где мм - эксцентриситет приложения силы.

Горизонтальная крановая нагрузка от поперечного торможения тележек с грузами

Расчетная горизонтальная сила

т,

где т - нормативная горизонтальная сила на колесе мостового крана, вызванная торможением электрической тележки, для мостового крана с гибким подвесом груза.

2.4 Ветровая нагрузка

Расчетная схема для определения ветровой нагрузки приведена на рис. 2.3.

Расчетная погонная нагрузка на колонну определяется для характерных уровней (высотных отметок) по формуле:

,

где _f = 1,4 - коэффициент надежности по ветровой нагрузке;

- нормативное значение ветрового давления;

k_m - коэффициент, учитывающий повышение скоростного напора ветра с увеличением высоты;

с=0,8 - значение аэродинамического коэффициента с наветренной стороны для поверхностей, расположенных вертикально по отношению к направлению ветра;

В=12 м - шаг поперечных рам для промышленных зданий без стенового фахверка.

- на отметке 5 м:

кг/м;

- на отметке 10 м

кг/м;

где k₁₀ = 0,65 - значение коэффициента на отметке 10 м;

- на отметке Н_п (полезная высота цеха)

кг/м;

где - значение коэффициента на отметке 12,6 м;

- на отметке Н_зд (высота здания цеха)

кг/м;

где - значение коэффициента на отметке 15,8 м.

Для удобства расчета фактическую линейную нагрузку можно заменить эквивалентной равномерно распределенной (по высоте стойки) нагрузкой:

кгс/м,

где - суммарный момент относительно уровня заделки нижней части стойки, который получается в результате перемножения равнодействующих ветровой нагрузки на отдельных участках на соответствующие плечи (расстояния до заделки);

Ветровая нагрузка, действующая на участке от низа ригеля до наиболее высокой точки здания, заменяется сосредоточенной силой, приложенной в уровне низа ригеля рамы.

Активная составляющая сосредоточенной ветровой нагрузки равна

кг.



3. Статический расчет поперечной рамы

Цель расчета поперечной рамы

Статический расчет поперечной рамы заключается в определении изгибающих моментов М, продольных N и поперечных Q сил, действующих в характерных сечениях стоек от постоянной и кратковременных нагрузок.

Комбинация расчетных усилий

Сочетания	Коэф-т сочетания	Комбинации	Наименование	Нижняя (подкрановая) часть стойки (колонны)	Верхняя часть
				В заделке	Ниже уступа	Выше уступа
				М	N	М	N	М	N
ОСНОВНЫЕ	1	+Mmax Nсоотв	Усилия	32,041	59,088	26,011	59,088	3,713	59,088
			Номер загружения	1+8	1+8	1+4+6+
		-Mmax Nсоотв	Усилия	-44,176	59,088	-21,376	132,688	-13,037	76,368
			Номер загружения	1+7	1+3+6-	1+2
		Nmax +Mсоотв	Усилия	-	-	-	-	-	-
			Номер загружения	-	-	-
		Nmax -Мсоотв	Усилия	-29,149	132,688	-21,376	132,688	-13,037	76,368
			Номер загружения	1+3+5-	1+3+6-	1+2
	0,9	+Mmax Nсоотв	Усилия	60,110	81,288	30,477	74,64	8,232	59,088
			Номер загружения	1+4+5++8	1+2+8	1+4+6++8
		-Mmax Nсоотв	Усилия	-63,342	140,88	-22,507	125,328	-15,301	59,088
			Номер загружения	1+2+3+5-+7	1+3+6-+7	1+7
		Nmax +Mсоотв	Усилия	29,084	140,88	-	-	5,577	74,64
			Номер загружения	1+2+3+5++8	-	1+2+4+6++8
		Nmax -Мсоотв	Усилия	-63,342	140,88	-17,386	140,88	-15,301	59,088
			Номер загружения	1+2+3+5-+7	1+2+3+6-+7	1+2+7
	1	Nmin +Mсоотв	Усилия	32,93	48,452	Усилия для расчета анкерных болтов
			Номер загружения	1*+8
		Nmin -Мсоотв	Усилия	-43,287	48,452
			Номер загружения	1*+7



4. Расчет и конструирование стержня колонны

4.1 Расчет и конструирование надкрановой части внецентренно-сжатой колонны сплошного сечения

Определение расчетных длин:

Выполняется в соответствии с приложением 6[1].

Коэффициенты расчетной длины м₁ для нижнего участка одноступенчатой колонны следует принимать в зависимости от значений коэффициентов n,б₁ и в:

где отношение моментов инерции подкрановой
и надкрановой частей;

Интерполируя соответствующие значения табл.67[1], получаем м₁=2,00013.

Коэффициент расчетной длины м₂ для верхнего участка колонны
определяется

следовательно, принимаем

Расчетные длины равны

а) в плоскости поперечной рамы

мм.

б) из плоскости поперечной рамы

мм,

Требуемая площадь поперечного сечения:

Расчетная комбинация изгибающего момента М и продольной силы N выбирается из табл. 4.2.

M= -15,301тм; N= 59,088 тс.

Требуемая площадь поперечного сечения определяется по формуле Ф. С. Ясинского [3]:

,

где N=74,64тс - расчетная продольная сила;

см- эксцентриситет приложения продольной силы;

b_в=50 см - ширина надкрановой части колонны (высота сечения);

коэффициент условий работы;

кгс/см²-для стали ВСт3кп2.

см²;



Проверка устойчивости в плоскости поперечной рамы:

где - коэффициент продольного изгиба, зависящий от условной гибкости
и приведенного относительного эксцентриситета .

По таблице 73[1] определяем коэффициент влияния формы сечения :

Тогда приведенный относительный эксцентриситет равен



По таблице 74[1] в зависимости от и от находим

Проверка выполняется.

Проверка устойчивости из плоскости поперечной рамы:

где с - коэффициент, определяется в соответствии с указаниями п. 5.30 [1] и зависит от параметров , , m_x. Параметры и определяются по табл. 10 [1].

Относительный эксцентриситет

m_x=,

где М'_x - наибольший изгибающий момент в плоскости рамы, действующий в средней трети участка между узлами закрепления надкрановой части колонны из плоскости.

Для шарнирного сопряжения ригеля со стойками

М'_x = тм,



где М - расчетный момент, действующий выше уступа колонны.

По таблице 10[1] определяем коэффициенты , :

;

По таблице 72[1] находим коэффициент продольного изгиба:

Выполним проверку

Проверка выполняется.

4.2 Расчет и конструирование подкрановой части внецентренно-сжатой колонны сквозного сечения

Определение расчетных длин:

Расчетные длины равны

а) в плоскости поперечной рамы

мм.

б) из плоскости поперечной рамы

мм,

Требуемая площадь поперечного сечения:

Расчетная комбинация изгибающего момента М и продольной силы N выбирается из табл. 4.2.

- для первой ветви b₁

M₁= -63,342 тм; N₁= 140,88 тс.

кг- усилие в первой ветви;

где y_1.тр= y_2.тр=0,5b_0.тр, b_0.тр=b_н-3см

Требуемая площадь поперечного сечения определяется по формуле Ф. С. Ясинского [3]:

,

коэффициент условий работы;

кгс/см²-для стали ВСт3кп2.

Принимаем ][ 40(А=72,7см², J_x=19062см², W_x=953см³, i_x=16,2 см, i_y=3,03см).

- для второй ветви b₂

M₂= 20,084тм; N₂= 140,88 тс.



кг- усилие во второй ветви;

где y_1.тр= y_2.тр=0,5b_0.тр, b_0.тр=b_н-3см

Требуемая площадь поперечного сечения определяется по формуле Ф. С. Ясинского [3]:

,

Принимаем [ 40(А=61,5см, J_x=15220 см², W_x=761 см³, i_x=15,7 см, i_y=3,23см, z₀=2,75см).

Уточнение положения центра тяжести сквозного сечения

;

где b₀=b_н-z_в1=150-2,75=147,25см

Усилия в ветвях:

-в подкрановой

кг

-в шатровой ветви

кг



Проверка устойчивости ветви подкрановой части колонны

Подкрановой ветви

Проверка устойчивости в плоскости поперечной рамы:

??_х=0,858- коэффициент продольного изгиба.

Проверка выполняется.

Проверка устойчивости из плоскости поперечной рамы:

??_y=0,818- коэффициент продольного изгиба.

Проверка выполняется.

Шатровая ветвь

Проверка устойчивости в плоскости поперечной рамы:



??_х=0,871- коэффициент продольного изгиба.

Проверка выполняется.

Проверка устойчивости из плоскости поперечной рамы:

??_y=0,809- коэффициент продольного изгиба.

Проверка выполняется.

4.3 Расчет и конструирование уступа колонны

Расчетная комбинация изгибающего момента М и продольной силы N выше уступа выбирается из табл. 4.2.

M= 15,301 тм; N=59,088 тс.

Усилие во внутренней полке

кгс,

где b_в=50см - ширина надкрановой части колонны.

Требуемая длина сварного шва крепления вертикального ребра к стенке траверсы исходя из приварки четырьмя швами определяется по формуле



см.

Расчет и конструирование траверса уступа колонны:

Положение центра тяжести сечения траверса

Момент инерции:

см^4.

Момент сопротивления:

Wmin=Jх/ув=321314,64/(103-57,8)=7108,7 см3

Максимальный изгибающий момент в траверсе:

Максимальная поперечная сила с учетом усилия от мостовых кранов

где k- коэффициент, учитывающий неравномерную передачу усилия D_max;

ш=0,9-коэффициент сочетания.

Проверка прочности

Нормальное напряжение в "опасном" сечении отсека

,

Усредненные касательные напряжения в "опасном" сечении отсека

Для расчета швов крепления траверсы к подкрановой ветви составляется комбинация, дающая наибольшую опорную реакцию траверсы

Требуемая длина шва

Условие прочности стенки подкрановой ветви в месте крепления траверсы

где d- толщина стенки двутавра подкрановой ветви колонны.

Принимаем высоту траверса h_тр=630мм



4.4 Расчет и конструирование базы колонны

Ветвь 1

По конструктивным соображениям определяем ширину опорной плиты:

см,

где ширина полки ветви;

толщина траверсы;

вылет консоли плиты;

см,

Принимаем см, см.

Расчетная продольной силы N в заделке.

N_в1= 119336кг.

Вычисляем краевые напряжения в бетоне

Вычислим изгибающие моменты на разных участках опорной плиты для определения её толщины:

-нагрузка, приходящаяся на полосу плиты шириной 1 см, равна



- участок 1-консольный:

- участок 3 - опирание по 3 сторонам:

М₃=М₁

- участок 2 - опирание по 4 сторонам:

где - коэффициент, зависящий от отношения длинной стороны пластинки к короткой:

Определяем толщину опорной плиты

Принимаем

4.5 Расчет анкерных болтов

При расчете анкерных болтов необходимо принимать комбинацию нагрузок, дающую наибольшее растягивающее усилие в болтах. Комбинация продольной силы N_a и изгибающего момента M_a выбирается из табл. 4.2.

M_an= 43,287 тм; N_an= 48,452 тс.

Усилие в анкерных болтах

Требуемая площадь сечения одного анкерного болта

где n=2 - количество анкерных болтов с одной стороны базы;

- расчетное сопротивление анкерного (фундаментного) болта растяжению (табл. 60* [1]).

По табл. 62[1] принимаем болты конструктивно d=24 мм

4.6 Расчет элементов соединительной решетки колонны

Угол наклона раскоса относительно ветвей колонны

Длина сжатого раскоса

Нагрузка

Элементы решетки рассчитываются на поперечную силу Q. Выбор поперечной силы производится из условия Q_fic [1. п.58] и фактической Q_fаc, определяется по результатам статического расчета поперечной рамы

Q_fаc(№1,2,7)=2573+677+4481=7731кг

Усилие в раскосе



Требуемая площадь поперечного сечения

A_d,тр = см²,

Принимаем 2 равнополочных уголка 63х6

А=7,28см²; i_x=1,93см

Проверка устойчивости

;

Проверка устойчивости подкрановой части колонны сквозного сечения как единого стержня в плоскости действия момента

=см

L_efx=м₁H=2*150=300см

J_x= J_x1+A_b1*y_b1²+ J_x2+A_b2*y_b2²=19062+53,8*70,23²+15220+46,5*79,77²=595528,5см⁴

m=e*A_d*a/J_x=44,9*134,2*70,23/595528,5=0,712

е=М₁/N₁=6334200/140880=44,9

??_e=0,58544

Проверка выполняется.



5. Расчет и конструирование подкрановой балки

5.1 Определение нагрузок

Для крана грузоподъемностью Q=10 т принимаем данные для расчета:

· максимальное давление колеса на подкрановый рельс т;

· масса тележки G=6,3 т;

· тип кранового рельса: КР-70

· материал балки - сталь C255 (кгс/см²).

См. п. 3,3 Нагрузки от мостовых кранов.

5.2 Определение расчетных усилий

Максимальный момент возникает в сечении, близком к середине пролета. Для определения наибольших изгибающих моментов и поперечных сил устанавливаем краны в невыгоднейшее положение (рис. 6.1).

Наибольший изгибающий момент от вертикальных давлений колес двух мостовых кранов

где -??_n=0,95-коэффицент надежности по назначению [2];

- ??_f=1,1- коэффициент надежности по нагрузке[2];

-k_д=1,1 - коэффициент динамики, для режима работы мостового крана 7К.

Расчетный момент с учетом собственного веса подкрановых конструкций равен



где =1,05- коэффициент, учитывающий влияние собственной массы подкрановых конструкций на значение максимального изгибающего момента.

Расчетный изгибающий момент от горизонтальных усилий равен

Рис.5.1. Определение усилий M_max и Q_max при загружении подкрановой балки двумя четырехколесными кранами

Наибольшая поперечная сила от вертикальных усилий в сечении балки над опорой



5.3 Подбор сечения балки

Требуемый момент сопротивления балки равен

см³.

где в=1,05-коэффицент, учитывающий дополнительное напряжение вследствие закрепления верхнего пояса тормозным листом.

Минимальная высота балки равна

Предварительно толщину стенки назначаем по формуле

Принимаем

Оптимальная высота балки равна



Примем высоту стенки

Проверим толщину стенки на прочность при срезе

где

Примем толщину пояса

Условие выполняется.

Принимаем пояс из листа с учетом удобной установки на него рельса 400х20 мм.

Проверим условие обеспечения местной устойчивости пояса

Проверка выполняется.

По полученным данным компонуем сечение балки.

5.3 Проверка прочности сечения

Проверка прочности нормальных напряжений

Определяем геометрические характеристики сечения относительно оси OX:



см⁴;

см³;

Определяем геометрические характеристики тормозной балки относительно оси OY:

см;

Проверка прочности

По нормальным напряжениям

кг/см² кг/см^2.

где кг/см^2.

см.

Условие выполняется.

2. По касательным напряжениям

где



Условие выполняется.

Проверка прочности стенки на действие максимальных местных напряжений

Прочность стенки на действие максимальных местных напряжений проверяют по формуле

где _f1=1,1 - коэффициент увеличения вертикальной сосредоточенной силы на отдельное колесо мостового крана;

- расчетная нагрузка на колесе крана без учета динамичности;

см - условная длина распространения местных сжимающих напряжений;

c - коэффициент, принимаемый для сварных балок равным 3,25;

I_{р, f} = I_р + I_f - сумма собственных моментов инерции подкранового рельса I_р и верхнего пояса подкрановой балки I_f.

Проверка местной устойчивости стенки подкрановой балки

- определяем условную гибкость стенки балки



- в соответствии с п. 7.10 [1], стенку балки необходимо укрепить поперечными ребрами жесткости. Расстояние между основными поперечными ребрами не должно превышать см.

Принимаем расстояние между поперечными ребрами жесткости a=1.5м.

- расчет на устойчивость стенок балок симметричного сечения, укрепленных только поперечными основными ребрами жесткости, при наличии местного напряжения следует выполнять по формуле

Расположение катков кранов и эпюры М и Q показаны на рис. 5.3.

Рис. 5.3. К расчету устойчивости отсеков стенки подкрановой балки

Проверяем местную устойчивость стенки балки среднего отсекасм:

Расчетный изгибающий момент в пролетном отсеке равен



Расчетная поперечная сила в приопорном отсеке равна

Нормальное напряжение в "опасном" сечении отсека

Усредненные касательные напряжения в "опасном" сечении отсека

Местные напряжения под колесом мостового крана

Критическое нормальное напряжение:

При;

и фор. 77[1]

кгс/см²,

где - коэффициент, определяемый по табл. 25 [1].

Критическое напряжение от местного давления колес



кгс/см²,

где c₁=43,685- коэффициент, принимаемый для сварных балок по табл. 23 [1];

- условная гибкость стенки (в продольном направлении отсека).

Критическое касательное напряжение:

кгс/см²,

где кгс/см² - расчетное сопротивление стали срезу.

- отношение большей стороны отсека к меньшей,

- условная приведенная гибкость.

Устойчивость стенки в среднем отсеке балки обеспечена.

Прочие проверки

Прочность стенки на действие касательных напряжений обеспечена, так как принятая толщина стенки больше определенной из условия среза.

Жесткость балки также обеспечена, так как принятая высота балки значительно превышает минимальную высоту.

Проверку общей устойчивости подкрановой балки можно не производить, так как осуществляется непрерывное закрепление тормозного листа к верхнему поясу подкрановой балки сварными швами.

5.4 Расчет деталей подкрановой балки

Расчет соединений поясов подкрановой балки со стенкой

Требуемая величина катета шва k_f, соединяющего пояс со стенкой, определяется из условия

см.

где S_f = t_f b_f -момент пояса относительно оси x-x,

-коэффициент, принимаемый для автоматической сварки при d=1,4-2,0.

Примем катет сварного шва 6мм.

Проверка на смятие опорного ребра

Для подкрановой балки примем выступающее опорное ребро а = 20 мм.



где t_p=2см, b_p=25см - ширина и толщина опорного ребра;

R_p=3700кгс/см² - расчетное сопротивление смятию торцевой поверхности.

Проверка выполняется.

Проверка на устойчивость опорной части

При проверке на устойчивость кроме опорного ребра включается дополнительно часть стенки подкрановой балки. Потеря устойчивости может произойти относительно оси x-x.

,

где А_{оп. ч} = - площадь опорной части;

x - коэффициент продольного изгиба при центральном сжатии, определяется по табл. 72 [1] или по табл. 1 прил. 3 в зависимости от гибкости

;

h_w - высота Т -образной стойки.

Проверка выполняется.



6. Расчет и конструирование стропильной фермы

6.1 Определение усилий в элементах стропильной фермы

Нагрузка, приложенная к узлам верхнего пояса:

Усилия в элементах стропильной фермы определяются аналитически по правилам строительной механики. Из условий симметрии усилия в элементах определяются только для половины фермы (отправочной марки).

6.3 Подбор сечений стержней стропильной фермы

Подбор сечений поясов

Верхний пояс N₄:

Площадь поперечного сечения верхнего сжатого пояса определяется по формуле для расчета центрально сжатых элементов

A_f,тр = см²,

_тр = 0,8 - коэффициент продольного изгиба.

По сортаменту подбираем 2 равнополочных уголка 180х11:

см², см,

Тогда гибкость стержня пояса равна

.

Проверка устойчивости подобранного сечения

.

Проверка выполняется.

Нижний пояс N₆:

Площадь поперечного сечения нижнего (растянутого) пояса определяется по формуле



A_f,тр = см².

По сортаменту подбираем 2 равнополочных уголка 140х12:

,см,

Проверка прочности

,

.

Проверка выполняется.

Подбор сечений элементов решетки

Опорный раскос N₈:

Требуемая площадь поперечного сечения опорного раскоса равна

A_р,тр = см²,

По сортаменту подбираем 2 равнополочных уголка 160х11:

см², см.

Тогда гибкость стержня опорного раскоса равна

.

Проверка устойчивости подобранного сечения

.

Проверка выполняется.

Растянутый раскос N9:

Площадь поперечного сечения растянутого раскоса

A_f,тр =см²,

По сортаменту подбираем 2 равнополочных уголка 100х6,5 ( см²).

Проверка прочности

,

.

Проверка выполняется.

Сжатый раскос N11:

Площадь поперечного сечения сжатого раскоса

A_f,тр =см²,

По сортаменту подбираем 2 равнополочных уголка 100х7 ( см², см).

Тогда гибкость стержня опорного раскоса равна

.



Проверка устойчивости подобранного сечения

,

Проверка выполняется.

Сжатый раскос N12:

Требуемая площадь поперечного сечения сжатого раскоса равна

A_р,тр = см²,

По сортаменту подбираем 2 равнополочных уголка 100x7:

см², см,

Тогда гибкость стержня сжатого раскоса равна

;

Проверка устойчивости подобранного сечения

,

.

Проверка выполняется.

Сжатая стойка N10:

Требуемая площадь поперечного сечения сжатой стойки равна:

A_р,тр = см²,

По сортаменту подбираем 2 равнополочных уголка 75х6:

см², см.

Тогда гибкость стержня сжатого раскоса равна

;

Проверка устойчивости подобранного сечения

.

Проверка выполняется.

Растянутая стойка N13:

Площадь поперечного сечения растянутого раскоса

i_х,тр =см², i_x=1,53 см

По сортаменту подбираем 2 равнополочных уголка 50х5 ( см²).

Проверка прочности

,

.

Проверка выполняется.



6.4. Расчет сварных соединений

По металлу шва

- по обушку

-по перу

где -коэффициент, принимаемый при сварке (табл.34*[1]);

кгс/см²-расчетное соединение сварных соединений по металлу шва (табл.56* [1]);

-коэффициент условий работы шва (п.11.2* [1]);

Расчетным сечением является сечение по металлу шва.

Опорный раскос:

см;

см.

Растянутый раскос N9:

см;

см.

Сжатый стойка N10:

см;

см.

Растянутые раскосы N11;

см;

см.

Сжатый раскос N12:

см;

Растянутая стойка N13;

см;

см.

Для обеспечения совместной работы уголков их соединяют прокладками. Расстояние между прокладками должно быть не более 40i для сжатых элементов и 80i для растянутых, где i-радиус инерции одного уголка относительно оси, параллельной прокладке.

Если длина сварного шва меньше 5см принимаем конструктивно 5см

Таблица подбора сечений элементов ферм и расчета угловых швов крепления элементов решетки и поясам

Элемент	Стержень	Расчетное усилие	Сечение	Площадь сечения А, кв. см	Длина стержня, см	Радиус инерции	Гибкость	Коэффициент продольного изгиба ?min	Коэффициент условия работы ymin	Нормальные напряжения G, кг	Шов на обушок	Шов по перу	Примечание
		Растяжение, т.	Сжатие, т.			Геометрическая	Расчетная						Усилия в швах N, кг	Катет углового шва К	Длине швов L,см	Усилия в швах N, кг	Катет углового шва К	Длине швов L,см
						L	Lefx	Lefy	ix	iy	лx	лy
ВП	N4	-	-144,5	180*11	77,6	301	301	301	5,6	7,74	53,75	38,9	0,834	0,95	2232,7	101150			43350
НП	N6	146,453	-	140*12	65	600	600	1200	4,31	6,15	139,2	195,1	-	0,95	2253,1	102517,1			43935,9
ОР	N8	-	-106,35	160*11	68,8	387	387	387	4,95	6,93	78,2	55,8	0,699	0,95	2211,4	74445	1,0	31,3	31905	0,9	15,4
Р+	N9	59,5	-	100*6,5	25,6	387	387	387	3,09	4,43	125,2	87,4	-	0,95	2324,2	41650	0,8	22,2	17850	0,5	15,5
С	N10	-	-19,15	75*6	17,56	270	0,8*270	270	2,3	3,44	93,9	78,5	0,585	0,8	1864	13405	0,7	10,2	5745	0,5	6,5
Р-	N11	-	25,78	100*7	27,6	421	337	421	3,08	4,45	109,4	94,6	0,482	0,8	1937,9	18046	0,8	11,9	7734	0,5	8,5
Р-	N12	-	3,5	100*7	27,6	421	337	421	3,08	4,45	109,4	94,6	0,482	0,8	263,1	2450	0,7	2,7	1050	0,5	2,01
С+	N13	5,25	-	50*5	9,6	320	320	320	1,53	2,45	209,1	130,6	-	0,95	547	3675	0,7	3,13	1575	0,4	2,6

Библиографический список

1. СНиП П-23-81*. Стальные конструкции. Нормы проектирования. М.: Стройиздат, 1991. 96 с.

2. СНиП 2.01.07-85. Нагрузки и воздействия. М.: Стройиздат, 1987. 35 с.

3. Беленя Е.И. Металлические конструкции. М.: Стройиздат, 1966. 560 с.

4. Кудишин Ю.И. Металлические конструкции. М.: Стройиздат, 1976. 680 с.

5. Металлические конструкции. В 3т.: Учеб. для строит. вузов/ В.В. Горев, Б.Ю. Уваров, В.В. Филлипов, Г.И. Белый и др., под ред. В.В. Горева. - М.: Высш. шк., 1999. - 528 с.: ил

Размещено на Allbest.ru