РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Стр 1 из 2Следующая ⇒

РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

К КУРСОВОМУ ПРОЕКТУ

МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ КОНСТРУКЦИИ ОДНОЭТАЖНОГО ПРОМЫШЛЕННОГО ЗДАНИЯ

Работу выполнил студент

Шкинёв Г.П..

Группы 3-СУЗС-4

Работу проверил

Корныльев Е.Н.

Санкт-Петербург

2014

Оглавление

1. Исходные данные . 3

2. Компоновка конструктивной схемы. 4

2.1. Выбор типа поперечной рамы. 4

2.2. Разбивка сетки колонн. 4

2.3. Назначение основных размеров поперечной рамы. 4

3. Сбор нагрузок . 8

3.1. Расчетные сочетания . 16

4. Проектирование ступенчатой колонны рамы. 22

4.1. Выбор невыгоднейшей комбинации усилий. 22

4.2. Определение расчетных длин колонны. 22

4.3. Расчет верхней части ступенчатой колонны. 23

4.4. Расчет нижней части ступенчатой сквозной колонны .. 27

4.5. Расчет базы сквозной колонны .. 31

5. Расчет решетчатого ригеля рамы .. 37

5.1. Расчетные сочетания усилий . 37

5.2. Расчет стержней фермы .. 44

5.3. Расчет рядовых узлов фермы из уголков . 46

5.4. Расчет укрупнительных узлов фермы .. 47

5.5. Расчет узлов с заводским стыком поясов . 48

5.6. Расчёт опорного узла . 49

Список использованной литературы .. 52

Исходные данные

1. Назначение здания: Сборочный цех

2. Длина здания: B = 60 м

3. Пролет: L = 30 м

4. Отметка подкранового рельса: d _Г = 11,5 м

5. Колонна: Ступенчатая, сплошная

6. Шаг колонн: l =6м

7. Сопряжение ригеля с колонной: Жесткое.

8. Крановое оборудование: два электрических мостовых крана среднего режима работы грузоподъемности Q = 125т / 1250 kH

9. Тип и материалы несущих стен здания: Навесные панели

10. Тип несущего настила кровли: ж/б настил 160кг/м²

11. Место постройки:

· Район по снегу: IV

· Район по ветру: III

12. Материал металлических несущих конструкций: сталь С245

13. Марка фундамента: B 12,5 (М150)

Компоновка конструктивной схемы.

Выбор типа поперечной рамы.

Поскольку грузоподъемность мостового крана Q = 125/1250 kH , то принимаем колонны рам ступенчатыми, защемленными в фундаментах. Принимаем ригель сплошного типа.

Разбивка сетки колонн.

Назначение основных размеров поперечной рамы.

При установлении основных размеров поперечной рамы производственных зданий должна выполнять условиям:

– Обеспечения габаритов для передвижения мостовых кранов

– Обеспечение жесткости верхней и нижней частей колонн

– Обеспечение требований унификации объемно-планировочных и конструктивных решений.

Сбор нагрузок.

Ед.

измер.

Виды нагрузок. Вычисления

Нормативная

нагрузка

Коэффициент

надежности по

нагрузке γf

Расчетная нагрузка

Обо- значе- ние

Величина

Обо- значе-ние

Величина

кН/м²

СБОР НАГРУЗОК НА РАМУ

1. Шатер Распределенная нагрузка на ригель q _ш =

=14,1кН/м Сосредоточенная нагрузка в узле фермы F _ш = q _ш ∙ L /2=14,1∙24/2=169,2 кН

q _ш F _ш

1 4 ,1 169,2

2. Стены Сосредоточенные нагрузки на колонну F ₁ = g _ст ∙ l ∙(9,0-6,6)+ g _ост ∙ l ∙(11,4-9,0)=0,372∙6∙2,4+0,55∙6∙2,4=13,23кН F ₂ = g _ст ∙ l ∙(16,8-11,4)=0,372∙6∙5,4=12,05кН Моменты на колонну М₁= F ₁ ∙ e ₁ =13,23∙0,725=9,59 кН∙м М₂= F ₂ ∙ e ₂ =12,05∙0,35=4,22 кН∙м

F ₁ F ₂ М₁ М₂

13,23 12,05 9,59 4,22

3. Подкрановые балки Сосредоточенная нагрузка от веса балок: F _пб = l _пб ∙ g _пб =6∙3, 4 9=20,94 кН

F _пб

20,94

ВРЕМЕННЫЕ (КРАТКОВРЕМЕННЫЕ) НАГРУЗКИ

4. Снег Распределенная нагрузка на ригель q _сн = S _сн ∙ l =0,86∙6=5,16 кН/м Сосредоточенная нагрузка в узле фермы F_сн= q _см ∙ L/2 =24∙5,16 /2 =61,92 кН

q _сн F_сн

5,16 61,92

5. Вертикальная крановая нагрузка Давление от двух кранов D_max=∑P_{k max}∙y_i∙Ψ∙=435,6∙2,841∙0,85=1051,91 кН D_min=∑P_{k min}∙y_i∙Ψ ∙=119,4∙2,841∙0,85=288,33 кН

D_max D_min

1051,91 288,33

	6. Горизонтальная крановая нагрузка T =∑ T_k ∙ y_i ∙ Ψ ∙=16,8∙2,841∙0,85=40,57кН				T	4 0 , 57
	7. Ветер (слева) -для наветренной стороны q _в1 = w ₁ ∙ l =0,574∙6=3,44кН/м -для подветренной стороны q _в2 = w ₂ ∙ l =0,350∙6=2,1кН/м				q _в1 q _в2	3,44 2,1

Расчетные сочетания

№ п/п	Нагрузка	Сечение 1			Сечение 2		Сечение 3		Сечение 4
№ п/п	Нагрузка	М, кНм	N, кН	Q, кН	М, кНм	N, кН	М, кНм	N, кН	М, кНм	N, кН	Q, кН
1.	Постоянная нагрузка	-97,39	-434,84	-2,33	-113,61	-341,19	9,14	-317,44	0,00	-289,96	-2,33
2.	Снег	-32,81	-92,88	-0,35	-37,51	-92,88	1,96	-92,88	0,00	-92,88	-0,35
3.	Вертикальная крановая нагрузка (тележка крана слева)	138,87	-1179,41	28,09	519,46	-1179,41	-158,70	0,00	0,00	0,00	28,09
4.	То же, тележка справа	-209,38	-573,77	28,09	171,22	-573,77	-158,70	0,00	0,00	0,00	28,09
5.	Поперечное тор- можение у левой колонны вправо	391,13	0,00	-29,63	-10,41	0,00	-10,41	0,00	0,00	0,00	10,94
6.	То же, у левой колонны влево	-391,13	0,00	29,63	10,41	0,00	10,41	0,00	0,00	0,00	-10,94
7.	То же, у правой колонны влево	209,98	0,00	-10,94	61,79	0,00	61,79	0,00	0,00	0,00	-10,94
8.	То же, у правой колонны вправо	-209,98	0,00	10,94	-61,79	0,00	-61,79	0,00	0,00	0,00	10,94
9.	Ветер слева	569,39	0,55	-55,76	63,60	0,55	63,37	0,55	0,00	0,55	-3,53
10.	Ветер справа	-500,37	-0,55	42,37	-82,34	-0,55	-82,10	-0,55	0,00	-0,55	9,73

Определение расчетных сочетаний усилий для сечения 1

№ Нагрузки

Коэффициент сочетаний Ψt1=1,0

Коэффициент сочетаний Ψt2=0,9

Коэффициент сочетаний Ψt3=0,7

Усилия в колонне

Усилия в ветви колонны

Усилия в колонне

Усилия в ветви колонны

Усилия в колонне

Усилия в ветви колонны

М, кНм

N, кН

Nпв, кН

Nнв, кН

М, кНм

N, кН

Nпв, кН

Nнв, кН

М, кНм

N, кН

Nпв, кН

Nнв, кН

-97,39

-434,8

-132,7

-302,1

-32,81

-92,88

-17,912

-74,968

-29,53

-83,59

-16,12

-67,471

-22,96

-65,02

-12,5

-52,5

3+5

529,99

-1179

-1051

-128,84

476,99

-1061

-945,5

-115,96

370,99

-825,6

-735,4

-90,19

3+6

-252,3

-1179

-370,35

-809,1

-227

-1061

-333,3

-728,16

-176,6

-825,6

-259,2

-566,3

3+7

348,85

-1179

-893,05

-286,36

313,96

-1061

-803,7

-257,72

244,19

-825,6

-625,1

-200,5

3+8

-71,12

-1179

-527,87

-651,55

-64

-1061

-475,1

-586,39

-49,78

-825,6

-369,5

-456,1

4+5

181,75

-573,8

-444,93

-128,84

163,57

-516,4

-400,4

-115,96

127,22

-401,6

-311,4

-90,19

4+6

-600,5

-573,8

235,292

-809,06

-540,5

-516,4

211,76

-728,16

-420,4

-401,6

164,7

-566,3

4+7

0,603

-573,8

-287,41

-286,36

0,5427

-516,4

-258,7

-257,72

0,4221

-401,6

-201,2

-200,5

4+8

-419,4

-573,8

77,775

-651,55

-377,4

-516,4

69,997

-586,39

-293,6

-401,6

54,442

-456,1

569,39

0,552

-494,85

495,398

512,45

0,4968

-445

445,86

398,57

0,3864

-346,4

346,78

-500,4

-0,552

434,825

-435,38

-450,3

-0,497

391,34

-391,8

-350,3

-0,386

304,38

-304,8

Расчетные сочетания усилий для расчета колонны (сечение 1)
Комбинация	Сочетание нагрузки	Сочетания усилий
Комбинация	Сочетание нагрузки	М, кНм	N, кН	Nв, кН
- Nmaxпв(+М и -N соотв.)	Сm= №1+ (№3+ №5)1,0 + №9 0,9+№2 0,7	922,09	-1679	-1641
- Nmaxнв(-М и -N соотв.)	Сm= №1+ (№3+ №6)1,0 + №10 0,9+№20,7*	-822,9	-1680	-1555
Расчетные сочетания усилий для расчета анкерных болтов (сечение 1)
Наружная ветвь (нв)	Сm= 0,82№1+ №9	489,53	-356
Наружная ветвь (нв)	Сm= 0,82№1+ 1,0№9+ (№3+ №5)0,9	966,52	-1417
Подкрановая ветвь (пв)	Сm= 0,82№1+ №10	-580,2	-357,1
Подкрановая ветвь (пв)	Сm= 0,82№1+ 1,0№10+ (№4+ №6)0,9 + 0,7 №2	-1144	-938,5

Определение расчетных сочетаний усилий для сечения 2

№ Нагрузки

Коэффициент сочетаний Ψt1=1,0

Коэффициент сочетаний Ψt2=0,9

Коэффициент сочетаний Ψt3=0,7

Усилия в колонне

Усилия в ветви колонны

Усилия в колонне

Усилия в ветви колонны

Усилия в колонне

Усилия в ветви колонны

М, кНм

N, кН

Nпв, кН

Nнв, кН

М, кНм

N, кН

Nпв, кН

Nнв, кН

М, кНм

N, кН

Nпв, кН

Nнв, кН

-113,61

-341,19

-71,80

-269,39

-37,51

-92,88

-13,82

-79,06

-33,76

-83,59

-12,44

-71,15

-26,26

-65,02

-9,67

-55,34

3+5

509,05

-1179,41

-1032,36

-147,05

458,15

-1061,47

-929,12

-132,34

356,34

-825,59

-722,65

-102,93

3+6

529,87

-1179,41

-1050,46

-128,95

476,88

-1061,47

-945,42

-116,05

370,91

-825,59

-735,32

-90,26

3+7

581,25

-1179,41

-1095,14

-84,27

523,13

-1061,47

-985,63

-75,84

406,88

-825,59

-766,60

-58,99

3+8

457,67

-1179,41

-987,68

-191,73

411,90

-1061,47

-888,91

-172,56

320,37

-825,59

-691,38

-134,21

4+5

160,81

-573,77

-426,72

-147,05

144,73

-516,39

-384,05

-132,34

112,57

-401,64

-298,70

-102,93

4+6

181,63

-573,77

-444,82

-128,95

163,46

-516,39

-400,34

-116,05

127,14

-401,64

-311,38

-90,26

4+7

233,01

-573,77

-489,50

-84,27

209,71

-516,39

-440,55

-75,84

163,11

-401,64

-342,65

-58,99

4+8

109,43

-573,77

-382,04

-191,73

98,49

-516,39

-343,84

-172,56

76,60

-401,64

-267,43

-134,21

63,60

0,55

-55,03

55,58

57,24

0,50

-49,53

50,02

44,52

0,39

-38,52

38,91

-82,34

-0,55

71,32

-71,87

-74,10

-0,50

64,19

-64,68

-57,63

-0,39

49,92

-50,31

Расчетные сочетания усилий для расчета колонны (сечение 2)
Комбинация	Сочетание нагрузки	Сочетания усилий
Комбинация	Сочетание нагрузки	М, кНм	N, кН	Nв, кН
- Nmaxпв(+М и -N соотв.)	Сm= №1+ (№3+ №7)1,0 + №9 0,9 + №2 0,7	498,63	-1585	-1226
- Nmaxнв(+М и -N соотв.)	Сm= №1+ (№3+ №8)1,0 + №2 0,9+№100,7*	252,66	-1605	-582,6

Определение расчетных сочетаний усилий для сечения 3

№ Нагрузки

Коэффициент сочетаний Ψt1=1,0

Коэффициент сочетаний Ψt2=0,9

Коэффициент сочетаний Ψt3=0,7

Усилия в колонне

Усилия в ветви колонны

Усилия в колонне

Усилия в ветви колонны

Усилия в колонне

Усилия в ветви колонны

М, кНм

N, кН

Nпв, кН

Nнв, кН

М, кНм

N, кН

Nпв, кН

Nнв, кН

М, кНм

N, кН

Nпв, кН

Nнв, кН

9,14

-317,44

-177,00

-140,44

1,96

-92,88

-50,36

-42,52

1,77

-83,59

-45,33

-38,26

1,37

-65,02

-35,25

-29,76

3+5

-169,11

0,00

338,21

-338,21

-152,20

0,00

304,39

-304,39

-118,37

0,00

236,75

-236,75

3+6

-148,29

0,00

296,58

-296,58

-133,46

0,00

266,92

-266,92

-103,80

0,00

207,61

-207,61

3+7

-96,91

0,00

193,82

-193,82

-87,22

0,00

174,43

-174,43

-67,84

0,00

135,67

-135,67

3+8

-220,49

0,00

440,98

-440,98

-198,44

0,00

396,88

-396,88

-154,34

0,00

308,69

-308,69

4+5

-169,11

0,00

338,21

-338,21

-152,20

0,00

304,39

-304,39

-118,37

0,00

236,75

-236,75

4+6

-148,29

0,00

296,58

-296,58

-133,46

0,00

266,92

-266,92

-103,80

0,00

207,61

-207,61

4+7

-96,91

0,00

193,82

-193,82

-87,22

0,00

174,43

-174,43

-67,84

0,00

135,67

-135,67

4+8

-220,49

0,00

440,98

-440,98

-198,44

0,00

396,88

-396,88

-154,34

0,00

308,69

-308,69

63,37

0,55

-126,46

127,01

57,03

0,50

-113,81

114,31

44,36

0,39

-88,52

88,91

-82,10

-0,55

163,92

-164,48

-73,89

-0,50

147,53

-148,03

-57,47

-0,39

114,75

-115,13

Расчетные сочетания усилий для расчета колонны (сечение 3)
Комбинация	Сочетание нагрузки

Сочетания усилий

М, кНм

N, кН

Nв, кН

- Nmaxпв(+М и -N соотв.)

Сm= №1+№9 1,0 + №2 0,9

74,274

-400,5

-348,8

- Nmaxнв(-М и -N соотв.)

Сm= №1+ (№3+ №8)1,0 + №10 0,9 + №2 0,7

-283,9

-383

-759,2

Определение расчетных сочетаний усилий для сечения 4

№ Нагрузки

Коэффициент сочетаний Ψt1=1,0

Коэффициент сочетаний Ψt2=0,9

Коэффициент сочетаний Ψt3=0,7

Усилия в колонне

Усилия в ветви колонны

Усилия в колонне

Усилия в ветви колонны

Усилия в колонне

Усилия в ветви колонны

М, кНм

N, кН

Nпв, кН

Nнв, кН

М, кНм

N, кН

Nпв, кН

Nнв, кН

М, кНм

N, кН

Nпв, кН

Nнв, кН

0,00

-289,96

-144,98

0,00

-92,88

-46,44

0,00

-83,59

-41,80

0,00

-65,02

-32,51

3+5

0,00

3+6

0,00

3+7

0,00

3+8

0,00

4+5

0,00

4+6

0,00

4+7

0,00

4+8

0,00

0,55

0,28

0,00

0,50

0,25

0,00

0,39

0,19

0,00

-0,55

-0,28

0,00

-0,50

-0,25

0,00

-0,39

-0,19

Расчетные сочетания усилий для расчета колонны (сечение 4)
Комбинация	Сочетание нагрузки	Сочетания усилий
Комбинация	Сочетание нагрузки	М, кНм	N, кН	Nв, кН
- Nmaxпв(+М и -N соотв.)	Сm= №1+ №2 1,0 +(№4+№8) 0,9+ №10 0,7	0,00	-383,34	-191,67
- Nmaxнв(-М и -N соотв.)	Сm= №1+№2 + (№3+№7) 0,9 + №10 0,7	0,00	-383,34	-191,67

Нижняя часть колонны.

α₁= = =0,79

β = = =4,196

n= = =0,252

По табл.И4 [1] принимаем μ_н=1,928

l_efx = μ _н ∙ l _н =1,93∙7,93=15,29м

Верхняя часть колонны:

μ_в= = =2,44

l_efx = μ _в ∙ l _в =2,44∙5,27=12,86м

Подбор сечения.

Определяем предварительные характеристики сечения.

– радиус инерции:

– радиус ядра сечения:

– гибкость:

– условная гибкость:

–эксцентриситет приложения силы N :

– относительный эксцентриситет:

– приведенный относительный эксцентриситет:

где – определяется по табл. Д2 [1]. Для 5 типа сечения. Принимаем предварительно .Т.к и . Тогда

В соотв. с п. 5,31* [1] при расчет внецентренно сжатых стержней производится на устойчивость.

– Требуемая площадь

где –по табл. Д3 [1]

Принимаем сварной двутавр c о следующим сечением:

Подбор сечения стенки

Высота стенки h_w = h -2 t_f =50-2·1=48 см

Толщина стенки:

1) из условия местной устойчивости стенки

t_w ^тр =

=1 ,2+0,35· = 1,94

2) из условия среза стенки

t_w=

3) из условия корродирования стенки t_w ≥0,8см

Толщину стенки принимаем t_w =0,8см, высота стенки h_w =48см, А _w =48·0,8=38,4см²

Подбор сечения полки

А _f ^тр = см²

Принимаю b_f =17см, толщина полки t_f =1,5см; A_f =17·1,5=25,5см²

Усилия в ветвях колонны.

– Подкрановая ветвь

– Наружная ветвь

Расчет опорной плиты

1) Определение размеров плиты в плане

– Требуемая площадь опорной плиты базы наружной ветви:

– Определяем ширину плиты базы шатровой ветви

Назначаем длину плиты .

Принимаем .

– Требуемая площадь опорной плиты базы подкрановой ветви:

– Определяем ширину плиты базы шатровой ветви

Назначаем длину плиты .

Принимаем .

– Уточняем расчетное сопротивление бетона.

Размеры фундамента в плане

Следовательно:

2) Определение толщины плиты

Толщина опорной плиты определяется из расчета ее на изгиб, как пластинки, опирающийся на ветвь колонны и на траверсы и загруженной отпорным давлением фундамента

– Нагрузка на полосу шириной 1см

– Определение изгибаемых моментов

§ Изгибающий момент на консольном участке (второй участок т.к. )

§ Изгибающий момент на III участке (плита, опертая по контуру)

где – коэффициент, определяемый по табл. Е2 [1] в зависимости от соотношения длинной стороны b к короткой стороне а

– Определение толщины плиты.

Принимаем

Расчет траверсы

Высоту траверсы определяем из условия расчета сварных швов, соединяющих ее с ветвями колонны. Принимаем толщину траверсы

– Равномерно распределенная нагрузка на траверсу:

В пролете:

На консоли:

– Определение усилий, возникающих в траверсе:

На консоли:

В пролете:

– Определение высоты траверсы

По таблице Г1 [1] принимаем ручную сварку электродами Э42А

-β _f =0,7; β_z =1,0

- R_wf =180 МПа

- R_wz =0,45· R_un =0,45·370=166,5МПа

Проверяем правильность выбора марки электрода при ручной сварке (п. 14.1.8 [1])

т.к. расчет производим по металлу шва:

Принимаем т.к.

Требуемая расчетная длина траверсы:

Принимается h _ти =39см

Проверка прочности траверсы

- по нормальным напряжениям от максимального момента

кН/см²

- по касательным напряжениям

кН/см²

- по приведенным напряжениям

кн/см²

Расчет анкерных болтов

– Усилия для расчета анкерных болтов.

– Подкрановая ветвь

– Шатровая ветвь

– Усилия в анкерных болтах.

– Подкрановая ветвь

– Шатровая ветвь

–Требуемая площадь болта нетто.

В нашем случае расчет производим на усилие z = 1541,71 кН. Принимаем в каждой ветви по 4 болта из стали 15Х по ГОСТ 4543-71, R_ba = 0,8*490 = 392 Н/мм².

Требуемая площадь болтов нетто (по резьбе) определяется по формуле 1 приложения 2 СНиП 2.09.03-85

см²

Принимаем 4 болта диаметром d_b = 42 мм, A_bn = 11,2 см², A_b = 13,85 см².

Конструкцию болта и основные размеры принимаем по ГОСТ 24379.1-2012, в нашем случае принимаем болт с анкерной плитой (тип 2, исполнение 1). Анкерную плиту используем общую под 2 спаренных болта (несмотря на то, что для данного типа болта анкерная плита имеет фиксированную длину под один болт, допускается увеличить эту длину под два болта). Минимальную глубину заделки болта следует определять по формуле 10 приложения 2 СНиП 2.09.03-85

мм

Исходи из высоты траверсы, толщины плитки под анкерные болты, толщины опорной плиты, глубины заделки болта и длины резьбы, определяем требуемую длину шпильки

L _тр = 390 + 56 + 25 + 1498,71 + 2*130 = 2229,8 мм. по приложению Б таблице Б.1 ГОСТ 24379.1-2012 принимаем шпильку длиной L = 2240 мм.

Плитки под анкерные болты рассчитываются на поперечный изгиб от воздействия болтов. Анкерные болты, исходя из конструктивных соображений, устанавливаются на расстоянии a = 3 см от внутренней грани траверсы. Изгибающий момент в плите

кН*см.

Требуемая толщина плитки под анкерные болты

см

Принимаем плитку под анкерные болты сечением 150х56 мм.

Конструктивные требования.

Наименьшие допустимые расстояния между осями болтов и от оси крайних болтов до грани фундамента приведены в таблице 1 приложения СНиП 2.09.03-85.

При установке спаренных болтов (например, для закрепления несущих стальных колонн зданий и сооружений) следует предусматривать общую анкерную плиту с расстоянием между отверстиями, равными проектному расстоянию между осями болтов, или устанавливать одиночные болты с разбежкой по глубине.

Расстояния между болтами, а также от оси болтов до грани фундамента допускается уменьшать на 2 d при соответствующем увеличении глубины заделки болта на 5 d . Расстояние от оси болта до грани фундамента допускается уменьшать еще на один диаметр при наличии специального армирования вертикальной грани фундамента в месте установки болта.

Во всех случаях расстояние от оси болта до грани фундамента не должно быть менее 100 мм для болтов диаметром 30 мм включительно, 150 мм – для болтов диаметром до 48 мм и 200 мм – для болтов диаметром более 48 мм.

Проверка базы колонны на восприятие сдвигающей силы.

Сдвигающую силу Q , действующую в плоскости изгибающего момента, для сквозных стальных колонн, имеющих раздельные башмаки под ветви колонны, допускается воспринимать силой трения под сжатой ветвью колонны, удовлетворяющей условию 8 приложения 2 СНиП 2.09.03-85

кН, условие выполняется, следовательно, сдвигающая сила воспринимается силой трения под сжатой ветвью колонны.

Расчетные сочетания усилий

№ п/п	Нагрузка	Усилия в стержнях, кН
		Верхний пояс
		11			12			13			14
		1	0,9	0,7	1	0,9	0,7	1	0,9	0,7	1	0,9	0,7
1	Постоянная нагрузка	-0,827	-0,7443	-0,5789	-526,911	-474,2199	-368,8377	-526,93	-474,237	-368,851	-692,633	-623,3697	-484,8431
2	Снеговая нагрузка	-0,07	-0,06	-0,05	-168,60	-151,74	-118,02	-168,62	-151,76	-118,04	-221,58	-199,42	-155,11
3	Вертикальная крановая слева	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00
4	Вертикальная крановая справа	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00
5	Поперечное торможение у левой колонны вправо	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00
6	То же, у левой колонны влево	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00
7	То же, у правой колонны влево	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00
8	То же, у правой колонны вправо	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00
9	Ветер слева	-5,39	-4,85	-3,77	-3,24	-2,91	-2,27	-3,22	-2,90	-2,25	-1,66	-1,49	-1,16
10	Ветер справа

3,37

3,03 2,36

1,57

1,42 1,10

1,56

1,41 1,09

0,30

0,27 0,21 11 Снег слева

-0,05

-0,04 -0,03

-117,89

-106,10 -82,52

-117,90

-106,11 -82,53

-138,38

-124,54 -96,86 12 Снег справа

-0,02

-0,02 -0,01

-50,72

-45,64 -35,50

-50,72

-45,65 -35,51

-83,21

-74,88 -58,24

Расчетные сочетания усилий

N(max) +

1 + 10*1 + (3+5)*0,9 + 2*0,7

2,54 - - - - - - - - -

N(max) -

1+9*1+2*0,9

-6,28

1 + 2*1 + 9*0,9

-698,43

1 + 2*1 + 9*0,9

-698,45

1 + 2*1 + 9*0,9

-915,7034

№ п/п	Нагрузка	Усилия в стержнях, кН
		Нижний пояс
		19			20
		1	0,9	0,7	1	0,9	0,7
1	Постоянная нагрузка	327,653	294,8877	229,3571	639,142	575,2278	447,3994
2	Снеговая нагрузка	104,808	94,3272	73,3656	204,5	184,05	143,15
3	Вертикальная крановая слева	-28,078	-25,2702	-19,6546	-28,081	-25,2729	-19,6567
4	Вертикальная крановая справа	-28,078	-25,2702	-19,6546	-28,081	-25,2729	-19,6567
5	Поперечное торможение у левой колонны вправо	-10,932	-9,8388	-7,6524	-10,934	-9,8406	-7,6538
6	То же, у левой колонны влево	10,932	9,8388	7,6524	10,934	9,8406	7,6538
7	То же, у правой колонны влево	10,932	9,8388	7,6524	10,934	9,8406	7,6538
8	То же, у правой колонны вправо	-10,932	-9,8388	-7,6524	-10,934	-9,8406	-7,6538
9	Ветер слева	-0,452	-0,4068	-0,3164	-2,283	-2,0547	-1,5981
10	Ветер справа	-6,982	-6,2838	-4,8874	-5,487	-4,9383	-3,8409
11	Снег слева	76,03	68,427	53,221	136,15	122,535	95,305
12	Снег справа	28,778	25,9002	20,1446	68,351	61,5159	47,8457
Расчетные сочетания усилий
N(max) +		1 + 2*1		432,461	1 + 2*1		843,642
N(max) -		1+101+(4+7)0,9		-	-	-	-

№ п/п	Нагрузка	Усилия в стержнях, кН
		Стойки
		22			21
		1	0,9	0,7	1	0,9	0,7
1	Постоянная нагрузка	-44,674	-40,2066	-31,2718	-44,921	-40,4289	-31,4447
2	Снеговая нагрузка	-15,466	-13,9194	-10,8262	-15,454	-13,9086	-10,8178
3	Вертикальная крановая слева	0,016	0,0144	0,0112	0,014	0,0126	0,0098
4	Вертикальная крановая справа	0,016	0,0144	0,0112	0,014	0,0126	0,0098
5	Поперечное торможение у левой колонны вправо	0,006	0,0054	0,0042	0,005	0,0045	0,0035
6	То же, у левой колонны влево	-0,006	-0,0054	-0,0042	-0,005	-0,0045	-0,0035
7	То же, у правой колонны влево	-0,006	-0,0054	-0,0042	-0,005	-0,0045	-0,0035
8	То же, у правой колонны вправо	0,006	0,0054	0,0042	0,005	0,0045	0,0035
9	Ветер слева	0,01	0,009	0,007	0,004	0,0036	0,0028
10	Ветер справа	-0,002	-0,0018	-0,0014	-15,447	-13,9023	-10,8129
11	Снег слева	-15,461	-13,9149	-10,8227	-0,007	-0,0063	-0,0049
12	Снег справа	-0,006	-0,0054	-0,0042	2,018	1,8162	1,4126
Расчетные сочетания усилий
N(max) +		-	-	-	-	-	-
N(max) -		1 + 21+100,9		-60,1418	1 + 2*1		-60,375

№ п/п	Нагрузка	Усилия в стержнях, кН
		Раскосы
		18			17			16			15
		1	0,9	0,7	1	0,9	0,7	1	0,9	0,7	1	0,9	0,7
1	Постоянная нагрузка	-419,09	-377,181	-293,363	260,238	234,2142	182,1666	-162,715	-146,4435	-113,901	76,152	68,5368	53,3064
2	Снеговая нагрузка	-134,661	-121,1949	-94,2627	82,63	74,367	57,841	-52,318	-47,0862	-36,6226	23,544	21,1896	16,4808
3	Вертикальная крановая слева	-0,013	-0,0117	-0,0091	-0,015	-0,0135	-0,0105	-0,013	-0,0117	-0,0091	-0,012	-0,0108	-0,0084
4	Вертикальная крановая справа	-0,013	-0,0117	-0,0091	-0,015	-0,0135	-0,0105	-0,013	-0,0117	-0,0091	-0,012	-0,0108	-0,0084
5	Поперечное торможение у левой колонны вправо	-0,005	-0,0045	-0,0035	-0,006	-0,0054	-0,0042	-0,005	-0,0045	-0,0035	-0,004	-0,0036	-0,0028
6	То же, у левой колонны влево	0,005	0,0045	0,0035	0,006	0,0054	0,0042	0,005	0,0045	0,0035	0,004	0,0036	0,0028
7	То же, у правой колонны влево	0,005	0,0045	0,0035	0,006	0,0054	0,0042	0,005	0,0045	0,0035	0,004	0,0036	0,0028
8	То же, у правой колонны вправо	-0,005	-0,0045	-0,0035	-0,006	-0,0054	-0,0042	-0,005	-0,0045	-0,0035	-0,004	-0,0036	-0,0028
9	Ветер слева	1,627	1,4643	1,1389	-1,229	-1,1061	-0,8603	1,224	1,1016	0,8568	-1,007	-0,9063	-0,7049
10	Ветер справа	-1,348	-1,2132	-0,9436	1,018	0,9162	0,7126	-0,994	-0,8946	-0,6958	0,813	0,7317	0,5691
11	Снег слева	-97,788	-88,0092	-68,4516	54,098	48,6882	37,8686	-26,84	-24,156	-18,788	2,491	2,2419	1,7437
12	Снег справа	-36,873	-33,1857	-25,8111	28,532	25,6788	19,9724	-25,478	-22,9302	-17,8346	21,053	18,9477	14,7371
Расчетные сочетания усилий
N(max) +		-	-	-	1 + 21 + 100,9		343,7779	-	-	-	1 + 21 + 100,9		100,4165
N(max) -		1 + 21 + 100,9 + (3+8)*0,7		-554,97	-	-	-	1 + 21 + 100,9 + (3+8)*0,7		-215,933	-	-	-

Расчет стержней фермы

Элемент фермы	Номер стержня	Усилие, кН	Сечение	Площадь А, см²	Длина, см		Радиус инерции, см		Гибкость				Условная гибкость	Тип сечения	Коэф. прод. изгиба	Напряжение, Мпа	Коэф. условий работы	Расчетное сопротивление, МПа	Соединительная планка
Элемент фермы	Номер стержня	Усилие, кН	Сечение	Площадь А, см²	l_x	l_y	i_x	i_y	λ_x	λ_y	α	[λ]		Тип сечения	ϕ	σ	ϒ_c	R_y*ϒ_c	i₁	40*i₁	80*i₁
Верхний пояс	11	-6,3	2L125х10	48,66	308,8	308,8	3,85	5,58	77,92	53,72	0,96	122,5	2,66	c	0,624	230,04	1	240	3,85	154	-
	12	-698,43			300	300
	13	-698,45			300	300
	14	-915,7	2L140x12	64,98	300	300	4,31	6,23	69,61	48,17	0,87	127,9	2,38	c	0,676	208,32			4,31	172,4	-
	Монтажный расчет				-	1200	-	6,23	-	192,7	-	220	-	-	-	-	-	-	-	-	-
Нижний пояс	19	432,46	2L80х60х7	18,84	606	606	1,75	5,37	346,3	-	-	400	-	-	-	229,54	1	240	1,75	-	140
Нижний пояс	20	843,64	2L140х90х8	36	597	597	2,58	6,79	231,4	-	-	400	-	-	-	234,34	1	240	2,58	-	206,4
Стойки	22	-60,14	2L56х5	10,82	223,76	279,7	1,72	2,77	130,1	101,1	0,84	159,8	4,44	c	0,346	160,48	0,8	192	1,72	68,8	-
Стойки	21	-60,38	2L63х5	12,26	270,88	338,6	1,94	3,04	139,6	111,4	0,82	160,6	4,77	c	0,311	158,15	0,8	192	1,94	77,6	-
Раскосы	18	-554,97	2L125х12	57,78	396,3	396,3	3,82	5,63	103,7	70,42	0,85	158,8	3,54	c	0,469	204,61	1	240	3,82	152,8	-
	17	343,78	2L63х6	14,56	311,68	389,6	1,93	3,06	161,5	-	-	400	-	-	-	236,11	1	240	1,93	-	154,4
	16	-215,93	2L100х7	27,5	341,2	426,5	3,08	4,52	110,8	94,3	0,95	153,1	3,78	c	0,431	182,18	0,8	192	3,08	123,2	-
	15	100,42	2L56х5	10,82	343,84	429,8	1,72	2,77	199,9	-	-	400	-	-	-	92,81	1	240	1,72	-	137,6

Расчёт опорного узла

Материал фланцев – принята сталь С255

t =2-20 мм , R ( un )=370МПа, R ( y )=240МПа. Соединение фланца с фасонкой осуществляется при помощи ручной сварки электродами Э42А R ( wf )=180 МПа.

Сила Н = 129 кН.

· Усилие в болтах: , где =4-кол-во болтов

· Требуемая площадь болта класса 5.6 при R_bt = 225 Мпа:

Приняты болты диаметром 16 мм, A_bn = 1,57 см².

Установлены размеры фланца b = 120 мм, a = 40 мм, l = 300 мм .

Момент при изгибе фланца определяют как в защемленной балке пролетом b ,

равным расстоянию между болтами : .

· Требуемая толщина фланца:

, где R_y = 240 МПа для листовой стали С245 толщиной t = 2-20 мм.

· Напряжение во фланце:

Шов крепления фланца к фасонке работает на срез и его высоту определяют по формуле : , принят k_f = 0,6 см.

Угловые швы (при ручной сварке) соединения фланца с фасонкой при R_wf = 180 МПа (электрод Э-42) и выполнении условия , l_w = 30-1 = 29 см,

β_f = 0,7,γ _wf =1,0, γ_с= 1,0:

Конструкция нижнего узла жесткого сопряжения фермы с колонной:

На узел действуют силы:

вертикальная реакция фермы V _ф = = 169,2+61,92 =231,12 кН

горизонтальная сила z = 129,0 кН,

момент M = ze = 129,0∙5 = 645 кНсм.

Назначаются поперечные размеры фланца 150х12 мм из стали С245.

Напряжение смятия торца (в опирании на столик) : .

Назначаются размеры шва l_w = 45-1 = 44 см, k_f = 0,6, β_f = 0,7 (ручная сварка), R_wf = 180 МПа (электрод Э-42).

Напряжение в шве

Суммарное напряжение

Болты назначаются конструктивно, по аналогии с верхним узлом, диаметром 16 мм класса 5.6, так как сила z прижимает фланец и болты не работают.

Столик толщиной t = 14 мм рассчитывается на усилие V _ф = 231,12 кН. Назначен шов k_f = 1,0 см. Остальные характеристики сварного шва приняты без изменений.

Принимается длина столика l = 20 см (с учетом возможного смещения фермы с центра тяжести столика).

Список использованной литературы:

1. СП 16.13330.2011. Стальные конструкции / Минрегион России. - М.: ГУП ЦПП, 2011. – 172 с.

2. СП 20.13330.2011. Нагрузки и воздействия / Минрегион России. - М.: ГУП ЦПП, 2011. – 92 с.

3. Металлические конструкции одноэтажных производственных зданий. Компоновка каркаса, статический расчет поперечной рамы / П.А. Пяткин, И.В. Астахов, В.Ю. Луговцов, СПбГАСУ, 2014. – 97 с.

4. Металлические конструкции одноэтажных производственных зданий. Проектирование ступенчатой колонны рамы / П.А. Пяткин, И.В. Астахов,

В.Ю. Луговцов, СПбГАСУ, 2014. – 62 с.

5. Металлические конструкции одноэтажных производственных зданий. Проектирование ригеля рамы и подкрановых балок. / П.А. Пяткин, И.В. Астахов, В.Ю. Луговцов, СПбГАСУ, 2014. – 59 с.

РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

К КУРСОВОМУ ПРОЕКТУ

12 Следующая ⇒