КОМПОНОВКА КАРКАСА ЗДАНИЯ.

Стр 1 из 6Следующая ⇒

Факультет: Строительный

Кафедра: ” Металлические и деревянные конструкции ”

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовому проекту №2 на тему:

«Металлические конструкции одноэтажных промышленных зданий»

Выполнил:

студент гр.119/2

_______ Викторов А.С

Проверил:

_______ Усеинов Э.С

Томск 2013

СОДЕРЖАНИЕ

1. Компоновка каркаса здания 3

1.1 Компоновка поперечной рамы 3

1.2 Расчетные нагрузки на поперечную раму 5

1.3 Вес колонны 6

1.4Вес подкрановой балки с рельсом 6

1.5 Стеновое ограждение с остеклением 6

1,6 Снеговая нагрузка 7

1.7 Ветровая нагрузка 7

1.8 Крановые нагрузки 9

1.9 Основные предпосылки для статического расчета рамы каркаса 9

2. Расчётные параметры ступенчатой колонны производственного здания 12

2.1. Исходные данные 12

2.2. Определение расчётных длин колонны 12

2.3 Конструирование и расчет верхней части колонны 12

2.4. Подбор сечения верхней части колонны 12

2.5. Проверка устойчивости в плоскости изгиба 13

2.6. Проверка устойчивости из плоскости изгиба 13

2,7. Конструирование и расчет нижней части колонны 14

2,8. Компоновка сечения нижней части колонны 14

2.9. Геометрические характеристики принятого сечения 15

2,10. Расчет на местную устойчивость 16

2.11.Расчёт и конструирование базы колонны 17

3 Расчет фермы 21

3.1 Подбор сечения стержней фермы 21

3.2 Расчет узлов стропильной фермы 23

3.3Расчет узла сопряжения стропильной фермы с колонной 25

4 Список используемой литературы 28

КОМПОНОВКА КАРКАСА ЗДАНИЯ.

КОМПOНОВКА ПОПЕРЕЧНОЙ РАМЫ.

Для определения расчетной длинны колонны необходимо знать отметку нижнего пояса фермы (рис 1). Необходимая отметка

d^треб_ф=d_r+H_к+∆_min=8+3,75+0,3=12 м.

где: d_r – отметка головки рельса ( по заданию 8 м.);

H_к – вертикальный габарит крана ([1] приложение 1) равен 3,7 м.;

∆_min– минимальный зазор между фермой и краном , не менее 0,3 м.

Принимаем d_ф≥d^треб_ф=12 м. (кратно 0,6 м.).

Задавшись отметкой заглубления бетонного фундамента
d_б= –0,5 м., определим расчетную длину между отметками фермы и колонны

ℓ_к= d_ф+|d_б|=12+0,5=12,5 м.

Длина нижней части колонны от уступа до обреза бетонного фундамента в будет равна: ℓ_н= d_r+|d_б|–h_пбр=8+0,5–1,15=6,35 м.

где: h_пбр–высота подкрановой балки и рельса. Их значения для крана заданной грузоподъемности приведены в ([1] приложение 1) равен 1,15 м.

Длина верхней части колонны ℓ_в=ℓ_к– ℓ_н= 12,05–6,35=5,7 м.

Привязка оси к наружной грани колонны а=0,25 м. Ширина верхней части колонны из условия жесткости:

h_в ≥ 1/12·ℓ_в=1/12·4,72=0,475 м.
Принимаем ширину верхней части колонны 0,5 м.

Ширина нижней части колонны:

h_н=а+λ=0,25+1=1,25 м.

Где: λ =1 м.; при кранах грузоподъемностью до 80 т. (по заданию кран грузоподъемностью 80 т.)

Зазор между боковыми габаритами крана и внутренней гранью колонны:

с= h_н– h_в–В₁=1,25–0,5–0,4=0,35 м.

где: В₁– боковой габарит крана, берем в ([1] приложение 1). Этот зазор равен 0,4 м.

Зазор должен быть более необходимым по технике безопасности

с=0,35 м. ≥ с_min=0,075 м. – условие выполняется.

На отметке d_ф к колонне крепится 2 стеновые панели высотой по 1,8 м. каждая. Отметка верха стены d^b_ст= d_ф+3,6 м.=12+3,6=15,6 м.

Ниже головки кранового рельса к колонне крепится ещё 1 стеновая панель высотой 1,8 м. На неё опирается вышележащее остекление. Оконное и стеновое ограждение, расположенное ниже, опирается на фундаментную балку.

ИНТЕНСИВНОСТЬ НАГРУЗОК.

Таблица 1

Вид наг-зки	Наименование и состав нагрузок	Нормативное значение	γ_f	Расчетное значение
постоянные	1. Кровля
	Железобетонная плита, кН/м²	1,6	1,1	1,75
	Асфальтоцементная стяжка	0,4	1,3	0,52
	Рубероидный ковер	0,15	1,3	0,2
	Утеплитель пенобетонный g=6
	При толщине 0,1 м ,	0,48	1,3	0,62
	Итого:			3,09
	2. Стеновое ограждение:
	панели из ячеистого бетона g=0,7 кН/м²
	При толщине 0,35 м , кН/м²	1,4	1,2	1,68
	3. Остекление двойное , кН/м²	0,5	1,1	0,55
временные	4. Снег	0,5	1,4	0,7
	5. Ветер на отметке до 10 м , кН/м²	0,3	1,4	0,42
	Активное давление ветра , кН/м²	0,24	1,4	0,336
	Пассивное давление ветра , кН/м²	0,18	1,4	0,252
	6. Вертикальное давление колес крана
	F_k1 ^max , кН	427	1,1	469,7
	F_k2^max , кН	427	1,1	469,7
	F_k ^min , кН	115	1,1	136,5
	7. .Поперечное торможение крана	10,5	1,1	11,55

РАСЧЕТНЫЕ НАГРУЗКИ НА ПОПЕРЕЧНУЮ РАМУ.

Вес конструкций покрытия.

Вес конструкций покрытия: нагрузками от веса покрытия являются вес кровли и фермы со связями. На 1 погонный метр фермы нагрузки собираются с ширины грузовой площади, равной шагу ферм ℓ = 6 м. Расчётное значение нагрузки от веса кровли получается простым перемножением расчётного значения итоговой нагрузки q из табл.1 на шаг ферм:

q₁= q·ℓ = 3,09·6 = 18,54 кН/м.

Расчётное ориентировочное значение равномерно распределенной нагрузки от веса фермы со связями можно получить по формуле:

q₂= 1,2·γ_f·L·Ψ·ℓ = 1,2·1,05·30·0,8·6 = 181,44 кг/м=18,46кН/м.,

где γ _f = 1,05 - коэффициент надежности по нагрузке; L - пролёт фермы 30 м; Ψ - весовой коэффициент рекомендуется принять равным 0,8 при L = 30 м; ℓ- шаг ферм 6 м. Расчетное значение шатровой нагрузки (вес конструкций покрытия):q _ш = q ₁ + q ₂ =18,54+18,46=21,95 кН/м.

Рис.1

Вес колонны.

Зададимся весом колонны для верхней её части q^b_k = 1 кН/м при шаге рам 6 м. Для нижней части колонны примем её линейную плотность q^н_k = 2 кН/м при шаге рам 6 м и грузоподъемности крана до 80 т включительно. Расчетное значение нагрузок от веса колонны будет:

-для верхней её части:

G^b_к = 1,05·q^b_к·ℓ^׀_b = 1,05·1·7,67 = 8 кН;

-для нижней её части:

G^н_к = 1,05· q^н_к ·ℓ_н = =1,05·2·6,35 =13,35 кН;

Фактическая длина верхней части колонны

ℓ’_b = ℓ_b+3,15= 5,7+ 3,15 = 8,85 м (с учётом высоты стропильной фермы на опоре) ℓ_н = 8,85 м.

Снеговая нагрузка

Снеговая равномерно распределённая нагрузка приложена к верхнему поясу фермы и подобна шатровой равномерной нагрузке:

Р_сн = р·ℓ= 0,7 ·6 =4,2 кН/м,

где р - интенсивность снеговой нагрузки.

Ветрвые нагрузки

Ветровые нагрузки: в соответствии со СНиП 2.01.07-85 характер распределения ветровой нагрузки по высоте здания представлен на рисунком. От 0 до отметки 10,0 м ветровой напор - равномерно распределённая нагрузка интенсивностью q_о. При большей высоте (до отметки парапета d^ь_ст) вводится корректирующий коэффициент k (прилож.3 [1]), учитывающий изменение ветрового давления по высоте для различного типа местности. В проекте принимаем тип местности – В. На левую колонну действует активное ветровое давление q_ь (табл.1) с аэродинамическим коэффициентом с = 0,8; справа пассивное давление (отсос) q´_ь с аэродинамическим коэффициентом с = 0,6 (табл 1)

Рис.2

Схема ветровой нагрузки.

а) изменение ветровой нагрузки по высоте;

б)эквивалентная ветровая нагрузка.

Для упрощения расчёта принимается более простая - эквивалентная схема ветровой нагрузки (б). В пределах ℓ_к ветровая нагрузка заменяется равномерно распределённой, значение которой при шаге рам, равном ℓ, будет для левой стойки рамы (активное давление):

q^э_ь = α·q_ь·ℓ = 1,04·0,336·6 =2,1 кН/м,

где q_ь - расчётное значение интенсивности активного давления ветра (табл.1) с учётом аэродинамического коэффициента с = 0,8;

α - поправочный коэффициент. При ℓ_к < 15 м α = 1,04. Для правой стойки рамы пассивное давление (отсос) вычисляется аналогично:

q^э´_ь = α·q´_ь·ℓ = 1,04·0,2·6 = 1,3 кН/м. Оставшуюся часть ветровой нагрузки, заштрихованную на (а) заменяют главным вектором W = W_лев+W_прав, т.е. сосредоточенной силой, приложенной в уровне нижнего пояса фермы. Это объём ветровой нагрузки, распределённой между отметками d_ф и d^ь_ст (а):

W_лев= (q^ф_ь+ q^ь_ст)h· = (2,1·1,025+2,1·1,125)·3,6· = 48,762 кН,

W_прав= (q^ф´_ь+ q^ь´_ст)h· =(1,35·1,25+1,35·1,125)·3,6· = 9,4 кН,

W =3,638+2,722=6,36 кН.

здесь h - высота от низа фермы до парапета;

ℓ - шаг рам;

q^ф_ь - активное давление ветра на отметке q_ф

q^ь_ст - активное давление ветра на отметке парапета;

q´_ф и q^ь´_ст соответственно пассивное давление ветра на этих отметках.

Расчётное значение q_ф, q^ь´_ст определяется в зависимости от высоты (учитывается коэффициентом k по приложению 3 [1]), аэродинамического коэффициента с (активное или пассивное давление ветра) и ветрового напора q_о на отметке до 10 м.

Крановые нагрузки

Крановые нагрузки передаются на раму через подкрановые балки, в виде опорных реакций от двух сближенных кранов при невыгодном для колонны их положении. Это определяется построением линии влияния (табл 2 и 3). Для определения максимального вертикального давления крана на колонну необходимо максимальное давление каждого колеса (расчётное значение его определено в (табл.) умножить на соответствующую ординату линии влияния и результат просуммировать. При этом следует учесть коэффициент сочетаний Ψ= 0,7 для лёгкого режима работы кранов, тогда имеем:

D_max=Ψ·ΣF^max_ki·y_i=0,85·(379,5·1+379,5·0,8+379,5·0,15)=629 кН.

Минимальное вертикальное давление крана и горизонтальная расчётная нагрузка от поперечного торможения крана вычисляется аналогично:

D_min=Ψ·ΣF^min_ki·y_i=0,85·(126,5·1+126,5·0,8+126,5·0,15)=209,7 кН.

Т=Ψ·ΣТ_ki·y_i= 0,7·(11,55·1+11,55·0,8+11,55·11,55)=19,4 кН.

Расчётные значения F^min_kiи T_k табл.1

Таблица подбора сечений стержней фермы

элем.	стержень	Расчётные усилия	подбираемое сечение	площадь А [см²]	расчётные длины [см]		радиусы инерции [см²]		гибкости			φ	γ_с	σ кН/см²	принятое сечение
элем.	стержень	Расчётные усилия	подбираемое сечение	площадь А [см²]	l_х	l_у	i_х	i_у	λ_х	λ_у	[λ]	φ	γ_с	σ кН/см²	принятое сечение
Верхний пояс	7 - 8 8 - 9 9 - 10	120,6 -561,9 -561,9	63×5 125×10	6,13 48,6	300	300	1,94 3,85	3,04 5,59	154 78	99 54	400 124	– 0,65	1	22 21,8	125×10
Верхний пояс	10 - 11 11 - 12	-842,8 -842,8	140×10	49,4	300	300	4,33	6,19	69,2	48,4	132	0,75	1	20,34	140×10
Нижний пояс	1 - 2	872,2	180×110	77,6	600	1500	5,6	7,81	107	192	400 400	–	1	15	180×110
Нижний пояс	2 - 3 3 - 4	2035,1 2422,7	200×125 ×16	49,8	600	1500	6,38	5,03	94	298,2	400 400	–	1	20	200×125 ×16
Раскосы	1-8	-1264,7	200×125 ×16	49,8	2026	617	6,38	3,52	317,6	175,3	140	0,6	1	25,3	200×125 ×16
	2-8	938,6	180×110 ×10	28,3	952	276	5,8	3,12	164	88,5	400	–	1	33,2	180×110 ×10
	2-10	-702,6	180×110 ×10	28,3	952	276	5,8	3,12	164	88,5	163	0,41	0,8	31,1	180×110 ×10
	3-10 3-12	403,2 -159,6	160×100 ×10	25,3	667	204	5,13	2,84	130	71,8	160 400	–	1	15,9 6,3	160×100 ×10
	3-10 3-12	403,2 -159,6	160×100 ×10	25,3	667	204	5,13	2,84	130	71,8	160 400	–	1	15,9 6,3	160×100 ×10
Стойки	2-9	203,5	125×9	22	372	520	3,86	4,86	96,3	107	160	-	0,8	11,6	125×9
Стойки	3-11	-203,5	125×9	22	372	520	3,86	4,86	96,3	107	160	-	0,8	11,6	125×9

После подбора всех стержней фермы необходимо проверить монтажную гибкость верхнего пояса при минимальном количестве распорок в системе горизонтальных связей:

в середине и на опорах фермы (в узлах 7,12 и 17)

если l_у^монт= 15 м и i_у = 5,56 см в сечении 9 –10 125×10 получим следующее λ_у^монт=1500/5,56 = 270 > [λ] = 220 необходимо изменять расстановку монтажных распорок.

Установим их в узлы 7,11,13 и 17. Тогда l_у^монт= 12 м

λ_у^монт=1200/5,56 = 216< [λ] = 220