Грузоподъемность фермы
Установление размеров элементов конструкций в плоскости поперечника рамы. Постоянные нормативные и расчетные нагрузки. Расчет и конструирование стальных стропильных ферм. Определение опорных моментов. Прикрепление раскосов и стоек к узловым фасонкам.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | контрольная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 22.10.2013 |
| Размер файла | 39,9 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
1. Компоновка однопролетных рам
Компоновку рамы начинают с установления генеральных размеров элементов конструкций в плоскости поперечника по вертикали и по горизонтали.
1.1 Определение вертикальных размеров
H2 = hk + a + 100, (2.1)
где hk = 4000, (мм) - высота крана по ГОСТу;
a = 400, (мм) учитывает прогиб фермы;
100, (мм) - зазор безопасности.
Н2 = 4000 + 400 + 100 = 4500, (мм)
H0 = H1 + H2 (2.2)
H0 = 12000 + 4500 = 16500, (мм)
В соответствии с «Основными положениями по унификации» размер Н0 принимаем кратным 1.8 при H0 = 16500 > 10.8 (м). При этом увеличим отметку до H1 = 19800, (мм). Принимаем H0 = 16500, (мм).
Далее получим:
HB = H2 + hp + hп.б., (2.3)
где hp = 170, (мм), hп.б. = 1000, (мм) - соответственно высота рельса, высота подкрановой балки
HB = 4500 + 170 + 1000 = 5670, (мм)
Высота нижней части колонны будет:
HH = H0 + hб - HB, (2.4)
где hб = 600 (мм) - высота заглубления базы колонны
HH = 23400 + 600 - 5670 = 18330
Общая высота стоек рамы:
H = HH + HB, (2.5)
H = 18330 + 5670 = 24000 (мм)
hоп = 2200 (мм)
1.2 Определение горизонтальных размеров
Принимаем b0 = 500 (мм).
Ширину верхней части колонны bb 5670 / 12 = 470 (мм) 1000 (мм)
Ширина нижней части колонны будет:
bH = 0.5 bB + , (2.6)
где = 1000 (мм) при Q > 100 (т.с.)
bH =0.5 1000 + 1000 = 1500 (мм)
После определения окончательных генеральных размеров выявляю ширину расчетного блока, выбираю схему подстропильных ферм, разрабатываю схему конструкций кровли и стен и перехожу к определению действующих на раму нагрузок.
2. Определение нагрузок на раму
2.1 Постоянные нагрузки от покрытия
Постоянные нормативные и расчетные нагрузки на 1 м2 площади (gHкр, gкр) удобно определять в табличной форм.
Вес ограждающих и несущих конструкций, (кН/м2)
|
Наименование элемента |
Нормативный вес |
n |
Расч. вес |
|
|
1. Ограждающие элементы 1.1. Защитный слой 20 (мм) из гравия по мастике 1.2. Водоизоляционный ковер из 4х слоев рубероида 1.3. Утеплитель: пенопласт 80 (мм) 1.4. Пароизоляция из 1 слоя рубероида 2. Несущие элементы кровли здания 2.1.Ж/б плита из тяжелого бетона с заливкой швов 3х6 (м) 3. Элементы каркаса из стали 3.1. Связи покрытия 3.2. Стропильные фермы |
0.4 0.2 0.03 0.05 1.45 0.04 0.4 |
1.3 1.3 1.2 1.3 1.1 1.05 1.05 |
0.52 0.26 0.036 0.065 1.6 0.042 0.42 |
= 2.57 (кН/м2) = 2.94 (кН/м2)
Постоянная погонная расчетная нагрузка на ригель рамы будет:
g = Bф n gHкр, (3.1)
где Bф - шаг ферм
g = 6 2.57 = 15.42 (кН/м)
Реакция стропильной фермы будет:
Vg = gL /2, (3.2)
Vg = 15.42 36 / 2 = 277.56 (кН/м2)
2.2 Снеговая нагрузка
На этом этапе расчета распределение снега принимают равномерно по всему покрытию:
P = p0 n Bф, (3.4)
где p0 - нормативная нагрузка, принимаемая по району строительства;
n = 1.4 - коэффициент перегрузки
P = 1.5 1.4 6 = 12.6 (кН/м2)
Сосредоточенная сила на колонну от снеговой нагрузки при отсутствии промежуточных стропильных ферм:
Vp = p L / 2, (3.5)
Vp = 12.6 36/2 = 226.8 (кН/м2)
2.3 Нагрузки от мостовых кранов
При расчете однопролетных промзданий крановую нагрузку учитываю только от двух сближенных кранов наибольшей грузоподъемности с учетом сочетания крановых нагрузок nc = 0.85, для тяжелого режима работы.
Вертикальное давление кранов определяю по линиям влияния опорной реакции общей опоры двух соседних подкрановых балок.
Расчетные давления на колонну будут:
Dmax = nc n Pmax yi + Gп.к., (3.7)
Dmax = 0.95 1.2 565 2.44 + 5.8 12 = 3218.435 (кН)
Dmin = nc n Pmin yi + Gп.к., (3.8)
где n = 1.2 - коэффициент перегрузки;
Gп.к. = B G - вес подкрановых конструкций.
Dmin =0.95 1.2 185 2.44 + 5.8 12 = 1103 (кН)
Максимальное давление колеса крана Pmax:
Pmax = Ѕ (P1 max + P2 max), (3.9)
Pmax = (550 + 580) / 2 = 565 (кН)
Минимальное давление колеса крана определяется по формуле:
Pmin = [(Q + Gk) / n0] - Pmax, (3.10)
где Gk = 1750 (кН) - вес крана с тележкой;
n0 = 4 - количество колес на одной стороне моста крана.
Pmin = [(1250 + 1750) / 4] - 565 = 185 (кНм)
Подкрановые балки устанавливаю с эксцентриситетом e1 по отношению оси нижней части колонны, поэтому от вертикальных давлений возникают сосредоточенные изгибающие моменты:
Mmax = e1 Dmax, (3.11)
Mmin = e1 Dmin, (3.12)
e1 = 0.5 bн, (3.13)
где e1 = 0.5 bН = 0.5 1.5 = 0.75 (м)
Mmax = 0.75 3218.4 = 2413.83 (кНм)
Mmin = 0.75 1103= 827.25 (кНм)
Расчетное горизонтальное давление T от торможения тележки с грузом определяется по формуле:
, (3.14)
где f = 0.1 - коэффициент трения;
GT = 430 (кН) - вес тележки.
Т=0.95х1.2х0.5х0.1х (1250+430)/4=116.9, (кНм)
2.4 Ветровая нагрузка
Для одноэтажных производственных зданий учитывается только статическая составляющая ветровой нагрузки. Она вызывает активное давление - с наветренной стороны - с противоположной стороны.
Нормальное значение давления ветра на вертикальную поверхность продольной стены зависит от района строительства, типа местности и высоты от уровня земли. Согласно СНиП «Нагрузки и воздействия» давление ветра на произвольной отметке от уровня земли (рис.) определяется по формуле:
q = q0 k c, [кН/м2], (3.15)
где q0 = 0.3 (кН/м2) - нормативная скорость напора ветра на уровне 10 (м);
с = 0.8 - аэродинамический коэффициент учета конфигурации здания
k = 0.94 - коэффициент учета изменения высоты и типа местности.
q = 0.3 0.8 0.94 = 0.2256 (кН/м2)
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:
qэкв = q10 k, (3.16)
где k = 1.1 - приращение напора за счет увеличения давления по высоте, определяется из уравнения
qэкв = 0.3 0.8 1.1 = 0.264 (кН/м2)
Для определения сосредоточенной силы от давления ветра в пределах шатра принимается фактическая эпюра давления, которая имеет вид двух трапеций, средняя общая ордината которых соответствует давлению на отметке 20.9 (м).
Интенсивность распределения нагрузок на колонну будет:
активная
qв = qэкв f Bфахв, (3.18)
qв = 0.264 1.4 12 = 5.32 (кН/м2)
отсос
qв = с/с qэкв f Bфахв = 0.75 qв, (3.19)
где Вфахв - шаг колонн, а если имеются фахверковые стойки - шаг этих стоек.
qв = 0.75 5.32 = 3.99 (кН/м2)
Расчетная сосредоточенная сила от давления ветра на шатер цеха представляет собой равнодействующую давления на грузовую площадь с размерами Нш В.
Для активного давления
, (3.20)
W=1.2х1.4х3.8х12х (0.2256+0.216)/2=16.47, (кН)
Для отсоса
, (3.20)
W=0.75х16.47=12.35, (кН)
3. Статический расчет рамы с жесткими узлами
3.1 Общие указания
Целью статического расчета является определение расчетных усилий в характерных сечениях элементов рамы, которые необходимы для подбора сечения элементов, для расчета сопряжений и узлов.
Принято усилия определять от каждой нагрузки в отдельности, затем на основе сочетаний нагрузок выявить неблагоприятное загружение для каждого сочетания и соответствующие расчетные усилия.
В первую очередь необходимо принять расчетную схему рамы на основании конструктивной схемы поперечника.
На этом этапе сечения стоек и ригеля неизвестны, приходится задаваться отношением жесткостей элементов рамы:
n = IB / IH = 1/5…1/10, IP / IH = 2…4,
Из опыта проектирования известно:
e = (0.45…0.55) bH - 0.5 bH
На практике часто принимают среднее значение:
e = 0.5 (bH - bB) (4.1)
, (4.2)
, (4.3)
где q = gHK + p0 = 3.19 + 1.5 = 4.69 (кН/м2)
Q = 1000 - подъемная сила крана в (кН)
Коэффициент пространственной работы каркаса пр зависит от типа кровли. При жестких кровлях из ж/б плит с замоноличиванием швов пр находится по формуле:
,
4. Расчет и конструирование стальных стропильных ферм
4.1 Определение нагрузок
Постоянные нагрузки
Постоянная нагрузка - погонная расчетная нагрузка на ригель рамы: 44.046 кН.
Снеговая нагрузка
Снеговая нагрузка - равномерно распределенная снеговая нагрузка: 25.2
4.2 Определение опорных моментов
В опорных сечениях ферм, являющихся ригелями рам с жесткими узлами, возникают изгибающие моменты. Для выявления дополнительных усилий в раскосах и при опорной панели верхнего пояса рассматриваются - Млевmax и соответствующий момент на правой опоре - Мпрсоот, вычисляемый для тех же погрузок. Здесь - Mлевmax принимается по таблице расчетных комбинаций усилий для колонны левого ряда (из условия равновесия узла сопряжения ригеля со стойкой).
Для определения отрицательных опорных моментов ригеля рассматриваются два вида основных сочетаний:
Постоянная и одна наиболее неблагоприятная временная нагрузка с коэффициентом сочетаний nc = 1 (крановая или ветровая)
Постоянная и две кратковременные нагрузки (крановая и ветровая) с коэффициентом nc = 0.9
Сочетание моментов
|
nc = 1 |
M Q |
-174.52 -15.56 |
-450.16 -27.23 |
- - |
- - |
- - |
|
|
№ загружения |
1, 9 |
1, 10 |
- |
- |
- |
||
|
nc = 0.9 |
M Q |
- - |
- - |
-821.87 -119.94 |
-379.82 -50.03 |
-783.994 -64.755 |
|
|
№ загружения |
- |
- |
1,2,4,7,10 |
1, 2, 3,8,9 |
1, 2, 3, 5, 10 |
Расчет усилий в элементах стропильных ферм выполнена на ЭВМ.
4.3 Подбор сечения стержней ферм
Сечение а) принят для поясов ферм, т. к. обеспечивает большую жесткость из плоскости ферм, б) принято для раскосов и стоек.
Для изготовления фермы принята сталь марки С245 со следующими нормативными и расчетными сопротивлениями:
Для подбора сечения стержней использованы формула расчета на прочность и устойчивость центрально растянутых и сжатых элементов:
а) Условие прочности центрально-растянутого элемента имеет вид:
где N - расчетное усилие в рассматриваемом стержне;
Ry - расчетное сопротивление материала;
Аn - площадь сечения стержня нетто;
с - коэффициент условия работы.
Для растянутых элементов с = 0.95.
Требуемая площадь из условия будет:
Далее из сортамента соответствующего профиля подбираю два уголка: равнобокий по ГОСТ 8509-72*, неравнобокий по ГОСТ 8510-72*.
б) Расчет на устойчивость центрально-сжатого стержня выполняют по формуле:
где, А - площадь сечения элементов брутто;
- коэффициент продольного изгиба, который зависит от гибкости стержня
Требуемая площадь сжатого стержня определяется из условия:
т.к. коэффициент в неявном виде зависит от площади сечения, то задачу решаю методом последовательных приближений. В первом приближении задаюсь: для поясов = 80…100. Для раскосов и стоек = 100…120.
Определив в зависимости от и Ry вычисляем величину Атр в первом приближении, из сортамента подбираю соответствующие профили уголков.
Необходима проверка принятого сечения по условию устойчивости: сжатый стержень потеряет устойчивость в той плоскости, относительно которой максимальная, т. к. при этом - min. Поэтому вычисляют гибкости x и y.
где lxef - расчетная длина сжатого стержня в плоскости фермы;
lхef - то же, из плоскости фермы;
rx, ry - моменты инерции сечения относительно осей х и у.
Для верхнего пояса и опорного раскоса будем иметь:
lxef = l;
где l - расстояние между центрами узлов.
Для остальных сжатых стержней раскосов и стоек вводится коэффициент опорного защемления = 0.8, так что расчетная длина будет:
lxef = 0.8 l,
Для определения расчетных длин сжатых стержней из плоскости фермы рассматривается схема связей по верхним поясам ферм.
Связи по верхним поясам ферм уменьшают расстояние между узлами, закрепленными от горизонтального смещения, поэтому:
lyef = lзакр,
где lзакр. - расстояние между закрепленными от горизонтального смещения точками.
При бес прогонной системе покрытия с применением крупноразмерных ж/б плит считается, что проверка плит к верхним поясам ферм создает закрепленные точки, поэтому:
lзакр. = d, (6.8)
Для сжатых раскосах и стоек расчетная длина принимается по формуле (6.6.).
При подборе сечений необходимо иметь в виду предельные гибкости стержней (табл. 8, графа 13)
Слабо загруженные сжатые стержни решетки рассчитываются по предельной гибкости, а сечения подбирают по требуемому радиусу:
, (6.9)
Толщина фасонок назначается конструктивно, исходя из величины усилий в опорном раскосе: при N = 654.8 толщина фасонки принимается tф = 12 (мм).
Общее количество различных уголков типоразмеров должно быть равно 6…8 (шт.).
Во избежание повреждения при транспортировке и монтаже наименьший уголок принимается с размерами 50 5 (мм).
5. Расчет и конструирование узлов ферм
5.1 Прикрепление раскосов и стоек к узловым фасонкам
Стержни решетки из парных уголков прикрепляются к узловым фасонкам угловыми швами по обушку и по перу)
Величина усилия Nn и Nоб определяется по формуле:
N = N/2; Nоб = (1 - ) N/2, (4.1)
где = z0 / b; N - расчетное усилие
Значение приближенно можно принимать:
= 0.3 - для равнобоких уголков;
= 0.25 - для неравнобоких уголков, прикрепленных узкой полкой.
Требуемую длину сварных швов прикрепления определяют из условия прочности угловых швов на условный срез по металлу шва:
, (4.2)
, (4.3)
где kобf, kпf - катет швов соответственно по обушку и по перу;
Rwf = 180 (МПа) - расчетное сопротивление углового шва;
f - коэффициент глубины проплавления.
Для автоматической и полуавтоматической сварки электродной проволокой диаметром 1.4 … 2 (мм) можно принять:
f = 0.9 при kf = 3… 8 (мм);
f = 0.8 при kf = 9… 12 (мм)
f = 0.7 при kf = 14… 16 (мм)
Для ручной сварки принимают f = 0.7
Максимальная величина катета швов kf не должна превышать:
рама нагрузка ферма фасонка
tmin max kобf,
где tmin - толщина фасонки или полки уголка
Расчет прикрепления стержней решетки выполняется в табличной форме, приведенной ниже.
Для уменьшения сварочных напряжений в фасонках минимально принимаю:
a = 6 tф - 20 (мм)
где tф = 14 (мм) - толщина фасонок.
Для плавной передачи усилий от стержня к фасонке угол между краями фасонки и уголка принят 15.
Литература
СНиП II-23-81*. Стальные конструкции. Нормы проектирования. - М., 1982
Металлические конструкции. Под. Ред. Беленя Е.И. - М.: Стройиздат, 1976
Телоян А.Л. Конструктивные схемы и узлы стальных конструкций одноэтажных производственных зданий. Методические указания для курсового и дипломного проектирования. Альбом №2. - Иваново, ИСИ, 1985
Телоян А.Л. Расчет и конструирование стальных стропильных ферм. Методическое указание для курсового и дипломного проектирования. - Иванова, ИСИ, 1984
Телоян А.Л. Статический расчет рам одноэтажных однопролетных производственных зданий. Методические указания по курсовому и дипломному проектированию для специальностей: 1402, 1205. - Иваново, ИИСИ, 1985
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Компоновка и расчет поперечной рамы. Определение габаритных размеров мостового крана и конструкций в плоскости рамы. Расчет надкрановой и подкрановой частей двухветвевой колонны. Проектирование стропильной сегментной фермы и вычисление усилий в стержнях.
курсовая работа [1,7 M], добавлен 06.03.2013Изготовление сварных конструкций. Определение усилий стержней фермы по линиям влияния. Проектирование количества профилей уголков. Подбор сечения стержней. Расчет сварных соединений. Назначение катетов швов. Конструирование узлов и стыков элементов ферм.
курсовая работа [2,4 M], добавлен 04.11.2014Практические конструкторские расчеты узлов сварной фермы: промежуточный узел из парных уголков и проверка прочности стыка, прикрепление пояса к накладкам и к фасонкам с обеих сторон конструкции, опорный раскос и сопряжение стропильной фермы с колонной.
лабораторная работа [34,6 K], добавлен 01.12.2010Определение усилий в стержнях фермы аналитическим методом вырезания узлов. Значение усилий в стержнях фермы, особенности расчета опорных реакций. Расчет плоской сложной и пространственной конструкций. Определение усилий в стержнях фермы методом Риттера.
курсовая работа [305,8 K], добавлен 29.09.2010Периоды развития металлических конструкций. Определение усилий в стержнях рамы, нагрузки на ригель, реакций опоры. Приведение внешней нагрузки на ригель к узловой. Расчет рамы на постоянную, ветровую и снеговую нагрузку. Подбор сечения стержней рамы.
курсовая работа [1,0 M], добавлен 26.02.2013Расчетные нагрузки на днищевое перекрытие судна и определение его элементов. Выбор и обоснование категории марки судостроительной стали. Расчет элементов наружной обшивки. Расчетные нагрузки на водонепроницаемые переборки и определение их элементов.
курсовая работа [186,6 K], добавлен 08.12.2009Сварка металлов - великое русское изобретение. Типы стропильных ферм, их классификация по конструктивному оформлению, очертанию поясов, типам решетки и поперченных сечений элементов, статической схеме. Выбор металла, особенности расчета стропильной фермы.
курсовая работа [160,6 K], добавлен 25.05.2012Способы изготовления стропильных ферм, компоновочные схемы производственных цехов. Требования к организации сварочного производства, правила безопасности при работе на механическом оборудовании и слесарным инструментом. Расчет параметров режима сварки.
дипломная работа [5,8 M], добавлен 18.06.2019Расчет древесно-стружечной плиты покрытия. Определение прочностных характеристик материалов, частных и поправочных коэффициентов. Конструирование и расчет трехшарнирной рамы гнутоклееной. Обеспечение долговечности несущих и ограждающих конструкций.
курсовая работа [328,6 K], добавлен 05.05.2019Расчет болтовых соединений фланцев муфты и обечайки барабана механизма подъема грузоподъемного крана. Проектирование узла фермы; расчет сварного, заклепочного соединения. Определение промежуточного вала, зубчатых передач, шпонок, опорных подшипников.
курсовая работа [2,2 M], добавлен 17.08.2013Расчет основных размеров кранового моста. Определение нагрузок на конструкцию. Аналитический расчет ездовой балки. Расчет фермы жесткости. Действие инерционных нагрузок и нагрузки перекоса. Проверка напряжений, расчет сварных швов и концевой балки.
курсовая работа [490,1 K], добавлен 19.11.2012Компоновка поперечной рамы. Определение нагрузок на поперечную раму. Расчет верхней части колонны и жесткостных характеристик рамы. Расчет раздельной базы сквозной колонны. Определение нагрузок, действующий на ферму и подбор сечения элементов фермы.
курсовая работа [199,2 K], добавлен 25.03.2013Сварные фермы: назначение, нагрузки, классификация. Методы определения расчетных усилий в стержнях. Подбор сечений стержней ферм. Основные принципы конструирования и сборки сварных ферм. Решетчатые строительные металлоконструкции различного назначения.
дипломная работа [103,7 K], добавлен 27.02.2009Конструирование опорных частей балки с экспериментальным мониторингом сохраняемости геометрии при естественном старении. Расчет внутренних силовых факторов. Определение высоты балки из условия жесткости. Подбор геометрических размеров сечения балки.
курсовая работа [299,2 K], добавлен 17.06.2013Характеристика используемого материала. Расчёт исполнительных размеров оформляющей полости. Определение плоскости положения разъёма пресс-формы и исполнительных размеров матрицы и пуансона. Расчёт усилия прессования и размеров загрузочной полости.
контрольная работа [84,5 K], добавлен 19.01.2016Определение габаритных размеров вертикального цилиндрического резервуара со стационарной крышей, толщины листов стенки. Конструирование днища и элементов сферического покрытия. Сбор нагрузок на купол. Расчет радиального ребра и кольцевых элементов купола.
курсовая работа [680,4 K], добавлен 24.01.2011Предварительное определение проектной массы фермы крана и массы грузовой крановой тележки. Определение экстремальных значений полных расчетных усилий в стержнях фермы моста крана. Подбор сечений стержней фермы. Расчет стыка элементов пояса в узле.
курсовая работа [375,0 K], добавлен 24.12.2015Номенклатура стальных конструкций. Достоинства и недостатки стальных конструкций. Требования, предъявляемые к металлическим конструкциям. Конструкции из металла. Балки и балочные конструкции. Колонны и элементы стержневых конструкций.
курсовая работа [45,5 K], добавлен 21.04.2003Исследование равновесия плоских шарнирных ферм, определение реакций внешних связей. Определение усилий в стержнях фермы методом вырезания узлов и методом Риттера. Система уравнений для определения реакций внешних и внутренних связей, значения реакций.
курсовая работа [907,0 K], добавлен 12.10.2009Определение параметров исполнительного органа, критерии и обоснование подбора электродвигателя. Определение частот вращения и вращающих моментов на валах. Расчет зубчатой передачи и валов. Конструирование элементов корпусных деталей и крышек подшипников.
курсовая работа [949,6 K], добавлен 14.05.2011
