Стальной каркас одноэтажного производственного здания

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ РФ

КАЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра Металлических конструкций и испытания сооружений

Курсовой проект

по дисциплине: «Металлические конструкции»

на тему «Стальной каркас одноэтажного производственного здания»

Гимадеев И.Ф.

Казань, 2018 год

Содержание

каркас подкрановый ферма колонна

Введение

1. Исходные данные

2. Компоновка конструктивной схемы каркаса

2.1 Поперечная система каркаса

2.2 Продольная система каркаса

3. Расчет и конструирование подкрановых конструкций

3.1 Определение действующих нагрузок. Расчетные внутренние усилия

3.2 Подбор сечения бисимметричной сплошной подкрановой балки Компоновка сечения тормозной конструкции

3.3 Проверка принятого сечения бисимметричной сплошной подкрановой балки

4. Статический расчет рамы

4.1 Расчетная схема рамы

4.2 Нагрузки на раму

4.2.1 Расчетные постоянные нагрузки

4.2.2 Расчетная снеговая нагрузка

4.2.3 Нагрузки от мостовых кранов

4.2.4 Ветровые нагрузки

4.2.5 Определение расчетных усилий

5. Расчет и конструирование стропильной фермы

5.1 Расчетная схема фермы

5.2 Подбор стержней стропильной фермы

5.3 Расчетные длины стержней. Подбор поперечного сечения стержней

5.4 Расчет узлов фермы из парных уголков

5.4.1 Расчет длин сварных швов узлов стропильной фермы

5.4.2 Укрупнительный узел верхнего пояса

5.4.3 Опорный узел нижнего пояса

6. Расчет внецентренно сжатой колонны

6.1 Определение расчетных длин участков ступенчатой колонны

6.2 Расчет и конструирование надкрановой части колонны

6.3 Расчет и конструирование нижней части колонны

7. Расчет и конструирование стыка верхней части колонны с нижней

8. Расчет и конструирование баз колонны

8.1 Расчет траверсы

8.2 Расчет анкерных болтов

Список использованной литературы

Введение

Целью проектирования является приобретение студентом практических навыков самостоятельного пользования и применения теоретических основ и соответствующей нормативной базы при решении конкретной технической задачи. В данном проекте предусматривается разработка стального каркаса одноэтажного производственного здания по исходным данным. При этом данные: стены - самонесущие; группа режимов работы мостовых кранов - 5 К (см. приложение 1 [2]); количество кранов в пролёте - 2; краны с гибким подвесом груза; здание отапливаемое.

Расчету и конструированию подлежат:

* подкрановые конструкции;

* стропильная ферма покрытия;

* ступенчатая внецентренно-сжатая колонна.



1. Исходные данные

Пролет цеха - 36 м

Грузоподъемность крана - 32/5 т

Отметка верха кранового рельса - 13,6 м

Шаг колонн - 12 м

Несущая конструкция кровли - профилированный настил

Длина здания - 120 м

Класс бетона фундамента - В 15

Место строительства - Новосибирск

Утеплитель -Миниральные плиты

Марка стали для рам - (С345)

Марка стали для подкрановых балок -(С255)

Высота крана - 2750 мм

Свес крана - 300 мм

База крана - 5600 мм

Габарит крана - 6800 мм

Максимальная нагрузка на колесо -320 кН

Масса тележки - 8.7 т

Вес крана с тележкой - 554 кН

Тип рельса - КР70

Высота рельса - 120 мм



2. Компоновка конструктивной схемы каркаса

При проектировании каркас производственного здания обычно расчленяется на две системы - поперечную и продольною, работа каждой из них под нагрузкой принимается независимой. В состав этих систем включают конструкции, работа которых является определяющей для данной системы.

2.1 Поперечная система каркаса

В поперечную систему - раму включают только колонны и ригели покрытия. Рама образуется двумя жестко заделанными в фундамент ступенчатыми колоннами и ригелем - жестко опертой стропильной фермой (рис. 1). Стропильная ферма - ферма с параллельными поясами (при использовании в качестве несущих конструкций кровли профилированного настила и прогонов) или трапециевидная (при использовании крупноразмерных железобетонных ребристых плит).

При компоновке поперечной рамы сначала следует определить вертикальные размеры рамы и ее элементов, привязывая размеры к уровню чистого пола.

Размер h - отметка верха кранового рельса.h=13600мм.

Размер h - диктуется вертикальными габаритами мостового крана.

,

где: - габаритный размер крана от верха подкранового рельса до верхней точки тележки мостового крана ; 100мм - зазор между этой точкой и низом стропильной фермы (требование техники безопасности); а = 200мм - возможный прогиб конструкции. Размер принимается кратным 200мм с округлением в большую сторону.

Полезная высота цеха должна быть кратна 0,6 м.

H=h1+h2=320+1360=1680мм

Высота верхней части колонны

,

где , B - шаг колонн; высота рельса, принимается по ГОСТ 4121-76*

; ;;

.

Высота нижней части колонны

Общая высота колонны

Высота колонны у опоры ригеля зависит от конструкции фермы. Для фермы с параллельными поясами пролетом 36 м .

Далее устанавливаются горизонтальные размеры с привязкой их к разбивочным осям.

Привязка наружной грани колонны к разбивочной оси - .

Ширина верхней части колонны из условия обеспечения необходимой изгибной жесткости:

.

Расстояние от оси колонны до оси подкрановой балки:

,

где: - часть кранового моста, выступающая за ось рельса.

Расстояние от оси колонны до оси подкрановой балки должно быть кратным 250мм, поэтому принимаем .

Ширина нижней части колонны:

,

для промышленных зданий с мостовыми кранами с группами режимов работы до 6К включительно.



Рис. 1. Схема поперечной рамы

1.2 Продольная система каркаса

В продольном направлении здание расчленяется на 2 температурных блока длиной 84м каждый. Каркас каждого температурного блока является самостоятельным.

В продольную систему каркаса входят колонны, подкрановые балки, вертикальные связи и те из продольных элементов, которые выполняют роль связевых, обеспечивая устойчивость и неизменяемость каркаса в продольном направлении. В продольной системе колонны проектируются шарнирно опёртыми на фундамент, при этом геометрическая неизменяемость обеспечивается постановкой по колоннам вертикальных связей. Вертикальные связи по колоннам проектируются двух типов: основные, располагаемые по всей высоте колонны от верхнего конца до фундаментов; верхние, располагаемые в пределах верхних участков колонн от верха подкрановых балок (рис. 2).

Основные связи следует располагать в средней части здания или температурного блока здания. Предельное расстояние от температурного шва или торца здания до оси ближайшей основной связи см. табл. 42 [1]. При наличии в одном температурном блоке или здании двух основных связей, расстояние между последними в осях - см. табл. 42 [1].

Верхние связи устанавливают по краям здания или температурного блока, а также в тех местах, где расположены поперечные горизонтальные связи между ригелями покрытия.

Рекомендуется применение связей с обычной крестовой решёткой. Примыкание связей к колоннам осуществляется по оси колонны при условии, что ширина колонны не превышает 600мм. При большей ширине колонны и при сквозных колоннах применяются парные связи, примыкающие к каждой полке или к каждой ветви колонны.

Связи по покрытию предусматриваются: в уровне верхних поясов стропильных ферм; в уровне нижних поясов стропильных ферм; вертикальные связи между стропильными фермами.

Связи по верхним поясам стропильных ферм (рис. 3,а) состоят из продольных элементов - распорок и горизонтальных поперечных связевых ферм. Последние помещают по торцам здания или температурного блока.

При длине здания или блока более значения, оговорённого в п.13.18. [1] (144м) предусматриваются промежуточные поперечные связевые фермы, располагаемые в середине. Узлы связевых ферм должны совпадать с узлами стропильных ферм. Коньковые узлы раскрепляются распорками.



Рис. 3. Схемы связей по покрытию:

б) связи по нижним поясам; в) вертикальные связи по фермам

Связи по нижним поясам стропильных ферм (рис. 3,б) состоят из горизонтальных поперечных и продольных связевых ферм. Поперечные связевые фермы по нижним поясам ставятся под поперечными связевыми фермами по верхним поясам стропильных ферм.

Вертикальные связевые фермы (рис. 3,в) располагают в местах установки поперечных связевых ферм.



3. Расчет и конструирование подкрановых конструкций

К подкрановым конструкциям относятся:

* подкрановые балки;

* тормозные балки;

* вертикальные и горизонтальные связи, обеспечивающие необходимую жёсткость и неизменяемость конструкции;

* крановые рельсы с креплениями и упорами.

Подкрановые балки работают на подвижную динамическую нагрузку от мостовых кранов, воспринимая большие сосредоточенные силы давления крановых колёс и испытывая одновременное воздействие вертикальных и горизонтальных (от торможения крановой тележки) нагрузок.

В практике проектирования существует два основных варианта компоновки подкрановых конструкций: бисимметричная двутавровая подкрановая балка в сочетании с тормозной балкой (фермой); моносимметричная двутавровая подкрановая балка с более развитым верхним поясом. В нашем курсовом проекте мы будем рассчитывать бисимметричную подкрановую балку.

3.1 Определение действующих нагрузок

Расчетные внутренние усилия

Расчёт подкрановой балки произведем на совместное действие двух сближенных кранов с грузовыми тележками, тормозящими вблизи балки.

Расчётные значения вертикальных и горизонтальных крановых нагрузок определим по формулам:

;

; где ;

Здесь: нормативная сила вертикального давления колеса крана на рельс принимается по ГОСТ 6711-81, ГОСТ 25711-81, ; коэффициент надёжности по нагрузке для крановых нагрузок, принимаемый по указаниям пункта 4.8. [2], ; коэффициент надёжности по ответственности, принимаемый по указаниям приложения 7* [2], ; -коэффициент динамичности, принимаемый по указаниям пункта 4.9. [2], ; коэффициент сочетаний, принимаемый по указаниям пункта 4.17. [2], ; -сумма ординат линий влияний опорной реакции средней колонны;нормативная горизонтальная нагрузка, приходящаяся на одно колесо крана; полная нормативная горизонтальная нагрузка, вызываемая торможением тележки крана и определяемая по указаниям пункта 4.4. [2] т; число колёс с одной стороны крана, .

,.

Рис. 4. Схема нагрузок, действующих на балку

Максимально возможные внутренние усилия в подкрановой балке.

Максимально возможный изгибающий момент в разрезной балке, нагруженной системой взаимосвязанных подвижных грузов, возникает в том случае, если равнодействующая этой системы грузов и ближайший к ней груз равноудалены от середины пролёта балки. Максимальный изгибающий момент возникает в этом случае в сечении, расположенном под этим грузом (правило Винклера), рис. 5.

Для определения максимально возможной перерезывающей силы в балке от вертикальной нагрузки краны располагают таким образом, чтобы одно из колёс (один из грузов; находилось непосредственно над опорой, а остальные - как можно ближе к ней (рис. 5).

;

Рис. 5 Эпюры внутренних усилий:

а) эпюра изгибающих моментов; б) эпюра перерезывающих сил

.

Расчётные внутренние усилия в балке от действия вертикальных крановых нагрузок с учётом собственного веса подкрановых конструкций и по формуле:

; ; где

; .

Расчётные изгибающий момент и перерезывающая сила от горизонтальной нагрузки, вызываемой торможением тележки, определяются формулами:

;.

.

3.2 Подбор сечения бисимметричной сплошной подкрановой балки Компоновка сечения тормозной конструкции

Подбор сечения начинаем с определения требуемого момента сопротивления крайних фибр:



, где 224045, ; по табл. 6* [1].

.

Назначим ориентировочно размеры и (см. рис. 6)

, где, тогда .

,принимаем(рассчитываем , Устанавливаем минимальную толщину стенки из условия среза:

Толщина стенки должна удовлетворять условиям:

,

Исходя из этих условий принимаем .

Определим ориентировочную площадь поясного листа балки:



Рис. 6. Схема сечения подкрановой конструкции с бисимметричной балкой

Размеры полки должны удовлетворять условиям:

; ; ; ;

Минимальная ширина полок определяется типом применяемого кранового рельса и способом его крапления к подкрановой балке. Так, при мостовых кранах грузоподъёмностью до 30т и сплошной тормозной конструкции, при креплении рельса на планках (стр. 184,185 [5]), . Параметры полок назначаем в соответствии с ГОСТ 82-70* «Сталь широкополосная универсальная».

, 

Принимаем ; , при этом выполняется условие:

.

В состав тормозной конструкции (балки) входят верхний пояс подкрановой балки, горизонтальный лист, поддерживающий швеллер (рис. 6).

Тормозные балки при ширине до 1.25-1.5 м (расстояние от оси подкрановой балки до грани поддерживающего швеллера) обычно проектируют со стенкой из рифленого листа (ГОСТ 8568-57* «Сталь листовая рифленая») толщиной с рёбрами жёсткости из полосовой стали, расположенными через 1,5 м по длине балки (ширина ребра не менее 65мм, толщина не менее 6мм). Ширина тормозной балки назначается из конструктивных соображений. Поддерживающий швеллер №30 при шаге колонн 12 м обычно располагается наружной гранью стенки по наружной грани колонны (если не предусматриваются фахверковые стойки).

; .

3.3 Проверка принятого сечения бисимметричной сплошной подкрановой балки

По назначенным размерам сечения подкрановой конструкции вычисляем фактические геометрические характеристики поперечного сечения подкрановой балки.

Площадь поперечного сечения тормозной конструкции:

Статический момент полусечения относительно оси х - х:

Статический момент верхнего пояса относительно оси х - х:

Момент инерции сечения нетто относительно оси х - х:

Момент сопротивления крайних фибр сечения нетто относительно оси х - х:

.

Фактический момент инерции сечения тормозной балки относительно центральной оси Y₁ - Y₁:

Для упрощения последующих расчётов, несколько в запас прочности, общепринято условно считать, что на восприятие вертикальных крановых нагрузок работает только подкрановая балка, а на восприятие горизонтальных крановых нагрузок - только тормозная конструкция.

Расчет по первой группе предельных состояний.

1) Проверка уровня максимальных нормальных напряжений в верхнем поясе подкрановой балки: при бисимметричной балке в крайних от колонны фибрах (точка А, рис. 6)



Условие выполняется.

2) Проверка уровня максимальных касательных напряжений у опор балки:

, где:

расчетное сопротивление сдвигу материала определяемое при фактической ее толщине, ,

.

Условие выполняется.

3) Проверка уровня местных вертикальных нормальных напряжений в стенке под колесом крана

дополнительный коэффициент надежности, учитывающий возможное перераспределение нагрузки между колёсами и повышенную динамичность в местах стыков рельсов, принимаемый по указаниям пункта 4.8 [2],; расчетная сила вертикального давления колеса без учета коэффициентов динамичности и сочетаний, ; условная длина распределения местного давления, , здесь сумма моментов инерции сечений верхнего пояса балки и кранового рельса относительно собственных горизонтальных центральных осей, , тогда

4) Проверку уровня приведенных напряжений в стенке в уровне верхнего поясного шва следует производить в двух сечениях при соответствующих положениях кранов: в опорном с Q_max; в пролётном с M_max. При кранах с группами режимов работы до 6К включительно:

- в пролётном сечении

где: у_x - нормальные напряжения изгиба в стенке на уровне верхнего поясного шва, для бисимметричной балки:

- нормальные напряжения, перпендикулярные оси балки.

- среднее касательное напряжение в стенке, Q_M =489,926кН - поперечная сила в сечении с максимальным изгибающим моментом M_max при соответствующем положении кранов; здесь R_y и R_s - расчетные сопротивления, определяемые при фактической толщине стенки;

;

в опорном сечении аналогично при у_x =0

здесь - среднее касательное напряжение в стенке в опорном сечении.

5) Проверка обеспечения общей устойчивости бисимметричной подкрановой балки при наличии тормозной конструкции не производится (общая устойчивость обеспечена), если ширина тормозной конструкции (расстояние от внутреннего края верхнего пояса балки до наружной грани поддерживающего швеллера) h₁ = 86см >B/16 (B - пролёт балки).

6) Проверка обеспечения местной устойчивости элементов сечения подкрановой балки производится так же, как для обычных балок. Отличие состоит в том, что при решении вопроса об устойчивости стенки необходимо рассматривать несколько положений кранов (грузов) на балке, наихудшим образом загружающих рассматриваемые отсеки.

Местная устойчивость верхнего сжатого пояса обеспечена и не требует специальной проверки. Перед решением вопроса об устойчивости стенки нужно убедиться в необходимости постановки поперечных основных рёбер жёсткости, а также, в необходимости проведения самой проверки устойчивости. Условная гибкость стенки



>2.2

поэтому её не следует укреплять поперечными основными рёбрами жёсткости, кроме того , поэтому требуется проверка обеспечения местной устойчивости стенки a=2*hw=2*140=280см

Расчет по второй группе предельных состояний заключается в определении наибольшего прогиба подкрановой балки при действии на неё вертикальных крановых нагрузок от одного крана по формуле:

где: M_n,max = 739,2кНм - наибольший возможный изгибающий момент в балке от нормативной вертикальной крановой нагрузки; ; - предельный относительный прогиб, равный 1/400;



4. Статический расчет рамы

4.1 Расчетная схема рамы

Расчетная схема рамы приведена на рис. 7.

Рис. 7. Расчетная схема рамы

За геометрические оси ступенчатых колонн в расчётной схеме рамы принимают линии, проходящие через центры тяжести сечений верхней и нижней частей колонны. Решётчатый ригель заменяется эквивалентным сплошным, ось которого совмещается с осью нижнего пояса ригеля (рис. 7).

Рама является статически неопределимой системой, для расчета которой, как известно, необходимо знать хотя бы соотношения жёсткостей стержней, её составляющих.

Соотношения жесткостей:

; ;

4.2 Нагрузки на раму

При расчете рамы устанавливаем расчетные постоянные нагрузки от массы ограждающих и несущих конструкций, расчетные временные технологические и атмосферные нагрузки в соответствии с [2].

4.2.1 Расчетные постоянные нагрузки

Нагрузка от массы всех ограждающих и несущих конструкций покрытия принимается равномерно распределенной по длине ригеля. Величину этих нагрузок определим в табличной форме. В таблице 1 приведен перечень конструктивных элементов, вес которых составляет эту нагрузку.

Таблица 1

Наименование нагрузки	Нормативная giн, кН/м2	Коэффициент надёжности по нагрузке, fi	Расчётная, gi, кН/м2
Гравийная защита	0,400	1,3	0,520
Гидроизоляционный ковёр из 3-х слоёв рубероида и одного слоя пергамина	0,160	1,3	0,208
Асфальтовая стяжка t=20 мм, =1800 кг/м3	0,360	1,3	0,468
Утеплитель-Мин.плиты t=200 мм, =150 кг/м3	0,3	1,3	0,39
Пароизоляция из одного слоя рубероида	0,040	1,3	0,052
Стальной профилированный настил	0,150	1,05	0,165
Собственный вес стальных конструкций:	0,20	1,05	0,21
Стропильная ферма	0,20	1,05	0,21
Прогоны	0,180	1,05	0,189
Связи	0,05	1,05	0,0525
ИТОГО:	1,89		2,27

Расчетная постоянная погонная нагрузка на ригель рамы:

.

4.2.2 Расчетная снеговая нагрузка

При расчете рамы нагрузка от веса снега принимается равномерно распределенной по длине ригеля. Нормативное значение снеговой нагрузки на 1 м² горизонтальной проекции покрытия определяют по формуле:

, где:

-коэффициент, учитывающий снос снего с покрытий зданий под действием ветра или иных факторов;

-термический коэффициент, принимаемый в соответсвии с [2];

- коэффициент перехода веса снегового покрова земли к снеговой нагрузке на покрытие;

-вес снегового покрова на горизонтальной поверхности земли.

Расчетную погонную снеговую нагрузку на ригель рамы определяют по формуле:

,

где коэффициент надежности по нагрузке для снеговой нагрузки, принимаемый по указаниям пункта 5.7 [2] в зависимости от отношения нормативной постоянной нагрузки от собственного веса покрытия к нормативному весу снегового покрова .

,

4.2.3 Нагрузка от мостовых кранов

Вертикальное давление подкрановых конструкций на рассматриваемую раму определяют от двух сближенных кранов при их невыгодном для колонны положении (рис. 8). Считается, что грузовые тележки с грузом на обоих кранах максимально приближены к одной стороне рамы.

Рис. 8. Положение кранов и линия влияния опорной реакции средней колонны (рамы)

Наибольшее расчетное вертикальное давление на колонну рамы, ближайшую к грузовым тележкам, определяется по формуле:

;

вес подкрановых конструкций, определяемый по ранее установленным размерам поперечного сечения

Наименьшее расчетное вертикальное давление на противоположную колонну рамы

, где:

-вертикальная нормативная сила минимального давления крана на рельс

.

4.2.4 Ветровая нагрузка

Расчетные значения статической составляющей ветровой погонной нагрузки с наветренной и подветренной сторон на колонны рамы определяют по формулам:

,

где: коэффициент надежности по нагрузке для ветровой нагрузки; нормативное значение ветрового давления, принимаемое в зависимости от района строительства [3]; коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте, принимаемый по [3]; с_е=0,8; с_е'=0,5- аэродинамические коэффициенты.

Нагрузка, действующая на участке h_f от низа ригеля до наиболее высокой точки цеха, заменяется сосредоточенными силами, приложенными в уровне низа ригеля:

,

.

4.2.5 Определение расчетных внутренних усилий

В современной инженерной практике статический расчет рамы выполняется с использованием ЭЦВМ [8], [9] отдельно на каждый вид загружения. Результаты статического расчета рамы оформляются в виде сводной таблицы внутренних усилий (см. таблицу 2), найденных в характерных сечениях одной колонны (обычно левой). В этой же таблице, во второй ее части, производится определение расчетных внутренних усилий в этих сечениях колонны. Расчетными внутренними усилиями считаются такие, которые, возникая при некоторой комбинации загружений, приводят к самому необходимо мощному сечению колонны (или анкерных болтов) при его компоновке. Соответственно, комбинация (сочетание) загружений, приводящая к возникновению расчётных внутренних усилий в рассматриваемом сечении, является расчетной для него.

Обычно рассматриваются два типа основных сочетаний загружений:

- основное сочетание, в котором учитываются загружена всеми постоянными нагрузками и одно, наиболее неблагоприятное, кратковременное загружение, внутренние усилия от которою принимаются с коэффициентом сочетания ;

- основное сочетание, в котором учитываются загружение всеми постоянными нагрузками и не менее двух наиболее неблагоприятных, кратковременных загружений, внутренние усилия от последних принимаются с коэффициентом сочетания .

Для выявления расчетного сочетания загружений в рассматриваемом сечении, следует вначале скомпоновать ограниченный круг вариантов сочетаний, куда непременно попадёт расчетное.

Эти несколько вариантов компонуются следующим образом.

1) Отбирается наиболее неблагоприятное кратковременное загружение (загружения) по одному из нижеперечисленных критериев:

* наибольший возможный положительный момент и соответствующие ему значения и ;

* наибольший, по абсолютной величине возможный отрицательный момент и соответствующие ему значенияи ;

* наибольшая возможная сжимающая сила и соответствующие ей значения

и

* наибольшая возможная сжимающая сила соответствующие ей значения и

2). Затем внутренние усилия, вызываемые отобранным кратковременным загружением (загружениями), складываются с соответствующими внутренними усилиями, вызываемыми загружением всеми постоянными нагрузками.

При выборе кратковременных загружений, входящих в искомую комбинацию, следует учитывать следующее:

1) комбинация загружений должна быть реальной (ветер не может действовать одновременно и справа, и слева; не может действовать одновременно и на правую, и на левую стойки и т.д.);

2) вертикальное крановое давление и поперечное торможение считается одним кратковременным загружением;

3) поперечное торможение не может действовать отдельно от вертикального кранового давления и, напротив, вертикальное крановое давление может действовать отдельно от поперечного торможения.

Наиболее неблагоприятное сочетание загружений для расчёта участков колонны выявляется сравнением внутренних усилий, вызываемых тем или иным сочетанием.

Для расчета анкерных болтов, работающих на растяжение, расчетным сочетанием будет такое, при котором возникающий момент в опорном сечении будет иметь возможно большее по абсолютной величине значение, а нормальная сила - наименьшее.

Учитывая возможную изменчивость нагрузок от собственного веса в меньшую сторону от нормативных, при расчете анкерных болтов все постоянные нагрузки должны приниматься с коэффициентом надежности по нагрузке .

Исходные данные для расчета подготовил студент Гимадеев И.Ф.. группа 5ПГ03у

Нижняя часть колонны Верхняя часть колонны Ригель

Высота (пролет) [м] 12.78 4.52 36

Ширина [м] 1 0.45

Момент инерции 0.231 0.033 1

Номера сечений рамы

1 2 3 4 5 6 7 8

Нагрузка от собственного веса шатра (qс.в.= 25.87 кН/м)

M 366.436 - 148.246 - 278.259 - 452.128 - 452.128 - 278.259 - 148.246 366.436

N - 465.660 - 465.660 - 465.660 - 465.660 - 465.660 - 465.660 - 465.660 - 465.660

Q - 38.467 - 38.467 - 38.467 - 38.467 38.467 38.467 38.467 38.467

Снеговая нагрузка (qснег = 31.92 кН/м)

M 399.723 - 161.712 - 303.536 - 493.198 - 493.198 - 303.536 - 161.712 399.723

N - 577.960 - 577.960 - 507.960 - 577.960 - 577.960 - 577.960 - 577.960 - 577.960

Q - 41.961 - 41.961 - 41.961 - 41.961 41.961 41.961 41.961 41.961

Ветровая нагрузка (Fветр.= 13.16 кН, qветр.= 4.18 кН/м)

M - 497.032 36.937 38.488 98.157 - 108.016 - 30.116 - 28.565 470.037

N 5.641 5.641 5.641 5.641 - 5.641 - 5.641 - 5.641 - 5.641

Q 59.871 19.945 19.945 6.457 12.177 22.292 22.292 52.237

Вертикальная крановая нагрузка (Dmax = 1093.05 кН, Dmin= 416.379 кН)

M 13.315 - 316.506 121.297 9.878 - 67.656 43.763 - 122.205 207.616

N - 1090.929 - 1090.929 2.121 2.121 - 2.121 - 2.121 - 418.500 - 418.500

Q - 24.650 - 24.650 - 24.650 - 24.650 24.650 24.650 24.650 24.650

Горизонтальная крановая нагрузка (T= 33.91 кН)

M 225.519 - 63.062 - 63.551 - 7.765 57.219 1.433 0.944 - 164.191

N - 1.778 - 1.778 - 1.778 - 1.778 1.778 1.778 1.778 1.778

Q 12.342 12.342 12.342 12.342 - 12.342 - 12.342 - 12.342 - 12.342

Загружения	I-I	II-II	III-III	IV-IV
Сочетания загружений	M	N	Q	M	N	Q	M	N	Q	M	N	Q
1.Собственный вес	366.44	-466	-38.47	-148	-466	-38.47	-278	-465.7	-38.5	-452	-466	-38.47
2. Снег	399.72	-508	-41.96	-162	-508	-41.96	-304	-508	-42	-493	-508	-41.96
3.Вертикальное крановое давление Dmax слева	13.315	-1091	-24.65	-317	-1091	-24.65	121.3	2.121	-24.7	9.878	2.121	-24.65
4. То же Dmin справа	207.62	-419	24.65	-122	-419	24.65	1.433	-2.121	24.7	-67.7	-2.12	24.65
5. Поперечное торможение Tk у левой колонны вправо	-225.5	1.778	-12.34	63.06	1.778	-12.34	63.55	1.778	-12.3	7.765	1.778	-12.34
6. То же, у левой колонны влево	225.52	-1.78	12.342	-63.1	-1.78	12.34	-63.6	-1.778	12.3	-7.77	-1.78	12.342
7. То же, у правой колонны вправо	-164.2	1.778	-12.34	0.944	1.778	-12.34	1.433	1.778	-12.3	57.22	1.778	-12.34
8. То же, у правой колонны влево	164.19	-1.78	12.342	-0.94	-1.78	12.34	-1.43	-1.778	12.3	-57.2	-1.78	12.342
9. Ветер слева	-497	5.641	59.871	36.94	5.641	19.95	38.49	5.641	19.9	98.16	5.641	6.457
10. Ветер справа	470.04	-5.64	52.237	-28.6	-5.64	22.29	-30.1	-5.641	22.3	-108	-5.64	12.177
Основное сочетание
	1+10+2+4+6	1+10+5	1+2+3+5+10	1+3+7+9
+Mmax (N, Q)	1439.9	-1355	-13.04	-51.9	-459	-31.62	-72.8	-967.8	-88.7	-322	-458	-69.7
	1+9+5+3	1+3+6+9+2	1+4+6+9	1+2+4+8+10
-Mmax (N, Q)	-12.43	-2127.39	10.296	-659	-2019	-76.64	-1283.5	-765.5	-11.8	-1122	-981	-41.08
	1+6+2+10+4	1+8+10	1+2+8+10	1
-Nmax (+M, Q)	1948.45	-2143.73	-6.377	-148	-466	-38.47	-277	-467.8	-13.8	-452	-466	-38.47
	1+3	1+2+3+6	1+4+6	1+2+4+8+10
-Nmax (-M, Q)	379.75	-466	-38.47	-668	-1962	-71.68	-369	-472.5	-6.06	-1133	-981	-38.61
Сочетание для расчета анкерных болтов
Mmax и Nmin	1+10+2+4+6
	1439.9026	-1355.4633



5. Расчет и конструирование стропильной фермы

Ферма представляется в виде свободно опертой шарнирно-стержневой системы, отвечающей выбранной конструктивной схеме фермы.

5.1 Расчетная схема фермы

На ригель в общем случае действуют: собственный вес покрытий ; снег ; реактивные моменты левый и правый , возникающие вследствие защемления фермы в колоннах.

Равномерно распределенная по длине ригеля вертикальная нагрузка заменяется системой сосредоточенных сил, приложенных к узлам верхнего пояса фермы (рис. 10)

Рис. 10. Схема фермы

Статический расчет фермы произведен с использованием ЭЦВМ.

5.2 Подбор сечений стержней стропильной фермы

Стропильную ферму проектируем со всеми стержнями, состоящими из парных уголков, составленных в тавр.



5.3 Расчетные длины стержней фермы

Подбор поперечного сечения

Расчетные длины стержней в плоскости фермы и из плоскости фермы определяются в соответствии с указаниями таблицы 11 [1]. При этом за расстояние между узлами верхнего пояса фермы, закрепленного от поперечного смещения из плоскости фермы при бесфонарном покрытии принимаем расстояние между ближайшими узлами верхнего пояса, к которым примыкает решетка горизонтальной связевой фермы в торцевом блоке. Для стержневых элементов решетки за примем расстояние между центрами соответствующих узлов.

Стержни 19 и 25 не рассчитываем, т.к. они являются продолжением верхней части колонн.

Все стержни верхнего пояса фермы проектируем из спаренного равнополочного уголка.

Все стержни нижнего пояса фермы проектируем из спаренного равнополочного уголка.

Таблица 3. Раскосы проектируем из спаренного равнополочного уголка

Расчетные усилия в стержнях фермы
Элемент	Стержень	Усилия в стержнях, кг	Расчетные усилия, кг
		Вертикальные нагрузки	Горизонтальные нагрузки	Без учета защемления	С учетом защемления
		единичные	Загружение собственным весом Fg=25,878*3 кН	Снег FS=31,92*3 кН	Распор Hp=69,7кН	Защемление
		на левой половине	на правой половине		на левой половине	на правой половине	на всей ферме		единичные	Мл=1133	Мп=1133
									Мл=1	Мп=1
Верхний пояс	i	Niл	Niп	(Niл+Niп)Fg	NiлFs	NiпFs	(Niл+Niп)Fs	NiH	NiлМ	NiпМ	NiлММл	NiпММп	?N	?N
	6	0	0.3175	0.000	0.000	35.843	35.843	-	0.3200	0.0000	316.429	0.000		144.526
	7	-6.6667	0.2646	-971.005	-752.604	29.871	-722.733	-	0.1909	0.0398	188.785	-39.330	-1693.738	-1544.283
	8	-6.6667	0.2646	-971.005	-752.604	29.871	-722.733	-	0.1909	0.0398	188.785	-39.330	-1693.738	-1544.283
	9	-9.5238	0.2117	-1387.141	-1075.142	23.899	-1051.243	-	0.1268	0.0634	125.431	-62.716	-2438.384	-2375.669
	10	-9.5238	0.2117	-1387.141	-1075.142	23.899	-1051.243	-	0.1268	0.0634	125.431	-62.716	-2438.384	-2375.669
	11	-8.5714	0.1588	-1248.424	-967.625	17.927	-949.698	-	0.0791	0.0791	78.218	-78.218	-2198.123	-2198.123
	12	-8.5714	0.1588	-1248.424	-967.625	17.927	-949.698	-	0.0791	0.0791	78.218	-78.218	-2198.123	-2198.123
	13	-5.7143	0.1058	-832.288	-645.087	11.944	-633.144	-	0.0634	0.1268	62.716	-125.431	-1465.431	-1528.146
	14	-5.7143	0.1058	-832.288	-645.087	11.944	-633.144	-	0.0634	0.1268	62.716	-125.431	-1465.431	-1528.146
	15	-2.8571	0.0529	-416.137	-322.538	5.972	-316.566	-	0.0398	0.1909	39.330	-188.785	-732.703	-882.158
	16	-2.8571	0.0529	-416.137	-322.538	5.972	-316.566	-	0.0398	0.1909	39.330	-188.785	-732.703	-882.158
	17	0	0	0.000	0.000	0.000	0.000	-	0.0000	0.3200	0.000	-316.429	-	164.119
	18	0	0.3175	0.000	0.000	35.843	35.843	-	0.3200	0.0000	316.429	0.000	-	144.526

Таблица 3. (продолжение)Стойки проектируем из спаренного равнополочного уголка.

	i	Niл	Niп	(Niл+Niп)Fg	NiлFs	NiпFs	(Niл+Niп)Fs	NiH	NiлМ	NiпМ	NiлММл	NiпММп	?N	?N
Нижний пояс	1	3.8095	-0.291	512.470	430.054	-32.851	397.203	69.700	-0.2487	-0.0226	-245.904	-22.355	909.673	641.414
	2	8.5714	-0.2381	1213.745	967.625	-26.879	940.746	69.700	-0.1576	-0.0525	-155.812	-51.938	2154.491	1946.742
	3	9.5238	-0.1852	1360.167	1075.142	-20.907	1054.235	69.700	-0.1000	-0.0714	-98.883	-70.630	2414.402	2244.888
	4	7.1429	-0.1323	1021.094	806.362	-14.935	791.427	69.700	-0.0714	-0.1000	-70.630	-98.883	1812.521	1643.007
	5	4.2857	-0.0794	612.648	483.813	-8.963	474.849	69.700	-0.0525	-0.1576	-51.938	-155.812	1087.497	879.747
	6	1.4286	-0.2646	169.537	161.275	-29.871	131.404	69.700	-0.0226	-0.2487	-22.355	-245.904	300.941	32.681
Раскос	26	-5.5238	-0.0384	-810.134	-623.582	-4.335	-627.917	-	-0.0907	0.0298	-89.721	29.460	-1438.051	-1498.312
	27	4.1429	0.0384	609.006	467.692	4.335	472.027	-	0.0677	-0.0222	66.910	-21.970	1081.033	1125.973
	28	-2.7619	-0.0384	-407.864	-311.791	-4.335	-316.126	-	-0.0594	0.0195	-58.696	19.273	-723.990	-763.412
	29	1.381	0.0384	206.736	155.901	4.335	160.236	-	0.0473	-0.0155	46.798	-15.367	366.972	398.403
	30	0	-0.0384	-5.593	0.000	-4.335	-4.335	-	-0.0436	0.0143	-43.146	14.167	-9.928	-38.907
	31	-1.381	0.0384	-195.550	-155.901	4.335	-151.566	-	0.0363	-0.0119	35.874	-11.780	-347.116	-323.022
	32	2.0714	-0.0384	296.106	233.840	-4.335	229.505	-	-0.0119	0.0363	-11.780	35.874	525.612	549.706
	33	-2.0714	0.0384	-296.106	-233.840	4.335	-229.505	-	0.0143	-0.0436	14.167	-43.146	-525.612	-554.590
	34	2.0714	-0.0384	296.106	233.840	-4.335	229.505	-	-0.0155	0.0473	-15.367	46.798	525.612	557.043
	35	-2.0714	0.0384	-296.106	-233.840	4.335	-229.505	-	0.0195	-0.0594	19.273	-58.696	-525.612	-565.035
	36	2.0714	-0.0384	296.106	233.840	-4.335	229.505	-	-0.0222	0.0677	-21.970	66.910	525.612	570.552
	37	-2.0714	0.0384	-296.106	-233.840	4.335	-229.505	-	0.0298	-0.0907	29.460	-89.721	-525.612	-585.872
Стойка	19	-0.5000	0.0000	-72.825	-56.445	0.000	-56.445	-	0.0397	0.0000	39.249	0.000	-129.270	-90.021
	20	-1.0000	0.0000	-145.650	-112.890	0.000	-112.890	-	0.0000	0.0000	0.000	0.000	-258.540	-258.540
	21	-1.0000	0.0000	-145.650	-112.890	0.000	-112.890	-	0.0000	0.0000	0.000	0.000	-258.540	-258.540
	22	-0.5000	0.0000	-72.825	-56.445	0.000	-56.445	-	0.0196	0.0196	19.404	19.404	-129.270	-90.462
	23	0.0000	0.0000	0.000	0.000	0.000	0.000	-	0.0000	0.0000	0.000	0.000	0.000	0.000
	24	0.0000	0.0000	0.000	0.000	0.000	0.000	-	0.0000	0.0000	0.000	0.000	0.000	0.000
	25	0.0000	0.0000	0.000	0.000	0.000	0.000	-	0.0000	0.0397	0.000	39.249	0.000	39.249

Опорные раскосы 26 и 37 проектируем из спаренного не равнополочного уголка, составленного широкими полками.

для сжатых стержней;

для растянутых стержней.

В фермах пролетом до 30м включительно сечение верхнего и нижнего поясов назначается постоянным по длине фермы и подбирается по усилию в наиболее загруженной панели.

1)Стержень №7(верхний пояс)

Наибольшее сжимающее усилие ,

,,,,

,

, .

Проверим №18: ,, , , , .

,

,

,

Принимаем №18: ,, .

1)Стержень №9(верхний пояс)

Наибольшее сжимающее усилие ,

,,,,

,

, .

Проверим №20: ,, , , .

,

,

,

Принимаем №20: ,, .

2) Стержень №20(стойка)

Наибольшее сжимающее усилие

,,,



Проверим №7: , , , , .

,

,

, .

Принимаем №7: , , .

3)Стержень №28(раскос)

Наибольшее сжимающее усилие

, , , , .

Проверим №10: , , , , .

,

,

, .

Проверим №12,5: , , , , .



,

, .

Принимаем №12,5: , , .

4)Стержень №27(раскос)

Наибольшее растягивающее усилие

, , , .

.

Проверим №12,5: , , , , .

, ,

,

Принимаем №12,5: , , .

5)Стержень №26(опорный раскос)

Наибольшее сжимающее усилие

, , , , .



Проверим №16: , , , , .

,

,

, .

Принимаем №16: , , .

6)Стержень №1(нижний пояс)

Наибольшее растягивающее усилие

, , .

.

Проверим №12: , , , , .

, ,

,

Принимаем №12: , , .

6)Стержень №2(нижний пояс)

Наибольшее растягивающее усилие

, , .



.

Проверим №16: , , , , .

, ,

,

Принимаем №16: , , .

Таблица 4. Подбор сечений стержней фермы

Элемент	№ стержня	Расчетное усилие, кН	Принятое сечение	Площадь А, см2	Расчетные длины, см	Радиусы инерции, см	Гибкости			, кН/см2
					lefx	lefy	ix	iy
Верхний пояс	7 9	-1693,738 -2438,384	180x180x18 200x200x14	61,99 90,78	300 300	300 3000	3,54 6,08	5,51 3,91	54,446 49,34	84,745 76,72	0,782 0,720	0,95 0,95	27,32 26,86
Нижний пояс	1 2	909,673 2154,491	120x120x10 160x160x14	22,24 49,07	600 600	600 ...

Подобные документы

• Сварная колонна

  Проектирование сварной ступенчатой колонны промышленного одноэтажного здания для поддержания кровли и подкрановых путей, закреплена к фундаментальной опоре болтами жестко. Расчет верхней и нижней части колонны. Расчет и конструирование узлов колонны.
  
  курсовая работа [1,2 M], добавлен 09.02.2009
  

• Металлические конструкции

  Компоновка 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 25.03.2013
  

• Одноэтажное промышленное здание

  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 06.03.2013
  

• Проектирование ректификационной колонны непрерывного действия

  Материальный баланс ректификационной колонны непрерывного действия для разделения ацетона и воды, рабочее флегмовое число. Коэффициенты диффузии в жидкости для верхней и нижней частей колонны. Анализ коэффициента массопередачи и расчет высоты колонны.
  
  курсовая работа [107,7 K], добавлен 20.07.2015
  

• Подбор сечения нижней части колонны

  Практический конструкторский расчет подбора сечения нижней части колонны: проверка устойчивости ветвей и расчет решетки подкрановой колоны. Проверка устойчивости колонны в плоскости действия момента как единого стержня и конструирование узла сопряжения.
  
  лабораторная работа [49,7 K], добавлен 01.12.2010
  

• Ректификационная установка непрерывного действия

  Материальный баланс колонны и рабочее флегмовое число. Средние массовые расходы по жидкости для верхней и нижней частей колонны. Объемные расходы пара и жидкости. Гидравлический расчет ректификационной колонны. Тепловой расчет установки и штуцеров.
  
  курсовая работа [520,4 K], добавлен 04.05.2015
  

• Расчет и проектирование центрально-сжатой сварной колонны

  Определение геометрических размеров колонны, выбор материала, оценка прочностных характеристик и анализ полученных результатов. Специфика конструкций, изготовленных из металлических деталей, соединенных сваркой. Преимущества сварных конструкций.
  
  курсовая работа [1,2 M], добавлен 09.05.2023
  

• Стальные конструкции рабочей площадки

  Исходные данные для проектирования. Расчет настила, балки настила, главной балки, укрепительного стыка главной балки, колонны. Схема расположения основной ячейки. Определение грузовой площади. Проверка на прочность и устойчивость стенки балки и колонны.
  
  курсовая работа [336,5 K], добавлен 21.05.2010
  

• Расчет балочной клетки и колонн рабочей площадки

  Компоновка элементов балочной клетки; подбор ее поперечного сечения и проверка общей устойчивости. Определение размеров несущего настила. Вычисление центрально сжатой колонны балочной клетки: стержня, соединительных планок, базы и оголовка колонны.
  
  курсовая работа [576,6 K], добавлен 05.11.2012
  

• Расчет ректификационной колонны для разделения смеси ацетон-вода с ситчатыми тарелками

  Расчет ректификационной колонны непрерывного действия для разделения бинарной смеси ацетон-вода. Материальный баланс колонны. Скорость пара и диаметр колонны. Гидравлический расчет тарелок, определение их числа и высоты колонны. Тепловой расчет установки.
  
  курсовая работа [2,2 M], добавлен 02.05.2011
  

• Рассчитать основные размеры бражной колонны

  Расчет бражной колонны, зависимость геометрических размеров бражной колонны от количества продукта-дистиллята, и абсолютной температуры пара. Создание математической модели бражной колонны и выяснение влияния продукта-дистиллята и температуры пара.
  
  дипломная работа [20,0 K], добавлен 21.07.2008
  

• Отбензинивающая колонна К-1

  Технологический расчет отбензинивающей колонны мощностью 6 млн т в год по нефти. Коэффициенты относительной летучести фракций. Состав дистиллята и остатков. Материальный баланс колонны. Температурный режим колонны. Расчёт доли отгона сырья на входе.
  
  курсовая работа [366,8 K], добавлен 16.02.2015
  

• Балочная клетка

  Расчет прокатной балки настила, главной балки, центрально-сжатой колонны, оголовка, планок, базы колонны. Расчетный максимальный изгибающий момент в середине пролета. Общая устойчивость главной балки. Определение предельно допустимого прогиба балки.
  
  курсовая работа [592,2 K], добавлен 06.04.2015
  

• Конструирование и расчет металлических конструкций технологической площадки

  Компоновка и подбор сечения балки. Проверка жесткости и устойчивости балки. Проверка местной устойчивости элементов балки. Конструирование укрупнительного стыка балки и сопряжения балки настила с главной балкой. Компоновка сечения сквозной колонны.
  
  курсовая работа [322,2 K], добавлен 23.06.2019
  

• Расчет сварной колонны

  Проектирование сплошной и сквозной колонны. Расчет материальной и свободной осей. Определение размеров опорной плиты. Расчет и конструирование траверсы, ребра жесткости, оголовка колонны, сварочных швов. Проверка принятого расчетного сопротивления бетона.
  
  контрольная работа [281,1 K], добавлен 16.04.2013
  

• Расчет ректификационной колонны

  Технологические и конструкторские расчеты основных параметров ректификационной колонны: составление материального баланса, расчет давления в колонне; построение диаграммы фазового равновесия. Определение линейной скорости паров, тепловой баланс колонны.
  
  курсовая работа [330,8 K], добавлен 06.03.2013
  

• Расчет и проектирование ректификационной колонны насадочного типа

  Расчет и проектирование колонны ректификации для разделения смеси этанол-вода, поступающей в количестве 10 тонн в час. Материальный баланс. Определение скорости пара и диаметра колонны. Расчёт высоты насадки и расчёт ее гидравлического сопротивления.
  
  курсовая работа [56,3 K], добавлен 17.01.2011
  

• Причины прихватов бурильной колонны и определение верхней границы прихвата для заданных условий

  Природа прихватов колонн бурильных и обсадных труб. Факторы, влияющие на возникновение прихватов колонны труб. Определение верхней границы глубины прихвата. Схема действующих сил при прихвате колонн труб. Специфика основных методов ликвидации прихватов.
  
  реферат [264,5 K], добавлен 19.02.2015
  

• Ректификационная установка непрерывного действия

  Определение скорости пара и диаметра колонны, числа тарелок и высоты колонны. Гидравлический расчет тарелок. Тепловой расчет колонны. Выбор конструкции теплообменника. Определение коэффициента теплоотдачи для воды. Расчет холодильника для дистиллята.
  
  курсовая работа [253,0 K], добавлен 07.01.2016
  

• Работа бурильной колонны

  Бурильные колонны, бурильные трубы и их соединения, типы переводников. Обсадные колонны, обсадные трубы и их соединения. Элементы технологической оснастки. Основы вскрытия и испытания продуктивных пластов. Профилактика и ремонт бурового оборудования.
  
  отчет по практике [2,7 M], добавлен 11.01.2011
  

• главная
• рубрики
• по алфавиту
• вернуться в начало страницы
• вернуться к началу текста
• вернуться к подобным работам