Металеві конструкції одноповерхової виробничої будівлі
Розрахунково - пояснювальна записка до курсового проекту № 2
керівник: Ковалёв А.Ф.
студент групи ЗПЦБ 94-2 Коновалов С.В.
Кривий Ріг
1999 р.
ЗМІСТ
I. Визначення навантажень і розрахунок рами каркасу одноповерхової будівлі 2
1. Компонування конструктивної схеми рами каркаса............................................................................. 2
2. Визначення розрахункової схеми рами і діючих навантажень........................................................ 3
3. Навантаження від снігу........................................................................................................................................ 4
4. Навантаження від мостових кранів................................................................................................................ 4
5. Навантаження від вітру........................................................................................................................................ 5
6. Розрахунок поперечної рами.............................................................................................................................. 7
II. Розрахунок та конструювання позацентрово-стиснутих одноступінчатих колон 9
1. Підбір перерізу стержня позацентрово-стиснутої ступінчатої колони......................................... 9
2. Визначення розрахункових довжин.............................................................................................................. 9
3. Підбір перерізу верхньої частини колони..................................................................................................... 9
4. Підбір перерізу нижньої частини колони................................................................................................... 13
5. Розрахунок елементів з’єднувальної решітки........................................................................................ 17
6. Перевірка стійкості нижньої частини колони, як єдиного складеного стержня в площині дії моменту 18
7. З’єднання верхньої та нижньої частини колони................................................................................... 19
8. База колони............................................................................................................................................................. 22
III. Розрахунок підкранової балки............................................................................................................. 24
1. Навантаження на підкранову балку........................................................................................................... 24
2. Визначення розрахункових зусиль:............................................................................................................. 24
3. Підбір перерізу балки............................................................................................................................................ 25
4. Перевірка міцності перерізу............................................................................................................................. 26
IV. Розрахунок та конструювання кроквяних ферм................................................................. 27
1. Збір навантажень на ферму.............................................................................................................................. 27
2. Визначення розрахункових зусиль.............................................................................................................. 28
3. Підбір перерізів елементів ферми................................................................................................................... 30
4. Розрахунок зварних швів кріплення розкосів і стояків до фасонок і поясів ферми.............. 31
5. Розрахунок і конструювання вузлів ферми.............................................................................................. 31
Література...................................................................................................................................................................... 35
I. Визначення навантажень і розрахунок рами каркасу одноповерхової будівлі
Компонування конструктивної схеми рами каркаса
Визначаємо розмір H 2.
 |
що кратне 200 мм;
Висота цеху від рівня полу до низу кроквяних ферм:
 |
Найближчий розмір H o, кратний 600 мм є 21600;
Приймаємо H о =21600 мм;
 |
Прийнявши висоту підкранової балки і кранової рейки визначаємо висоту верхньої частини колони:
 |
Висота нижньої частини колони:
 |
Повна висота колони
Висоту ферми на опорі приймаємо H ф = 2250 мм без ліхтаря.
Так як необхідно забезпечити прохід в тілі колон для обслуговування кранів, то ширину перерізу верхньої частини колони приймаємо h в = 450 мм; що більше ніж
 |
В межах висоти ферми переріз призначаємо 350 мм, (прив’язка зовнішньої грані колони до розбивочної осі прийнята а = 250 мм).
 |
Установлюємо висоту перерізу нижньої частини колони, з урахуванням вільного пересування крана вздовж цеху
Приймаємо l 1 = 750 мм;
 |
Ширина перерізу нижньої частини колони
 |
Проліт мостового крана:
Переріз верхньої частини приймаємо суцільним, а нижньої – наскрізним.
Навантаження від снігу
Для м. Львова (I сніговий район) величина снігового навантаження S 0 = 0,5 кПа; коефіцієнти g 1s = 1,4; m = 1 (a ≤ 0 ≤ 25°)
 |
Розрахункове значення лінійного рівномірного навантаження від снігу
 |
Опорна реакція ригеля рами від снігового навантаження:
Навантаження від вітру
Визначаємо величину навантаження від вітру на раму. Тип місцевості В.
Нормативне значення вітру для м. Львів w 0 = 0,38 кПа (III вітровий район);
Розрахункове значення активного тиску вітру, в кН/м на характерних відмітках:
-
 |
на висоті 5 м
-
 |
на висоті 10 м
-
 |
на висоті 20 м
-
 |
на висоті 21,6 м
-
 |
на висоті 25 м
 |
 |
 |
Величина згинаючого моменту в колоні від активного тиску вітру, як в стояку з защемленим нижнім кінцем і вільним верхнім.
 |
Величина еквівалентного активного і пасивного рівномірно розподіленого навантаження на раму:
 |
Розрахункове значення активної і пасивної складової зосередженої навантаження від вітру:
 |
 |
Розрахунок поперечної рами.
Визначаємо співвідношення моментів інерції елементів рами.
 |
Момент інерції ригеля:
 |
Момент інерції нижньої частини колони
Момент інерції верхньої частини колони:
 |
Якщо прийняти I в = 1, то I н = 7,9; I р = 22,91;
Розрахунок рами виконано на комп’ютері. Розрахунок колони виконуємо після знаходження найбільш несприятливих сполучень зусиль M і N
|
| 4-4 | Q | 12 | -10,9 | -2,6 | -2,34 | -18,0 | -16,2 | 18,0 | -16,2 | ±16,2 | ±14,58 | ±12,1 | ±10,89 | 87,6 | 78,84 | 76,6 | 68,4 | 1,5 | 76,7 | 1,3*,4,5 | 98,72 | 1,3,4 | -45,1 | 1,2,3,4 | -44,02 |
| N | 11 | -487,5 | -96,2 | -86,58 | -838,7 | -754,83 | -267,2 | -240,48 | ±3,6 | ±3,24 | ±3,6 | ±3,24 | 14,1 | 12,69 | -14,1 | -12,69 | 1,5* | -501,6 | 1,2,3*,4,5* | -830,49 | 1,5 | -473,4 | 1,3,4,5 | -1232,9 | ||
| M | 10 | +108,3 | +35,4 | +31,86 | 3,4 | 3,06 | 209,0 | +188,1 | ±242,4 | ±218,16 | ±204,1 | ±183,69 | -895,3 | -805,77 | +844,1 | +759,69 | 952,2 | 1306,11 | -787,2 | -912,77 | ||||||
| 3-3 | N | 9 | -452,3 | -96,2 | -86,58 | -838,7 | -754,83 | -267,2 | -240,48 | ±3,6 | ±3,24 | ±3,6 | ±3,24 | 14,1 | 12,69 | -14,1 | -12,69 | - | - | - | - | 1,3,4 | -1294,6 | 1,2,3,4,5* | -1309,64 | |
| M | 8 | -81,7 | -9,0 | -8,1 | -308,9 | -78,01 | -103,3 | -92,97 | ±39,1 | ±35,19 | ±5,9 | ±5,31 | 80,1 | 72,09 | -65,5 | -58,95 | - | - | - | - | -429,7 | -461,95 | ||||
| 2-2 | N | 7 | -398,3 | -96,2 | -86,58 | 3,5 | 3,15 | -3,5 | -3,15 | ±3,6 | ±3,24 | ±3,6 | ±3,24 | 14,1 | 12,69 | -14,1 | -12,69 | 1,3,4 | -398,4 | 1,3,4,5 | -379,22 | 1,5* | -412,4 | 1,2,5* | -497,6 | |
| M | 6 | -54,7 | -35,1 | -31,59 | 112,2 | 100,98 | 28,6 | 25,74 | ±39,1 | ±35,19 | ±5,9 | ±5,31 | 80,1 | 72,69 | -65,5 | -58,95 | 96,6 | 153,56 | -120,2 | -145,24 | ||||||
| 1-1 | N | 5 | -391,6 | -96,2 | -86,58 | 3,5 | 3,15 | -3,5 | -3,15 | ±3,6 | ±3,24 | ±3,6 | ±3,24 | 14,1 | 12,69 | -14,1 | -12,69 | 1,5 | -378,91 | 1,3,4*,5 | -379,01 | 1,5* | -405,7 | 1,2,3*,4*,5* | -497,3 | |
| M | 4 | -111,8 | -48,8 | -43,56 | 18,2 | 16,38 | -65,4 | -58,86 | ±18,3 | ±16,47 | ±69,2 | ±62,28 | 159,9 | 143,9 | -178,6 | -160,74 | 48,1 | 110,77 | -290,4 | -437,24 | ||||||
| y | 3 | 1 | 1 | 0,9 | 1 | 0,9 | 1 | 0,9 | 1 | 0,9 | 1 | 0,9 | 1 | 0,9 | 1 | 0,9 | 1 | 0,9 | 1 | 0,9 | ||||||
| Навантаження та комбінація зусиль | 2 | Постійне | Від снігу | на лівий стояк | на правий стояк | на лівий стояк | на правий стояк | зліва | справа | навант. | зусил. | навант. | зусил. | навант. | зусил. | навант. | зусил. | |||||||||
| Dmax | Т | Вітер | + Mmax Nвідп | - Mmax Nвідп | ||||||||||||||||||||||
| № n/n | 1 | 1 | 2 | 3 | 3* | 4 | 4* | 5 | 5* |
|
|
|
| |||||||||||||
Підкранова гілка
 |
Зовнішня гілка
База колони
Вихідні дані: розрахункові сполучення зусиль – для розрахунку бази підкранової гілки колони на рівні зрізу фундаменту: M = -912,77 кН ×м;
N = -1232,9 кН; матеріал фундаменту – важкий бетон класу В10 матеріали елементів бази – сталь С235.
 |
Розрахункове зусилля в підкрановій гілці колони
 |
Необхідна площа опорної плити бази
Товщину траверси приймаємо t tr = 12 мм; а звис плити призначаємо
c = 4,8 см;
 |
Ширина опорної плити
 |
Необхідна довжина плити
Так як L pl < висоти перерізу підкранової гілки, тобто < 60 см; то приймаємо мінімально допустиму довжину бази, тобто:
L pl = 60 + 2×2,5 = 65 см;
 |
Фактичні напруження під опорною плитою
Для визначення товщини плити розглянемо три ділянки:
- консольна (ділянка 1);
- обперту на чотири сторони (ділянка 2);
- обперту на три сторони (ділянка 3);
 |
Згинаючий момент на ділянці 1.
Згинаючий момент на ділянці 2 визначаємо як в балці прольотом a, так як
 |
b/a = 58/9,6 = 6,04 > 2
Згинаючий момент на ділянці 3
 |
Необхідну товщину плити визначаємо по максимальному моменту (ділянка 3)
 |
Приймаємо товщину плити з урахуванням припуску на фрезерування 20 мм.
 |
Висоту траверси визначаємо за умови розміщення зварних швів, кріплення траверси до гілки колони (зусилля передаються через 4 шва). Зварювання напівавтоматичне дротом СВ-08А d = 1,4…2 мм при катеті шва k f = 5 мм;
Приймаємо h tr = 20 см;
 |
Рівномірно розподілене лінійне навантаження на траверсу
 |
Згинаючий момент в траверси як в балці обпертій на полиці колони
 |
Поперечна сила
 |
Геометричні характеристики траверси:
Нормальні напруження в траверси
 |
Дотичні напруження:
Приведені напруження:
міцність траверси забезпечена.
Підбір перерізу балки
 |
Приймаємо підкранову балку симетричного перерізу з гальмівною конструкцією в вигляді листа з ріфльоної сталі t = 6 мм і швелера № 36. Значення коефіцієнту b знаходимо по формулі:
 |
Задаймося k ст = h ст/t ст = 120
 |
Мінімальна висота балки:
Приймаємо h б = 130 см (кратного 10 см).
Задаємося товщиною полиць t н = 2 см;
 |
h ст = h б - 2×t н = 130 -2×2 = 126 см;
Приймаємо стінку товщиною 1 см; k ст = 126/1 = 126;
 |
Розміри поясних листів знаходимо:
Приймаємо пояс з листа перерізом 20х380 мм, A n = 76 см2;
 |
Стійкість пояса забезпечена, так як
Перевірка міцності перерізу
 |
Визначаємо геометричні характеристики перерізу:
Геометричні характеристики гальмівної балки відносно осі y-y (у склад гальмівної балки входять верхній пояс, гальмівний лист і швелер).
 |
- відстань від осі підкранової балки до центру ваги перерізу
 |
Перевіряємо нормальні напруження в верхньому поясі (точка А).
Міцність на дію дотичних напружень на опорі забезпечена, так як товщина стінки більше той, яку ми знайшли виходячи з умов зрізу.
Жорсткість балки теж забезпечена, так як прийнята висота балки
h б > h min.
 |
Перевіряємо міцність стінки балки від дії місцевих напружень під колесом крану.
Збір навантажень на ферму
а) Постійні навантаження:
 |
Постійні навантаження за винятком ваги ліхтаря
 |
Величина вузлових навантажень:
 |
Реакції ферми від постійного навантаження:
б) Навантаження від снігу:
 |
Розрахункове значення лінійного рівномірного навантаження від снігу:
в) Навантаження від рамних моментів
Перша комбінація (для оцінок можливостей додаткових зусиль в розкосах і опорній панелі верхнього поясу, а також розрахунку опорного вузла).
 |
Найбільший по абсолютній величіні згинаючий момент
 |
Відповідний момент для правої сторони при тих же навантаженнях
 |
Друга комбінація (для оцінки можливих стискаючих зусиль в нижньому поясі). Стиск нижнього поясу від опорних моментів може виникнути при мінімальному розтягуючому зусиллі в поясі. Таке зусилля може виникнути при врахуванні тільки постійного навантаження, а тому з першої комбінації виключаємо навантаження від ригелю:
г) Навантаження від розпору рами
 |
I-а комбінація:
 |
I I-а комбінація:
Література
1. СНіП II-23-81 ”Стальні конструкції”.
2. СНіП 2.01.07-85 ”Нагрузки и воздействия ”.
3. “Металеві конструкції”. Загальний курс: В.А. Беленя, Г.С. Веденников та інші; під редакцією Беленя Е.И.: Стройиздат 1986 р.
4. Методичні вказівки до виконання курсового проекту з металевих конструкцій “Визначення навантажень і розрахунок рами каркасу одноповерхової промислової будівлі” В.В. Пінський, В.М. Дмітрієнко, В.І. Вербицький 1995 р.
5. Методичні вказівки до виконання курсового проекту з металевих конструкцій “Розрахунок та конструювання позацентрово стиснутих одноступінчатих колон”
6. Методичні вказівки до виконання курсового проекту з металевих конструкцій ”Розрахунок та конструювання кроквяних ферм”
Металеві конструкції одноповерхової виробничої будівлі
Дата: 2019-05-28, просмотров: 217.
