Промышленное строительство

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Промышленным предприятием называют совокупность орудий и средств производства, зданий, сооружений и других материальных фондов, используемых для производства какой-либо продукции. Промышленные здания принадлежат к основным фондам соответствующей промышленности и предназначены для размещения в них производств с обеспечением требуемых условий для производственного процесса и среды для нормальной трудовой деятельности человека.

Промышленным строительством называют область строительства, занимающуюся созданием основных фондов промышленности, включая выполнения комплекса строительных и монтажных работ, связанных с введением новых, расширением и модернизацией существующих промышленных предприятий.

В промышленном строительстве осуществляется непрерывное повышение технического уровня на основе дальнейшей индустриализации отдельных элементов производственных зданий, укрупнения сборных железобетонных и металлических конструкций, замены ручного труда механизированным.



Исходные данные

Назначение здания -механический цех

Место постройки г. Тула

Крановая нагрузка Q= 160 т.

Длина пролета -

Длина здания L=96 м

Шаг колонн в продольном направлении -

Отметка головки подкранового рельса Н=10.3м

Тип колонн: сквозная

Материал конструкций - сталь С285

Материал фундамента - бетон B15



Компоновка поперечной рамы

Компоновку поперечной рамы начинают с установления основных габаритных размеров элементов конструкции в плоскости рамы. Все размеры принимают в соответствии с основными положениями по унификации и другими нормативными документами.

Пролет здания . Шаг колонн в продольном направлении . В пролет требуется установить два крана режима работы 5K. Отметка головки рельса по технологическому заданию .

В качестве ригеля используем стропильную ферму из парных уголков с параллельными поясами высотой



.

=10.3м.

+100)+100=(4800+100)+100=5000мм.

кратно 600мм.

Н=+=15,6+0,6=16,2м.

где Нv - высота верхней части колонны, hв - высота подкрановой балки

=800мм.

=170мм КР-120

=800+170+5000=5970мм=5,970м.

Н-=16,2-5,970=10,23м.

Горизонтальные размеры рамы

где а - это привязка, равная 500 мм, hv - высота сечения верхней части колонны

1/12



В1=500

= В1+75+(-а)=500+75+(700-500)=775=1000мм кратно 250мм

Сбор нагрузок

Расчет поперечной рамы ведется на 4 вида загружения

Равномерно распределённая нагрузка на ригель

От крановых моментов

Торможение крановой тележки

Ветровая нагрузка



Вид нагрузки	Нормативная нагрузка Gn, кг/м2	Коэффициент надежности по нагрузке гf	Расчетная нагрузка G, кг/м2
Постоянная
От покрытия : -филизол в 1 слой -биполь ЭПП 1 слой (по битумному праймеру)	4	1,2	4,80
Утеплитель полистиролицементные плиты ПСЦ-300-Ц г=300кг/м3 д=100мм	30	1,2	36
Утеплитель из минераловатных плит ROCKWOOL г=135кг/м3 д=100мм	13.5	1.2	16.2
Межстропильные ребра жесткости доска150*50 шаг 1200	2,10	1,2	2,52
Пароизоляция Изоспан В	0,07	1,2	0,09
Профнастил Н60-850-0,7	8,80	1,05	9,24
прогоны	10	1,05	10,50
Фермы стропильные	25	1,05	26,25
Связи и распорки	3	1,05	3,15
Итого от покрытия:	96,47		108,75

=6.59*6/0.99=39.94 кН/м

=108.75*6/0.99=6.59 кН/м

Временная

Снеговая нагрузка:

S0=0.7*Ce*Ct**Sg

Ce=(1.2-0.1V)*(0.8+0.002b)=(1,2-0,1*5*)(0,8+0,002*24)=0,6367

Где К=0,807; V=5;b=24м.

Ct=1

-коэффициент перехода веса снегового покрова от уровня земли к покрытию

Sg-вес снегового покрова в зависимости от снегового района ,для III снегового района

Sq = 1,8 кПа.

S0=0.7*0,6367*1**1,8=0,802

S= S0**0.802*1.4*6=6.738

Крановая нагрузка

Fk1=310кН.

Fk2=330кН.

К=1500мм.

В2=10500мм.

УY=(0,0331+0,1997+0,3331+1+0,8667+0,7+0,5667+0,3167+0,1833+0,016)=4,216

= кН

-=-320=98,75 кН.

=1.1

Нагрузка от мостовых кранов определяется исходя из совместной работы двух кранов. Нагрузка от колес кранов через подкрановую балку передается на колонны. На ближайшую к тележке колонну будет передаваться наибольшее давление , в то время как на противоположную колонну будет передаваться наименьшее давление . Эти давления определяют по линиям влияния опорных реакций подкрановых балок.

кН.

кН.

0.45*=0.45*1500=675мм=0,68м.

кНм.

кНм.

T=

=в=0.05=14.0625

T=1.1+0.85+14.0625(4.216)=55.43 кН.

Ветровая нагрузка

Нормативное значение ветровой нагрузки определяется как сумма средней (Wm) и пульсационной составляющей (Wр)



W=Wm+Wp

Wm=W0*K(z)*C

W0=0,23кПа. - нормативное значение ветрового давления в зависимости от ветрового района.

k(zе)=0,807 коэффициент, учитывающий изменение давления ветра по высоте zе, зависящий от типа местности

с= 0,8-аэродинамический коэффициент с наветренной стороны

Z=h -высота здания

h=hf+H0=15.6+2.250=17.850 м.

Нормативное значение на эквивалентной высоте определяется следующим выражением:

=0,9501- коэффициент пульсации давления ветра для эквивалентной высоты (Zе)

н- коэффициент пространственной корреляции пульсаций давления ветра

н=0,59587 при с=b=96 м; ч=h=17,85 м



Расчетное значение ветровой нагрузки с наветренной стороны:

=W*=0.2324*1.4*6=1.9522

б=

л==0.37

e=-ek-=1.5-0.68-0.7/2=0,47 м.

Wm=0,23*0,807*0,8=0,1484 кПа.

Wp= 0,1484*0,9501*0,59587=0,084 кПа.

W=0.1484+0.084=0.2324 кПа.

Соберём нагрузку на hf и приложим в виде сосредоточенной силы к нижнему поясу фермы

W=*hop=1.9522*2.250=4.3924 кН.

Статический расчет рамы



Исходные данные для расчёта

L[м]	24
H[м]	16.2
л	0.37
б	0.31
m	8
n	30
g[кН/м]	6.59
ek [м]	0.47
[кНм]	657.77
[кНм]	264.7
T[кН]	55.43
qw[кНм]	1.95
W[кН]	4.39

Изгибающие моменты в кН*м

Вид усилия	Сечения колонн
	1-1	2-2	3-3	4-4	5-5	6-6	7-7	8-8
g	-30.7	-19.2	18.0	37.5	-30.7	-19.2	18.0	37.5
	-50.9	180.2	-477.5	-84.0	-118.6	112.5	-152.2	241.3
T	-11.4	37.6	37.6	-352.9	-73.0	29.9	29.9	205.2
qw	41.2	-6.9	-6.9	-250.1	-47.4	11.8	11.8	233.5

рама ветровой нагрузка сплошностенчатый

Поперечные силы

Вид усилия	Сечения колонн
	1-1	2-2	3-3	4-4	5-5	6-6	7-7	8-8
g	-1.9	-1.9	-1.9	-1,9	1.9	1.9	1.9	1.9
	-38.6	-38.6	-38.6	-38.6	38.6	38.6	38.6	38.6
T	-17.2	38.3	38.3	38.3	17.2	17.2	17.2	17.2
qw	2.2	13.9	13.9	33.8	5.5	14.3	14.3	29.2

Подбор сечения верхней сплошностенчатой части колонны

Для подбора сечения верхней сплошностенчатой части колонны для сечений 1-1 и 2-2 из нескольких значений расчетных усилий М и N выбирают наихудшие сочетания:

- ; Nсоотв

+ ;Nсоотв

Nmax; Mсоотв

ц=0,8

=== ядровое расстояние;

Из таблицы сочетания выбираем значения М и N, при которых Мярд будет максимальным:

)=310,5042 кНм.

М=237 кНм; N=-227,04 кН;

=

===



Определяем условную гибкость:

л=лх== =*=2,15

Определяем относительный эксцентриситет:

m===4.031

Приведенный относительный эксцентриситет:

=??*m=1.25*4.031=5.038

где з - коэффициент влияния формы сечения, для двутавра на стадии подбора сечения можно принять з ? 1,25

Требуемая площадь:

Aтр===67,8см2

це =0.124 определяется по таблице 74 СНиП

Назначаем толщину стенки tw =8,3мм, tf =13мм,

=0.34*0,7=238мм

мм.

А=2+ tw=2*238*13+660*8,3=11666мм2=116,66см2

==0,271см=27,1мм

=2=2924,086см4

2*()=2[(

2*(23.8*1.3)]+=21475,58см4

ix==13.567см

iy=5.007см

Wc=Wx=== 650,775см3

Проверка устойчивости подобранного сечения

1)В плоскости рамы

m===0.18

л=лх== =*=4.779

=??*m=1*0.18=0.18

где з=1

=0,3654

5,325-условие выполняется

2)Из плоскости рамы

, 

где цу-коэффициент продольного изгиба плоскости меньшей жесткости ,определяют как для центрально сжатого стержня,

с - коэффициент, учитывающий влияние момента действующий из плоскости ; зависит от :

где Мх- максимальный изгибающий момент в пределах средней трети расчётной длины верхней части колонны, но не менее половины наибольшего по длине верхней части колонны момента.

М1-1(1,4,8,14,20)= -274,05 кНм;

М2-2(1,4,8,14,20)=175,64кНм

(-274,05-175,64)=110,34 кНм

половины максимального момента ,берем половину значения максимального момента 274,05/2=137,025 кНм

при значениях относительного эксцентриситета mx 10 определяется линейной интерполяцией:

c=

где цb - коэффициент продольного изгиба при проверке общей устойчи- вости изгибаемых элементов, определяется как для балок с двумя и более закреплениями сжатого пояса;

= 3.14 = 3.14 = 86.73

По линейной интерполяции находим =0.50525

б = 0.65 + 0.05· 5 = 0.9

Если > , то в =

99,86> 86.73

в = = 1,091

c==0,209

кН/м

18,38 < 27. Условие выполняется.

Проверка местной устойчивости стенки и поясов

Устойчивость стенок считается обеспечена,когда условная гибкость стенки не превышает значение ,которая определяется в зависимости от :

=л

1.2+0.35*4.779=2.88



= = 2.86

2.86 2.88

Условие выполняется

Местная устойчивость стенок обеспечена.

Устойчивость стенок внецентренно сжатых (сжато-изгибаемых) элементов следует считать обеспеченной, если условная гибкость стенки не превышает значений предельной условной гибкости , определяемых по формулам таблицы 22 СП стальные конструкции 16.13330.2017

лw=лuw

2,8713.02

c

0.209*0.50525

0.105-второй тип

лх=лх== =*=4.779

б=

-наибольшее сжимающее напряжение у расчетной границы стенки, принимаемое со знаком «+» и вычисленное без учета коэффициентов:

=

==44,05 кН/см2

-соответствующее напряжение у противоположной расчетной границы стенки принимаем со своим знаком.

=

== -40,16 кН/см2

б==1,91

При отношение расчетной высоты стенки к толщине не должно превышать значения, определенного 3,8=3.8104.96

/

кН/см2

/44,05=0,043

лuw=лuw2=1,42*=1,42*=13.02

Условие выполняется, местная устойчивость стенки обеспечена но следует укреплять стенку поперечными ребрами жесткости

Стенки центрально сжатых элементов сплошного сечения колонн, при лw 2,3, за исключением рассчитанных с учетом геометрической нелинейности конструкций, следует укреплять поперечными рёбрами жёсткости с шагом от 2,5 до 3. но в любом случае на каждом отправочном элементе должно быть не менее трёх ребер.

В сплошностенчатых ветвях колонн сквозного сечения рёбра жесткости следует устанавливать только в узлах крепления соединительных решёток (планок).

В стенке, укрепленной только поперечными рёбрами, ширина их выступающей части должна быть не менее (/30+40) мм - для парного симметричного ребра.

толщина ребра должна быть не менее 2

(/30+40)

(660/30+40)=62 мм

2

2

2=4,5

При укреплении стенки односторонними поперечными рёбрами жёсткости одиночные уголки следует приваривать к стенке пером.

Проверка местной устойчивости полки

В схемах изогнутых элементов при условии гибкости п.7.23 СНиП, местная устойчивость полок считается обеспеченной, если выполняется условие:

bef=(bf-tw)/2=(238-20)/2=109мм

5,4523,144

Местная устойчивость полок обеспечена.

Подбор сечения нижней части колонны.

Нижняя часть колонны решетчатая. Она состоит из двух ветвей объединенных для совместной работы соединительными элементами - решеткой, треугольного очертания. Ветви проектируются из прокатных двутавров типа «Б».

Для расчета из сечений 3-3 и 4-4 выбираем наиболее невыгодные сочетания.

, принимаем h0=hn=1,5 м

одинаковые ветви два двутавра

2

Назначаем по ГОСТ 26020-83 двутавр 45Б1 с характеристиками:

А=76,23см2

Ix= cм4

s=7,8мм;

см4

Wx=1125.8см3

639.5

см4

Wy=119.3 см3

см

r=21мм

t=11 мм;

b=180 мм h=443 мм;

см



Проверка устойчивости ветви в плоскости рамы

=2*1500=3000 мм

лу==80

=0.65225

31.2627

Так как условие не выполняется ставим распорки

лу==40

=0.88575

23.0327

Устойчивость в плоскости рамы обеспечена

Проверка устойчивости каждой ветви из плоскости рамы

лу==56.55

=0.80725

25.2627

Устойчивость из плоскости рамы обеспечена.

Подбор и проверка элементов соединительной решетки нижней части колонны

Усилие в соединительной решетке:

б=45?



==34.17

Раскос работает как центрально-сжатой стержень

Находим площадь сечения уголка

=09 см2

=0.75 коэффициент условия работы сжатых элементов из одиночных уголков, прикрепляемые одной полкой.

Принимаем уголок 50х3

А=2,96 см2

ix=1.55 см

iy=1.00 cм

л=

ц=0,7406

15.58718.9

Условие выполняется.

= 0.847

Значение фактической гибкости раскоса не должно превышать предельной величины:

Усилия в сварных швах крепления уголков решетки к ветвям колонны распределяются обратно пропорционально расстоянию от пера и от обушка уголка до его центра тяжести. У равнополочных уголков на обушек приходится 0.7 , на перо 0.3 .Расчет сварных швов начинают с назначения катета шва , а затем определяют требуемую длину шва у пера и у обушка :

+10 мм=51,32 мм

+10 мм==27,70 мм

где б = 0,7 для обушка сварного шва и б = 0,3 для шва по перу; вf и вz - коэффициенты глубины проплавления шва при расчетах по металлу шва и границы сплавления соответственно, принимаются в зависимости от вида сварки и положения шва .

гwf и гwz - коэффициенты условий работы шва по металлу шва и границы сплавления соответственно, гwf = гwz =1, кроме климатических районов с наружными температурами ниже - 39 400 C;

гc - коэффициенты условий работы сварного соединения, принимаем гc=1; Rwf - расчётное сопротивление по металлу шва в зависимости от вида сварки и выбранного сварочного материала; Rwz - расчётное сопротивление по металлу границы сплавления Rwz=0,45 Run=0.45*390=175.5

Полученную по расчету длину шва по обушку и перу уголка при необходимости корректируют с учётом конструктивных требований к угловым швам, а именно: длина шва не должна быть менее 4kf + 10 мм и менее 50 мм

Проверка нижней части колонны, как единого внецентренного сжатого стержня в плоскости рамы.

Колонна не теряет устойчивость из плоскости действия момента, если в этой плоскости обеспечена устойчивость ее ветвей. Поскольку условие должно быть выполнено, проверка устойчивости колонны как единого стержня из плоскости рамы обеспечена и не требует проверки.

Относительно оси х-х (в плоскости поперечной рамы), вследствие деформативности решётки, сквозные колонны в меньшей степени сопротивляются продольной силе, чем сплошные. Это связано с тем, что на устойчивость стержня сквозной колонны влияет не только гибкость всего стержня, но и гибкость ветви на участке между узлами соединительных элементов, а также конструкция решетки, что учитывается приведенной гибкостью лef :



Условная приведенная гибкость:

- гибкость колонны в плоскости соединительных элементов

- площадь сечения раскосов решетки, в плоскости перпендикулярной осям ветвей. =2*

лx==

A=2*A1=2*76.23=152.46

=2+2A1(2=2*24940+2*76.23(2=907467 см4

- момент инерции ветви относительно собственной оси 1-1, параллель- ной оси у-у, определяется по сортаменту в зависимости от принятого сечения ветви, h0 - расстояние между центрами тяжести ветвей

==77,15см

б=10=10=14.15



Относительный эксцентриситет:

где =y1=45 см;

-момент сечения колонны относительно оси х-х;

е - эксцентриситет приложения продольной силы;

e==12.849 cм

m=12.8490.097

==32.67

=32.67

ц=0.906

Устойчивость колонны обеспечена, если выполняется условие:

=17.2627 кН/см2

Условие выполняется

Расчет и конструирование базы колонны.

Базой колонны называется ее опорная часть. Назначение базы - передача усилий с колонны на фундамент, закрепление нижнего конца колонны в соответствие с принятой расчетной схемой, обеспечение простоты и удобства монтажа. Существуют два типа базы: общая и раздельная. Под сквозные колонны при ширине их 1 м и более устраивают раздельные базы (под каждую ветвь своя база). Обычно база колонны состоит из опорной плиты, траверс и анкерных болтов.

Ветви сквозной колонны работают на продольные осевые силы, поэтому их базы рассчитывают и конструируют как базы центрально нагруженных колонн.

Расчетное сопротивление бетона фундамента смятию определяется по формуле:

где Rb - призменная прочность бетона В15=0,85

Требуемая площадь плиты определяется по формуле:



В-ширина плиты кратна 20 мм

По конструктивным соображениям свес плиты с2 должен быть не менее 50мм. Тогда ширина плиты определяется по формуле:

Принимаем =30см, тогда c2=5,4см.

Требуемая длины плиты определяется по формуле:

Принимаем толщину траверсы tтр=1,2см. Свес плиты с1 принимается в пределах 50-100мм. Принимаем с1=5см.

По конструктивным соображениям длина плиты определяется по формуле:



Принимаем Lпл=55см, тогда c1=5,35см.

Площадь опорной плиты определяется по формуле:

Среднее напряжение в бетоне под плитой определяется по формуле:

на консольном участке № 1:

q1 = у1Ч1см - реактивный отпор фундамента под участком № 1;

у1 - максимальное напряжение в бетоне фундамента на участке № 1; с - фактическая величина свеса консольного участка №1

у1 = = = 0.94кН/см2

М1 = 0.5q1 c2 = 0.5 · 0.94 · 52 = 11.75 кНсм

на участке №2, опёртом на четыре стороны, моменты:

в направлении короткой стороны:

Ма = б1 q2 a2

б = = = 5.145, б = 0.125

Ма = 0.125 · 0.94 · 8.612 = 8.71 кНсм

где Ma - максимальный момент в направлении короткой стороны;

б1 - коэффициент академика Б.Г. Галеркина по табл, зависит от соотношения размеров участка;

q2 = у2Ч1см - реактивный отпор фундамента под участком №2;

у2 - максимальное напряжение в бетоне фундамента на участке №2; a - короткая сторона участка №2 в направлении длинной стороны:

Мв = б2 q2 a2 = 0.037 · 0.92 · 8.612 = 2.52кНсм

где Mb - максимальный момент в направлении длинной стороны;

б2 - коэффициент академика Б.Г. Галеркина, зависит от соотношения размеров участка;

q2 = у2Ч1см - реактивный отпор фундамента под участком № 2;

у2 - максимальное напряжение в бетоне фундамента на участке № 2;

a - короткая сторона участка № 2;

- на участке № 3, опёртом на три стороны:



М3 = б3 q3 2

где б3 - коэффициент академика Б.Г. Галеркина, зависит от соотношения размеров участка;

q3 = у3Ч1см - реактивный отпор фундамента под участком №3;

у3 - максимальное напряжение в бетоне фундамента на участке №3; d1 - длина свободной стороны участка № 3.

М3 = 0.133 · 0.92 · 182 = 39.64кНсм

Толщину опорной плиты определяют по наибольшему из изгибающих моментов, действующих на всех участках:

tпл = = = 2.96 см

Длина шва по металлу шва определяется выражением:

Длина шва по металлу границы сплавления определяется выражением:

Принимаем высоту траверсы hтр=62см.

Расчет и конструирование анкерных болтов

Расчет выполняется на комбинацию постоянной и ветровой нагрузок для того, чтобы получилось растяжение ветви. При этом для постоянной нагрузки коэффициент 0.9.

Принятое сочетание усилий: M=267,25кНм, N=-1010,84кН.

Усилие в анкерных болтах определяется по формуле:

где у - расстояние от оси сечения нижней части колонны до оси наименее сжатой ветви

Принимаем для анкерных болтов сталь Ст3кП2 с Rba=20,13кН/см2.

Требуемая площадь сечения болтов определяется по формуле:

Принимаем 2 анкерных болта диметром da=56мм. площадью поперечного сечения Aba=18,75см2 каждый.

Анкерную плитку изготавливают из полосы металла, ширину полосы назначают из конструктивных требований к болтовым соединениям, а толщину принимают по расчетам.

Диаметр отверстия под анкерные болты принимают на 3мм больше диметра самого болта, поэтому dотв=59мм.

Ширина анкерной плитки определяется по формуле:

M=

==188.88

M==8.4996

W==



1427

Толщина анкерной пластинки определяется по формуле:

Статический расчет стропильных ферм

Загружение№1

Собственный вес (постоянная нагрузка)

Где =3м, =6м, =1,43?,=108,75

19,21 кН

Где =2,9м

18,56 кН

Где =1,4м

8,96 кН



Загружение№2

Снеговая нагрузка

Где =1,13, =3м, =6м, =1,43?

=19,98кН

Где =2,9м

=19,3кН

Где =1,4м

=9,33кН



Загружение№3

Сочетание 1-1

кНм

Где -высота фермы =2,25м

кН

=-70,2кНм

кН

Загружение№4

кН



кН

Поиск возможного усилия сжатия в первой панели нижнего пояса.

N=N0+N1+N2

N=85.9+(-72.37)+(-17,075)= -3,545 кН

Расчетные усилия в элементах фермы, кН

Элем.	Номер стерж.	от пост. нагрузки	от снеговой нагрузки	от опорных моментов	Расчетные усилия в кН
			ш=1	ш=0,9	М1=-222,3М2=-70,2	М1=190,5М2=-38,42	№ нагр	Растяж. +	Номера нагрузок	Сжат. -
Верхний пояс	В1	0	0	0	+96,95	+83,09	6,5,3	96,95	-	-
	В2	-143,3	-149,1	-134,19	+75,35	+62,36	-	-	3,4	-292,4
	В3	-143,3	-149,1	-134,19	+75,35	+62,36	-	-	3,4	-292,4
	В4	-180,1	-187,36	-168,62	+56,28	+44,06	-	-	3,4	-367,44
Нижнпояс	Н1	+85,9	+89,4	+80,46	-85,77	-72,37	3,4	175,3	-	-
	Н2	+174	+180,9	+162,78	-65,5	-52,92	3,4	354,7	-	-
Раскосы	Р1	-108,7	-113,1	-101,79	-14,1	-13,54	-	-	3,4	-221,79
	Р2	+72,5	+75,47	+67,92	+13,22	+12,69	3	72,54	-	-
	Р3	-39,65	-41,25	-37,125	-12,73	-12,21	-	-	3,4	-80,9
	Р4	+8,02	+8,34	+7,506	+11,98	+11,5	3,5,6	27,50	-	-
Стойк	Ст1	-8,96	-9,33	-8,397	+2,42	+2,08	-	-	3,4	-18,29
	Ст2	-19,21	-19,98	-17,982	0	0	-	-	3,4	-39,19
	Ст3	-10,21	-10,62	-9,558	-2,81	-2,2	-	-	3,4	-20,83

Подбор сечений элементов стропильной фермы

Статический расчет ферм выполняется отдельно от каждого загружения. При узловом приложении нагрузки к верхнему поясу фермы в ходе расчета получают только продольные усилия в ее элементах. Отрицательный знак усилия указывает на сжатие соответствующего стержня, а положи тельный - на растяжение.

Для определения расчетных усилий N в элементах фермы находят наиболее невыгодные комбинации загружений. Причем один и тот же элемент при различных сочетаниях усилий может работать как на растяжение, так и на сжатие, что необходимо учитывать в расчете. Принимая во внимание симметричный характер расчётной схемы, достаточно определить значения расчетных усилий для элементов половины фермы см. С целью снижения металлоемкости фермы сечения стержней необходимо назначать исходя из принципа равноустойчивости: лx = лy. Согласно этому принципу сечения элементов разрабатываемой фермы рационально компоновать следующим образом:

- опорного раскоса «Р1» при lefx = lefy - из неравнополочных уголков, составленных большими полками вместе (ix ? iy) ;

- элементов верхнего «В» и нижнего «Н» поясов при 2lefx = lefy - из неравнополочных уголков, составленных меньшими полками вместе (2ix ? iy)

- опорной стойки «С1» при lefx = lefy - из равнополочных накрест лежащих уголков (ix ? iy), что отвечает также конструктивным требованиям ;

- элементов решётки - раскосов «Р» и стоек «С» при lefx / lefy = 0,8 - из равнополочных уголков (ix / iy ? 0,8) .

В практике проектирования тавровое сечение из равнополочных уголков широко используется для всех элементов ферм, что связано с ограниченностью выпуска неравнополочных уголков. При подборе сечения элементов из парных уголков для определения радиусов инерции сечения необходимо знать толщины узловых фасонок. Эта толщина принимается по максимальному усилию в стержнях решётки в соответствии с табл.1. Причем в фермах допускают не более двух толщин фасонок с разницей не более 4 мм. В курсовом проекте целесообразно принять одну толщину фасонных элементов.

Таблица 1

Подбор сечения сжатых стержней

Несущую способность сжатых стержней определяет их устойчивость. Подбор сечения центрально-сжатого стержня выполняется в следующей последовательности:

- задаются гибкостью стержня в следующих пределах:

* для элементов поясов л = 60 - 80;

* для элементов решётки л = 100 - 120;

- по назначенной гибкости л определяют коэффициент продольного изгиба ц=0.65225 согласно табл. прил. 27;

- определяют требуемую площадь поперечного сечения элемента из условия обеспечения его устойчивости:

Для верхнего пояса В2,В3,В4 (сжат)

см.

где гc = 1 - коэффициент условий работы [1, табл. 6*]; - назначив гибкость и расчетную длину стержня в двух плоскостях, выражают требуемые радиусы инерции сечения:

=1*3=3м для поясов

=6м

.



см2.

Два неравнобоких уголка =1,78cм =4,87см

==168,53 =0,19974125

==123,2 =0,36213

25,3727

Перенапряжения в элементе не допускаются, а недонапряжения не должны превышать 15 %

*100

*100

6,03

Наибольшая гибкость стержня не должна быть выше предельной: - для сжатых поясов (В), опорных раскосов (Р1) и опорных стоек (Ст1):

л max ? [л] = 180? 60 б,

===0,94

л max ? [л] = 180? 60 *0,94=123,61

Условие выполняется

Для опорного раскоса Р1(сжат)

л = 120;

см.

где гc = 1 - коэффициент условий работы [1, табл. 6*]; - назначив гибкость и расчетную длину стержня в двух плоскостях, выражают требуемые радиусы инерции сечения:

=1*3=3м для опорного раскоса

.

см2.

Два неравнобоких уголка =3,19cм =2,57см

==94,04 =0,54815

==117,5 =0,394375

25,3327

Перенапряжения в элементе не допускаются, а недонапряжения не должны превышать 15 %

*100

*100

6,13

Наибольшая гибкость стержня не должна быть выше предельной: - для сжатых поясов (В), опорных раскосов (Р1) и опорных стоек (Ст1):

л max ? [л] = 180? 60 б,

===0,94

л max ? [л] = 180? 60 *0,94=123,7

Условие выполняется

Для стойки Ст1, Ст2, Ст3 (сжат)

л = 120;

см.

где гc = 1 - коэффициент условий работы [1, табл. 6*]; - назначив гибкость и расчетную длину стержня в двух плоскостях, выражают требуемые радиусы инерции сечения:

=0,8*3=2,4м для стойки

==1*3=3м

.

см2

Два равнобокого уголка =1,38cм =2,16см

==173,91 =0,18835

==138,89 =0,21656



2627

Перенапряжения в элементе не допускаются, а недонапряжения не должны превышать 15 %

*100

*100

3,7

л max ? [л] = 210-60 б,

===0,96

л max ? [л] = 210-60 *0,96=152,4

Условие выполняется

Для Раскоса Р3(сжат)

л = 120;

см.

где гc = 1 - коэффициент условий работы [1, табл. 6*]; - назначив гибкость и расчетную длину стержня в двух плоскостях, выражают требуемые радиусы инерции сечения:

=0,8*3=2,4м для стойки

==1*3=3м

см2

Два равнобокого уголка =1,73cм =2,58см

==138,7 =0,35519

==116,3 =0,395775

2627

Перенапряжения в элементе не допускаются, а недонапряжения не должны превышать 15 %

*100

*100

3,7

л max ? [л] = 210-60 б,

===0,96

л max ? [л] = 210-60 *0,96=152,4

Условие выполняется

Подбор сечений растянутых стержней

Требуемая площадь поперечного сечения растянутого элемента фермы определяется из условия прочности:

где гc = 1 - коэффициент условий работы.

По сортаменту равнополочных или неравнополочных уголков назначают сечение из двух уголков с площадью, значение которой является наиболее близким к требуемой. Проверку прочности центрально растянутого элемента фермы выполняют по площади «нетто» (за вычетом ослаблений):

Сечение элемента должно быть подобрано с недонапряжениями, не превышающими 15 %. Длинные и тонкие растянутые стержни могут провисать под собственным весом, искривляться при транспортировке и монтаже, поэтому гибкости растянутых элементов ограничены.

В конструкциях, не подвергающихся динамическим воздействиям, гибкость растянутых стержней достаточно проверить только в вертикальной плоскости:

=400

где [л] =400 - предельное значение гибкости для всех растянутых стержней плоской фермы при статических нагрузках. Для слабо нагруженных стержней фермы или даже при нулевом расчетном усилии в стержне определяющим критерием при подборе сечения оказывается гибкость. Подставив в выражения предельное значение гибкости такого элемента и получив требуемые радиусы инерции, в сортаменте можно подобрать сечение стержня фермы

Для верхнего пояса В1(растянут)

см2

см2

Два неравнобокого уголка =1,02cм =2,85см

=400

13,54Условие выполняется

Для нижнего пояса Н1(растянут)

см2

см2



Два неравнобокого уголка =1,02cм =2,85см

=400

13,54 Условие выполняется

Для нижнего пояса Н2(растянут)

см2

см2

Два неравнобокого уголка =1,42cм =3,70см

=400

24,46 Условие выполняется

Для раскоса Р2(растянут)

см2

см2



Два неравнобокого уголка =1,53cм =2,38см

=400

7,55 Условие выполняется

Для раскоса Р4(растянут)

см2

Уголок не меньше 50*5

см2

Два неравнобокого уголка =1,53cм =2,38см

=400

2,86 Условие выполняется

Подбор остальных элементов выполняется аналогично.

Результаты расчета приведены в таблице.

Расчёт узлов фермы

В элементах ферм, выполненных из уголков, усилия, приходящиеся на сварные швы по обушку и перу, обратно пропорциональны расстояниям от обушка и пера до центра тяжести уголка:



Nоб = N(b-z0)/b = б1N;

Nп = Nz0/b = б2N,

где b - ширина полки уголка;

z0 - расстояние от центра тяжести уголка до его обушка;

б1 и б2 - коэффициенты, определяющие долю усилий, приходящихся на швы у обушка и пера уголка;

Предварительно задавшись катетом kf шва, определяют требуемую длину углового сварного шва из условий прочности соединения:

=

где 2 - коэффициент, учитывающий, что сечение состоит из двух уголков, а усилие N воспринимается двумя швами по обушку и двумя по перу уголков;

- =1

Rwf =180МПа,

Rwz =0,45Run=0,45*285=128,25МПа

вf =0,7, вz =1, гwf =1, гwz =1- расчетные величины углового шва, подробно описаны для условия .Длина сварного шва не должна быть меньше (4kf + 10 мм) и 50 мм.



Список литературы

1. Ю.И. Кудишин «Металлические конструкции». Москва, 2006. - 688 с.

2. С.Ю. Беляева, Д.Н. Кузнецов «Расчет и конструирование несущих элементов каркаса однопролетного здания». Воронеж, 2015. - 137 с.

3. А.В. Панин, Н.А. Лисицын «Стальной каркас промышленного здания». Воронеж, 2008. - 56 с.

4. И.П. Сигаев, А.С. Щеглов «Справочные материалы по проектированию стальных конструкций». Воронеж, 1996. - 130 с.

5. СНиП II-23-81* «Стальные конструкции».

6. СП 20.13330.2013 «Нагрузки и воздействия».

7. СП 63.13330.2012 «Бетонные и железобетонные конструкции».

8. СТО АСЧМ 20-93 «Двутавры горячекатные с параллельными гранями полок».

9. ГОСТ 8509-86 «Уголки стальные горячекатные равнополочные».

10. ГОСТ 8510-86 «Уголки стальные горячекатные неравнополочные».

11. ГОСТ 82-70* «Прокат стальной горячекатный широкополочный универсальный».

12. ГОСТ 25546-82* «Краны грузоподъемные. Режимы работы».

Размещено на Allbest.ru

...