Помощь в написании студенческих работ
Антистрессовый сервис

Расчет стальной поперечной рамы сквозного сечения

КурсоваяПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Успехи в развитии металлических конструкций за советский период достигнуты благодаря творческим усилиям коллективов проектных и научных организаций, возглавляемых ведущими профессорами и инженерами. Проектирование металлических конструкций. Спец. курс. Учебное пособие для вузов/В.А. Бирюлев, И. И. Кошин, И. И. Крылов, А. В. Сильвестров. — Л.: Стройиздат, 1990.-419с. F2 = 230 кН Районирование… Читать ещё >

Расчет стальной поперечной рамы сквозного сечения (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

1. Расчет стальной поперечной рамы сквозного сечения

1.1 Сбор нагрузок

1.2 Определение усилий в стержнях рамы

1.2.1 Расчет рамы на постоянную нагрузку

1.2.2 Расчет рамы на снеговую нагрузку

1.2.3 Расчет рамы на ветровую нагрузку

1.2.3.1 Расчет с наветренной стороны

1.2.3.2 Расчет с подветренной стороны

2. Подбор сечения стержней рамы

2.1 Расчет сжатых стержней

2.2 Расчет растянутых стержней Список используемой литературы

Металлические конструкции широко применяются в различных видах зданий и сооружений. Конструктивная форма сооружения определяется сочетанием его основных элементов — балок, ферм, колонн и оболочек, связанных в единое целое. Выбор наилучшей конструктивной формы сооружения и его элементов производится при проектировании, которое представляет собой творческий процесс, допускающий многообразие решений.

Уровень развития металлических конструкций определяется, с одной стороны, потребностями в них народного хозяйства, а с другойвозможностями технической базы: развитием металлургии, металлообработки, строительной науки и техники. История развития металлических конструкций может быть разделена на 5 периодов.

Первый период (от 12 В. до начала 17 В.) характеризуется применением металла в сооружениях (дворцах, церквях и т. п.) в виде затяжек и строп для каменной кладки. Затяжки выковывали из кричного железа и скрепляли через проушины на штырях.

Второй период (от начала 17 В. до конца 18 В.) связан с применением наклонных металлических стропил и пространственных купольных конструкций, глав церквей. Стержни конструкций выполнены из кованных брусков и соединены на замках и скрепах горновой сваркой.

Третий период (от начала 18 В. до середины 19в) связан с освоением процесса литья чугунных стержней и деталей. Строятся чугунные мосты и конструкции перекрытий гражданских и промышленных зданий. Соединения чугунных элементов осуществляются на замках или болтах. В этот период наклонные стропила трансформируются в смешанные железочугунные треугольные фермы. В фермах сначала не было раскосов, они появились в конце рассматриваемого периода. Сжатые стержни ферм часто выполняли из чугуна, а растянутые из железа. В узлах элементы соединялись через проушины на болтах. Четвертый период (с 30-х годов 19 В. до 20-х годов 20в). В начале 19 В. кричный процесс получения железа был заменен более совершеннымпудлингованием, а в конце 80-х-выплавкой железа из чугуна в мартеновских и конверторных цехах. В 30-х годах 19 В. появились заклепочные соединения. Для перекрытия использовались треугольные металлические фермы. Конструктивная форма этих ферм постепенно совершенствовалась: решетка получила завершение с появлением раскосов; узловые соединения вместо болтовых на проушинах стали выполнять заклепочными с помощью фасонок. Применялись решетчатые каркасы рамно-арочной конструкции для перекрытия зданий значительных пролетов.

Пятый период (послереволюционный) начинается с конца 20-х годов, с первой пятилетки. К концу 40-х годов клепанные конструкции были почти полностью заменены сварными, более легкими, технологичными и экономичными. Развитие металлургии уже в 30-х годах позволило применять в металлических конструкциях более прочную низколегированную сталь. Кроме стали начали использовать алюминиевые сплавы, плотность которых почти втрое меньше. В начале 30-х годов стала оформляться советская школа проектирования металлических конструкций. Строилось много промышленных зданий с металлическим каркасом.

Наряду с совершенствованием конструктивной формы совершенствовались и методы расчета конструкций. До 1950 года строительные конструкции рассчитывали по методу допускаемых напряжений. С 1950 года в Советском Союзе все виды строительных конструкций рассчитывают по методу предельных состояний в соответствии с главой СНиП по строительным конструкциям.

Успехи в развитии металлических конструкций за советский период достигнуты благодаря творческим усилиям коллективов проектных и научных организаций, возглавляемых ведущими профессорами и инженерами.

1. Расчет стальной поперечной рамы сквозного сечения

d = 4.2(м);

h = 3.8(м);

hс = 3(м);

F1 = 220 кН

F2 = 230 кН Районирование по весу снегового покрова: Караганде (3 зона) Районирование по средней скорости в зимний период: Караганда (5)

1.1 Сбор нагрузок

Таблица 1:

Нормативная нагрузка, кПа

Коэффициент нагрузки

Расчетная нагрузка, кПа

Стальная панель с профнастилом

0,35

1,05

0,37

Собственный вес конструкции ригеля

0,3

1,05

0,32

g = 0.65

q = 0.69

Расчетная нагрузка на ригель:

(1)

где гн — коэффициент надежности по назначению ()

б — угол наклона кровли к горизонту (б=0)

bp — шаг рамы ()

Расчетная нагрузка на стойку:

F1= 220 кН — нагрузка от металлических панелей

F1= 220 кН — нагрузка от остекления б) снеговая нагрузка

(2)

где

n — коэффициент перегрузки ()

c — учет угла наклона кровли (с=1)

Р0 — вес снегового покрова г. Караганда (3 район)

qсн — расчетная снеговая нагрузка (линейная) действует на верхний пояс рамы в) ветровая нагрузка

(3)

Где n — коэффициент перегрузки ()

c — коэффициент учитывающий давление ветра с наветренной стороны (с=0.8)

c — коэффициент учитывающий давление ветра с подветренной стороны (с=0.6)

k — коэффициент зависящий от места строительства относительно города и высоты здания (k10 = 0.65, k20 = 0.9)

g0 — скоростной поток ветра (g0 = 0.48)

Наветренная сторона:

При h = 13.8 м.

Подветренная сторона:

При h = 13.8 м.

1.2 Определение усилий в стержнях рамы

1.2.1 Расчет рамы на постоянную нагрузку

Приведение внешней нагрузки на ригель к узловой:

(4)

Где Р — узловая нагрузка

qn — постоянная нагрузка

d — шаг рамы

P = 7.866 * 4.2 = 33.03кН а) Определение реакций опоры

? =0

— Rb50.4 — F12.1 — F22.1 — F12.1+ F156.7+ F256.7+ F156.7 — + P (2.1+6.3+10.5+14.7+18.9+23.1+27.3+31.5+35.7+39.9+44.1+48.3+52.5)+ = 0

RA = RB = 977.6 кН б) Определение усилий в стержнях стойки

N 3- 5 — ?

— RA2.1 — N 3- 54.2 = 0

N 3- 5 = - = -488.8 кН (сжат.)

N 4−6 — ?

RA2.1 — N 4−6 4.2 -F14.2 — F24.2 = 0

N 4−6 = = -38 кН (сжат.)

N 3- 6 — ?

— N 3- 5 cosб = 0

N 3−6 =0

N 5−7 — ?

— RA2.1 — N 5−74.2 = 0

N 5−7 = - = -488.8 кН (сжат.)

N 6−8 — ?

RA2.1 — N 6−8 4.2 -F14.2 — F24.2 -F14.2 = 0

N 6-8 = = 181,1 кН (раст.)

N 6−7 — ?

N6−7 cosб = 0

N 6−7 =0

в) Определение усилий в стержнях ригеля

N 10−12 — ?

RA14.7-F116.8- F216.8 -F116.8 — - P12.6 -P8.4- P4.2 — N 10−123.8 = 0

N 10−12 = = 527.4 кН (раст.)

N 11−13I — ?

RA10.5 — F112.6 — F212.6 -F112.6 — -P8.4 — P4.2 — N 11−13I 3.8 = 0

N 11-13I = = -313.3 кН (сжат.)

N 10−13I — ?

N 11−13I + N10−12 + N10−13I = 0

N10−13I = = -285.4кН (сжат.)

N 13−13I — ?

RA18.9 — F121 — F221 -F121 — -P16.8 — P12.6 -P8.4 — P4.2 — N 13−13I 3.8 = 0

N 13-13I = = -703 кН (сжат.)

N 12−13I — ?

N 13−13I + N10−12 + N12−13I = 0

N12−13I = = 234 кН (раст.)

N 12-14 — ?

RA23,1-F125,2- F225,2 -F125,2 — - P21- P16.8 — P12.6 -P8.4- P4.2 — N 12−143.8 = 0

N12−14 = =842.4 кН (раст.)

N 13 -15I — ?

RA18.9 — F121- F221 -F121 — -P16.8 — P12.6 — P8.4 — P4.2 — N 13-15I 3.8 = 0

N 13-15I = = -703 кН (сжат.)

N 12 - 15I — ?

N 13-15I + N12−14 + N12-15I = 0

N12-15I = = -185кН (сжат.)

N 15 - 15I — ?

RA27.3 — F129.4 — F229.4 -F129.4 — - P25.2- P21- P16.8 — P12.6 — P8.4 -P4.2- N 15-15I 3.8 = 0

N15-15I= =-945 кН (сжат.)

N 14−15I — ?

N 15−15I + N12−14 + N14−15I = 0

N14−15I = = 136,8 кН (раст.)

1.2.2 Расчет рамы на снеговую нагрузку

Приведение внешней нагрузки на ригель к узловой:

(5)

металлический конструкция рама ригель Где Р — узловая нагрузка

qсн — снеговая нагрузка

d — шаг рамы

P = 16,53 * 4.2 = 69,4кН а) Определение реакций опоры

? =0

— Rb50.4 — F12.1 — F22.1 — F12.1+ F156.7+ F256.7+ F156.7 — + P (2.1+6.3+10.5+14.7+18.9+23.1+27.3+31.5+35.7+39.9+44.1+48.3+52.5)+

+ = 0

RA = RB = 1254,9 кН б) Определение усилий в стержнях стойки

N 3- 5 — ?

— RA2.1 — N 3- 54.2 = 0

N 3- 5 = - = - 627,4 кН (сжат.)

N 4−6 — ?

RA2.1 — N 4−6 4.2 -F14.2 — F24.2 = 0

N 4−6 = = - 804,8 кН (сжат.)

N 3- 6 — ?

— N 3- 5 cosб = 0

N 3−6 =0

N 5−7 — ?

— RA2.1 — N 5−74.2 = 0

N 5−7 = - = -627,4 кН (сжат.)

N 6−8 — ?

RA2.1 — N 6−8 4.2 -F14.2 — F24.2 -F14.2 = 0

N 6-8 = = 42,5 кН (раст.)

N 6−7 — ?

N6−7 cosб = 0

N 6−7 =0

в) Определение усилий в стержнях ригеля

N 10−12 — ?

RA14.7-F116.8- F216.8 -F116.8 — - P12.6 -P8.4- P4.2 — N 10−123.8 = 0

N 10−12 = = 1278 кН (раст.)

N 11−13I — ?

RA10.5 — F112.6 — F212.6 -F112.6 — -P8.4 — P4.2 — N 11−13I 3.8 = 0

N 11−13I = = -898 кН (сжат.)

N 10−13I — ?

N 11−13I + N10−12 + N10−13I = 0

N10−13I = = -506кН (сжат.)

N 13−13I — ?

RA18.9 — F121 — F221 -F121 — - P16.8 — P12.6 — P8.4 — P4.2 — N 13−13I 3.8 = 0

N 13−13I = = -1580 кН (сжат.)

N 12−13I — ?

N 13−13I + N10−12 + N12−13I = 0

N12−13I = = 402кН (раст.)

N 12−14 — ?

RA23,1-F125,2- F225,2 -F125,2 — - P21- P16.8 — P12.6 -P8.4- P4.2 — N 12−143.8 = 0

N12−14 = =1804 кН (раст.)

N 13 -15I — ?

RA18.9 — F121- F221 -F121 — -P16.8 — P12.6 — P8.4 — P4.2 — N 13−15I 3.8 = 0

N 13−15I = = -1004 кН (сжат.)

N 12-15I — ?

N 13-15I + N12-14 + N12-15I = 0

N12-15I = = -1066кН (сжат.)

N 15 — 15I — ?

RA27.3 — F129.4 — F229.4 -F129.4 — - P25.2- P21- P16.8 — P12.6 — P8.4 -P4.2- N 15−15I 3.8 = 0

N15−15I= =-1990кН (сжат.)

N 14−15I — ?

N 15−15I + N12−14 + N14−15I = 0

N14−15I = = 248 кН (раст.)

1.2.3 Расчет рамы на ветровую нагрузку

1.2.3.1 Расчет с наветренной стороны

P1=

P2=

P3=

P4=

а) Определение реакций опоры

? =0

— Rb50.4 + P11 + P24 + P27+ P310+ P413.8 = 0

RB = 6.7 кН => RA = - 6.7 кН б) Определение усилий в стержнях стойки

N 3- 5 — ?

— RA2.1 -P16 — P23 — N 3- 54.2 = 0

N 3- 5 = - = - 16 кН (сжат.)

N 4−6 — ?

RA2.1 + N 4−6 4.2 -P13= 0

N 4−6 = = 9,42 кН (раст.)

N 3- 6 — ?

N 3- 6 + RA= 0

N 3−6 = = 10 (раст.)

N 5−7 — ?

— RA2.1 — N 5−7 4.2 -P16 — P23= 0

N 5−7 = = -16.08 кН (сжат.)

N 6−8 — ?

RA2.1 + N 6−8 4.2 -P23 — P26-P19 = 0

N 6−8 = = 43.43 кН (раст.)

N 6−7 — ?

N6−7 +RA= 0

N 6−7 = = 10 (раст.)

в) Определение усилий в стержнях ригеля

N 10−12 — ?

RA14.7-P33.8- P26.8 -P29.8 — P1 12.8- N 10−123.8 = 0

N 10−12 = = -100 кН (сжат.)

N 11−13I — ?

RA10.5 + P43.8- P23-P26 -P19 + N 11−13I 3.8 = 0

N 11−13I = = 55.6 кН (раст.)

N 10−13I — ?

RA + N10−13I = 0

N10−13I = = 10кН (раст.)

N 13−13I — ?

RA18,9 + P43.8- P23-P26 -P19 + N 13−13I 3.8 = 0

N 13−13I = = 70,4 кН (раст.)

N 12−13I — ?

RA — N12−13I = 0

N12−13I = = - 10кН (сжат.)

N 12-14 — ?

RA23,1-P33.8- P26.8 -P29.8 — P1 12.8- N 12-143.8 = 0

N 12−14 = = -125,9 кН (сжат.)

N 13-15I — ?

RA18,9 + P43.8- P23-P26 -P19 + N 13-15I 3.8 = 0

N 13-15I = = 70,4 кН (раст.)

N 12-15I — ?

RA + N12-15I = 0

N12-15I = = 10кН (раст.)

N 15-15I — ?

RA27,3 + P43.8- P23-P26 -P19 + N 15-15I 3.8 = 0

N 15-15I = = 85,2 кН (раст.)

N 14-15I — ?

RA — N14-15I = 0

N14-15I = = - 10кН (сжат.)

1.2.3.2 Расчет с подветренной стороны

= = 6.38

= = 7.65

= = 9

= = 5.4

а) Определение реакций опоры

? =0

RА50.4 + P11 + P24 + P27+ P310+ P413.8 = 0

RА = - 5 кН => RВ = 5 кН б) Определение усилий в стержнях стойки

N 3- 5 — ?

— RA2.1 -P16 — P23 — N 3- 54.2 = 0

N 3- 5 = - = - 17 кН (сжат.)

N 4−6 — ?

RA2.1 + N 4−6 4.2 -P13= 0

N 4−6 = = 8,5 кН (раст.)

N 3- 6 — ?

N 3- 6 + RA= 0

N 3−6 = = 7,4 (раст.)

N 5−7 — ?

— RA2.1 — N 5−7 4.2 -P16 — P23= 0

N 5−7 = = -16.09 кН (сжат.)

N 6−8 — ?

RA2.1 + N 6−8 4.2 -P23 — P26-P19 = 0

N 6−8 = = 42.5 кН (раст.)

N 6−7 — ?

N6−7 +RA= 0

N 6−7 = = 7,4 (раст.)

в) Определение усилий в стержнях ригеля

N 10−12 — ?

RA14.7-P33.8- P26.8 -P29.8 — P1 12.8- N 10−123.8 = 0

N 10−12 = = -94,5 кН (сжат.)

N 11−13I — ?

RA10.5 + P43.8- P23-P26 -P19 + N 11−13I 3.8 = 0

N 11−13I = = 50,8 кН (раст.)

N 10−13I — ?

RA + N10−13I = 0

N10−13I = = 7,4кН (раст.)

N 13−13I — ?

RA18,9 + P43.8- P23-P26 -P19 + N 13−13I 3.8 = 0

N 13−13I = = 61,9 кН (раст.)

N 12−13I — ?

RA — N12−13I = 0

N12−13I = = - 7,4кН (сжат.)

N 12−14 — ?

RA23,1-P33.8- P26.8 -P29.8 — P1 12.8- N 12−143.8 = 0

N 12−14 = = -115,5 кН (сжат.)

N 13-15I — ?

RA18,9 + P43.8- P23-P26 -P19 + N 13−15I 3.8 = 0

N 13−15I = = 61,9 кН (раст.)

N 12−15I — ?

RA + N12−15I = 0

N12−15I = = 7,4кН (раст.)

N 15−15I — ?

RA27,3 + P43.8- P23-P26 -P19 + N 15−15I 3.8 = 0

N 15−15I = = 73 кН (раст.)

N 14−15I — ?

RA — N14−15I = 0

N14−15I = = - 7,4кН (сжат.)

Таблица расчетных усилий

Нагрузка Стержень

Усилие от внешних усилий

Расчетные усилия

Постоянная

Снеговая

Ветровая (слева)

;

;

;

;

Стойка

3 — 4

10,2

10,2

3 — 5

488,8

627,4

1132,2

3 — 6

4 — 6

804,8

18,27

842,8

5 — 6

10,2

10,2

5 — 7

488,8

627,4

16,08

1132,3

6 — 7

6 — 8

181,1

42,5

43,43

7 — 8

Ригель

10−11

33,03

69,4

102,4

10 -12

527,4

1805,4

10−13I

285,4

791,4

11−13I

313,3

55,6

12−13I

12 -13

33,03

69,4

102,4

12 -14

842,4

125,9

12−15I

13−13I

70,4

13−15I

70,4

14−15I

136,8

14−15

33,03

69,4

69,4

15−15I

85,2

2. Подбор сечения стержней рамы

2.1 Расчет сжатых стержней

а) Вычисляем требуемую площадь сечения:

(6)

Где N — расчетное усилие, кН ц — коэффициент продольного изгиба (зависит от гибкости л и расчетного сопротивления R)

R — расчетное сопротивление г — коэффициент условия работы для конструкции Гибкость л предварительно принимаем:

— для пояса л = 80?60;

— для стержней решетки л = 120?100

б) Вычисляем требуемый радиус инерции сечения:

(7)

Где l0 — расчетная длина стержня л — гибкость

(8)

Где l0 — расчетная длина стержня

l — геометрическая длина стержня, расстояние между узлами м — коэффициент учитывающий закрепление стержней

— для поясов м = 1;

— для решетки м = 0,8

в) По найденным значениям Атр и iтр подбираем парные уголки Аф ?

iy iтр

г) Выполняем проверку принятого сечения Вычисляем нормальное напряжение:

? R (9)

Где у — нормальное напряжение Аф — фактическая площадь сечения

1) Расчет стойки

N 3-4 — ?

1)

2)

l0 = 0,8*3=2,4

3) Аф = 4,8

iy= 2,45

Принимаем: 2L50x5

4) у =

N 3−5 — ?

1)

2)

l0 = 1*3=2.4

3) Аф = 38,8

iy= 7.74

Принимаем: 2L180×11

4) у =

N 4-6 — ?

1)

1)

l0 = 1*3=2.4

2) Аф = 24,3

iy= 5,52

Принимаем: 2L125×10

3) у =

N 5-6 — ?

1)

2)

l0 = 0,8*3=2,4

3) Аф = 4,8

iy= 2,45

Принимаем: 2L50x5

4) у =

N 5-7 — ?

1)

2)

l0 = 1*3=2.4

3) Аф = 38,8

iy= 7.74

Принимаем: 2L180×11

4) у =

N 7-8 — ?

1)

2)

l0 = 0,8*3=2,4

3) Аф = 4,8

iy= 2,45

Принимаем: 2L50x5

4) у =

2) Расчет ригеля

N 10−11 — ?

1)

2)

l0 = 0,8*3=2,4

3) Аф = 4,8

iy= 2,45

Принимаем: 2L50x5

4) у =

N 10−13I— ?

1)

2)

l0 = 0,8*3=2,4

3) Аф = 31,4

iy= 6,91

Принимаем: 2L160×10

4) у =

N 11−13I — ?

1)

2)

l0 = 1*3=3

3) Аф = 42.2

iy= 7.76

Принимаем: 2L180×12

4) у =

N 12−13 — ?

1)

2)

l0 = 0,8*3=2,4

3) Аф = 4,8

iy= 2,45

Принимаем: 2L50x5

4) у =

N 12−15I — ?

1)

2)

l0 = 0,8*3=2,4

3) Аф = 47,1

iy= 8,55

Принимаем: 2L200×12

4) у =

N 13−13I — ?

1)

2)

l0 = 1*3=3

3) Аф = 94.3

iy= 8.81

Принимаем: 2L200×25

4) у =

N 13−15I — ?

1)

2)

l0 = 1*3=3

3) Аф = 94.3

iy= 8.81

Принимаем: 2L200×25

4) у =

N 15-15I — ?

1)

2)

l0 = 1*3=3

3) Аф = 94.3

iy= 8.81

Принимаем: 2L200×25

4) у =

2.2 Расчет растянутых стержней

а) Вычисляем требуемую площадь сечения:

(6)

Где N — расчетное усилие, кН

R — расчетное сопротивление г — коэффициент условия работы для конструкции Гибкость л предварительно принемаем:

— для пояса л = 80?60;

— для стержней решетки л = 120?100

б) По найденным значениям Атр подбираем парные уголки Аф?; iy

1) Расчет стойки

N 3-6 — ?

1)

2) Аф = 4,8

iy= 2,45

Принимаем: 2L50x5

N 6−7 — ?

1)

2) Аф = 4,8

iy= 2,45

Принимаем: 2L180×11

N 6−8 — ?

1)

2) Аф = 6,13

iy= 2,96

Принимаем: 2L63x5

2) Расчет ригеля

N 10−12 — ?

1)

2) Аф = 42,2

iy= 7,76

Принимаем: 2L180×12

N 12−13I — ?

1)

2) Аф = 15.6

iy= 4.47

Принимаем: 2L100x8

N 12−14 — ?

1)

2) Аф = 62

iy= 8.64

Принимаем: 2L200×16

N 14-15I — ?

1)

2) Аф = 8.78

iy= 3.44

Принимаем: 2L75x6

N 14-15 — ?

1)

2) Аф = 4.8

iy= 2.45

Принимаем: 2L50x5

1. Металлические конструкции. Общий курс: Учебник для вузов / Под редакцией Е. И. Беленя. — М.: Стройиздат.-1986 — 56с.

2. Металлические конструкции /Под ред. Н. П. Мельникова. —М.: Стройиздат, 1980. — 776 с.— (Справочник проектировщика).

3. Проектирование металлических конструкций. Спец. курс. Учебное пособие для вузов/В.А. Бирюлев, И. И. Кошин, И. И. Крылов, А. В. Сильвестров. — Л.: Стройиздат, 1990.-419с

4. СНиП 2.01.07−85* «Нагрузки и воздействия».

Показать весь текст
Заполнить форму текущей работой