Міністерство освіти і науки, молоді та спорту України

Міністерство освіти і науки, молоді та спорту України

Національний університет водного господарства

Та природокористування

Кафедра інженерних конструкцій

 

 

051-159

Методичні вказівки

до виконання курсового проекту на тему „Стальний каркас одноповерхової виробничої будівлі” з дисципліни

„Металеві конструкції” студентами напряму підготовки

6.060101 - „Промислове та цивільне будівництво”

Всіх форм навчання

 

Компонування каркасу. Визначення навантажень та

статичний розрахунок поперечної рами.

 

 

Рекомендовано методичною

комісією за напрямом підготовки

6.060101 «Будівництво».                       

Протокол № 3від 24.11.2010р.

 

 

Рівне – 2011

Методичні вказівки до виконання курсового проекту на тему „Стальний каркас одноповерхової виробничої будівлі” з дисципліни „Металеві конструкції” студентами напряму підготовки 6.060101 „Промислове та цивільне будівництво” всіх форм навчання. Компонування каркасу. Визначення навантажень та статичний розрахунок поперечної рами. /Налепа О.І., Романюк В.В. – Рівне: НУВГП, 2011. – 28с./

 

Упорядники: Налепа О. І., к.т.н., доцент, Романюк В.В., к.т.н., доцент.

 

Відповідальний за випуск: Є.М.Бабич, д.т.н., професор, завідувач кафедри інженерних конструкцій

 

У методичних вказівках наведені основні положення компонування поперечної рами, влаштування системи в’язів будівлі, визначення навантажень на раму та її статичного розрахунку. Всі розрахунки розглядаються на конкретному прикладі.

 

 

ã О.І.Налепа, В.В.Романюк, 2011

ã НУВГП, 2011

Зміст
	стор.
Вихідні дані ……………………………………….………… 1. Компонування поперечної рами ……………...………… 1.1. Розміщення колон на плані …………………………. 1.2. Розробка конструктивної схеми каркасу ………….. 1.3. Забезпечення просторової жорсткості будівлі …..... 2. Розрахунок поперечної рами …………………...……….. 2.1. Визначення навантажень на раму ………………..…       2.1.1. Постійне навантаження ………….……………       2.1.2. Снігове навантаження …………..….…………       2.1.3. Кранове навантаження ……..............................       2.1.4. Вітрове навантаження ……..………….……… 2.2. Вихідні дані для статичного розрахунку рами ……. 2.3. Розрахункова схема і статичний розрахунок рами ………………………………………………………….. Перелік використаної літератури ……………………..……	4 7 7 7 10 14 14 14 15 16 18 22   23 28

 

Вступ

Курсовий проект з дисципліни ”Металеві конструкції” на тему ”Стальний каркас одноповерхової виробничої будівлі” виконують студенти спеціальності 6.060101 - „Промислове та цивільне будівництво” всіх форм навчання з метою оволодіння навичками проектування конструкцій каркасів виробничих будівель.

Курсовий проект виконується за індивідуальним завданням, шифр якого для студентів денної форми навчання видає керівник курсового проекту, а для студентів заочної форми навчання складається з першої літери прізвища та двох останніх цифр залікової книжки. До складу проекту входять розрахунково-пояснювальна записка та графічна частина. Розрахунково-пояснювальна записка обсягом 50…60 сторінок разом з рисунками і таблицями містить такі розділи:

1. Компонування поперечної рами.

2. Розрахунок поперечної рами.

3. Розрахунок та конструювання колони рами.

4. Розрахунок та конструювання ферми покриття.

Графічна частина виконується на одному аркуші формату А1 і включає: поперечний розріз будівлі, загальний вигляд колони, креслення відправної марки кроквяної ферми, геометричну схему ферми, вузли опирання ферми на колону та колони на фундамент, специфікацію сталі на відправну марку ферми.

В даних методичних вказівках розглядаються питання компонування поперечної рами, тобто визначення габаритних вертикальних та горизонтальних її розмірів, забезпечення просторової жорсткості будівлі за рахунок влаштування в’язів, збору навантажень на раму та її статичному розрахунку. Всі розрахунки розглядаються на конкретному прикладі.

 

Вихідні дані

 

Вихідні дані для виконання курсового проекту студенти вибирають з табл.1, табл.2, табл.2а і табл.3 [4] згідно шифру.

 

Шифр: А-5

1	Довжина будівлі		96
2	Проліт будівлі		24,0
3	Відмітка головки кранової рейки		17,4
4	Проліт мостового крана		22,0
5	Вантажопідйомність мостового крана		50/10
6	Поздовжній крок колон будівлі		6,0
7	Зазор між верхньою точкою крана і низом ригеля		0,45
8	Розрахункове граничне постійне навантаження на ригель рами		1,2
9	Вага снігового покриву		1,6
10	Швидкісний напір вітру		0,7
11	Висота підкранової балки з рейкою		1,2
12	Коефіцієнт просторової жорсткості		0,42
13	Співвідношення моментів інерції перерізів верхньої і нижньої частин колони		0,2
14	Співвідношення моментів інерції перерізів ригеля і нижньої частини колони		0,9
15	Вага погонного метра верхньої частини колони		220
16	Вага погонного метра нижньої частини колони		250
17	Вага погонного метра підкранової балки		3,0
18	Матеріал колони	Сталь марки	10Г2С1
19	Матеріал ферми	Сталь марки	10Г2С1
20	Матеріал фундаменту	Бетон класу	В15
21	Режим роботи мостового крана		середній
22	Відмітка низу опорної плити бази колони		-1,0

 

Основні характеристики мостового крану Q=50/10 т

Вантажо підйомність крана, т		Проліт будівлі	Розміри, мм				Тиск колеса крана, кН		Маса, т		Тип кранової рейки
Головний гак	Допоміжний гак		Нк	В1	В2	К	F1	F2	Візка Gt	Крана з візком G
50	10	24	3150	300	6760	5250	470	-	18	66,5	КР-80

 

Габаритні розміри мостового крану Q=50/10 т

 

Розрахунок поперечної рами

Постійне навантаження

 

В курсовому проекті постійне розрахункове граничне навантаження на ригель рами (згідно завдання).

Розрахункове граничне погонне постійне навантаження на ригель рами

,

де В=6 м – поздовжній крок колон.

Опорний тиск ригеля від постійного навантаження відносно центру перерізу нижньої частини колони викликає момент М _q (рис.2.1).

Опорний тиск ригеля від постійного навантаження

.

Ексцентриситет опорного тиску

.

Момент .

Постійне навантаження від власної ваги верхньої та нижньої частини ступінчатої колони:

а) від нижньої частини колони

;

б) від верхньої частини колони

.

Навантаження на раму від власної ваги підкранових конструкцій

,

де , ,  - значення, які задані у вихідних даних.

 

Снігове навантаження

 

Граничне розрахункове значення снігового навантаження на горизонтальну проекцію покриття обчислюється за формулою

,

де – коефіцієнт надійності за граничним значенням снігового навантаження, визначається залежно від заданого середнього періоду повторюваності Т. Для об'єктів масового будівництва допускається середній період повторюваності Т приймати таким, що дорівнює встановленому строку експлуатації конструкції Т_еf. За додатком В [3] приблизний термін експлуатації будівлі становить 60 років. За табл. 8.1 [3] ;

S₀ – характеристичне значення снігового навантаження, яке дорівнює вазі снігового покриву на 1 квадратний метр поверхні ґрунту, яке може бути перевищене у середньому один раз за 50 років. Характеристичне значення снігового навантаження S₀ визначається залежно від снігового району. В курсовому проекті значення S₀ задане у вихідних даних: ;

С – коефіцієнт, що визначається за формулою (п. 8.6 [3])

,

де – коефіцієнт переходу від ваги снігового покриву на поверхні ґрунту до снігового навантаження на покрівлю, який визначається залежно від форми покрівлі і схеми розподілу снігового навантаження.  згідно додатку Ж [3];

C_e – коефіцієнт, що враховує вплив особливостей режиму експлуатації на накопичення снігу на покрівлі (очищення, танення тощо) і встановлюється завданням на проектування. При відсутності даних про режим експлуатації покрівлі коефіцієнт С_е допускається приймати таким, що дорівнює одиниці;

C_alt – коефіцієнт географічної висоти, що враховує висоту Н (у кілометрах) розміщення будівельного об'єкта над рівнем моря і при H<0,5 км C_alt = 1 .

Тоді, граничне розрахункове значення снігового навантаження на горизонтальну проекцію покриття буде рівне

кН/м².

Лінійне снігове граничне розрахункове значення навантаження на ригель рами при кроці рам В=6 м:

 кН/м.

Опорний тиск ригеля від снігового навантаження (див. рис. 2.1):

.

Зосереджений момент в уступі колони від снігового навантаження (див. рис. 2.1):

.

 

Кранове навантаження

 

Вертикальне та горизонтальне кранове навантаження на раму визначають від двох найбільш несприятливих за впливом кранів. Кранове навантаження передається на раму підкрановими та гальмівними балками у вигляді вертикальних опорних тисків V_max і V_min та горизонтальної сили гальмування візка крана Т.

де ψ – коефіцієнт сполучень за сумісної роботи двох кранів легкого та середнього режимів роботи;

 – коефіцієнт надійності за навантаженням для кранового навантаження;

F _max – максимальний тиск колеса крана, для кранів Q ≤ 50т F _max = F₁ = 470 кН, для кранів Q ≥ 80т  F _max =0,5(F₁+F ₂ ), де F₁ та F ₂ – за стандартами на крани;

Σy – сума ординат ліній впливу для опорного тиску на колону (табл.2.1);

G₃=18 кН – навантаження від власної ваги підкранових конструкцій;

F _min – мінімальний тиск колеса крана

,

де Q=50 т – вантажопідйомність крана;

G =66,5 т – повна вага крана з візком;

n₀ = 2 – кількість коліс з одного боку крана (при Q ≤ 50т – п₀=2; при  80т ≤ Q < 160т - п₀=4).

 

 

Таблиця 2.1

Значення Σy

Вантажопідйомність крана, т	Σy за прольоту підкранової балки
	6 м	12 м
30/5	1,95	2,96
50/10	1,891	2,892
80/20	2,866	4,967
100/20	2,784	4,884
125/20	2,784	4,884

 

Горизонтальний розрахунковий тиск гальмівних балок на колону

,

де  - тиск одного колеса крана; G_t – вага візка крана.

Підкранові балки встановлюють відносно осі нижньої частини колони з ексцентриситетом, тому в рамі від їх опорного тиску виникають зосереджені моменти (рис.2.2).

;

,

де .

 

Вітрове навантаження

 

Граничне розрахункове значення вітрового навантаження на раму визначається за формулою

,

де g _fm — коефіцієнт надійності за граничним розрахунковим значенням вітрового навантаження, визначається залежно від заданого середнього періоду повторюваності T. Для об’єктів масового будівництва допускається середній період повторюваності T приймати таким, що дорівнює встановленому терміну експлуатації конструкції T_ef. За додатком В [3] приблизний термін експлуатації будівлі становить 60 років. За табл. 9.1 [3] ;

W₀ — характеристичне значення вітрового тиску, яке дорівнює середній (статичній) складовій тиску вітру на висоті 10 м над поверхнею землі, що може бути перевищений у середньому один раз за 50 років. Характеристичне значення вітрового тиску W₀ визначається залежно від вітрового району по карті районування території України. В курсовому проекті значення  задане у вихідних даних: ;

C — коефіцієнт, який визначається за формулою (п. 9.7 [3]):

,

де C_h — коефіцієнт висоти споруди, що враховує збільшення вітрового навантаження залежно від висоти споруди або її частини, що розглядається, над поверхнею землі (Z), типу навколишньої місцевості і визначається за рис. 9.2 [3]. Тип місцевості за п.9.9 [3] – IІI (приміські і промислові зони). Значення C_h  залежно від висоти Z наведені в табл. 2.2;

 

 

Таблиця 2.2

Значення коефіцієнта C_h залежно від висоти Z

Z, м	≤8,0	21,0	23,2
Сh	1,64	2,28	2,36

 

C_alt — коефіцієнт географічної висоти, що враховує висоту H (в кілометрах) розміщення будівельного об’єкта над рівнем моря, і за п. 9.10 [3] рівний

 (при H<0,5 км);

C_rel — коефіцієнт рельєфу, що визначається за 9.11 [3]; він враховує мікрорельєф місцевості поблизу площадки розташування будівельного об’єкта і приймається таким, що дорівнює одиниці, за винятком випадків, коли об’єкт будівництва розташований на пагорбі або схилі;

C_dir — коефіцієнт напрямку, що визначається за 9.12 [3]; він враховує нерівномірність вітрового навантаження за напрямками вітру і, як правило, приймається таким, що дорівнює одиниці. Значення C_dir, що відрізняється від одиниці, допускається враховувати при спеціальному обґрунтуванні тільки для відкритої рівнинної місцевості та при наявності достатніх статистичних даних;

C_d — коефіцієнт динамічності, що визначається за 9.13 [3]. Він враховує вплив пульсаційної складової вітрового навантаження і просторову кореляцію вітрового тиску на споруду. C_d=1,0;

C_aer — аеродинамічний коефіцієнт, що визначається за додатком І [3] залежно від форми споруди або конструктивного елемента. За схемою 1 додатку І [3] аеродинамічний коефіцієнт рівний

(для навітряного боку),

(для завітряного боку).

Значення коефіцієнта С для активного тиску вітру обчислене нижче:

на відмітці

;

на відмітці низу ферми на опорі

;

на відмітці верху ферми на опорі

.

Обчислення граничного розрахункового значення вітрового навантаження W_m на різних відмітках Z виконане в табличній формі (табл. 2.3).

Таблиця 2.3

Обчислення значень W_m

Відмітка над рівнем землі Z, м		, кН/м2	С	, кН/м2
≤8,0 21,0 23,2	1,035 1,035 1,035	0,7 0,7 0,7	1,312 1,824 1,888	0,96 1,33 1,37

 

Ширина вантажної площі вітрового тиску рівна .

Лінійні граничні розрахункові значення вітрового навантаження на раму визначаються, як

, кН/м.

Обчислення значень q виконані в табличній формі (табл. 2.4).

Таблиця 2.4

Обчислення значень q

Відмітка над рівнем землі Z, м	Розподілене навантаження , кН/м2	Ширина вантажної площі B , м	Лінійне розрахункове навантаження q, кН/м
≤8,0 21,0 23,2	0,96 1,33 1,37	6 6 6	5,76 7,98 8,22

 

Для спрощення статичного розрахунку рами дійсне вітрове лінійне навантаження на ділянці від рівня землі до відмітки низу ферми замінюємо на еквівалентне (рівновелике) рівномірно розподілене лінійне навантаження, а навантаження на торець ферми замінюємо на зосереджену силу W, яка прикладається в рівні ригеля рами (рис. 2.3).

 

Еквівалентне навантаження визначаємо з умови рівності згинаючих моментів в защемленні колони від фактичного та еквівалентного навантажень.

Згинаючий момент від фактичного навантаження:

Згинаючий момент від еквівалентного навантаження:

Звідси

Інтенсивність вітрового навантаження з завітряного боку отримують множенням інтенсивності вітрового навантаження з навітряного боку на коефіцієнт .

Значення вітрового навантаження з завітряного боку:

Міністерство освіти і науки, молоді та спорту України

12345Следующая ⇒

Поделиться: