Расчет металлических конструкций одноэтажного промышленного здания

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Компоновка поперечной рамы производственного здания с мостовыми кранами

1.1 Компоновка рамы по вертикали

1.2 Компоновка рамы по горизонтали

2. Расчет фермы. Сбор нагрузок на ферму

2.1 Статический расчет фермы

2.2 Подбор сечения стержней фермы

2.3 Расчёт узловых креплений фермы

2.4 Расчёт опорного узла

2.5 Расчёт монтажных стыков

3. Сбор нагрузок на поперечную раму

4. Результаты статического расчёта

5. Расчёт колонны

5.1 Подбор сечения верхней части колонны

5.2 Подбор сечения подкрановой части колонны

5.3 Расчёт узла сопряжения верхней и нижней части

5.4 Расчет и конструирование базы колонны

5.5 Расчет опорного ребра фермы

6. Расчет подкрановой балки

6.1 Расчет опорного ребра подкрановрй балки

6.2 Расчет поясных швов

Библиографический список

Введение

В настоящее время все больше и больше получает распространение строительство из металлоконструкций. Это можно объяснить тем, что металлоконструкции индустриальны, быстры в монтаже, возможна любая реализация творческих идей.

Металлоконструкций в большинстве своем поступают уже готовыми на строительную площадку, и нужно совсем не много затрать времени для монтажа.

Сейчас очень большое распространение получили металлические каркасы, а связано это с тем что, требуется очень низкое время строительство. Металлоконструкции отвечают современным требованиям в строительстве.

Современный проектировщик производит расчеты при помощи ЭВМ, специальных программ. В данном курсовом проекте мы производили большинство расчетов при помощи электронной техники, но в то же время, мы проверяли машинные расчеты ручными, ведь как известно, проектировщик за которого расчеты делает машина, уже не может принимать решения сам, он становится пользователем, у него атрофируются навыки, знания и умения которые ни какая машина заменить не может.

Данный курсовой проект предусматривает расчет металлических конструкции одноэтажного промышленного здания.

1. Компоновка поперечной рамы производственного здания с мостовыми кранами

Здание пролетом 18м оборудовано мостовыми кранами сравнительно большой грузоподъемности 80/20т. В качестве ригеля используем ферму трапецию, высотой в середине пролёта 3,65м. Принято шарнирное опирание фермы на колону сбоку.

1.1 Компоновка рамы по вертикали

Для крана .

Определим размер :

, ,

- расстояние от головки кранового рельса до верхней точки тележки крана,

- допуск, учитывающий прогиб фермы,

- допуск на изготовление крана.

Нф=3650мм - высота фермы

Определим размер высоту от уровня пола до низа фермы:

, ,

округляем кратностью 600мм. Принимаем .

Уточняем отметку подкранового рельса Н1 :

,

Размеры верхней части колонны :

,

,

,

принимаем 600мм,

- высота подкранового рельса,

.

Общая высота колонны :

, ,

где 1000мм - заглубление опорной плиты башмака колонны ниже нулевой отметки пола.

Размеры нижней части колонны :

, .

1.2 Компоновка рамы по горизонтали

При высоте колонн более 10,8м принимаем привязку «250», т.е. .

Ширина сечения надкрановой части колонны:

,

l1- расстояние от оси колонны до оси подкрановой балки:

, ,

принимаем ,

где - выступающая за ось рельса часть кранового моста, 75мм - минимальный зазор между краном и колонной.

В уровне подкрановой балки не предусмотрен проход для обслуживания крана, так как режим работы крана 5К, управление с пола. Пролет крана должен быть увязан с пролетом здания:

,

Высота сечения нижней части колонны принимают равной расстоянию от наружной грани до оси подкрановой балки:



Рис .1-Компоновка поперечной рамы.

2. Расчет фермы. Сбор нагрузок на ферму

Произведем сбор нагрузок, действующих на ферму покрытия. Для удобства, сбор нагрузок представлен в виде таблицы.

Таблица 1- Нагрузки действующие на ферму.

№ п/п	Наименование	Нормативная, pн кН/м2	f	Расчетная, pр кН/м2
1 2 3 4 5 6 7 8 9	Постоянная нагрузка Защитный слой гравия Гидроизоляционный ковёр, 3 слоя рубимаста Асфальтовая стяжка, =20мм Стальной профилированный настил, =0,8мм Прогоны Собственный вес фермы Связи Итого: Временная нагрузка Снеговая нагрузка( по всему покрытию)	0,21 0,15 0,36 0,12 0,15 0,26 0,06 1,31 qн 1,2	1,2 1,1 1,2 1,1 1,1 1,1 1,1 µ 1,3	0,25 0,165 0,43 0,13 0,165 0,286 0,66 1,492 qр 1,56

Определим расчетные нагрузки в узлах фермы

1. Постоянная нагрузка:

2. Снеговая (равномерно распределённая)

3. Снеговая (неравномерно распределённая)



1. Нагрузки в узлах от распределённой постоянной нагрузки:

2. Нагрузки в узлах от равномерно распределённой снеговой нагрузки:

3. Нагрузки в узлах от неравномерно распределённой снеговой нагрузки:

2.1 Статический расчет фермы

Статический расчет фермы выполнен на ЭВМ с помощью вычислительного комплекса «Лира 9.2». Данные об условиях оформлены в табличной форме.

Таблица 2 - Результаты статического расчёта фермы

Наимен. элемента	№ стержня	Усилия в стержнях, кН	Расчетные усилия, кН
		Постоянная	Снеговая (равномерн.)	Снеговая (неравномерн.)	Растяжения	Сжатия
Верхний пояс	2	-94.467	-75.968	-68.20		-170.435
	6	-121.458	-97.673	-91.45		-219.131
	10	-121.458	-97.673	-91.45		-219.131
	14	-121.458	-97.673	-103.90		-225.358
	18	-121.458	-97.673	-103.90		-225.358
	21	-94.467	-75.968	-83.74		-178.207
Нижний пояс	1	105.334	84.706	76.04	190.04
	4	92.849	74.667	67.03	167.516
	8	110.851	89.143	89.14	199.994
	12	110.851	89.143	89.14	199.994
	16	92.849	74.667	82.30	175.149
	20	105.334	84.706	93.37	198.704
Раскосы и стойки	3	-49.741	-40.000	-35.91		-89.741
	5	32.006	25.739	27.57	59.576
	7	-26.860	-21.600	-16.20		-48.46
	9	12.364	9.943	1.07	22.307
	11	0.000	0.000	0.00	0	0
	13	12.364	9.943	18.81	31.174	31.174
	15	-26.860	-21.600	-27.00	-53.86	-53.86
	17	32.006	25.739	23.91	57.745
	19	-49.741	-40.000	-44.09		-93.831

2.2 Подбор сечения стержней фермы

Для всех элементов фермы принимаем сталь С255, Ry=250МПа;

Коэффициент условий работы для сжатых гс=0,8, для растянутых гс=0,95

1. Стержни верхнего пояса

Для сжатых элементов в первом приближении примем л1=70, тогда ?1=0,742.

Элементы 2 и 21 - сжатые нагрузкой N=-178,21кН

A= N/?1*Ry*гc=178,21/0,742*250*10і*0,8= 10.11смІ

Принимаем двутавр широкополочный с параллельными гранями полок 14Б1: А=13,39смІ, h=137,4мм, в=73мм, tw=3,8мм, tf=5,6мм, 10.5кг/м, ix=5,7см, iy=1,65см.

Элементы 6 и 18 - сжатые нагрузкой N=-225.36кН

А= 225.36/0,742*250*10і*0,95=12.79смІ - тоже двутавр 14Б1

Элементы 10 и 14 - сжатые нагрузкой -225.36кН

А= 225.36/0,742*250*10і*0,95= 12.792смІ - принимаем двутавр 14Б1

2. Стержни нижнего пояса.

Растянутые элементы подбираем с помощью формулы прочности.

Элементы 1 и 20 - растянутые нагрузкой 190,04кН

А= N/Ry*гс= 190,04/250*10і*0,95= 9,5смІ - принимаем двутавр 14Б1

Элемент 4 и 16 - растянутый нагрузкой 175,15кН

А= 175,15/250*10і*0,95= 8,76смІ тоже двутавр 14Б1

Элементы 8 и 12 - растянутые нагрузкой 200,00кН

А= 200,00/250*10і*0,95= 10,0смІ - тоже двутавр 14Б1

3. Сжатые элементы решетки.

Для сжатых элементов в первом приближении принимаем гибкость л1=70, тогда ?1=0,742.

Элементы 3 и 19 N=-93,83кН

93,83/0,742*250*10і*0,95=4,69смІ

- в связи с обеспечением устойчивости элементы решетки имеют гораздо большую площадь, чем по расчету, следовательно, принимаем конструкцию из гнутые замкнутые сварные профили квадратного сечения 80*3: А= 9,24смІ, ix= 3,14см, iy= 3,14см.

Элементы 7 и 15 N=-53,86кН

А= 53,86/0,742*250*10і*0,95=3,63смІ - 80*3

4. Растянутые элементы решетки.

Элементы 9 и 13 N=31,17кН

А= 31,17/250*10і*0,95=1,56смІ - 80*3

Стойка - «нулевой элемент», принимаем сечение стойки 80х3

По подобранным сечениям элементов заполняем таблицу 4 - проверки сечений стержней фермы. Проверку сжатых элементов выполняем как на прочность, так и на устойчивость:

-прочность у=N/An?Ryгc,

-устойчивость у=N/?minAn?Ryгc,

Ryгc=23,75кН/смІ.

2.3 Расчёт узловых креплений фермы

Все элементы выполнены из стали С 255, Rwz =17,1 кН/см2. Катет сварного шва принимаем равным толщине меньшей из свариваемых деталей.

Сварка полуавтоматическая. Выполняется проволокой марки Св-08,

Rwf =18 кН/см2

Проверку работы катета сварного шва будет осуществлять по формулам:

,

,

,

Длину сварного шва наклонного сечения определяем по формуле:

187,17 кН/см2 ?18•0,9•0,85•0,4•36,9•1=203,2 кН/см2

187,17 кН/см2 ?17,1•1,05•0,85•0,4•36,9•1=225,3 кН/см2

lw31=4•8=32 см

103,9 кН/см2 ?18•0,9•0,85•0,3•32•1=132,2 кН/см2

103,9 кН/см2 ?17,1•1,05•0,85•0,3•32•1=132,2кН/см2



89,92 кН/см2 ?18•0,9•0,85•0,3•36,9•1=152,43 кН/см2

89,92 кН/см2 ?17,1•1,05•0,85•0,3•36,9•1=152,43 кН/см2

53,4 кН/см2 ?18•0,9•0,85•0,3•34,9•1=144,2 кН/см2

53,4 кН/см2 ?17,1•1,05•0,85•0,3•34,9•1=158,9 кН/см2

lw9=4•10=40 см

126,4 кН/см2 ?18•0,9•0,85•0,3•40•1=165,24 кН/см2

126,4 кН/см2 ?17,1•1,05•0,85•0,3•40•1=183,14кН/см2

294,9 кН/см2 ?18•0,9•0,85•0,6•72,5•1=599 кН/см2

294,9 кН/см2 ?17,1•1,05•0,85•0,6•72,5•1=663,9 кН/см2

187,17 кН/см2 ?18•0,9•0,85•0,4•41,42•1=228,4 кН/см2

187,17 кН/см2 ?17,1•1,05•0,85•0,4•41,42•1=252,9 кН/см2

187,17 кН/см2 ?18•0,9•0,85•0,4•36,9•1=203,8 кН/см2

187,17 кН/см2 ?17,1•1,05•0,85•0,4•36,9•1=225,3 кН/см2

53,4 кН/см2 ?18•0,9•0,85•0,3•32,2•1=133 кН/см2

53,4 кН/см2 ?17,1•1,05•0,85•0,3•32,2•1=147,43 кН/см2

lw30=4•10=40 см

103,9 кН/см2 ?18•0,9•0,85•0,3•40•1=165,3 кН/см2

103,9 кН/см2 ?17,1•1,05•0,85•0,3•40•1=183,1 кН/см2

2.4 Расчёт опорного узла

548 кН/см2 ?18•0,9•0,85•0,6•71,6•1=591,56 кН/см2

548 кН/см2 ?17,1•1,05•0,85•0,6•71,6•1=665,6 кН/см2

lwф=2•30=60 см

402,7 кН/см2 ?18•0,9•0,85•0,6•60•1=495,7 кН/см2

402,7 кН/см2 ?17,1•1,05•0,85•0,6•60•1=594,4 кН/см2

2.5 Расчёт монтажных стыков

В верхнем монтажном стыке рассчитываем только сварные швы, а болты принимаем конструктивно. Принимаем 4 болта d=24 мм, класса точности В. Сварка полуавтоматическая. Выполняется проволокой марки Св-08, Rwf =18 кН/см2

lwф=77,8 см

709,35кН/см2 ?18•0,9•0,85•0,7•77,8•1=745 кН/см2

709,35 кН/см2 ?17,1•1,05•0,85•0,7•77,8•1=831 кН/см2

В нижнем монтажном стыке рассчитываем сварные швы и болты на растяжение.

Болты принимаем класса прочности 6.6 Rbt =25 кН/см2, класса точности В, d=24 мм.

lwф=77,8 см (длину шва определяем по периметру двутавра вычитая толщину полок, стенки и отступы по 2 см от швов приварки полок к стенке)

722,8кН/см2 ?18•0,9•0,85•0,7•77,8•1=745 кН/см2

722,8 кН/см2 ?17,1•1,05•0,85•0,7•77,8•1=831,2 кН/см2

Находим необходимое количество болтов в нижнем стыке:

Nbt = Rbt•Abn•гb

Nbt = 25 кН/см2 •4,52 см2•0,9 = 102, 4 кН/см2

n=N/ Nbt=722,8/102,4=7,05?8

ринимаем 8 болтов класса прочности 6.6, класса точности В, d=24 мм.

3. Сбор нагрузок на поперечную раму

1. Постоянная нагрузка:

Постоянная нагрузка включает в себя распределённую нагрузку от собственного веса фермы, колонны и веса ограждающих конструкций.

Нагрузка от собственного веса фермы - qф=10,63 кН/м;

Вес верхней части колонны - Gв=0.95*1.05*0.2*0.55*6*20.8=13.69кН

Вес нижней части колонны - Gв=0.95*1.05*0.8*0.55*6*20.8=57.77кН

Нагрузка от элементов ограждения (верхняя часть):

Fпан.=qпан.•b•h•=2 кН/м2•6м•1,2м2=14,4Н

Fост.=qост.•b•h•=0,35Н/м2•6м•1,8м2=3.78кН

Fпан=qпан*b*h=2*6*2.3=27.6кН

Fн.=Fпан.+Fост+Gв =14,4кН/м2+3,78кН+27,6кН=45.78 кН

Нагрузка от элементов ограждения (нижняя часть):

Fпан.=qпан.•b•h•=2кН/м2•6м•1,2=14,4 кН/м2

Fост.=qост.•b•h•=0,35кН/м2•6м•6=12.6кН/м2

Fпан=qпан*b*h=2*6*7.3=87.6кН

Fв.=Fпан.+Fост+Gв=14,4кН+3,78 кН+27,6кН=45.78 кН

F1о=F1+Gв=45.78+13,69=59.47кН

F2общ=F2+Gн=114.6+57.77=172.37кН

По СНиП «Нагрузки и воздействия» определяем климатический район по расчётному значению веса снегового покрова земли. Район строительства г. Мурманск, следовательно, принимаем значение для 5-ой климатической зоны, где Sq=3,2 кН на 1 м2.

Расчётное значение равномерно распределённой снеговой нагрузки:

qсн.=м• Sq•b=2,4*1*6*1,4=20,1 кН/м

м-коэффициент зависящий от уклона кровли.

Ветровая нагрузка:

По таблице определяем нормативное значение ветрового давления W0=0,23кН/м2 для 1района, к которому относится г. Вологда.

Линейная распределенная нагрузка

,

где гf - коэффициент надежности по нагрузке, k - коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте, определяется по таблице 6 [6] и равен для 10м - 1, для 18,05м - 1,2, для 18,8м - 1,22 для типа местности А; с - аэродинамический коэффициент равный для напора 0,8, для отсоса - 0,6.

,

;

,

,

.

Сосредоточенные силы от ветровой нагрузки

,

напор: ,

отсос: ,

где высота фермы от уровня опирания на надкрановую часть колонны.

Эквивалентная линейная нагрузка:

,

напор: ,

отсос: .

4.Вертикальная крановая нагрузка:

Расчетное усилие Dmax, передаваемое на колонну колесами крана, определяется по линии влияния опорных реакций подкрановых балок рисунок 4, при расположении кранов на балках дающих наибольшие расчетные значения.



где - коэффициент сочетаний, - нормативное вертикальное усилие колеса, у - ордината линии влияния, gН - полезная нормативная нагрузка на тормозной площадке (1,5 кН/м2), вТ - ширина тормозной площадки, вФ - шаг колонн.

Расчетное усилие, действующее на другой ряд колонн

,

,

,

,

Сосредоточенные моменты от вертикальных усилий

,

,

где е - расстояние от оси подкрановой балки до оси, проходящей через центр тяжести нижней части колонны.

5.Горизонтальная крановая нагрузка:

где Q - номинальная грузоподъемность крана, GТ - вес тележки, n0 - число колес с одной стороны крана.

Расчетная горизонтальная сила, передаваемая подкрановыми балками на колонну от силы ТК

.

4. Результаты статического расчёта

Статический расчет рамы выполняем с помощью программы Lira 9.2. Для каждого загружения приведена эпюра моментов.



Для удобства результаты расчёта заносим в таблицу 4.

5. Расчёт колонны

Определяем расчетные длины для верхней и нижней частей колонны из плоскости рамы по формулам:

- для верхней части

- для нижней части

где , .

Определяем расчетные длины для верхней и нижней частей колонны в плоскости рамы.

При неподвижном шарнирно-опертом верхнем конце, значения коэффициента 1 для нижнего участка колонны определяется по СНиП (таблица 67), в зависимости от и :

,

.

Значения коэффициента 1=2,7

Коэффициенты расчетной длины 2 для верхнего участка колонны определяется по формуле:

,

Расчетные длины в плоскости рамы:

,

5.1 Подбор сечения верхней части колонны

Сечение верхней части колонны принимаем в виде стального сварного двутавра с параллельными гранями полок высотой 450 мм из стали С245 (Rу = 240 МПа; св. 10 до 20мм).

Требуемую площадь сечения находим по формуле:

.

Принимаем следующие размеры сварного двутавра:

Определяем геометрические характеристики для данного сечения:

Af=bf•tf=27•1,2=32,4см2



коэффициент влияния формы сечения, определяемый по таблице 73[4];

В первом приближении принимаем равным , тогда:

,

=>це = 0,215.

Проверка устойчивости полки

Устойчивость полки обеспечена.

Проверка устойчивости стенки

Устойчивость стенки обеспечена.

Проверка сечения из плоскости действия момента

=> по таблице 72[4] це = 0,215.

=>=0,7

Коэффициент с в формуле следует определять при значениях относительного эксцентриситета mx 5 по формуле:

где и коэффициенты, принимаемые по таблице 10 [4].

При определении относительного эксцентриситета mx за расчетный момент Mx следует принимать для стержней с шарнирно-опертыми концами, закрепленными от смещения перпендикулярно плоскости действия момента, максимальный момент в пределах средней трети длины (но не менее половины наибольшего по длине стержня момента);

>=>=

Проверка прочности стержня из плоскости рамы:

,

прочность обеспечена.

5.2 Подбор сечения подкрановой части колонны

Сечение верхней части колонны принимаем в виде стального сварного двутавра с параллельными гранями полок высотой 1000 мм из стали С245 (Rу = 240 МПа; св. 10 до 20мм).

Требуемую площадь сечения находим по формуле:

.

Принимаем следующие размеры сварного двутавра:

Определяем геометрические характеристики для данного сечения:

Af=bf•tf=42•1,5=63см2



коэффициент влияния формы сечения, определяемый по таблице 73[4];

В первом приближении принимаем равным , тогда:

,

=>це = 0,233.

Прочность обеспечена.

Проверка устойчивости полки

Устойчивость полки обеспечена.

Проверка устойчивости стенки



Устойчивость стенки обеспечена.

Проверка сечения из плоскости действия момента

=> по таблице 72[4] цу = 0,36

=>=0,65+0,05•=0,65+0,05•2,82=0,8

Коэффициент с в формуле следует определять при значениях относительного эксцентриситета mx 5 по формуле:

где и коэффициенты, принимаемые по таблице 10 [4].

При определении относительного эксцентриситета mx за расчетный момент Mx следует принимать для стержней с шарнирно-опертыми концами, закрепленными от смещения перпендикулярно плоскости действия момента, максимальный момент в пределах средней трети длины (но не менее половины наибольшего по длине стержня момента);

>=>=

, прочность обеспечена. кран монтажный колонна балка

5.3 Расчёт узла сопряжения верхней и нижней части

Расчетные комбинации усилий в сечении над уступом:

1) М = -117,89кН*м, N =-371,2кН;

2) М = +115,72кН*м, N =-141,38кН.

Давление кранов Dmax = 382 кН.

Прочность стыкового шва (ш1) проверяем по нормальным напряжениям в крайних точках надкрановой части. Площадь шва равна площади сечения колонны.

1-я комбинация усилий:

Внутренняя полка:

<

Наружная полка:

<

2-я комбинация усилий:

Внутренняя полка:

<

Наружная полка:

<,

Сварные стыковые соединения деталей следует, как правило, выполнять прямыми с полным проваром.

Определим толщину стенки траверсы из условия смятия:

,

где

(вор=20см, принимаем tпл=2см);

Rр = 32,7 кН/см2 - расчетное сопротивление стали смятию торцевой поверхности.

Принимаем tтр = 1,4 см, равное толщине стенки нижней части.

Найдём длину шва крепления вертикального ребра траверсы к стенке (ш2).

Усилие во внутренней полке верхней части колонны:

Сварка проводится в углекислом газе (по ГОСТ 8050-85) или в его смеси с аргоном (по ГОСТ 10157-79*), марка проволоки (по ГОСТ 2246-70*) для полуавтоматической сварки Св-08А. Нормативные характеристики проволоки:

Rwun=410 МПа,

Rwf=180 МПа,

Rwz=0,45Run,

где Run= 380 МПа марка привариваемой стали опорного ребра С255.

и - коэффициенты, принимаемые при сварке элементов из стали:

= 0,9 и = 1,05;

и - коэффициенты условий работы шва, равные 1.

Из таблицы 38* СНиП выбираем минимальный катет шва kf мм, при толщине более толстого из свариваемых элементов t=15мм (толщина траверсы) kf=5мм.

Требуемая длина шва:Rwf

Найдем предельно допустимую длину шва:

, , принимаем .

В стенке подкрановой ветви делаем прорезь, в которую заводим стенку траверсы.

Для расчета шва крепления траверсы к подкрановой ветви (ш3) составляем комбинацию усилий, дающую наибольшую опорную реакцию траверсы:

N =529, 5кН, М =81,14кН•м.

,

Требуемая длина шва:

, ,

Найдем предельно допустимую длину шва:

, ,

принимаем .

Т.к. высота траверсы должна быть равной (0,5…0,7)hн, то принимаем .

Проверим прочность траверсы как балки, нагруженной усилиями N, M, Dmax. Нижний пояс траверсы принимаем конструктивно из листа 154Ч10 мм, верхние горизонтальные ребра - из двух листов 70Ч10 мм.

Найдем геометрические характеристики траверсы:

Положение центра тяжести траверсы:

,

<,

Максимальная поперечная сила в траверсе с учетом усилия от кранов:

Коэффициент k=1,2 учитывает неравномерную передачу усилии Dmax

Произведем проверку по касательным напряжениям:

,

<.

5.4 Расчет и конструирование базы колонны

Высота нижней части колонны 1м, ширина 0,3м. Фундамент выполнен из бетона класса В10, Rв=0,6кН/см2 - осевое сжатие бетона, при b=1,3, тогда:

, .

Расчетные комбинации усилий в сечении над фундаментом:

М = 722кН•м, N =-812,6кН;

М = 628кН•м, Nmin =-239кН;

По конструктивным соображениям свес плиты с не менее 4 см, тогда:

,

,

принимаем .

Определим длину опорной плиты:

,

,

так как высота нижней части колонны 100см, то мы принимаем .

Площадь опорной плиты:

, ,

Принимаем площадь верхнего обреза фундамента:

Фактическое напряжение в бетоне фундамента:

,

,

.

Эпюра фактического напряжения:

Так как принята толщина листа траверсы 15мм, то определим высоту траверсы из условия длины сварного углового шва.

Сварка проводится в углекислом газе (по ГОСТ 8050-85) или в его смеси с аргоном (по ГОСТ 10157-79*), марка проволоки (по ГОСТ 2246-70*) для полуавтоматической сварки Св-08А. Нормативные характеристики проволоки:

Для определения толщины плиты, определим соответствующие моменты на участках плиты опертых на различное количество сторон. По максимальному моменту будем определять толщину плиты.

Участок опертый по1-й стороне:

,

Участок опертый по 3-м сторонам:

Участок опертый по 4-м стронам:

Определим требуемую толщину плиты:

Принимаем толщину плиты равную 30мм.

Траверсу рассчитывают как однопролетную консольную балку.

Нагрузка на траверсу:

Усилия в анкерных болтах:

М1=35,64кН•м, Q1=254,3кН

V1=785кН, Q2=569кН

Момент сопротивления траверсы:

,

Принимаем высоту траверсы 45 см.

Условие прочности по нормальным напряжениям:

Рассчитываем швы приварки траверсы:

Rwun=410 МПа,

Rwf=180 МПа,

Rwz=0,45Run,

где Run= 380МПа марка привариваемой стали траверсы С255.

и - коэффициенты, принимаемые при сварке элементов из стали:

= 0,9 и = 1,05;

и - коэффициенты условий работы шва, равные 1.

Катет шва принимаем 10 мм.

Найдем предельно допустимую длину шва:

, ,

принимаем .

Расчитываем анкерные болты по М = 628кН•м и Nmin =-239кН

Проверяем прочность траверсы:

В качестве анкерных болтов принимаем 2 болта d=30мм с каждой стороны, из стали ВСт3кп2 по ГОСТ 380-71**

5.5 Расчет опорного ребра фермы

Опорное ребро выполняем из стали С255. Определим требуемую площадь опорного ребра:

,

где RГБ=402,7кН, Rp=32,7,

.

Определим требуемую толщину опорного ребра:

, ,

принимаем конструктивно толщину tр=12мм.

Произведем проверку опорного участка фермы на устойчивость из плоскости фермы как условного опорного стержня, включающего в площадь расчетного сечения опорные ребра и фасонки шириной:

,

.

Определим площадь сечения:

,

Расчет характеристик сечения будем вести относительно геометрического центра тяжести. Определим положение центра тяжести:

.

Определим момент инерции сечения:

Определим радиус инерции данного сечения:

Определим гибкость:

, ,

коэффициент продольного изгиба определим из таблицы 72 [4] =0,987.

Определим максимально допустимые напряжения в опорном ребре:

,

,

условие выполняется.

Сварка проводится в углекислом газе (по ГОСТ 8050-85) или в его смеси с аргоном (по ГОСТ 10157-79*), марка проволоки (по ГОСТ 2246-70*) для полуавтоматической сварки Св-08А. Нормативные характеристики проволоки:

Rwun=410 МПа,

Rwf=180 МПа,

Rwz=0,45Run,

где Run= 370МПа марка привариваемой стали ребра С275.

и - коэффициенты, принимаемые при сварке элементов из стали:

= 0,9 и = 1,05;

и - коэффициенты условий работы шва, равные 1.

Найдем предельно допустимую длину шва:

, , принимаем .

6. Расчет подкрановой балки

Подкрановую балку рассчитываем для двух кранов грузоподъёмностью 12,5т, с режимом работы 1к. Пролёт кранов 27м, шаг колонн 6м. Сталь С255, .

Нормативное давление на одно колесо крана составляет 155кН, масса крана 26т, масса тележки 3т, гn=1.

Для крана определяем поперечное горизонтальное усилие на колесе при расчете подкрановых балок:

.

Расчетные значения усилий на колесе крана определяем:

,

,

где k1=1, k2=1.

Определение расчётных усилий:

Максимальный момент возникает в сечении, близком к середине пролета. Загружаем линию влияния момента в среднем сечении, устанавливая краны невыгоднейшим образом. Для определения максимальной поперечной силы загружаем линию влияния поперечной силы на опоре.

Расчетный момент от вертикальной нагрузки:

где yi- ординаты линий влияния; б=1,05- учитывает влияние собственного веса подкрановых конструкций и временной нагрузки на тормозной площадке.

Расчетный момент от горизонтальной нагрузки:

.

Расчетные значения вертикальной и горизонтальной поперечных сил:

Подбор сечения балки:

Принимаем подкрановую балку в виде двутавра с развитым верхним поясом.

Определяем требуемый момент сопротивления:

Коэффициент б из условия равенства напряжений в верхнем и нижнем поясе:

Определяем оптимальную высоту балки:

,



Из условия жёсткости минимальную высоту балки с развитым верхним поясом можно определить по формуле:

Определим предварительную толщину стенки принимаем равной 10мм.

1. Толщина стенки из условий среза:

2. Толщина стенки из условия местной устойчивости:

3. Толщина стенки из условия местной прочности:

Принимаем

При этом

,

постановка рёбер жёсткости не требуется.

Требуемые площади сечений поясов балки приближённо можно определить по формулам:

Принимаем сечения поясов с некоторым запасом, учитывая возможность потери общей устойчивости, верхний пояс 320х12мм, нижний 200х10мм.

Определяем положение центра тяжести и другие геометрические характеристики сечения:

,

,

Проверка прочности балки:

-верхний пояс

-нижний пояс

Проверка общей устойчивости балки:

Рассматриваем верхний пояс как сжато-изогнутый стержень, нагруженный силой N=уx•Af и моментом Му,

, N=14,84кН/см2•38,4см2=569,9 кН

, ц=0,64

, ?=0,8%

Проверка местной устойчивости верхнего пояса:

Проверка устойчивости стенки:

Постановка рёбер жёсткости не нужна.

Проверка по приведённым напряжениям:

,

,

;

,

,

,

условие выполняется.

Проверка прочности сечения от внецентренно приложенной нагрузки в верхнем поясе:

,



Местный крутящий момент:

, прочность обеспечена.

6.1 Расчет опорного ребра подкрановрй балки

Опорное ребро выполняем из стали С255. Определим требуемую площадь опорного ребра:

,

где RГБ=238,8кН, Rp=32,7кН/см2,

.

Определим требуемую толщину опорного ребра:

,

,

принимаем как наиболее рациональную толщину tр=12 мм.

Произведем проверку опорного участка балки на устойчивость из плоскости балки как условного опорного стержня, включающего в площадь расчетного сечения опорные ребра и часть стенки балки шириной:

,

.

Определим площадь сечения:

,

Расчет характеристик сечения будем вести относительно геометрического центра тяжести. Определим положение центра тяжести:

.

Определим момент инерции сечения:

,

Определим гибкость:

, ,

ц=0,986. Определим максимально допустимые напряжения в опорном ребре:

,

условие выполняется.

Сварка проводится в углекислом газе (по ГОСТ 8050-85) или в его смеси с аргоном (по ГОСТ 10157-79*), марка проволоки (по ГОСТ 2246-70*) для полуавтоматической сварки Св-08А. Нормативные характеристики проволоки:

Rwun=410 МПа,

Rwf=180 МПа,

Rwz=0,45Run,

где Run= 370МПа марка привариваемой стали ребра С255.

и - коэффициенты, принимаемые при сварке элементов из стали:

= 0,9 и = 1,05;

и - коэффициенты условий работы шва, равные 1.

Требуемая длина шва:Rwf

Найдем предельно допустимую длину шва:

, ,

принимаем .

6.2 Расчет поясных швов

Расчет нижнего поясного шва:

Сварка проводится в углекислом газе (по ГОСТ 8050-85) или в его смеси с аргоном (по ГОСТ 10157-79*), марка проволоки (по ГОСТ 2246-70*) для полуавтоматической сварки Св-08А. Нормативные характеристики проволоки:

Rwun=410 МПа,

Rwf=180 МПа,

Rwz=0,45Run,

где Run= 380 МПа марка привариваемой стали стенки С255.

и - коэффициенты, принимаемые при сварке элементов из стали:

= 0,9 и = 1,05;

и - коэффициенты условий работы шва, равные 1.

Определим сдвигающую силу, приходящуюся на 1см длины балки:

,

где - статический момент пояса относительно нейтральной оси сечения балки

J-момент инерции сечения балки J=63585,6см4,

,

Определим требуемую толщину шва:

,

где n=2 при двусторонних швах,

,

Принимаем катет шва kf=4мм, при толщине более толстого из свариваемых элементов t=10 мм (толщина полки)

Расчет верхнего поясного шва:



Принимаем минимальный катет шва kf мм, при толщине более толстого из свариваемых элементов t=12 мм (толщина полки) kf=5мм.

Библиографический список

1. Металлические конструкции. В 3т. Т. 1 элементы конструкций: Учеб. для стоит. вузов/В. В. Горев, Б. Ю. Уваров, В. В. Филиппов и др.; Под ред. В. В. Горева. -3-е изд., стер.- М.: Высш. шк., 2004.- 551 с.: ил.

2. 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,- 560с., ил.

3. Металлические конструкции. В 3т. Т. 2 элементы конструкций: Учеб. для стоит. вузов/В. В. Горев, Б. Ю. Уваров, В. В. Филиппов и др.; Под ред. В. В. Горева. -3-е изд., стер.- М.: Высш. шк., 2004.- 528 с.: ил.

4. СНиП II-23-81 (1990) «Стальные конструкции»

5. СНиП 2.01.07-85* (с изм. 1 1993) «Нагрузки и воздействия»

6. ГОСТ 26020-83 «Двутавры стальные горячекатаные с параллельными гранями полок».

Размещено на Allbest.ru

...