13

Размещено на http://www.allbest.ru/

13

1. Расчет и конструирование стропильной фермы с сечением элементов из спаренных уголков

1.1 Построение геометрической схемы фермы

каркас колонна сопряжение сечение

Геометрическая схема компонуется для бокового варианта примыкания фермы к колонне.

Расчетная длина фермы:

1.2 Определение нагрузок на ферму

1.2.1 От постоянной нагрузки.

Таблица 1. Сбор постоянной нагрузки на 1 м покрытия.

Наименование	Нормативная нагрузка		Расчетная нагрузка
1.Гравийная защита (15мм) 2. Гидроизоляционный ковер 4-слойный 5. Профнастил ( t = 1 мм) 6. Прогоны пролётом 12м. 7. Стропильные фермы 8. Связи покрытия	0,3 0,2 0,15 0,12 0,3 0,04	1,3 1,3 1,05 1,05 1,05 1,05	0,39 0,26 0,16 0,126 0,315 0,042
Итого:	1,12		1,3

Узловая постоянная нагрузка:

Опорные реакции:

1.2.2 От снеговой нагрузки

Узловая снеговая нагрузка на ферму определяется по формуле:

где:

- расчетное значение веса снегового покрова, для г.Красноярск (III снеговой район);

- коэффициент перехода от поверхности земли к поверхности покрытия, ;

- коэффициент учитывающий сдуваемость снега ветром, т.к. отсутствует генеральный план предприятия;

- номинальная длина верхнего пояса, .

Снеговая нагрузка прикладывается к ферме в двух вариантах:

1) нагрузка на всем пролете

2) нагрузка на половине пролета

1.3 Определение расчетных усилий в элементах фермы

1.3.1 Построение диаграммы Максвелла - Кремоны для постоянной нагрузки

Усилие в элементах фермы от постоянной и снеговой на всём пролёте фермы определяем графическим методом, построением диаграммы Максвелла - Кремоны (Приложение А)

1.3.2 Построение диаграммы Максвелла - Кремоны для снеговой нагрузки на половине пролета

Усилие в элементах фермы от снеговой на половине пролёта фермы определяем графическим методом, построением диаграммы Максвелла - Кремоны (Приложение Б)



1.3.3 Определение расчетных усилий в элементах фермы

Таблица 2. Расчетные усилия в элементах фермы.

Элемент фермы	Обозначение элемента	Усилия от нагрузки кН	Расчетные усилия
		постоянная нагрузка	снеговая I	снеговая II	+	-
Верхний пояс	II - в III - г IV - е V - ж VI - и	-526,88 -526,88 -720,28 -720,28 -702,8	-729,52 -729,52 -997,31 -997,31 -973,11	-509,52 -509,52 -623,05 -623,05 -495,56		1256,4 1256,4 1717,59 1717,59 1675,91
Нижний пояс	б - Н д - Н з - Н з' - Н д' - Н б' - Н	319,17 653,17 728,15 728,15 653,17 319,17	441,92 904,39 1008,2 1008,2 904,39 441,92	319,5 602,95 575,47 441,07 310,86 127,33	761,09 1557,56 1736,35 1736,35 1557,56 761,09
Раскосы	а - б б - в г - д д - е ж - з з - и и' - з' з' - ж' е' - д' д' - г' в' - б' б`- а'	-410,9 265 -176,06 87,8 -15,86 -43,6 -43,6 -15,86 87,8 -176,06 265 -410,9	-568,94 366,93 -243,77 121,56 -21,96 -60,37 -60,37 -21,96 121,56 -243,77 366,93 -568,94	-411,41 240,92 -130,1 23,84 67,5 -134,21 77,6 -89,5 97,06 -115,37 126,72 -160,88	631,93 209,36 51,64 34 209,36 631,93	979,84 419,83 37,82 177,81 103,97 105,36 419,83 979,84
Стойки	в - г е - ж и - и'	-46,8 -46,8 67,59	-64,8 -64,8 93,58	-64,8 -64,8 -48,86	161,17	111,6 111,6

1.4 Подбор сечения элементов фермы

По таблице 50* /1/ выбираем сталь для фермы по II группе конструкций - С345 толщиной до 20 мм. Температура наиболее холодной пятидневки -43 С. Для фасонок принимаем толщину 14 мм (по таблице 9.2. / 2 /).

1.4.1 Подбор сечений элементов верхнего пояса.

Задаемся начальной гибкостью сечения верхнего пояса. Тогда . Требуемая площадь сечения:

.

Радиусы инерции сечения:

,

.

По сортаменту принимаем:

180х180х11: А₁ = 38,8 см, i_x = 5,6 см, z₀=4,85 cм, i_y = 7,83 см

Проверка на устойчивость:



Недонапряжение: . Уменьшать площадь поперечного сечения пояса не требуется.

Проверка гибкости верхнего пояса в стадии монтажа:

Так как в стадии монтажа раскреплены коньковые и опорные узлы, расчетная длина верхнего пояса бедет равна:

л _мон =230 < л _u = 220- условие не выполняется, требуется увеличить площадь сечения.

По сортаменту принимаем:

200х200х12: А₁ = 47,1 см, i_x = 6,22 см, z₀=5,37 cм, i_y = 8,69 см

Проверка на устойчивость:



Проверка гибкости верхнего пояса в стадии монтажа:

Так как в стадии монтажа раскреплены коньковые и опорные узлы, расчетная длина верхнего пояса бедет равна:

л _мон =208 < л _u = 220- условие выполняется

1.4.2 Нижний пояс

Сечение проектируем постоянным по длине. Максимальное расчетное усилие:

.

По сортаменту принимаем:

160х160х12: А₁ = 37,4 см, i_x = 4,94 см, z₀=4,39 cм, i_y = 7,09 см



Предельная гибкость л _u= 400 (по т.20 /1/).

л _max =251 < л _u = 400- условие выполняется.

Прочность сечения обеспечена.

1.4.3 Подбор сечения элементов решетки

-Подбор сечения опорного раскоса а-б и б'-а':

Максимальное расчетное усилие:

Расчетные длины опорного раскоса:

;

.

Зададимся начальной гибкостью: .

Тогда (по т.72 /1/).

Требуемая площадь сечения:

Требуемые моменты инерции:



По сортаменту принимаем:

125х125х10: А₁ = 24,3 см, i_x = 3,85 см, z₀=3,45 cм, i_y = 5,66 см (при толщине фасонки t_g=14 мм).

Определяем фактические гибкости сечения из спаренных уголков:

Коэффициент продольного изгиба: (по т.72/1/).

Выполним проверку общей устойчивости:

Устойчивость опорного раскоса обеспечена.

-Подбор сечения раскоса б-в и б'-в'.

Максимальное расчетное усилие:

.



Расчетные длины раскоса:

;

.

Находим требуемую площадь сечения раскоса:

.

По сортаменту принимаем:

80х80х7:

А = 10,8 см, i_x = 2,45 см, z₀=2,23 cм, i_y = 3,82см (при толщине фасонки t_g=14 мм).

Определяем фактические гибкости сечения из спаренных уголков:

Предельная гибкость л _u= 400 (по таблице 20/1/).

- условие выполняется.

Выполним проверку прочности сечения:



Прочность раскоса обеспечена.

-Подбор сечения раскоса г-д и д'-г':

Максимальное расчетное усилие:

Расчетные длины раскоса:

;

.

Зададимся начальной гибкостью: . Тогда (по т.72 /1/).

Требуемая площадь сечения:

Требуемые моменты инерции:

По сортаменту принимаем:

100х100х10:

А = 19,2 см, i_x = 3,05 см, z₀=2,83 cм, i_y = 4,67см (при толщине фасонки t_g=14 мм).

Определяем фактические гибкости сечения из спаренных уголков:



Коэффициент продольного изгиба: (по т.72/1/).

Выполним проверку общей устойчивости:

Устойчивость раскоса обеспечена.

-Подбор сечения раскоса д-е и е^/-д^/.

Максимальное расчетное усилие:

.

Расчетные длины раскоса:

;

.

Зададимся начальной гибкостью: . Тогда (по т.72 /1/).

Требуемая площадь сечения:



.

По сортаменту принимаем:

50х50х5:

А = 4,8 см, i_x = 1,53 см, z₀=1,42 cм, i_y = 2,61 см (при толщине фасонки t_g=14 мм).

Определяем фактические гибкости сечения из спаренных уголков:

Предельная гибкость л _u= 400 (по таблице 20/1/).

- условие выполняется.

Выполним проверку прочности сечения:

Прочность раскоса обеспечена.

-Подбор сечения раскоса ж-з и з'-ж':

Максимальное расчетное усилие:

Расчетные длины раскоса:



;

.

Зададимся начальной гибкостью: . Тогда (по т.72 /1/).

Требуемая площадь сечения:

Требуемые моменты инерции:

По сортаменту принимаем:

80х80х7:

А = 10,8 см, i_x = 2,45 см, z₀=2,23 cм, i_y = 3,82 см (при толщине фасонки t_g=14 мм).

Определяем фактические гибкости сечения из спаренных уголков:

Коэффициент продольного изгиба: (по т.72/1/).



Условие по гибкости не выполняется, необходимо увеличивать сечение.

По сортаменту принимаем:

100х100х8:

А = 15,6 см, i_x = 3,07 см, z₀=2,75 cм, i_y = 4,62см (при толщине фасонки t_g=14 мм).

Определяем фактические гибкости сечения из спаренных уголков:

Коэффициент продольного изгиба: (по т.72/1/).

Выполним проверку общей устойчивости:

Устойчивость раскоса обеспечена.

-Подбор сечения раскоса з-и и и^/-з^/.

Максимальное расчетное усилие:



Расчетные длины раскоса:

;

.

Зададимся начальной гибкостью: . Тогда (по т.72 /1/).

Требуемая площадь сечения:

Требуемые моменты инерции:

По сортаменту принимаем:

100х100х8:

А = 15,6 см, i_x = 3,07 см, z₀=2,75 cм, i_y = 4,62см (при толщине фасонки t_g=14 мм).

Определяем фактические гибкости сечения из спаренных уголков:



Коэффициент продольного изгиба: (по т.72/1/).

Выполним проверку общей устойчивости:

Устойчивость раскоса обеспечена.

-Подбор сечения стоек в-г и г'-в':

Максимальное расчетное усилие:

Расчетные длины стоек:

;

.

Зададимся начальной гибкостью: . Тогда (по т.72 /1/).

Требуемая площадь сечения:



Требуемые моменты инерции:

По сортаменту принимаем:

63х63х5: А = 6,13см, i_x = 1,94 см, z₀=1,74 cм, i_y = 3,12 см (при толщине фасонки t_g=14 мм).

Определяем фактические гибкости сечения из 2-х уголков:

Коэффициент продольного изгиба: (по т.72/1/).

Выполним проверку общей устойчивости:

Устойчивость стойки обеспечена.

-Подбор сечения стоек е-ж и ж'-е':

Максимальное расчетное усилие:



Расчетные длины стоек:

;

.

Зададимся начальной гибкостью: . Тогда (по т.72 /1/).

Требуемая площадь сечения:

Требуемые моменты инерции:

По сортаменту принимаем:

70х70х5: А = 6,86 см, i_x = 2,16 см, z₀=1,9 cм, i_y = 3,38 см (при толщине фасонки t_g=14 мм).

Определяем фактические гибкости сечения из 2-х уголков:



Коэффициент продольного изгиба: (по т.72/1/).

Выполним проверку общей устойчивости:

Устойчивость стойки обеспечена.

-Подбор сечения центральной стойки и-и^/:

Максимальное расчетное усилие:

.

Расчетные длины раскоса:

;

.

Зададимся начальной гибкостью: . Тогда (по т.72 /1/).

Требуемая площадь сечения:

.

По сортаменту принимаем:

250х50х5:

А = 4,8 см, i_x = 1,53 см, z₀=1,42 cм, i_y = 2,61 см (при толщине фасонки t_g=14 мм).

Определяем фактические гибкости крестообразного сечения:

Предельная гибкость л _u= 400 (по таблице 20/1/).

- условие выполняется.

Выполним проверку прочности сечения:

Прочность стойки обеспечена.



1.6 Конструирование и расчет узлов стропильной фермы

1.6.1 К-образный узел верхнего пояса

Расчет сварного шва раскоса а - б (125х10) с расчётным усилием N_аб = 979,84 kH.

Предварительно принимаем катеты швов равными:

Принимаем для сварки нижней полуавтоматической в среде углекислого газа сварочную проволоку Св 08 Г2 С ( по т. 55 / 1 /) со следующими характеристиками

Для стали С345



Выбираем расчётное сечение шва.

Расчётным является сечение по металлу шва.

Расчет сварного шва раскоса б - в (80х7) с расчётным усилием N_бв = 631,93 kH.

Предварительно принимаем катеты швов равными:

Расчётным является сечение по металлу шва.

Расчёт сварного шва Ш1, соединяющего фасонку с верхним поясом.



Условие выполняется.

1.6.2 Опорный узел

Расчет сварного шва раскоса a - б (125х10) с расчётным усилием N_aб= 979,84 kH.

Предварительно принимаем катеты швов равными:



Расчётным является сечение по металлу шва.

Расчет сварного шва раскоса б - Н (160х12) с расчётным усилием N_бН= 761,09 kH.

Предварительно принимаем катеты швов равными:

Расчётным является сечение по металлу шва.

Расчёт толщины и конструирование опорного фланца.

где V_п+с = 257,4+356,4 = 613,8кН, R_p.= 445 МПа для стали С345.

Диаметр болта принимаем 20 мм, тогда



Толщину фланца конструктивно принимаем t_pl = 14 мм.

Расчёт вертикального сварного шва, соединяющего фасонку с фланцем.

Условие выполняется.

1.6.3 Укрупнительный узел

Расчет сварного шва раскоса з - и и и' - з'(100х8) с расчётным усилием

N_зи= 177,81 kH.

Предварительно принимаем катеты швов равными:



Расчётным является сечение по металлу шва.

Конструктивно принимаем =5см.

Расчет сварного шва стойки и - и' (50х5) с расчётным усилием N_ии'= 161,17 kH.

Предварительно принимаем катет шва равным:

Расчётным является сечение по металлу шва.

Проверка прочности сечения накладок.

b₁ = b_f = 160 мм, t₁ = t_f = 12 мм.

b₂ = 2·b_f = 320 мм; t₂ = 0.5·t_g = 7 мм.

Рабочее усилие в накладке:

Катет сварного шва: .

Расчёт сварного шва нижнего пояса и фасонки.

Расчётным является сечение по металлу шва.

Расчет вертикальной накладки.

Принимаем размеры накладки из условия расположения монтажных болтов и из условия:

.



Тогда:

.

Принимаем толщину накладки t=t_g=14мм, ширину b=200мм, длину l=250мм.

Катет сварного шва:

Расчётным является сечение по металлу шва.

Принимаем длину накладки l=300мм.

1.6.4 Расчет длин сварных швов остальных элементов решетки стропильной фермы

Расчет сварного шва стойки в - г (63х5) с расчётным усилием N_вг= 111,6 kH. Предварительно принимаем катет шва равным:

Расчётным является сечение по металлу шва.



Расчет сварного шва раскоса г - д (100х10) с расчётным усилием N_гд = 419,83 kH.

Предварительно принимаем катеты швов равными:

Расчётным является сечение по металлу шва.

Расчет сварного шва раскоса д - е (50х5) с расчётным усилием

N_де = 209,36 kH.

Предварительно принимаем катеты швов равными:

Расчётным является сечение по металлу шва.

Расчет сварного шва стойки е - ж (70х5) с расчётным усилием N_еж= 111,6 kH.



Предварительно принимаем катет шва равным:

Расчётным является сечение по металлу шва.

Расчет сварного шва раскоса ж - з и 3' - ж' (100х8) с расчётным усилием N_зи= 105,36 kH.

Предварительно принимаем катеты швов равными:

Расчётным является сечение по металлу шва.

Конструктивно принимаем и =5см.



Таблица 3. Таблица расчета швов.

№ стержня	Сечение	|N|, кН	Шов по обушку	Шов по перу
			Nоб, кН			Nперо, кН
Раскосы
а - б (б`- а')	125х10	979,84	685,89	0,8	28,5	293,95	0,8	13
б - в (в' - б')	80х7	631,93	442,35	0,6	24,0	189,58	0,5	13,5
г - д (д' - г')	100х10	419,83	293,88	0,8	13,0	125,95	0,8	6,5
д - е (е' - д')	50х5	209,36	146,55	0,6	9,0	62,81	0,3	8,0
ж - з (з'- ж')	100х8	105,36	73,75	0,8	5,0	31,61	0,6	5,0
з - и (и' - з')	100х8	177,81	124,47	0,8	6,0	53,34	0,6	5,0
Стойки
в-г	63х5	111,6	63,7	0,8	5,0	27,3	0,3	5,0
е-ж	70х5	111,6	63,7	0,8	5,0	27,3	0,3	5,0
и/-и'/	50х5	161,17	63,7	0,8	5,5	27,3	0,3	6,5



2. Расчет поперечной рамы каркаса здания

2.1 Компоновка поперечной рамы

Здание оборудовано краном грузоподъемностью 30 т со следующими основными конструктивными и техническими характеристиками:

;

;

;

;

;

;

;

;

крановый рельс КР-70;

;

.

Расстояние от головки кранового рельса до низа стропильной конструкции:

.

Принимаем

Полная высота цеха:

.

Т.к. Н > 10,8 м, то принимаем высоту кратно 1,8 м, т.е. Н = 12600 м.

Корректируем отметку головки кранового рельса:

.

Высота верхней части колонны:

.

С учетом величины анкеровки колонны высота нижнего участка колонны до уступа будет равна:

.

Высота парапета:

.

Т.к. Н < 18 м и режим работы крана К-4, принимаем привязку колонн к осям здания .

Высоту сечения верхней части колонны принимаем кратной 50 мм по следующей формуле:

.

Принимаем .

Привязка крана к разбивочной оси здания принимается кратной 250 мм по следующей формуле:

.

Принимаем .

Высоту сечения верхней части колонны:

.

Сечение нижней части колонны проектируем сквозным. Верхняя часть колонны - сплошного сечения из сварного двутавра.

2.2 Сбор нагрузок на поперечную раму

2.2.1 Постоянная нагрузка на поперечную раму

Стеновое ограждение принимаем самонесущим.

Погонная нагрузка на ригель рамы:



где:

- коэффициент надежности по назначению здания, ;

- угол наклона кровли, ;

- шаг рам, ;

Нагрузки от собственного веса верхней и нижней частей колонны:

;

;

где:

- коэффициент надежности собственного веса конструкции, ;

- расход стали на колонны каркаса в зависимости от крановой нагрузки, ;

Получим следующие значения нагрузок:

;

.

2.2.2 Снеговая нагрузка на поперечную раму

Погонная снеговая нагрузка на ригель рамы определяется по формуле:



где:

, так как угол наклона кровли менее 25;

- коэффициент аэродинамичности, в связи с отсутствием генерального плана;

- расчетное значение веса снегового покрова, .

2.2.4 Ветровая нагрузка на поперечную раму

Принимаем тип местности В.

Погонная нагрузка на стойку рамы на i - ой высоте над поверхностью земли:

где - нормативное значение ветрового давления для данного района (0,38 кПа);

- коэффициент аэродинамичности, определяемый по приложению 4 /2/( - наветренная сторона, - подветренная сторона);

- коэффициент, учитывающий изменение давления ветра по высоте.

- на высоте до 5,0 м

наветренная сторона ;

подветренная сторона ;

- на высоте 10,0 м

наветренная сторона ;

подветренная сторона ;

- на высоте 12,6 м

наветренная сторона ;

подветренная сторона ;

- на высоте 16,49 м

наветренная сторона ;

подветренная сторона .

Приведенная равномерно распределенная нагрузка по васоте колонны с наветренной стороны:

,

где

.

То же с подветренной стороны:

.



Сосредоточенное давление ветра на парапет с наветренной стороны:

.

То же с подветренной стороны:

.

Схема воздействия ветровой нагрузки на поперечную раму здания

2.2.4 Крановая нагрузка на поперечную раму

Максимально вертикальное давление от колес двух кранов на стойку рассчитываемой рамы определяется по формуле:

.

где:

- коэффициент по нагрузке, для крановой ;

- коэффициент сочетания, принимается в зависимости от режима работы кранов и количество одновременно учитываемых в расчете кранов, для двух кранов с режимом работы 4К ;

- максимальное давление крана на колесо,

- ординаты линии влияния опорной реакции в двух смежных подкрановых балках, опирающихся на стойку рассчитываемой рамы;

- собственный вес подкрановой балки ().

Вес подкрановой балки:

.

Линии влияния для определения нагрузки от мостовых кранов

Ординаты линии влияния:

Суммарное максимальное давление крана на колеса:

Максимальное давление:

.

Минимальное вертикальное давление от колес двух кранов на стойку рассчитываемой рамы определяется по формуле:

.



где:

- минимальное давление крана на колесо.

;

где:

- максимальная грузоподъемность основного крюка крана в кН (30 т. = 300 кН);

- вес крана с тележкой, ;

- число колес крана с одной стороны моста, .

Суммарное минимальное давление крана на колеса:

Минимальное давление:

.

Горизонтальная нагрузка от торможения тележки крана с грузом:

где:

- горизонтальная нагрузка приходящаяся на одно колесо кран.

где:

- вес тележки крана, ;

- коэффициент учитывающий степень воздействия нагрузки на элементы каркаса.

;

.

2.3 Статический расчет поперечной рамы

Статический расчёт выполняется по программе. Результаты вычисления приведены в табличной форме.



3. Проектирование ступенчатой колонны каркаса

3.1 Исходные данные для расчета колонны

Расчетная комбинация усилий для подбора сечения:

верхней части колонны:

нижней части колонны:

подкрановая ветвь: ;

шатровая ветвь: ;

.

3.2 Определяем расчетных длин участков ступенчатой колонны

,

, т.е. коэффициент для расчета на устойчивость определяем по приложению 6 /1/.

где

По таблице 67 /1/ .



, т.е. принимаем .

Расчетные длины участков колонны в плоскости действия моментов (в плоскости поперечной рамы):

для нижней части:

для верхней части:

.

Расчетные длины участков колонны из плоскости рамы:

для нижней части: ,

для верхней части: .

3.3 Подбор сечения верхней части ступенчатой колонны

Сечение проектируем в виде составного сварного двутавра.

Материал для колонны принимаем для III группы конструкций по таблице 50 /1/. По таблице 51 /1/ принимаем сталь С345 с для толщин до 20 мм.



Предварительно задаемся величиной радиуса инерции сечения:

.

Ядровое расстояние:

.

Относительный эксцентриситет:

.

Условная (приведенная) гибкость верхней части колонны:

.

Приведенный эксцентриситет:

,



где - коэффициент влияния формы сечения (таблица 73 /1/). Задаемся отношением .

Тогда:

По таблице 74 /1/ определяем коэффициент снижения расчетного сопротивления при внецентренном сжатии: .

Требуемая площадь сечения верхней части колонны:

.

Требуемая площадь полки:

.

Задаемся шириной полки:

.

Предварительно по сортаменту принимаем .

Требуемая толщина полки:

.

Предварительно принимаем .

Уточняем высоту сечения стенки:

.

Т.к. , то принимаем толщину стенки:

.

Предварительно принимаем .

Вычисляем геометрические характеристики принятого сечения верхней части колонны:

,

,

,

,

,

.



Фактическая гибкость:

.

Проверка устойчивости полки:

Устойчивость полки обеспечена.

Проверка местной устойчивости стенки колонны (таблица 27 /1/):

Условие выполняется.

Окончательный приведенный эксцентриситет:

,

где:

По таблице 74 /1/ определяем коэффициент снижения расчетного сопротивления при внецентренном сжатии: .



Условие выполняется.

Проверка общей устойчивости верхней части из плоскости действия момента:

где - коэффициент продольного изгиба (таблица 72 /1/).

.

Для определения с пересчитаем относительный эксцентриситет:

Проверка местной устойчивости стенки в зависимости от характера распределения нормальных напряжений по сечению колонны:



Местная устойчивость стенки верхней части колонны обеспечена.

3.4 Расчет внецентренно сжатой колонны сквозного сечения (нижней части ступенчатой колонны)

Сечение нижней части колонны

Сечение шатровой ветви проектируем в виде сварного швеллера, подкрановой ветви из двутавра с параллельными гранями полок типа Б.

Положение центра тяжести предварительно назначаем в зависимости от распределения изгибающих моментов соответствующих знаков. предварительно принимаем 5 см, тогда .

Определение предварительного положения центра тяжести сечения нижней части колонны:

Подбор сечений каждой ветви производится как для центрально сжатых элементов, продольные усилия ветвей определяются по формулам:

- для подкрановой ветви

;

- для шатровой ветви

.

Подбор сечения подкрановой ветви.

Задаемся начальной гибкостью .

Требуемая площадь сечения:

.

По сортаменту подбираем двутавр № 45Б1 со следующими характеристиками: .



Проверка устойчивости:

, недонапряжение 11%

Так, как запас по устойчивости составляет более 10%, то следует изменить сечение: По сортаменту подбираем двутавр № 40Б1 (ГОСТ 26020-83) со следующими характеристиками:

.

Проверка устойчивости:

, недонапряжение 8,6%

Устойчивость подкрановой ветви обеспечена, оставляем сечение без изменения.

Подбор сечения шатровой ветви.

Задаемся начальной гибкостью .

Требуемая площадь сечения:



Принимаем толщину стенки шатровой ветви равной толщине полки верхней части колонны:.

Высота стенки:

Находим площадь полок:

.

Конструктивно принимаем .

Окончательно принимаем размеры сечения:

, ;

, ;

Фактическая площадь сечения:

Уточняем положение центра тяжести шатровой ветви:



Уточняем положение центра тяжести всего сечения нижней части колонны:

,

Уточняем продольные усилия в ветвях колонны:

- для подкрановой ветви

;

- для шатровой ветви

.

Проверка устойчивости подкрановой ветви:

недонапряжение 2,6%

Устойчивость подкрановой ветви обеспечена.

Проверка устойчивости шатровой ветви:

Момент инерции сечения шатровой ветви:



.

Радиус инерции второй ветви:

.

Проверка устойчивости второй ветви:

недонапряжение 29,9%

Устойчивость шатровой ветви обеспечена.

Не смотря на большое недонапряжение уменьшать площадь сечения не целесообразно по конструктивным соображениям.

Расчет соединительной решетки.

Максимальная поперечная сила Q^реш=103,136 кН.

Назначаем шаг узлов соединительной решетки по следующим требованиям:



К расчету соединительной решетки

Произведем проверку ветвей колонны в плоскости:

-для шатровой ветви:

Условие выполняется, поэтому проверка устойчивости в плоскости шатровой ветви не требуется;

-для подкрановой ветви:



Условие выполняется, поэтому проверка устойчивости из плоскости подкрановой ветви не требуется.

Продольное усилие, возникающее в раскосе:

.

Задаемся начальной гибкостью для раскоса:

.

Требуемая площадь раскоса:

.

Предварительно принимаем L75х75х6 со следующими характеристиками:

.

Проверка устойчивости раскоса:

;

;

;



;

;

Условие выполняется. Устойчивость раскоса обеспечена.

Проверка устойчивости всей нижней части колонны как единого стержня.

Для проверки устойчивости выбираем 2 расчётных комбинации M и N.

1. Комбинация, догружающая подкрановую ветвь:

M = -791,092 kHм, N = -1575,502 kH.

2. Комбинация, догружающая шатровую ветвь:

M = 500,115 kHм, N = -1575,502 kH.

Приведенная гибкость нижней части колонны:

Относительный эксцентриситет для сочетания усилий, догружающих подкрановую ветвь:



Относительный эксцентриситет для сочетания усилий, догружающих шатровую ветвь:

Устойчивость нижней части ступенчатой колонны в плоскости, как единого стержня обеспечена. Проверка устойчивости нижней части ступенчатой колонны из плоскости, как единого стержня не требуется, так как она обеспечена устойчивостью отдельных ветвей.

3.5 Расчет узла сопряжения верхней части колонны с нижней

Составим расчетные комбинации усилий для расчета монтажного стыкового шва , соединяющего верхнюю часть колонны с нижней (шов Ш1):



1.

2.

К расчету подкрановой траверсы

Выполняем проверку прочности стыкового шва Ш1 в точках 1 и 2:

-от первой комбинации усилий в точке 1:

.

-от второй комбинации усилий в точке 1:

.

-от первой комбинации в точке 2:



-от второй комбинации в точке 2:

Прочность стыкового сварного шва обеспечена

Толщину стенки траверсы определяем из условия работы на смятие в зоне операния подкрановых балок от усилия D_max:

где:

- максимальное вертикальное от колес двух кранов, ;

- расчетное сопротивление стали смятию торцевой поверхности, по таблице 52 /1/ для стали С345 ;

- толщина траверсы;

- длина сминаемой поверхности;

;

- ширина опорных ребер балок, ;

- толщина плиты, принимаем .

Получаем:

,

,

.

Принимаем .

Проверка прочности сварного шва Ш2 присоединяющего вертикальные ребра к стенке подкрановой траверсы выполняем на действие продольного усилия :

Применяется сварка полуавтоматическая, сварочная проволока - Св-08Г2С, положение сварки нижнее, соединение тавровое с двусторонними швами.

Задаемся катетом сварного шва .

Расчет ведем по металлу шва.

Требуемая длина сварного шва:



Шов Ш3 присоединяет стенку траверсы к подкрановой ветви колонны, продольное усилие для расчета шва равняется опорной реакции подкрановой траверсы:

К расчету сварных швов Ш-3

Катет шва принимаем из условия:

.

Длина сварного шва Ш3:

.

Проверим прочность сварного шва:



Прочность сварного шва Ш3 обеспечена.

Проверка прочности стенки траверсы по касательным напряжениям:

где:

- расчетная поперечная сила:

- расчетное сопротивление стали сдвигу, ;

- высота стенки подкрановой ветви:

.

Получаем:

Прочность траверсы на срез обеспечена.

3.6 Расчет базы сквозной колонны

Расчет базы будем производить для наиболее нагруженной ветви, для этого составим расчетные комбинации усилий, догружающих подкрановую и шатровую ветви соответственно:

-Для подкрановой ветви:

-Для шатровой ветви:

Определим усилия в ветвях:

Так, как наиболее загруженной оказалась подкрановая ветвь, то расчет базы будем производить для подкрановой ветви.

Назначим ширину плиты (толщину траверсы принимаю ):

Определим площадь опорной плиты из условия работы на смятие бетона фундамента.

Задаемся классом бетона В15 ( по таблице 12 /6/):



;

.

Соответственно длина плиты будет равна:

Принимаем .

База подкрановой ветви колонны

Далее рассчитываем напряжение под плитой базы:

.

Конструируем базу колонны с траверсами, привариваем из к полкам колонны и к плите угловыми швами. Вычисляем изгибающие моменты на разных участках для определения толщины плиты:

1. Участок I - опирающийся по четырем сторонам:

- отношение сторон момент определяется как для однопролетной балочной плиты:

2. Участок II - опирающийся по трем сторонам. Расчетный изгибающий момент на рассматриваемом участке:

.

- отношение свободной стороны к закрепленной

3. Участок III - консольный. Расчетный изгибающий момент на рассматриваемом участке:

Наибольшее значение изгибающего момента для расчета плиты:

.

Требуемая толщина плиты:



.

Принимаю:

Определим высоту траверсы из условия прочности сварных швов, прикрепляющих траверсу к подкрановой ветви колонны. Шов выполняется полуавтоматической сваркой в углекислом газе сварочной проволокой Св-08Г2С.

Задаемся катетом сварного шва .

Расчет ведем по металлу шва.

Принимаем высоту траверсы .

Проверяем допустимую длину шва:

.

Требование к максимальной длине швов выполняется.

Произведем проверку прочности траверсы на срез:

.

,

Прочность траверсы по касательным напряжениям обеспечена.

Произведем проверку прочности сварных швов, прикрепляющих траверсу к плите, принимаем

Прочность сварных швов, прикрепляющих траверсу к плите базы обеспечена. Расчет анкерных болтов и плиток производим для наиболее неблагоприятной комбинации усилий:

Продольное усилие, приходящееся на систему анкерных болтов подкрановой ветви:

.

Продольное усилие, приходящееся на систему анкерных болтов шатровой ветви:



.

Расчет анкерных болтов и плиток осуществляем для подкрановой ветви. Принимаем материал болтов ВСт3кп2 по ГОСТ 380-71* с .

Определим требуемую площадь болтов (принимаем по 2 болта с каждой стороны базы):

Принимаем болты диаметром 30 мм. с A_bn=5,6 см²(по таблице 62/3/).

.

Принимаем длину анкерной плитки равной ширине опорной плиты базы колонны, .

Определим максимальный момент, возникающий в анкерной плитке, принимаем :

Задаёмся шириной плитки.



Из условия прочности анкерной плитки по нормальным напряжениям:

Условие выполняется, поэтому принимаем .



4. Компоновка связевой системы каркаса

4.1 Схемы связей по колоннам и поясам ферм

Схемы связей представлены на рисунках.

4.2 Подбор сечений элементов связей по колоннам

Подбор сечения связей по колоннам сведен в таблицу 5. Сечения связей подбираются по предельной гибкости. Для подкрановой части колонны предельная гибкость для сжатых элементов принята (таблица 20 /1/).

Для надкрановой части колонны предельная гибкость для сжатых элементов (таблица 19 /1/).; для растянутых элементов .

Сечение связи подбираем исходя из требуемого радиуса инерции, определяемого по формуле

4.3 Подбор сечений связей по покрытию

Подбор связей сведен в таблицу 6. Предельная гибкость для растянутых элементов принята (таблица 20 /2/), для сжатых элементов предельная гибкость .



Таблица 4. Подбор сечений связей по колоннам

Назва-ние	Схема	Элемент связи	Расчетная длина , см	Предельная гибкость	Радиус инерции	Сечение связи
ВС-1	Вертикальная связь	а	1200	200	3,81	160х160х10
		б	475	200	2,375	63х63х5
		в	950	200	4,75	140х140х10
ВС-2	Вертикальная связь	а	1200	200	6,0	160х160х10
		б	704	400	1,76	50х50х5
		в	352	400	0,88	50х50х5
		г	370	200	1,85	50х50х5
ВС-3	Вертикальная связь	а	1150	200	5,75	160х160х10
		б	684	400	1,71	50х50х5
		в	684	400	1,71	50х50х5
		г	370	200	1,85	50х50х5
Р-1	Распорка		1200	200	6,0	160х160х10
Р-2	Распорка		1150	200	5,75	160х160х10

Таблица 5. Подбор сечений связей по покрытию

Марка	Наименование и схема	Элемент связи	Расчетная длина , см	Предельная гибкость	Радиус инерции	Сечение связи
ВС-4	Вертикальная связь	а	1200	200	6,0	140х140х10
		б	636	200	3,18	75х75х5
		в	318	200	1,59	50х50х5
		г	600	200	3,0	70х70х5
ВС-5	Вертикальная связь	а	1150	200	5,75	140х140х10
		б	612	200	3,06	70х70х5
		в	306	200	1,53	50х50х5
		г	575	200	2,88	70х70х5
ВС-6	Вертикальная связь	а	1200	200	6,0	140х140х10
		б	696	200	3,48	75х75х5
		в	348	200	1,74	50х50х5
		г	600	200	3,0	70х70х5
ВС-7	Вертикальная связь	а	1150	200	5,75	140х140х10
		б	676	200	3,38	75х75х5
		в	338	200	1,69	50х50х5
		г	575	200	2,88	70х70х5
С-1	Связь		818	200	4,09	110х110х8
С-2	Связь		835	200	4,18	110х110х8
С-3	Связь		816	200	4,08	110х110х8
С-4	Связь		834	200	4,17	110х110х8
Р-3	Растяжка		1200	400	3,0	L100х100х8
Р-4	Распорка		1200	200	6,0	160х160х10
Р-5	Распорка		1150	200	5,75	160х160х10
Р-6	Растяжка		1150	400	2,88	L100х100х8



Список использoванных источников

СНиП II-23-81^*. Стальные конструкции/ Госстрой СССР. - М.:ЦИТП Госстроя СССР, 1990. - 96с.

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

СНиП 2.01.07-85. Нагрузки и воздействия/ Госстрой СССР. - М.:ЦИТП Госстроя СССР, 1986. - 36с.



Приложение А



Приложение Б

Размещено на Allbest.ru

...