Стальной каркас одноэтажного производственного здания курсовой проект
Обновлено: 15.05.2024
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Наша система гарантирует сдачу работы к сроку без плагиата. Правки вносим бесплатно.
. Заглубление колонны в грунт hф = 0,6
. Тип решётки фермы:
. Снеговой район 2 — S0 = 0,9
. Нормативная снеговая нагрузка S0 (кH/м2)-1,5
. Ветровой район 1а
. Нормативный скоростной набор W0 = 0,17кH/м2
13. Тип кровли: железобетон
Нужна помощь в написании курсовой?
— грузоподьемность Q = 125/20
— пролет крана L = 10 м
— давление колеса Р1 = 396 и Р2 = 426
— количество колес с одной стороны n = 4
— вес тележки σт = 43
— вес крана σкр т = 90
— высота крана Нк = 4,0м
— вылет консоли крана В1 = 0,4
— высота рельса hp = 170мм
1. Компоновка конструктивной схемы каркаса
Установление основных размеров
Нулевая отметка на уровне пола здания d0 = 0,00 м
Отметка головки кранового рельса dкр = 9,0м
Принимаем отметку dф = — 0,6 м
Зазор между тележкой крана и фермы а = 0,3
а = ∆в + ∆доп. = 0,1 + (0,2…..0,4) = 0,1 + 0,2 = 0,3 — условие выполняется
∆в = 0,1 м — обязательный зазор
∆доп. = 0,2….0,4 м — дополнительный зазор на погиб фермы и подвеску связей
Дана высота крана Нк = 4,0м
h2 = Hк + а = 4,2 +0,4 = 4,6 — кратное 0,2 , где
Нк = 4,2 кратное 0,6
Находим отметку низа ригеля
dр = dкр + h2 = 9,0 + 4,6 = 13,6м — принимаем кратно 0,6 dр = 13,8м
h2 = dр — dкр = 10,8 — 9,6 = 1,2м
каркас нагрузка балка ферма
Определяем высоту подкрановой балки
hн.б = 1/8 В = 1/8 × 6 = 0,75м
Рассчитываем высоту балки
hб = hр + hн.б = 0,17 + 0,75 = 0,92м
где hp = 170мм — высота рельса (исходные данные)
Определяем высоту нижней части колонны
hн = dкр — dф — hб = 9,6 +0,6 — 0,92 = 7,48м
Увязка размеров рамы по ширине в0 = 500мм, т.к. Q > 80т
λ = 1250мм = 1,25м — расчет от оси подкрановой балки до оси привязки здания
Определяем ширину верхней части колонны:
вв ≥ 1/12 × hв = 1/12 × 5,72 = 0,5м
Принимаем кратно 0,25 — вв = 0,25м
Ширина нижней части колонны:
Зазор между краном и колонной
С = λ — (вв — вв) — В1 = 1,25 — (0,25 — 0,5) — 0,4 = 1,1м
С = 1,1 ≥ 0,075м — условие выполняется
2.Нагрузки и воздействия на каркас
| № | Наименование | Расчёт | qн | γf | qp |
| 1 | Сборные ж/б плиты покрытия | 1,6 | 1,6 | 1,1 | 1,76 |
| 2 | Утеплитель минераловатные плиты ρ=2; δ=0,08м | 2×0,08= 0,16 | 0,16 | 1,3 | 0,21 |
| 3 | Гидроизоляция 3 слоя рубероида | 0,16 | 1,3 | 0,21 | |
| 4 | Собственный вес плиты МК | 0,7 | 0,7 | 1,05 | 0,74 |
| ИТОГО | 2,62 | 2,92 |
qн = 2,62 кН/м2 qр = 2,92 кН/м2
Расчётная постоянная нагрузка на 1м длины покрытия
γn = 0,95 — коэффициент надежности по назначению здания
Cos α = cos 3 = 1
Реакция опора колонны
Вес верхней части колонны
Gв = 0,95 × 1,05 × 0,2 × К × В × Н = 0,95 × 1,05 × 0,2 × 0,7 × 13,2 × 6 = 8,54 кН
Н = hв+ hн = 5,72 + 7,48 = 13,2 м
Вес нижней части колонны
Gв = 0,95 × 1,05 × 0,8× К × В × Н = 0,95 × 1,05 × 0,8× 0,7 × 13,2 × 6 = 44,24 кН
Поверхностная масса стен: 1200 кг/м2
Поверхностная масса остекления: 35 кг/м2
Высота остекления — 2,4 м
Усилие от верхней части колонны (кН)
Усилие от нижней части колонны
Момент от постоянной нагрузки
Рассчитываем снеговые нагрузки:
Реакция опоры колонны:
Момент от снеговой нагрузки
Нагрузки от мостовых кранов:
Вес подкрановой балки
Где: кН/м — вес 1м балки ;
Максимальное давление крана на колонну:
где: — коэффициент условия работы
кН — максимальное давление на колесо крана
— сумма ординат под колёсами крана.
Минимальное нормативное давление
Вес крана с тележкой: кН
Минимальное давление крана на колонну:
Эксцентриситет давления крана на колонну:
Сосредоточенный момент, возникающий в подкрановой части колонны:
Нормативное давление на 1 колесо крана:
— при гибком подвесе груза
— количество колес с 1-й стороны
Горизонтальное давление на колонну, передаваемое на уровне тормозных конструкций:
.Ветровые нагрузки
Ветровой поток вызывает давление с наветренной стороны и отсос с подветренной высоты здания. При расчёте с наветренной стороны нагрузки принимаются с аэродинамическим коэффициентом , а с подветренной стороны .
где: — коэффициент, учитывающий изменение напора ветра в зависимости от высоты и типа местности.
Для местности типа Б: ; ; .
С наветренной стороны:
С подветренной стороны:
Эквивалентная равномерно распределенная нагрузка
Расчетная величина сосредоточенной силы на уровне нижнего пояса фермы.
. Статический расчет поперечной рамы
Жесткость верхней части колонны
Моменты от поворота узлов на угол φ = 1
Моменты от нагрузки на стойку
Коэффициенты экономического уравнения:
Моменты от фактического угла поворота:
Моменты окончательной эпюры:
Т.к. , то в ригеле равна нулю.
Расчёт на снеговую нагрузку
Моменты от поворота узлов на φ = 1
Расчёт на вертикальную нагрузку от мостовых кранов
Момент на левой стойке, когда тележка с грузом находится максимально близко к стойке.
Реакция верхних концов стоек:
Смещение плоской рамы:
Определяем коэффициент пространственной работы
— кол-во колёс с одной стороны крана
Определяем смещение рамы под нагрузкой от мостовых кранов
Строим окончательную эпюру:
Расчёт на горизонтальное воздействие мостовых кранов.
Окончательная эпюра Мок
При поперечном действии крановой нагрузки эпюра продольных сил нулевая.
Расчёт на действие от ветровой нагрузки
Грузовая эпюра с наветренной стороны:
Грузовая эпюра с подветренной стороны:
Эпюра продольных сил N — нулевая.
Сумма моментов относительно точки А.
Тоже с подветренной стороны:
Эпюра продольных сил нулевая.
| ТАБЛИЦА РАСЧЁТНЫХ УСИЛИЙ. | |||||||||||
| № | Вид нагрузки | Надкрановая часть | Подкрановая часть | ||||||||
| Сечение 1-1 | Сечение 2-2 | Сечение 3-3 | Сечение 4-4 | ||||||||
| М | N | M | N | M | N | M | N | Q | |||
| 1 | Постоянная | -14,04 | -71,82 | -107,62 | -679,18 | 244,39 | -679,18 | -129,57 | -1319,6 | -49,99 | |
| 2 | Снеговая | -15,89 | -71,82 | -23,07 | -71,82 | 21,82 | -71,82 | 6,84 | -71,82 | -5,83 | |
| 3 | Т на лев. стойку | 110,45 | 0 | 90,8 | 0 | 90,8 | 0 | 0 | 18,59 | ||
| 4 | Т на прав. стойку. | 7,89 | 0 | 20,79 | 0 | 20,79 | 0 | 43,74 | 0 | 6,55 | |
| 5 | Dмах на лев.стойку | -12,19 | 0 | 220,57 | 0 | -561,35 | -1042,59 | 271,37 | -1042,59 | -96,01 | |
| 6 | Dмах на прав.стойку | -12,19 | 0 | 220,57 | 0 | -561,35 | -569,22 | 271,37 | -569,22 | -96,01 | |
| 7 | Ветровые справа | 11,01 | 0 | 8,62 | 0 | 8,62 | 0 | -46,68 | 0 | 6,12 | |
| 8 | Ветровые слева | -43,69 | 0 | 8,06 | 0 | 8,06 | 0 | 12,49 | 0 | -1,99 | |
. Расчёт и конструирование стержня колонны
Определяем наиболее неблагоприятные сочетания в 1 и 2 сечениях.
) М = — 450,68 кН м; N = — 751 кН
) М= -130,69 кН м; N = -751 кН
Где вв — ширина верхней части колонны.
Расчётные длины верхней и нижней частей колонны.
Определяем коэффициент приведения расчётной длины для подкрановой части колонны:
Коэффициент приведения расчётной длины для верхней части колонны:
Расчётные длины в плоскости рамы для нижней и верхней частей колонны
Расчётные длины из плоскости рамы для нижней и верхней частей колонны
Конструирование и расчёт верхней части колонны:
Вст 3пс 6-2 — марка стали мПа
Тип сечения: двутавр
По сортаменту принимаем двутавр:
А = 133 см2 ; в = 300 мм ; см4 ; см3 ; см ; см
Проверка общей и местной устойчивости верхней части колонны:
Проверка общей устойчивости колонны в плоскости действия момента.
— коэффициент влияния формы сечения
Устойчивость стержня колонны:
Расчёт и конструирование нижний части колонны:
Подкрановая ветвь: Наружная ветвь:
Сечение 3-3 N1 = 1721,77 кН M1 = 316,96 кН∙м
Сечение 4-4 N2 = 2434,01 кН M2 = 141,80 кН∙м
Подбор сечения подкрановой части сквозной колонны:
Усилие в ветвях колонны:
Определяем требую площадь сечения ветвей:
По сортаменту подбираем двутавр:
Аф = 61,25 см2 ; см4 ; см3 ; см ; см
Для наружной ветви принимаем:
Требуемая площадь полки сварного швеллера:
Ширина полки сварного швеллера
— условие не выполняется, следовательно увеличиваем толщину полки.
— условие не выполняется, следовательно увеличиваем толщину полки мм
Фактическая площадь сварного швеллера:
Расстояние от наружной грани до центра тяжести ветви.
Моменты инерции сечения:
Определяем радиус инерции:
Проверка ветвей колонны на устойчивость как, центрально-сжатых стержней.
кН/м2 кН/м2 — условие выполняется.
Подбор сечения элементов решетки колонны.
Принимаем уголок равнополочный: 75х6 мм
Аф = 8,78 см2 ; см ; см
Определяем максимальную гибкость:
Принимаем уголок равнополочный: 45х5 мм
Аф = 4,29 см2 ; см ; см
кН/м2 — условие выполняется.
Проверка устойчивости колонны, как единого стержня составного сечения.
Моменты инерции всего сечения:
Приведенная гибкость относительно оси Х
Вывод: все условия выполняются, следовательно, прочность колонны обеспечивается.
Курсовая работа на тему «Стальной каркас одноэтажного промышленного здания» обновлено: 28 апреля, 2021 автором: Научные Статьи.Ру
Курсовой проект - Стальной каркас одноэтажного промышленного здания
МГСУ-ПГС 4 курс 8 сем. заочное отделение.
Исходные данные.
Цех Механосборочный.
Количество кранов, шт2.
Режим работы кранов 5К.
Грузоподъемность мостового крана, т30.
Пролет здания, м30.
Длина здания, м84.
Отметка головки рельса, м13.
Район ветровой нагрузки III.
Район снеговой нагрузки II.
Материал конструкций.
Колонны.
Фермы.
Подкрановые балки.
Фундаменты.
Сталь С245.
Сталь С245.
Сталь С255.
Бетон класса В12,5.
Курсовой проект - Каркас одноэтажного промышленного здания г.Владивосток
- формат dwg, doc
- размер 1.46 МБ
- добавлен 26 декабря 2009 г.
Металлические конструкции. МГОУ ПГС 4 курс. Чертежи в формате два А1 dwg. Пояснительная записка. Компоновка конструктивной схемы здания. Расчет поперечной рамы здания. Расчет подкрановой балки. Расчет ступенчатой колонны. Расчет стропильной фермы.
Курсовой проект - Металлический каркас одноэтажного промышленного здания
- формат doc
- размер 1.39 МБ
- добавлен 14 марта 2010 г.
Металлический каркас одноэтажного промышленного здания, Тюмень: ТюмГАСУ, 2010г. -52с. Содержание. Компоновка. Исходные данные. Геометрические размеры поперечной рамы. Вертикальные размеры. Горизонтальные размеры. Статический расчет рамы. Расчетная схема рамы. Сбор нагрузок. Постоянная нагрузка. Снеговая нагрузка. Крановая нагрузка. Ветровая нагрузка. Определение приближенных жесткостей элементов рамы. Сводная таблица внутренних усилий. Таблица со.
Курсовой проект - Стальной каркас одноэтажного производственного здания
- формат doc, cdw
- размер 532.58 КБ
- добавлен 13 мая 2010 г.
Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 2009г. -40с. Пояснительная записка, чертежи. Металлические конструкции. Содержание. Компоновка конструктивной схемы здания. Выбор схемы и определение основных размеров поперечной рамы. Расчет поперечной рамы здания. Определение приближенных жесткостей элементов рамы. Таблица расчетных усилий в сечениях левой стойки рамы. Таблица сочетания усилий. Конструктивный расчет ступенчатой колонны. Узлы колонны. Расчет фермы. Табли.
- формат doc
- размер 1.72 МБ
- добавлен 08 ноября 2009 г.
НГАСУ, курсовой проект "одноэтажное промздание". Расчет -35с. Введение. Исходные данные для проектирования. Определение компоновочных размеров поперечной рамы. Расчет поперечной рамы. Исходные данные для расчета. Расчет стропильной фермы. Расчет и конструирование колонны. Определение расчетных длин частей колонны. Подбор сечения надкрановой части колонны. Подбор сечения подкрановой части колонны. Расчет анкерных болтов в базе колонны. Расчет ого.
- формат doc, dwg, docx, gif
- размер 2.51 МБ
- добавлен 07 октября 2010 г.
ЮУрГу, Промышленное и гражданское строительство, 2010 года, Пояснительная записка, 2 листа А1: КМ и КМД фермы. Пролеты по 30 м, длина 144 м, г. Брянск, кран 160 т, средний режим работы. Конструктивные элементы и нагрузки действующие на них Конструирование здания Сбор нагрузок на поперечную раму Расчет ступенчатой внецентренно-сжатой колонны Расчет подкрановой балки Расчет фермы
- формат doc, dwg
- размер 6.33 МБ
- добавлен 07 ноября 2010 г.
Содержание Исходные данные. Компоновка конструктивной схемы каркаса здания. Выбор шага колонн Выбор схемы и определение основных размеров поперечной рамы Вертикальная компоновка Горизонтальная компоновка Выбор схемы связей одноэтажного промышленного здания Связи между колоннами Связи по верхним поясам ферм Связи по нижним поясам ферм Вертикальные связи между фермами РАСЧЕТ ПОПЕРЕЧНОЙ РАМЫ ЗДАНИЯ Расчетная схема рамы Сбор нагрузок на раму Посто.
- формат dwg, doc
- размер 1.25 МБ
- добавлен 04 августа 2010 г.
МГОУ,2009 пояснительная записка 53 с. + чертеж в dwg Содержание: стандартный курсовой проект с исходными данными - длина 96м, пролет 30м, шаг рам 12м, грузоподъемность крана 100т режим работы средний (5,6 К), тип кровли крупнопанельные железобетонные плиты, город Екатеринбург.
Курсовой проект - Стальной каркас одноэтажного промышленного здания, оборудованного мостовыми кранами легкого и среднего режимов работы (№2)
- формат doc
- размер 840.85 КБ
- добавлен 08 октября 2009 г.
2007г -47с. ПЗ+чертеж 3 стр. проектирование одноэтажного промышленного здания Исходные данные Район строительства - г. Кишинёв, Характер покрытия - теплое, Пролет цеха l= 30 м, Длина здания 120 м, Оборудован мостовым краном грузоподъемностью Q=15 т, Снеговая нагрузка Р=0,5кН/м? , Ветровая нагрузка =0,35кН/м?, Продольный шаг колонн В=12м, Высота от пола до головки рельса h=13м. , Шарнирное сопряжение ригеля с колонной Содержание. Введение. Исход.
Курсовой проект - Стальной каркас производственного здания
- формат doc
- размер 607.89 КБ
- добавлен 30 марта 2011 г.
КП Стальной каркас производственного здания Пояснительная записка к кп "Стальной каркас одноэтажного производственного здания" Содержание работы 1. Компоновка каркаса здания 2. Установление нагрузок на поперечную раму цеха 3. Определение расчётных усилий в элементах ПРЦ 4. Расчёт стропильной фермы 5. Подбор сечений верхней и нижней частей колонн 6. Расчёт базы колонны и анкерных болтов 6. Установление уточнённых значений жёсткостей колонны и фер.
Курсовой проект-Стальной каркас одноэтажного производственного здания
- формат doc
- размер 384.9 КБ
- добавлен 16 декабря 2010 г.
Компоновка конструктивной схемы здания Выбор схемы и определение основных размеров поперечной рамы. Расчет поперечной рамы здания Определение приближенных жесткостей элементов рамы. Таблица расчетных усилий в сечениях левой стойки рамы. Таблица сочетания усилий. Конструктивный расчет ступенчатой колонны Узлы колонны Расчет фермы Таблица проверки сечений фермы Расчет опорного узла фермы. Литература ГОУ ВПО Уральский государственный технический ун.
Стальной каркас одноэтажного производственного здания
Компоновка конструктивной схемы каркаса здания. Правила расчета схемы поперечной рамы. Определение общих усилий в стержнях фермы. Расчет ступенчатой колонны производственного здания. Расчет и конструирование подкрановой балки, подбор сечения балки.
| Рубрика | Строительство и архитектура |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 13.04.2015 |
| Размер файла | 565,7 K |
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
УО "Полоцкий государственный университет"
Кафедра строительных конструкций
Стальной каркас одноэтажного производственного здания
студент 5 курса группы 03ПГС-1
Машковцев Георгий Денисович
1. Компоновка конструктивной схемы каркаса здания
1.1 Тип ограждающих конструкций
1.2 Выбор шага колонн
1.3 Определение основных размеров поперечной рамы
1.4 Выбор схемы связей
1.5 Система фахверков
2. Расчет поперечной схемы здания
2.1 Расчетная схема рамы
2.2 Сбор нагрузок на поперечную раму
2.3 Статический расчет поперечной рамы
3. Расчет конструкций стропильной фермы
3.1 Сбор нагрузок на ферму
3.2 Определение усилий в стержнях фермы
4. Расчет ступенчатой колонны производственного здания
4.1 Определение расчетных длин колонны
4.2 Подбор сечения верхней части колонны
4.3 Подбор сечения нижней части колонны
4.4 Расчет решетки подкрановой части колонны
4.5 Расчет и конструирование узла сопряжения верхней и нижней частей колонны
4.6 Расчет и конструирование базы колонны
5. Расчет и конструирование подкрановой балки
5.1 Нагрузки на подкрановую балку
5.2 Подбор сечения балки
Список используемой литературы
Введение
каркас здание балка колонна
Металлические конструкции благодаря своим высоким технико-экономическим показателям применяются во всех отраслях народного хозяйства. Широкое использование в строительстве металлических конструкций позволяет проектировать сборные элементы зданий и сооружений сравнительно малой массы, организовывать поточное производство конструкций на заводах и поточно-блочный монтаж их на строительной площадке, ускорять ввод в эксплуатацию.
Целью данного курсового проекта является: научиться проектировать конструкции каркаса производственного здания, закрепить полученные теоретические знания, научиться анализировать и сравнивать варианты конструкций, сечений, узлов и т.д. с различных точек зрения (расход металла, удобство монтажа и транспортирования, возможности изготовления и др.), а также закрепить умение пользоваться нормативной литературой.
1. Компоновка конструктивной схемы каркаса здания
Исходные данные: механосборочный цех однопролетный, пролетом 30 м, оборудован двумя мостовыми кранами грузоподъемностью Q=125 т легкого режима. Длина здания 132 м, отметка головок рельса 16 м.
1.1 Тип ограждающих конструкций
В качестве ограждающей конструкции для стен выбираем навес ную панель из железобетона и утеплителя толщиной 300 мм и размером 1,2 х 12 м. , для покрытия - стальную панель размером 3 х 12 м с плоским настилом то л щиной 4 мм .
1.2 Выбор шага колонн
Принимаем шаг колонн 12 м, привязка колонн а= 500 мм. Колонны по торцам здания имеют привязку 500 мм, для возможности использования типовых стеновых ограждений.
Вертикальные габариты здания зависят от технологических условий производства и определяются расстоянием от уровня пола до головки подкранового рельса h1, и расстоянием от головки подкранового рельса до низа несущих конструкций h2.
Размер h2 диктуется высотой мостового крана
h2= (НК + 100) + f = (4000 + 100) + 120 = 4220 мм
где НК + 100 - расстояние от головки рельса до верхней точки тележки крана, плюс установленный по технике безопасности зазор между этой точкой и строительными конструкциями, равный 100мм, НК =4000мм - по прил. 1 [1];
f - размер, учитывающий прогиб конструкции покрытия (ферм, связей).
f = L / n0=30000/250=120 мм.
Принимаем h2 = 4400 мм, кратно 200 мм.
Высота цеха от уровня пола до низа стропильных ферм
Hо ? h2 + h1 = 4400 +16000 = 20400 мм
h1 - наименьшая отметка головки кранового рельса. Принимаем Но =21600 мм.
Определим размеры верхней части колонны hв, нижней части hн и высоту у опоры ферм hо:
hв = (hп.б. + hр.) + h2 = (1800 + 170) + 4400 = 6370 мм=6400 (кратно 200),
где hп.б. - высота подкрановой балки;
hр. - высота кранового рельса, предварительно принимаем 170 мм.
При заглублении базы колонны на 1000 мм ниже пола
hн = Hо - hВ + 1000 = 21600 - 6400 + 1000 = 16200 мм
Общая высота колонны от низа базы до низа фермы
Н = hн + hв = 16200 + 6400 = 22600 мм.
Высота части колонны в пределах фермы hо принимается равной 3150 мм при пролете 30 м.
Необходим проход в теле колонны, и поэтому привязка а = 500 мм. Высота сечения верхней части колонны h = 1000 мм (> hВ / 12 =6400/12=533,3). Высоту сечения колонны в пределах высоты фермы принимаем 700 мм (назначается с учетом унифицированных привязок наружных граней колонны к разбивочной оси, а также привязки ферм к разбивочной оси (500 + 200)).
Для того чтобы кран при движении не задевал колонну, расстояние от оси подкрановой балки до оси колонны должно быть не менее
l1 ? B1 + (bв - a) + 75 = 400 + (1000 - 500) + 75 = 975 мм;
где B1 - размер части кранового моста, выступающий за ось рельса, принимаем по прил. 1 [1];
75 мм - зазор между краном и колонной, по требованиям безопасности принимаемый по ГОСТу на краны.
Принимаем l1 = 1000 мм, кратным 250 мм (т. к. пролеты кранов LК имеют модуль 500 мм).
Т. к. ось подкрановой ветви колонны необходимо совместить с осью подкрановой балки, то высоту сечения нижней части колонны принимаем
bн = l1 + а = 1000 + 500 = 1500 мм
bн ? 1/20 Н = 1130 мм
Пролет мостового крана
lК = l - 2 l1 = 36000 - 2*1000 = 34000 мм
Верхнюю часть колонны принимаем сплошного сечения, нижнюю - составного сечения.
Рис. 1. Схема поперечной рамы
Связи между колоннами. Предельные размеры между вертикальными связями от торца блока до оси ближайшей вертикальной связи в отапливаемых цехах 90 м, в неотапливаемых и горячих 75 м. Принимаем размещение связей на расстоянии 60м, в центральном пролете.
Связи по покрытию. Для горизонтальных связей при шаге стропильных ферм 6м обычно применяют крестовую решетку, раскосы которой работают только на растяжение. При этом получается довольно экономичное решение, если стойки связевых ферм законструировать из двух уголков, а раскосы - из одиночных уголков.
Фахверком называется система конструктивных элементов, служащих для поддержания стенового ограждения и восприятия (с последующей передачей на фундаменты и другие конструкции) ветровой нагрузки.
Принимаем сечение стоек фахверка, выполненное в виде прокатного двутавра. Стойки опираются на фундамент и с помощью листового шарнира, передающего горизонтальные усилия, но не стесняющего вертикальные перемещения ферм, - на связи по нижним поясам ферм.
Стойки фахверка устанавливаем в торцах здания. Для обеспечения устойчивости стоек фахверка в плоскости стен устраиваем распорки, которые крепятся к вертикальным связям.
В торцах здания необходимо предусмотреть также ворота для автомобильного и железнодорожного транспорта. Сверху, над воротами, предусматриваем надворотный ригель (ригель фахверка). Размеры ворот 3х3 м - для автомобильного транспорта, 4,7х5,6 м - для железнодорожного транспорта. Для устройства этих ворот необходимо разработать систему фахверков.
В соответствии с конструктивной схемой (рис.1) выбираем ее расчетную схему и основную систему (рис. 2). Расстояние между центрами тяжести верхнего и нижнего участков колонн
е0 = 0,55 (bн - bв) = 0,5(1500 - 1000) = 250 мм = 0,25 м
Соотношение моментов инерции: Iн / Iв = 5 (учитываем, что верхняя часть колонны с проходом); IР / Iн = 4; Если Iв = 1, Iн = 5, IР = 20. Сопряжение ригеля с колонной назначаем жестким.
Рис. 2 Расчетная схема рамы
Все нагрузки подсчитываются с учетом коэффициента надежности по назначению (гн = 0,95 для промышленного здания, стр. 34 [2]).
Нагрузку на 1 м 2 кровли подсчитываем по таблице 1.
Таблица 1. Постоянная поверхностная распределенная нагрузка на покрытия
Защитный слой (битумная мастика с втопленным гравием) г = 21 кН/мі t = 20мм
Гидроизоляция (4 слоя рубероида)
Пароизоляция (1 слой рубероида)
Стальная панель с плоским настилом
Собственный вес металлических конструкций шатра (фермы, связи)
gнкр = 1,69 кПа gкр = 1,94кПа
Расчетная равномерно распределенная линейная нагрузка на ригель рамы
qп = гн gкр bф / cosб = 0,95*1,94*12 /1 = 22,12 кН/м,
где bф - шаг стропильных ферм;
гn - коэффициент надежности по назначению, гn =0,95.
Опорная реакция ригеля рамы
FR = qп l/2 = 22,12*30 /2 = 331,8 кН.
Расчетный вес колонны. Верхняя часть (20% веса)
GВ = 0,95•1,05•0,2•0,7•12•15= 25,14 кН
Нижняя часть (80% веса)
GН = 0,95•1,05•0,8•0,7•12•15 = 100,55 кН
Поверхностная масса стен 200 кг/мі, переплетов с остеклением 35 кг/мі. В верхней части колонны (включая вес этой части колонны):
F1 = гn (1,2•2•(3,6+4,5)•12 + 1,1•0,35•1,8•12) + 25,14 = 254,66 кН
В нижней части колонны:
F2 = гn (1,2•2•(6+3,2)•12 + 1,1•0,35•6•12) + 100,55 = 378,60 кН
Постоянные нагрузки показаны на рис. 3.
Рис. 3. Постоянные нагрузки на раму
По прил. [4] вес снегового покрова р0 = 1,0 кПа. При gнкр / р0 = 1,69 / 1,0 = 1,69 коэффициент перегрузки n = 1,4. Линейная распределенная нагрузка от снега на ригель рамы
qсн = гн •n•c•р0•bф = 0,95•1,4•1•1,0•12 = 15,96 кН/м,
где с - коэффициент перехода от нагрузки на земле к нагрузке на 1 м 2 проекции кровли, равный при уклоне до 25 о единице.
Опорная реакция ригеля
FR = 15,96·30/ 2 = 239,4 кН
Рис. 4 Снеговая нагрузка на раму
Вертикальные усилия от мостовых кранов.
База крана (4,57 м) и расстояние между колесами двух кранов (3,18 м), а также нормативное усилие колеса - по приложению 1 (Fk1max = 520kH; Fk2max = 550kH).
Расчетное усилие, передаваемое на колонну колесами крана:
Dmax = гн (nnc? Fk max y + nGп + ngнbтb) =0,95(1,1•0,85•(5202.443+5502.441) + 1,05•60 + 1,2•1,5•1,5•12) = 2538,5 кН
n, nc - коэффициенты перегрузки и сочетаний; Fk max - нормативное вертикальное усилие колеса; y - ордината линии влияния; Gп - нормативный вес подкрановых конструкций; gн - полезная нормативная нагрузка; bт - ширина тормозной площадки; b - шаг колонн.
Нормативные усилия, передаваемые колесами другой стороны крана:
FК? = (9,8Q + QК) / n0 - FК max = (9,8•125 +1550) / 4 - 550 = 143,75 кН
Dmin = гн (1,1•0,85•143,754,884+ 1,05·60 + 32,4) = 714,30 кН
Сосредоточенные моменты от вертикальных усилий Мmax, Мmin:
Определяем расстояние от оси подкрановой балки до оси, проходящей через центр тяжести нижней части колонны:
ек = 0,5hн = 0,5•1500 = 0.75 м;
Мmax = ек Dmax = 0.75•2538,5 = 1901,60 кНм;
Мmin = ек Dmin = 0.75•714,3 =535,70 кНм.
Горизонтальная сила от мостовых кранов, передаваемая одним колесом:
Рис.5. Нагрузки от мостовых кранов
ТКн = 0,05(9,8Q + GТ)/n0 = 0,05(9,8•125 + 430)/4 = 20,69 кН
Расчетная горизонтальная сила Т, передаваемая подкрановыми балками на колонну от сил ТК:
Т = гнnnc? Тkн y = 0,95•1,1•0,85•20,69•4,884 = 89,75кН
Считаем условно, что сила Т приложена в уступе колонны.
Нормативный скоростной напор ветра q 0 = 0,27 кПа. Тип местности - А. Коэффициенты k для 10м - 1; 20 м - 1,25; 30 м - 1,4.
Расчетная линейная ветровая нагрузка, передаваемая на стойку рамы:
c - аэродинамический коэффициент;
с = 0,8 - с наветренной стороны; с = 0,6 - со стороны отсоса;
n - коэффициент перегрузки, n = 1,2;
В - ширина расчетного блока.
Линейная распределенная нагрузка при высоте:
до 10 м: 2,95•1 = 2,95 кН/м;
20 м: 2,95•1,25 = 3,69 кН/м;
30 м: 2,95•1,4 = 4,13 кН/м.
25,75 м : 3,94 кН/м.
Сосредоточенные силы от ветровой нагрузки:
Эквивалентные линейные нагрузки:
Рисунок 6 - ветровая нагрузка
Расчет на постоянные нагрузки. Основная система приведена на рис. 3, а, а схема нагрузки - на рис. 4,5. Сосредоточенный момент из-за смещения осей верхней и нижней частей колонны:
= - (331,8+254,66) •0,25 = -146,62 кН•м
Параметры по табл.12.4 [1]:
Каноническое уравнение левого узла
Моменты от поворота узлов на угол ц = 1(M1):
Моменты от нагрузки на стойках (Mр):
=0,353•(-146,62)= - 51,76 кН•м
= - 0,695•(-146,62)= 101,90 кН•м
=( - 0,695+1) •(-146,62)= -44,72 кН•м
Моменты на опорах ригеля (защемленная балка постоянного по длине сечения)
/12 = - 22,12•302 /12 = - 1659 кН•м
Коэффициенты канонического уравнения:
=1680,26 / 7,085i = 237,16 / i.
Моменты от фактического угла поворота (М1ц):
Эпюра моментов от постоянной нагрузки:
Проверкой правильности расчета служит равенство моментов в узле В (-228,9 =-228,9), равенство перепада эпюры моментов в точке С (156,7-10,04= 146,66), внешнему моменту (146,62 кН), а так же равенство поперечных сил на верхней и нижней частях колонны
Рис. 7. Эпюры усилий в раме от постоянной нагрузки
Расчет на нагрузку от снега.
Проводится аналогично расчету на постоянные нагрузки. Сосредоточенный момент на колонне:
Моменты от нагрузки:
=1205,68 / 7,085i = 170,17 / i.
Момент от фактического угла поворота :
Рис. 8. Эпюры усилий в раме от снеговой нагрузки
Qb = Qa = -(129,8+38,7)/16,2 = -10,4
Nb = Na = -239,4 kH
Расчет на вертикальную нагрузку от мостовых кранов.
Расчет проводится при расположении тележки крана у левой стойки. Основная система и схема нагрузки приведены на рисунке:
Рис. 9. К расчету рамы на вертикальную нагрузку от кранов.
Проверка возможности считать ригель абсолютно жестким:
Каноническое уравнение для определения смещения плоской рамы:
Моменты и реакции от смещения верхних узлов на ?=1:
Моменты и реакции на левой стойке от нагрузки:
Усилия на правой стойке можно получить аналогично, или умножая усилия левой стойки на отношение:
Крановая нагрузка - местная, поэтому . При жесткой кровле по формуле:
- число рам в блоке;
- расстояние между симметрично расположенными относительно середины блока рамами; (- вторыми от торцов);
- число колес кранов на одной нитке подкрановых балок;
- сумма ординат линии влияния реакции рассматриваемой рамы.
Смещение с учетом пространственной работы:
Эпюра моментов от фактического смещения рамы с учетом пространственной работы см. на (рис. 11, г), а суммарная - на (рис. 11, д).
Эпюра Q (рис. 11, е), свидетельствует о правильном расчете (поперечные силы в верхних и нижних частях стоек рамы практически одинаковы).
Разница в значениях нормальной силы (рис. 11, ж) с левого и правого концов ригеля получилась за счет передачи горизонтальных сил на соседние рамы.
Расчет на горизонтальные воздействия мостовых кранов.
Основная система, эпюра , каноническое уравнение, коэффициент - такие же, как и при расчете на вертикальную нагрузку от мостовых кранов.
Момент и реакция в основной системе от силы Т:
Смещение верхних концов с учетом пространственной работы:
Эпюры М и Q показаны на рис. 12.
Рис. 12. Эпюры усилий от горизонтальных воздействий мостовых кранов.
Расчет на ветровую нагрузку.
Основная система и эпюра - как для крановых воздействий. Эпюра на правой стойке (рис. 13.):
На левой стойке усилия получаются умножением на коэффициент:
Смещение рамы (ветровая нагрузка воздействует на все рамы блока и поэтому ):
Эпюра показана на рис. 13, б.
Эпюра Q (рис. 2.9, в) на левой стойке:
На правой стойке:
Проверка (при правильном решении сумма поперечных сил внизу, должна быть равна сумме всех горизонтальных нагрузок):
Рис. 13. Эпюры усилий от ветровой нагрузки.
Таблица 2. Таблица расчётных усилий в сечениях левой стойки рамы (изгибающие моменты, кНм, нормальные и поперечные силы, кН)
Материал стержней фермы - сталь марки ВСт3пс6-1, Rу = 240МПа = 24 кН/см 2 , фасонок ВСт3сп5-1 по ТУ 14-1-3023-80; пояса и решетка из уголков.
Постоянная нагрузка. Нагрузка от покрытия:
RA = RB = 4,5•66,71 = 300,2 кН
Узловые силы от действия снеговой нагрузки:
RA = RB = 47,88•9 / 2 = 215,5 кН
Нагрузка от рамных моментов.
Нагрузка от распора рамы.
Усилия в стержнях фермы определяем раздельно для каждой нагрузки с помощью построения диаграммы Максвелла - Кремоны.
Для симметричных нагрузок достаточно построить диаграммы усилий только для половины фермы.
Для определения усилий от опорных моментов строим диаграмму от единичного момента, приложенного к левой опоре; зеркальное отображение этих усилий даст значение усилий в стержнях ферм от единичного момента, приложенного к правой опоре.
Усилия от единичных моментов умножаются на соответствующие значения моментов и суммируются.
Для построения диаграммы Максвелла - Кремоны единичный момент заменяется парой сил с плечом, равным расчетной высоте фермы на опоре:
Значение вертикальных опорных реакций фермы:
Усилия от всех видов загружения сводим в таблицу расчётных усилий в стержнях фермы (табл. 3).
Проект несущих конструкций одноэтажного промышленного здания. Компоновка поперечной рамы каркаса здания, определение нагрузок от мостовых кранов. Статический расчет поперечной рамы, подкрановой балки. Расчет и конструирование колонны и стропильной фермы.
| Рубрика | Строительство и архитектура |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 16.09.2017 |
| Размер файла | 1018,6 K |
Московский государственный строительный университет
Кафедра металлических конструкций
1. Исходные данные
2. Компоновка поперечной рамы каркаса здания
3. Сбор нагрузок на раму здания
4. Статический расчет поперечной рамы
5. Расчет подкрановой балки
6. Расчет и конструирование колонны
7. Расчет и конструирование стропильной фермы
Требуется рассчитать и запроектировать основные несущие конструкции одноэтажного промышленного здания.
Пролет здания - L = 24 м.
Длина здания - 120 м.
Шаг поперечных рам - В = 12 м.
Климатический район строительства - г. Ростов на Дону.
Нормативная ветровая нагрузка - W0 = 0,6 кН/м 2 .
Расчетная снеговая нагрузка - S0 = 1,2кН/м 2 .
Здание отапливаемое, однопролетное, c фонарем.
Тип кровли - утепленная - по крупнопанельным железобетонным плитам.
Режим работы кранов - тяжелый 7К.
Грузоподъемность кранов - Q = 50/12,5т.
Тип кранового рельса - КР-80, масса 1 пм = 59,81 кг.
Высота до головки подкранового рельса - 12м.
Класс бетона фундаментов - В10.
Стены здания - самонесущие стеновые панели.
1. Колонны - сталь С235, ,
2. Ферм - сталь С245, ,
3. Подкрановых балок - сталь С255, ,
Здание оборудовано двумя мостовыми кранами с группой работы 7К (тяжелый режим) и грузоподъемностью 50/12,5 т. Ширина крана - 6860 мм, высота - 3150 мм.
Отметка верха кранового рельса 12,0 м, высота кранового рельса 130 мм, Вес.- 0,60 кН/м.
Вес крана с тележкой - 676 кН, тележки - 132кН. Максимальное давление колеса - FК = 470 кН (Ведеников Г.С. Металлические конструкции. Общий курс, М., 1988).
Наружные стены приняты из самонесущих керамзитобетонных панелей.
Для обеспечения пространственной жесткости здания в продольном направлении предусмотрены стальные вертикальные связи по колоннам портального типа.
Жесткость здания в поперечном направлении обеспечивается защемлением колонн в фундаментах и размерами сечений колонн.
Высота до головки подкранового рельса Н1 = 12м,
Высота от головки подкранового рельса до низа несущей конструкции
где: Нкр - высота крана из ГОСТа на кран в зависимости от его грузоподъемности (для Q = 50 тн, Нкр = 3700 мм), 100 мм - запас
f - возможная величина прогиба несущих конструкций (200 … 400 мм)
Н2 = [(3150 + 100) + 350] = 3600
Высота от уровня чистого пола до низа несущей конструкции
что кратно 600 мм.
Высота верхней части колонны:
где hб - высота подкрановой балки, принимаем hб = В/8 = 12000 / 8 = 1500 мм;
hр - высота подкранового рельса - 130 мм.
Нв = 1500 + 130 + 3600 = 5230 мм
Высота нижней части колонны
где: hз = 600…1000 мм - заглубление колонны ниже уровня чистого пола. Принимаем 1000 мм.
Нн = 15600 - 5230 + 1000 = 11370 мм
Высота фермы на опоре Нф при пролете 24м принимаем: Нф = 3150 мм.
Общая высота колонны
Н = Нн + Нв = 11370 + 5230 = 16600 мм
Так как режим работы крана тяжелый, то необходим проход для осмотра и ремонта путей, который проектируется в стенке верхней части колонны, шириной 400 мм и высотой 2000 мм.
Расстояние от оси подкрановой балки до оси колонны должно составлять:
где В1 - размер части кранового моста, выступающей за ось рельса, принимаемый по ГОСТ на краны.
а - привязка наружной грани колонны к оси колонны, 500 мм,
hв - высота сечения верхней части колонны, 1000 мм.
Принимаем ?1 = 1000 мм (кратно 500 мм).
Высота сечения нижней части колонны:
hн = ?1 + а = 1000+500 = 1500 мм.
Пролет мостового крана:
?к = L1 - 2?1 = 24000 - 2•1000 = 22000 мм.
Сечение верхней части колонны назначаем сплошным в виде составного сварного двутавра, сечение нижней части - сквозным.
Расчет поперечной рамы здания
В соответствии с конструктивной схемой выбираем расчетную схему рамы (рис.1). В расчетной схеме рамы колонны переменного ступенчатого сечения заменяются ломаными стержнями, проходящими через центры тяжести сечений с расстояниями между осями верхнего и нижнего участков.
Расстояние между центрами тяжести сечений верхней и нижней частей колонны
Соотношение моментов инерции сечений верхней и нижней частей колонны
Соотношение моментов инерции:
Iн/ Iв = 5; Iр/Iн = 4
Тогда если Iв = 1, то Iн = 5, Iр = 20
Соотношение моментов инерции
Рис. 1. Расчетная схема рамы
3. Определение нагрузок на раму здания
Нагрузки на раму здания определяются с учетом следующих коэффициентов: гn = 0,95 - коэффициент надежности по назначению здания, исходя из требований СНиП 2.01.07-85 «Нагрузки и воздействия» (класс ответственности здания - II); гf>1 - коэффициент надежности по нагрузке.
Нагрузки от веса покрытия
Нормативная нагрузка к Н/м 2
Коэффициент надежности гf
Расчетная нагрузка к Н/м 2
Рулонный ковер (два слоя наплавляемого рубероида на мастике)
Цементно-песчаная стяжка (д = 35 мм)
Утеплитель - керамзитовый гравий (с = 400кг/м 3 , д = 100 мм)
Пароизоляция (2 слоя пергамина на мастике)
Железобетонные ребристые плиты покрытия 3х12м
Собственный вес металлических конструкций (фермы, прогоны, связи, конструкция фонарей)
Принимаем для расчета постоянную нагрузку на 1 м 2 кровли - 4,29 кН/м 2 .
Определяем постоянную нагрузку от покрытия на 1 м.п.:
Расчетная равномерно распределенная нагрузка на ригель рамы вычисляется по формуле:
где рнагрузка на 1 м 2 кровли из таблицы 1;
bф шаг стропильных ферм.
qn = 0,95·4,29·12/1 = 48,91 кН/м
Опорное давление ригеля рамы на колонну
Расчетный вес колонны
- верхняя часть (20% веса колонны)
- нижняя часть колонны (80% веса колонны)
Продольное усилие в месте уступа
Продольное усилие в заделке
Изгибающий момент в месте уступа
Расчетное значение снеговой нагрузки на ригель поперечной рамы
Опорное давление ригеля на колонну
Рис. 3.2 Схемы загружения линии влияния опорной реакции подкрановых балок нагрузками от колес мостовых кранов
Максимальное давление на колесе,
Вес крана с тележкой
Нормативный вес подкрановой балки
Расчетное максимальное давление от двух сближенных кранов
где Fk,max- максимальное нормативное давление на колесо крана, приводимое в стандартах на краны:
yi - ордината линии влияния опорной реакции подкрановой балки;
n - количество колес двух кранов, передающих нагрузку через подкрановые балки на рассматриваемую колонну;
гf = 1,2 - коэффициент надежности по нагрузке для крановых нагрузок;
ш-коэффициент сочетаний, равный ш = 0,95 при учете двух кранов с режимами работы 7Ки8К.
Минимальное давление колеса крана
Расчетное минимальное вертикальное давление от двух сближенных кранов
Приняв предварительно ek = 0,5hн = 0,5 1,5 = 0,75 м, определяем сосредоточенные моменты от вертикального давления кранов:
Сосредоточенные моменты от внецентренного приложения и
Нормативное горизонтальное усилие от поперечного торможения тележки
Расчетное горизонтальное давление на колонну
Условно принимаем, что сила Т приложена в уровне уступа колонны
Нормативный скоростной напор (нормативное значение ветрового давления)
Территория строительства проектируемого здания относится к местности типа В.
Расчетная погонная нагрузка на раму от активного давления по высоте:
Расчетная погонная нагрузка на уровне низа ригеля (определяется линейной интерполяцией)
q20,4 = 6,85 + (7,90 - 6,85) 0,4 / 10 = 6,89 кН/м.
Расчетная погонная нагрузка на уровне верхней точки здания (21,5м)
q23,3 = 6,85 + (7,90 - 6,85) 3,3 / 10 = 7,20 кН/м.
Ветровая нагрузка, действующая на участке от низа ригеля до верхней точки здания, заменяется сосредоточенной силой, приложенной в уровне нижнего пояса фермы. Значение этой силы:
со стороны активного давления ветра
со стороны отсоса
W ? = Wс ? /с = 20,43 0,5 / 0,8 = 12,77 кН
Общая сосредоточенная сила от ветра на уровне нижнего пояса фермы
WW = W+W ? = 20,43 + 12,77 = 33,2 кН
Фактическая линейная нагрузка (в виде ломаной прямой) для упрощения расчета заменяется равномерно распределенной по всей высоте здания эквивалентной нагрузкой qэ.
Эквивалентная ветровая нагрузка при
Эквивалентная равномерно распределенная нагрузка активного давления (с наветренной стороны) при с учетом коэффициента с = 0,8
B = 0,6 1 0,8 1,4 12 = 8,1 кН/м - расчетная ветровая нагрузка при k = 1;
kэ = 0,714 - коэффициент, определяемый в зависимости от расстояния от уровня земли до ригеля рамы Но в расчетной схеме.
Эквивалентная равномерно распределенная нагрузка с заветренной стороны (отсос) с учетом коэффициента с? = 0,5
Находим параметры n = 1/5 = 0,2, б = HВ/H = 5,23/16,6 = 0,315
Моменты от поворота узлов находим по коэффициентам в зависимости от значений n и б.
Моменты от фактического угла поворота (М1ц) равны:
МА = 0,858i?126,2/i = 108,3 кНм;
МВ = -1,114i?126,2/i = -140,6 кНм;
МВ р = 9,42i?126,2/i = 1188,8 кНм.
Эпюра моментов (М1ц + Мр) от постоянной нагрузки:
МА = 108,3 - 48,7 = 59,6 кНм;
МВ = -140,6 + 10,4 = -130,2 кНм;
МВ р = 1188,8 - 1320,6 = -131,8 кНм.
МС В = -78,4 - 35,3 = -113,7 кНм;
МС Н = 88,7 - 78,4 = 10,3 кНм;
Строим эпюры поперечных и продольных сил
QСВ = - (130,2 - 113,7)/5,3 = -3,10кН
QАС = - (59,6 - 10,3)/15,9 = -3,10кН
Для определения значений усилий от снеговой нагрузки значения и от постоянной нагрузки умножаем на переходной коэффициент
Нагрузки приложенные к колонне
Вертикальная крановая нагрузка
Моменты и реакции от смещения узлов находим по коэффициентам в зависимости от значений n и б.
Моменты и реакции на левой стойке от нагрузки равны:
MB = kBM = - 0,084•1391 = - 116,8 кНм;
MC H = kCM = - 0,715•1391 = - 994,6 кНм;
MC B = (kC+1)M = (1 - 0,715)•1391 = 396,4 кНм;
Усилия на правой стойке получаем умножая усилия левой стойки на соотношение:
Реакции верхних концов стоек:
Смещение узлов плоской рамы:
? = - r1р/ r11 = 75,4/0,596t = 126,5/t
В расчете на крановые нагрузки учитываем пространственную работы каркаса, определяем бпр и ?пр. Принимаем
Коэффициент d = k'B/12 = 0,53; k'B = 6,315.
где b - шаг поперечных рам,
Н - высота колонны,
Iн - момент инерции нижней части колонны,
d - коэффициент приведения ступенчатой колонны к колонне постоянного сечения, эквивалентной по смещению.
Iп - момент инерции горизонтальных элементов (покрытия).
в = 12 3 •1•0,53/21,2 3 •4 = 0,024
По табл. 12.2 [1] находим б = 0,722, б' = - 0,228
где б, б' - коэффициенты по табл. 12.2 [1];
n0 - число колес кранов на одной нитке подкрановых балок,
?y - сумма ординат линии влияния реакции рассматриваемой рамы.
?пр = бпр? = 0,322•126,5/t = 40,73 /t.
МА = - 4,343t?40,73/t = -176,9 кНм;
МВ = 1,972t?40,73/t = 80,32 кНм;
МC = 0,392t?40,73/t = 16,97 кНм;
МА = 546,7 - 176,9 = 369,8 кНм;
Mc в = 396,4 + 16,97 = 413,37 кНм;
Мс н = -994,6 + 16,97 = - 977,63 кНм;
Мв = - 116,8 + 80,32 = -36,5 кНм.
МА = 121,37 + 176,91 = 298,28 кНм;
МС Н = - 220,8 - 16,97 = - 237,8 кНм;
МС В = 88,0 - 16,97 = 71,03 кНм;
МВ = -25,93 - 80,32 = -106,3 кНм.
Горизонтальные крановые нагрузки
Основная система, каноническое уравнение, коэффициент бпр здесь такие же, как и при расчете на вертикальную нагрузку от мостовых кранов.
Моменты и реакции в основной системе от силы Т:
МА = kATH = - 0,077?14,8 21,2 = - 24,16 кНм;
МВ = kВTH = - 0,101?14,8 21,2 = - 31,7 кНм;
МС = kСTH = 0,094?14,8 21,2 = 29,5 кНм;
FRB = kB'T = - 0,775 14,8 = - 11,5 кНм.
Смещение верха колонн с учетом пространственной работы:
МА = - 4,343t?6,21/t = -27,0 кНм;
МВ = 1,972t?6,21/t = 12,25 кНм;
МC = 0,392t?6,21/t = 2,43 кНм;
МА = -27,0 - 24,16 = -51,18 кНм;
Mc = 2,43 + 29,5 = 31,93 кНм;
МB = -31,7 + 12,25 = - 19,45 кНм;
QB л = - (19,45 + 31,7)/5,3 = -9,65 кН;
QА л = +(51,18 + 27,0)/15,9 = 4,92 кН;
QB пр = (12,25 - 2,43)/5,3 = 1,85 кН;
QА пр = (2,43 + 27,0)/15,9 = 1,86 кН.
Эпюра Мр на левой стойке qэ = 5,78кН/м, qэ , = 3,61 кН/м:
На правой стойке усилия определяем умножением усилий на левой стойке на коэффициент:
Компоновка конструктивной схемы каркаса. Статистический расчет одноэтажной однопролетной рамы. Расчеты и конструирование стальной стропильной фермы. Определение разных нагрузок, действующих на ферму. Расчет и проверка устойчивости ступенчатой колонны.
| Рубрика | Строительство и архитектура |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 03.11.2010 |
| Размер файла | 1,8 M |
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
ПЕРМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра строительных конструкций
Курсовой проект
по дисциплине «Металлические конструкции»
на тему: СТАЛЬНОЙ КАРКАС ОДНОЭТАЖНОГО ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ЗДАНИЯ
Выполнил: студент группы ПГС - 43
Арсенов Н.В.
Проверил: к. т. н., доцент каф. СК
Ярыгин В.С.
Пермь 2010
СОДЕРЖАНИЕ
- ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ
- 1 КОМПОНОВКА КОНСТРУКТИВНОЙ СХЕМЫ КАРКАСА
- 2 СТАТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ОДНОЭТАЖНОЙ ОДНОПРОЛЕТНОЙ РАМЫ
- 2.1 Компоновка однопролетной рамы
- 2.1.1 Определение вертикальных размеров рамы
- 2.1.2 Определение горизонтальных размеров рамы
- 2.2.1 Постоянные нагрузки от покрытия
- 2.2.2 Снеговая нагрузка
- 2.2.3 Нагрузки от мостовых кранов
- 2.2.4 Ветровая нагрузка
- 2.3.1 Расчетная схема рамы
- 2.3.2 Учет пространственной работы каркаса
- 2.3.3 Определение усилий в сечениях рамы
- 3.1 Схема стропильной фермы
- 3.2 Определение нагрузок действующих на ферму
- 3.2.1 Постоянные нагрузки
- 3.2.2 Снеговая нагрузка
- 3.2.3 Определение опорных моментов
- 3.5.1 Прикрепление раскосов и стоек к узловым фасонкам
- 3.5.2 Расчет и конструирование опорных узлов
- 3.5.3 Расчет и конструирование узлов укрупнительного стыка
- 4.1 Исходные данные для расчета ступенчатой колонны
- 4.2 Определение расчетных длин колонны
- 4.3 Подбор сечения верхней части колонны
- 4.3.1 Выбор типа сечения верхней части колонны
- 4.3.2 Проверка устойчивости верхней части колонны
- 4.4.1 Выбор типа сечения нижней части колонны
- 4.4.2 Проверка устойчивости нижней части колонны
- 4.4.3 Расчет решетки подкрановой части колонны
- 4.4.4 Проверка устойчивости колонны в плоскости действия момента как единого стержня
- 4.6.1 Определение расчетных усилий
- 4.6.2 База наружной ветви
- 4.6.3 База подкрановой ветви
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ
Номер зачетной книжки - 06076.
Сумма первых двух цифр шифра - 9, вторая цифра шифра - 7, третья - 6.
По сумме первых двух, а также по второй и третьей цифрам шифра находим:
- пролет производственного здания L=24 м;
- грузоподъемность мостовых кранов Q - 160/32 т;
- режим работы мостовых кранов - Т (тяжелый);
- группа здания - 1;
- длина здания l=120 м;
- место строительства - г. Пенза;
- тип здания - неотапливаемое;
- уклон верхнего пояса ферм - 0;
- отметка головки рельса - H1=17 м;
- шаг ферм покрытия Вф=6 м;
- шаг рам каркаса В=12 м.
1 КОМПОНОВКА КОНСТРУКТИВНОЙ СХЕМЫ КАРКАСА
В соответствии с заданием шаг рам каркаса (колонн) В=12 м, шаг ферм покрытия Вф=6 м, пролет производственного здания L=24 м, длина здания l=120 м. Схема расположения колонн и стропильных конструкций представлена на рисунке 1.
Связи между фермами, создавая общую пространственную жесткость каркаса, обеспечивают устойчивость сжатых элементов ферм, перераспределение местных нагрузок, приложенных к одной из рам, на соседние рамы, удобство монтажа, заданную геометрию каркаса, восприятие и передачу на колонны некоторых нагрузок.
Система связей покрытия состоит из горизонтальных расположенных в плоскостях нижнего (рисунок 2) и верхнего пояса ферм (рисунок 3) и вертикальных связей (рисунок 4). Горизонтальные связи состоят из продольных и поперечных.
Система связей между колоннами (рисунок 5) обеспечивает во время эксплуатации и монтажа геометрическую неизменяемость каркаса, его несущую способность и жесткость в продольном направлении, а также устойчивость колонн из плоскости поперечных рам.
Монтажные крепление связей к конструкциям покрытия осуществляется на болтах (горизонтальные связи по верхним поясам ферм и все вертикальные связи) и на сварке (горизонтальные связи по нижним поясам ферм).
2 СТАТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ОДНОЭТАЖНОЙ ОДНОПРОЛЕТНОЙ РАМЫ
2.1 Компоновка однопролетной рамы
Требуемое расстояние от верха оголовка рельса до низа фермы:
где hk=4800 мм - высота крана 160/32 по ГОСТ 6711-81;
a=330 мм - учитывает прогиб фермы;
100 мм - зазор безопасности.
Отметка низа фермы:
где H1=17000 мм - отметка головки рельса (по исходным данным).
Так как Н0=22230>10,8, то в соответствии с "Основными положениями по унификации" размер Н0 принимаем кратным 1800 мм:
H0/1800=22230/1800=12.35 => принимаем отметку низа фермы H0=13*1800=23400, тогда отметка головки рельса:
где hp=170 мм, hп.б.=1800 мм - соответственно высота рельса и высота подкрановой балки для крана 160/32 по ГОСТ 6711-81;
Высота нижней части колонны:
где hб=1000 мм - высота заглубления базы колонны.
Общая высота стоек рамы:
Высота фермы у опоры hоп=3150 мм, так как уклон верхнего пояса i=0.
2.1.2 Определение горизонтальных размеров рамы
Ширина верхней части колонны: bвHB/12=7200/12=600, примем bв=700 мм.
Привязка ферм к разбивочным осям согласно ГОСТ 23119-78 - 200 мм
Продольная привязка колонны: b0=bв-200=700-200=500 мм.
где =1250 мм, так как Q=160 т.с;
Для обеспечения жесткости цеха в плоскости рамы проверим условие:
где x=15 - для крана тяжелого режима работы.
bн=1750 мм > Hн/15=23400/15=1146.7 мм - условие выполняется.
Рисунок 7. Схема поперечной рамы
2.2 Определение нагрузок действующих на раму
Проектируемое здание неотапливаемое, поэтому примем неутепленный тип покрытия (Рисунок 8).
Постоянные нормативные и расчетные нагрузки на 1 м2 площади (gнкр, gкр) определяем в табличной форме.
Таблица 1
Вес ограждающих и несущих конструкций, кН/м2.
1. Ограждающие конструкции
1.1. Слой гравия на битумной мастике 10 мм
1.2. Гидроизоляция из 4 слоев рубероида РМД-350 на битумной мастике 10 мм
2. Несущие конструкции кровли здания
2.1. Ж/б плиты из тяжелого бетона с заливкой швов 3х6 м
3. Металлические конструкции покрытия
3.1. Связи покрытия
3.2. Стропильные фермы
3.3. Подстропильные фермы
Постоянная погонная расчетная нагрузка на стропильную ферму:
Реакция стропильной фермы:
Сосредоточенная сила на верхнем конце колонны:
2.2.2 Снеговая нагрузка
Принимаем равномерное распределение снега по всему покрытию.
Погонная расчетная снеговая нагрузка на стропильную ферму, кН/м:
где sg - расчетное значение веса снегового покрова на 1 м2 горизонтальной поверхности земли, принимаемое в зависимости от снегового района (г. Пенза - III снеговой район, sg=1.8 кН/м2).
Реакция фермы от снеговой нагрузки:
Сосредоточенная сила на колонну от снеговой нагрузки:
2.2.3 Нагрузки от мостовых кранов
При расчете однопролетного промышленного здания крановую нагрузку учитываем только от двух сближенных кранов наибольшей грузоподъемности с учетом сочетания крановых нагрузок nc=0.95 (тяжелый режим работы мостовых кранов).
Вертикальное давление кранов определяем по линиям влияния опорной реакции общей опоры двух соседних подкрановых балок.
Рисунок 9. Схема к расчету нагрузки от мостовых кранов
Расчетные давления на колонну:
где гf =1.1- коэффициент надежности по нагрузке для мостовых кранов;
Pmax - максимальное давление колеса крана:
Pmin - минимальное давление колеса крана, кН:
где Q=1600 кН - грузоподъемность крана;
Gk=1617 кН - вес крана с тележкой;
n0=8 - количество колес на одной стороне моста крана;
yi=9 - сумма ординат линий влияния;
Gп.к=B*G=12*6=72 кН - вес подкрановых конструкций.
Подкрановые балки устанавливают с эксцентриситетом e1 по отношению оси нижней части колонны, поэтому от вертикальных давлений возникают сосредоточенные изгибающие моменты:
где e1=0.5*bн=0.5*1.75=0.875 м.
Расчетное горизонтальное давление от торможения тележки с грузом:
где f=0.1 - коэффициент трения;
GT=549 кН - вес тележки.
2.2.4 Ветровая нагрузка
Для одноэтажных производственных зданий учитывается только статическая составляющая ветровой нагрузки. Она вызывает активное давление - с наветренной стороны и отсос - с противоположной стороны.
Нормативное значение давления ветра на вертикальную поверхность продольной стены зависит от района строительства, типа местности и высоты от уровня земли. Давление ветра на произвольной отметке от уровня земли определяется по формуле:
где щ0=0.3 кН/м2 - нормативная скорость напора ветра на уровне 10 м (г. Пенза - II ветровой район);
k - коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления в зависимости от высоты и типа местности (примем тип местности A);
с - аэродинамический коэффициент учета конфигурации здания: для активного давления с=0.8, для отсоса - с'=0.75*с=0.6.
Для определения ветровой нагрузки рассматривается расчетный блок шириной В (часть продольной стены). При этом давление ветра до низа ригеля прикладывается к стойкам рамы в виде распределенных нагрузок, а давление от шатровой части - в виде сосредоточенной силы, приложенной к верхушкам стоек.
С целью упрощения расчетов фактическая эпюра давления ветра до отметки низа ригеля (по высоте Н) заменяется эквивалентной равномерно распределенной нагрузкой:
где kэкв=1.122 - приращение напора за счет увеличения давления по высоте при отметке низа ригеля рамы H0=23.4 м.
Активная погонная нагрузка на колонну:
где Вфахв=В=12 м - шаг колонн,
гf =1.4 - коэффициент надежности по ветровой нагрузке.
Погонная нагрузка на колонну от отсоса:
Для определения расчетной сосредоточенной силы для активного давления W сравним положение отметки низа фермы H0=23.4 м и отметки верха кровли Hкр=H0+Hш=H0+hоп+hпп+hкр=23.4+3.15+0.3+0.03=26.88 м (Hш - высота шатра, hоп - высота фермы у опоры, hпп - высота плиты покрытия, hкр - высота кровли) с отметкой H20=20 м:
Расчетная сосредоточенная сила для активного давления (случай при H0>H20 или при H20>Hкр):
где гf =1.4 - коэффициент надежности по ветровой нагрузке,
щm23.4=щ0*k23.4*c=0.3*1.292*0.8=0.310 кН/м2 - давление ветра на отметке низа фермы H0=23.4 м,
щm26.88=щ0*k26.88*c=0.3*1.338*0.8=0.321 кН/м2 - давление ветра на отметке верха кровли Hкр=26.88 м,
Расчетная сосредоточенная сила для отсоса:
2.3 Статический расчет рамы с жесткими узлами
Определим расчетные усилия в характерных сечениях элементов рамы (1-1, 2-2, 3-3, 4-4 рисунок 10), которые необходимы для подбора сечения элементов и для расчета сопряжений и узлов.
Принимаем: e=0.5*(bн-bв)=0.5*(1750-700)=525 мм.
На данном этапе сечения стоек и ригеля неизвестны, поэтому зададимся отношением жесткостей элементов рамы из условий (здесь q=gкрн+sgн=2.56+1.8*0,7=3.82 кН/м2):
примем IB/IH=0.1, IP/IH=2, тогда IB=1, IH=10, IP=20.
Расчетная схема изображена на рисунке 10.
Коэффициент пространственной работы каркаса пр зависит от типа кровли. При жестких кровлях из ж/б плит с замоноличиванием швов пр находится по формуле:
где mр - число рам в блоке,
в=2*n0/Уyi=2*8/9=1.78 - коэффициент, учитывающий разгружающее влияние смежных рам по отношению к рассматриваемой (2*n0 - общее число колес у двух сближенных кранов на одном пути).
Читайте также:
- 2.1 Компоновка однопролетной рамы