Одноэтажное промышленное здание
Сравнительно большие пролеты современных промышленных зданий наиболее экономично перекрывать стальными фермами, так как стальные балки получатся очень большой высоты, что приведет к большому расходу металла, а при применении железобетонных ферм покрытие будет иметь большой собственный вес, что в свою очередь приведет к удорожанию несущих конструкций. Для баз внецентренно сжатых колонн сплошного… Читать ещё >
Одноэтажное промышленное здание (реферат, курсовая, диплом, контрольная)
Федеральное агентство образования Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Озёрский филиал Кафедра «Строительство»
Курсовой проект по дисциплине: «Металлические конструкции»
на тему: «Одноэтажное промышленное здание Выполнил: студент группы № 404-ОзО Н. Н. Дулесов Проверил: преподаватель Ж. В. Брохович г. Озерск
2010 г.
СОДЕРЖАНИЕ Введение
1. Исходные данные
2. Сбор нагрузок
3. Расчет фермы
4. Расчет и конструирование подкрановой балки
4.1 Нагрузки на подкрановую балку
4.2 Определение расчетных усилий
4.3 Подбор сечения балки
4.4 Проверка сечения
5. Подбор сечений верхней и нижней частей колонн
5.1 Определение расчетных длин колонн по осям Х-Х и У-У
5.2 Установление размеров сечений колонны с проверкой на прочность, устойчивость и местную устойчивость
5.3 Расчет базы колонны и анкерных болтов
5.4 Расчет сопряжения верхней части колонны с нижней Заключение Список литературы
Введение
В разрабатываемом курсовом проекте рассчитывается стальной каркас одноэтажного производственного здания согласно основным принципам расчета, конструирования и компоновки металлических конструкций.
Сбор нагрузок осуществляется в соответствии со СНиП 2.01.07−85 «Нагрузки и воздействия», а расчет конструкций — в соответствии со СНиП II-23−81* «Стальные конструкции. Нормы проектирования» .
Сравнительно большие пролеты современных промышленных зданий наиболее экономично перекрывать стальными фермами, так как стальные балки получатся очень большой высоты, что приведет к большому расходу металла, а при применении железобетонных ферм покрытие будет иметь большой собственный вес, что в свою очередь приведет к удорожанию несущих конструкций.
Для уменьшения нагрузок вместо применявшихся долгое время и продолжающих применяться сейчас тяжелых железобетонных плит покрытия в проекте применяется легкое покрытие с использованием стального профилированного настила.
Применявшиеся ранее железобетонные подкрановые балки были очень недолговечны и быстро выходили из строя вследствие плохого восприятия динамической нагрузки. Сейчас они полностью вытеснены стальными подкрановыми балками, которые применяются не только в стальных, но и в железобетонных каркасах.
Из всего вышесказанного следует, что многие элементы каркаса, традиционно выполнявшиеся железобетонными, в настоящее время заменяются стальными.
1. Исходные данные Количество пролетов…1
Величина пролета…30 м Длина здания…120 м Шаг поперечных рам…6 м Высота здания…21,5 м Грузоподъемность крана…20 т Район строительства… г. Сургут Материал конструкций… сталь ВСт3Пс6
Конструкция кровли… металл., холодная
2. СБОР НАГРУЗОК
Вид нагрузки | Элементы покрытия | Ед. Изм. | Нормативная нагрузка | Коэффиц. надёжности по нагрузке | Расчет. нагрузка | |
Постоянная | Стальной профилированный лист | 0,14 | 1,05 | 0,15 | ||
Стальные прогоны | 0,2 | 1,05 | 0,2 | |||
Стропильные фермы | 0,3 | 1,05 | 0,3 | |||
Связи по покрытию | 0,06 | 1,05 | 0,07 | |||
Временная | Снеговая нагрузка по всему покрытию | 1,5 | 1,4 | 2,1 | ||
Итого: | 2,82 | |||||
3. РАСЧЕТ ФЕРМЫ Расчет выполнен по СНиП II-23−81*
Тип фермы
L | H | H1 | Число панелей нижнего пояса | |
м | м | м | ||
5,5 | 3,1 | |||
Раскрепления из плоскости Узлы верхнего пояса: Все Узлы нижнего пояса: Только крайние Сечение верхнего пояса Профиль: Уголок равнополочный по ГОСТ 8509–93 L90x6
Сечение нижнего пояса Профиль: Уголок равнополочный по ГОСТ 8509–93 L63x4
Сечение раскосов Профиль: Уголок равнополочный по ГОСТ 8509–93 L90x6
Сечение стоек Профиль: Уголок равнополочный по ГОСТ 8509–93 L70x4
Загружение 1 — постоянное Коэффициент надeжности по нагрузке: 1,05
Равномерно распределенная нагрузка — кН/м Сосредоточенная сила — Т Загружение 2 — постоянное Коэффициент надeжности по нагрузке: 1,05
Равномерно распределенная нагрузка — кН/м Сосредоточенная сила — Т Загружение 3 — постоянное Коэффициент надeжности по нагрузке: 1,05
Равномерно распределенная нагрузка — кН/м Сосредоточенная сила — Т Загружение 4 — снеговое Коэффициент надeжности по нагрузке: 1,4
Равномерно распределенная нагрузка — кН/м Сосредоточенная сила — Т Усилия в элементах
№ эл. | Комбинации | Загружения | |||||
Nmin | Nmax | ||||||
Т | Т | Т | |||||
Элементы верхнего пояса | |||||||
— 5,77 | — 1,462 | — 0,308 | — 0,547 | — 0,608 | — 4,308 | ||
— 5,77 | — 1,462 | — 0,308 | — 0,547 | — 0,608 | — 4,308 | ||
— 6,015 | — 1,524 | — 0,321 | — 0,57 | — 0,633 | — 4,491 | ||
— 6,015 | — 1,524 | — 0,321 | — 0,57 | — 0,633 | — 4,491 | ||
— 5,77 | — 1,462 | — 0,308 | — 0,547 | — 0,608 | — 4,308 | ||
— 5,77 | — 1,462 | — 0,308 | — 0,547 | — 0,608 | — 4,308 | ||
6,953e-017 | 6,953e-017 | 1,159e-016 | 4,636e-017 | — 9,271e-017 | 3,708e-016 | ||
Элементы нижнего пояса | |||||||
0,868 | 3,752 | 0,206 | 0,314 | 0,349 | 2,884 | ||
1,501 | 6,167 | 0,333 | 0,553 | 0,614 | 4,666 | ||
1,501 | 6,167 | 0,333 | 0,553 | 0,614 | 4,666 | ||
0,868 | 3,752 | 0,206 | 0,314 | 0,349 | 2,884 | ||
Элементы стоек | |||||||
— 0,871 | — 0,058 | — 0,058 | — 1,263e-016 | — 1,404e-016 | — 0,813 | ||
0,424 | 1,03 | 0,043 | 0,18 | 0,2 | 0,606 | ||
— 0,871 | — 0,058 | — 0,058 | — 1,263e-016 | — 1,404e-016 | — 0,813 | ||
Элементы раскосов | |||||||
— 5,271 | — 1,22 | — 0,289 | — 0,441 | — 0,49 | — 4,051 | ||
0,808 | 2,733 | 0,137 | 0,318 | 0,353 | 1,925 | ||
— 0,772 | — 0,093 | — 0,048 | — 0,021 | — 0,024 | — 0,679 | ||
— 0,374 | 0,008 | — 0,027 | 0,017 | 0,018 | — 0,382 | ||
— 0,374 | 0,008 | — 0,027 | 0,017 | 0,018 | — 0,382 | ||
— 0,772 | — 0,093 | — 0,048 | — 0,021 | — 0,024 | — 0,679 | ||
0,808 | 2,733 | 0,137 | 0,318 | 0,353 | 1,925 | ||
— 5,271 | — 1,22 | — 0,289 | — 0,441 | — 0,49 | — 4,051 | ||
Элементы опорных стоек | |||||||
— 0,436 | — 0,029 | — 0,029 | — 0,406 | ||||
— 0,436 | — 0,029 | — 0,029 | 2,018e-033 | 1,313e-033 | — 0,406 | ||
Опорные реакции | |||
Сила слева (Т) | Сила справа (Т) | ||
По критерию Nmax | — 1,104 | — 1,104 | |
По критерию Nmin | — 4,356 | — 4,356 | |
Результаты расчета | |||
Проверено по СНиП | Проверка | Коэффициент использования | |
п. 5.1 | Прочность верхнего пояса | *** | |
п. 5.3 | Устойчивость верхнего пояса в плоскости фермы | *** | |
п. 5.3 | Устойчивость верхнего пояса из плоскости фермы | *** | |
пп. 6.1−6.4,6.16 | Гибкость верхнего пояса | *** | |
п. 5.1 | Прочность нижнего пояса | *** | |
пп. 6.1−6.4,6.16 | Гибкость нижнего пояса | *** | |
п. 5.1 | Прочность стоек | *** | |
п. 5.3 | Устойчивость стоек в плоскости фермы | *** | |
п. 5.3 | Устойчивость стоек из плоскости фермы | *** | |
пп. 6.1−6.4,6.16 | Гибкость стоек | *** | |
п. 5.1 | Прочность раскосов | *** | |
п. 5.3 | Устойчивость раскосов в плоскости фермы | *** | |
п. 5.3 | Устойчивость раскосов из плоскости фермы | *** | |
пп. 6.1−6.4,6.16 | Гибкость раскосов | *** | |
Коэффициент использования *** - Гибкость стоек Отчет сформирован программой Кристалл, версия: 11.3.1.1 от 28.02.2009
4. РАСЧЕТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ ПОДКРАНОВОЙ БАЛКИ
4.1 НАГРУЗКИ НА ПОДКРАНОВУЮ БАЛКУ Наибольшее вертикальное усилие на колесе
Fmaxн = 470 кН.
Вес тележки и крана
G = 620 кН Тип кранового рельса КР-100
Нормативная горизонтальная нагрузка на колесо крана Ткн = 0,5f (Qк + Gт)/n0 = 0,5· 0,1(500 + 620)/4 = 28 кН Расчетные значения усилий на колесе крана определяем с учетом коэффициента надежности по назначению? н = 0,95
Fк = ?н· n·nc·k1·Fкн = 0,95· 1,1·0,95·1,1·380 = 380,4 кН;
Tк = ?н· n·nc·k2·Tкн = 0,95· 1,1·1·0,95·28 = 28 кН.
4.2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСЧЕТНЫХ УСИЛИИЙ Максимальный момент возникает в сечении, близком к середине пролета. Загружаем линию влияния момента в среднем сечении, устанавливая краны невыгоднейшим образом.
Расчетный момент от вертикальной нагрузки Мх = ?· М = 1,05· 2143 = 2250,5 кН· м, где Мy = М (Tk/Fk) = 342 кН· м, где
? = 1,05 — учитывает влияние собственного веса подкрановых конструкций и временной нагрузки на тормозной площадке.
Расчетный момент от горизонтальной нагрузки М = Тк· ?уi = 2143 кН· м.
Для определения максимальной поперечной силы загружаем линию влияния поперечной силы на опоре.
Расчетные значения вертикальной и горизонтальной поперечных сил:
Qх = ?· Fк·?уi = 685,6 кН· м, где
4.3 ПОДБОР СЕЧЕНИЙ БАЛКИ подкрановый балка колонна прочность Принимаем подкрановую балку симметричного сечения с тормозной конструкцией в виде листа из рифленой стали t = 6 мм и швеллера № 36.
Значение коэффициента? определим по формуле
? = 1 + 2(Му/Мх)· (hб/hт) = 1 + 2(342/2250,5)· (1,5/1,5) = 1,3,
где hб? l/8 = 12/8 = 1,5 м — высота балки;
hт = hн = 1,5 м — ширина сечения тормозной конструкции.
Wхтр = Мх· ?/?·R = 2250,5· 1,3/1,05·260 = 10 716,7 см³.
Задаемся tст = 10
Оптимальная высота балки
hопт = kv (Wхтр/ tст) = 1.1v (10 716.7/10) = 114 см.
Минимальная высота балки:
hmin = 5/24(?· R·l)/(?·E)·(l/f)·(Мн/Мх)
= 5/24(26· 1200·600·121 600)/(1,3·2,06·104·214 300) = 83 см,
где Мн — момент от загрузки балки одним краном при n = 1,0.
[l/f] = 1/600 — для кранов среднего режима работы;
Принимаем hб = 130 см.
Задаемся толщиной полок
tп = 2.5 см, тогда hст = hб — 2· tп = 130 — 2.5· 2 = 125 см.
Из условия среза стенки силой Qx
tст? (1,5· Qx)/(hст·Rст) = (1,5· 685,6)/(130·150,8) = 0,6 см.
Принимаем стенку толщиной 1,0 см, Размеры поясных листов определяем по формулам:
Iхтр = Wхтр· hб/2 = 10 716,7· 130/2 = 696 585,5 см4;
Iст = tcт· hст3/12 = 1,0· 1253/12 = 162 760 см4;
Ап.тр = (Iхтр — Iст)/(2· ((hст + tп)/2))2= 2· (533 825)/ (127,5/2)2= 66 см²
Принимаем пояс из листа сечения 25×30 мм, Ап = 75 см².
Устойчивость пояса обеспечена т.к.
bсв/t = (bп — tст)/4· tп = (30 — 1)/4· 2,5 = 2,9 < 0,5v (E/R) = 0,5v (2,06· 104/23) = 15,1
Рис. 4 (Сечение балки)
4.4 ПРОВЕРКА ПРОЧНОСТИ СЕЧЕНИЯ Определяем геометрические характеристики принятого сечения.
Относительно оси Х — Х:
Ix = (tст· hcт3)/12 + 2· bп·tп (hcт/2 + tп/2)2 = 162 760 + 609 609 = 772 369 см4,
WхА = 2· Ix/hб =11 882,6 см³.
Геометрические характеристики тормозной балки относительно оси У — У (в состав тормозной балки входят верхний пояс, тормозной лист и швеллер):расстояние от оси подкрановой балки до центра тяжести сечения х0 = (0,6· 123·72,5 + 53,4· 144,3)/(0,6·123 + 53,4 + 2· 30) = 70 см;
Iу = 0,6· 1233/12 + 0,6· 123(72,5 — 70)2 + 53,4(144,3 — 70)2 + 40· 702 + 2· 403/12 =594 965см4
WуА = 2· Iу/хА = 2· 594 965/85 = 13 999 см³,
где хА = х0+bп/2 = 70 + 15 = 85 см — расстояние от центра тяжести до наиболее напряженной точки «А» верхнего пояса подкрановой балки.
Проверим нормальные напряжения в верхнем поясе
?хА=Мх/WхА+Mу/WуА=214 300/11882,6+15 050/13999=19,1кН/см2 < R = 23кН/см2
Прочность стенки на действие касательных напряжений на опоре обеспечена, так как принятая толщина стенки больше определенной из условия среза.
Жесткость балки также обеспечена, так как принятая высота балки hб > hmin.
Проверим прочность стенки балки от действия местных напряжений под колесом крана
?му = ?· Fк/tст·l0 = 1,1· 380/1·43,6 = 10,1 кН/см2 < R = 23 кН/см2,
где? = 1,1 — коэффициент увеличения нагрузки на колесе, учитывающий возможное перераспределение усилий между колесами и динамический характер нагрузки;
l0 = c3v (Iп1/tст) = 3,253v (2903/1) = 43,6
Iп1 = Iр + bп· tп3/12 = 2864,73 + 30· 2,53/12 = 2903 см4,
где Iр = 2864,73 — момент инерции рельса КР-100;
с = 3,25 — коэффициент податливости сопряжения пояса и стенки для сварных балок.
5. Подбор сечений верхней и нижней частей колонн
5.1 Определение расчетных длин колонны по осям Х-Х и У-У Для расчета колонны принимаем следующие сочетания усилий:
— для подкрановой части N1 = -1013.85 кН, М1 = 495.66 кНм, момент на другой опоре М1' = 55.5 кНм; Qmax = 16.36 кН;
— для надкрановой части N2 = -225.5 кН, М2 = -245.72 кНм, момент на другой опоре М2' = -60.91 кНм.
Для одноступенчатой колонны расчетная длина определяется для каждого участка с постоянным моментом инерции: отдельно для верхней и отдельно для нижней части колонны. В плоскости рамы расчетные длины колонны равны:
для нижней части lef, 1 = ?1· l1
для верхней части lef, 2 = ?2· l2.
Согласно СНиП II-23−81* при отношении l2 / l1 0.6 и при? = N1 / N2 3 значения ?1 и ?2 следует принимать по таблице 18. Так как l2 / l1 = 322 / 1488 = 0.216 < 0.6;
? = N1 / N2 = 1013.85 / 225.5 = 4.5, то принимаем ?1 = 2, ?2 = 3.
lef, 1 = ?1· l1 = 2· 1488 = 2976 см; lef, 2 = ?2· l2 = 3· 322 = 966 см.
Расчетная длина верхнего и нижнего участка из плоскости рамы принимается равной расстоянию между точками закрепления колонны от смещения вдоль здания. Такие точки для нижнего участка колонны — верх фундамента, место крепления распорки и нижний пояс подкрановой балки. Верхний участок колонны закреплен от смещения тормозными конструкциями и распорками по колоннам в уровне нижних поясов стропильных ферм.
5.2 Установление размеров сечений колонны с проверкой
на прочность, устойчивость и местную устойчивость Для колонны принимаем сталь С255. Согласно СНиП II-23−81* Ry = 240 МПа Сечение колонны принимаем в виде сварного несимметричного двутавра высотой h = 100 см (рис. 5.1).
Согласно СНиП II-23−81* расчет на устойчивость внецентренно-сжатых элементов в плоскости действия момента следует выполнять по формуле:
Приближенное значение радиуса и ядрового расстояния составит:
ix = 0.48· h = 0.48· 100 = 48 см; ?x = 0.36· h = 0.36· 100 = 36 см.
Гибкости и эксцентриситеты:
?x = lef, 1 / ix = 2976 / 48 = 62 см;
e = M1 / N1 = 495.66 / 1013.85 = 0.489 м = 48.9 см; m = e / ?x = 48.9 / 36 = 1.358;
mef = ?· m = 1.358· 1.523 = 2.068,
где? — коэффициент влияния формы сечения. По табл. 73 СНиП II-23−81* определяем:
? = 1.6 — 0.01(5 — m)? = 1.6 — 0.01· (5 — 1.358)· 2.116 = 1.523.
В зависимости от условной гибкости? и приведенного относительного эксцентриситета mef по табл. 74 СНиП II-23−81* определяем коэффициент? e = 0.39.
Определим необходимую площадь сечения:
см2.
Для нахождения ширины сечения b определяем значение момента в средней трети длины колонны:
ex = Mx / N1 = 356.56 / 1013.85 = 0.353 м = 35.2 см; mx = ex / ?x = 35.2 / 36 = 0.978.
Определяем предварительно коэффициент с по формуле:
где? и? — коэффициенты, принимаемые по табл. 10 СНиП II-23−81* исходя из предположения, что
? = 0.7; = 1;
Определяем коэффициент? y:
?y = ?e / c = 0.39 / 0.594 = 0.657
и по табл. 72 СНиП II-23−81* принимаем? y = 84.
Определяем требуемый радиус инерции и ширину сечения с учетом того, что расчетная длина из плоскости рамы уменьшается постановкой распорки:
По Acal и bcal компонуем сечение колонны, принимая подкрановую полку из I24. Наружную полку принимаем из листа 240×11мм. Стенку принимаем толщиной tw = 9 мм.
Определим геометрические характеристики принятого сечения:
А = 24· 1.1 + 0.9· 98 + 34.8 = 145.17 см2;
Гибкости стержня колонны:
Поверяем устойчивость стержня колонны в плоскости действия момента, для чего предварительно вычисляем параметры:
? = 1.6 — 0.01(5 — m)? = 1.6 — 0.01· (5 — 1.72)· 2.65 = 1.51; mef = 1.51· 1.72 = 2.61.
По табл. 74 СНиП II-23−81* определяем коэффициент? e = 0.301.
недонапряжение? = (240 — 232)· 100 / 240 = 3.3%.
Расчет на устойчивость внецентренно-сжатых элементов из плоскости действия момента следует выполнять по формуле:
где mx = ex / ?x = 34.42 / 28.34 = 1.21;
? = 0.65 + 0.05 mx = 0.65 + 0.05· 1.21 = 0.71;
т.к., то = 1.
Произведем проверку устойчивости элементов колонны.
Устойчивость полки обеспечена, так как где bef = (bf — tw)/2 = (240 — 9)/2 = 115.5 мм — свес полки.
Для определения устойчивости стенки найдем
? = (? — ?1) / ?
? = 1.4(2? — 1)? / ?
? = (190.31 + 50.63) / 190.31 = 1.266
? = 1.4(2· 1.266 — 1)1.95 / 190.31 = 0.022.
Согласно СНиП II-23−81* при? > 1 устойчивость стенки следует проверять по формуле:
или то есть устойчивость стенки обеспечена.
Согласно СНиП II-23−81* так как
то стенку колонны следует укреплять поперечными ребрами жесткости, расположенными на расстоянии (2.5 — 3) hef, т. е. 250 — 300 см.
Компонуем сечение надкрановой части колонны в виде сварного симметричного двутавра высотой h = 40 см (рис. 5.3). Принимаем полки из листа 240×10 мм. Стенку принимаем толщиной tw = 9 мм.
Определим геометрические характеристики принятого сечения:
А = 24· 1·2 + 0.9· 38 = 82.2 см2;
;
Гибкости стержня колонны:
Поверяем устойчивость стержня колонны в плоскости действия момента, для чего предварительно вычисляем параметры:
? = 1.25; mef = 1.25· 8.01 = 10.01.
По табл. 74 СНиП II-23−81* определяем коэффициент? e = 0.12.
недонапряжение? = (240 — 228.61)· 100 / 240 = 4.7%.
Расчет на устойчивость внецентренно-сжатых элементов из плоскости действия момента следует выполнять по формуле:
mx = ex / ?x = 81.6 / 13.61 = 6;
ex = Mx / N2 = 184.12 / 225.5 = 81.6 см;
? = 0.65 + 0.05 mx = 0.65 + 0.05· 6 = 0.95;
т.к., то = 1.
недонапряжение? = (240 — 238.7)· 100 / 240 = 0.5%.
Произведем проверку устойчивости элементов колонны.
Устойчивость полки обеспечена, так как где bef = (bf — tw)/2 = (240 — 9)/2 = 115.5 мм — свес полки.
Для определения устойчивости стенки найдем? = (? — ?1) /? и? = 1.4(2? — 1)? / ?
? = (241.1 + 192.24) / 247.1 = 1.78;
? = 1.4(2· 1.78 — 1)4.78 / 241.1 = 0.07.
Согласно СНиП II-23−81* при? > 1 устойчивость стенки следует проверять по формуле:
или то есть устойчивость стенки обеспечена.
Согласно СНиП II-23−81*, так как
то укрепление стенки колонны поперечными ребрами жесткости не требуется.
5.3 Расчет базы колонны и анкерных болтов Рис. 5.5
База колонны служит для передачи нагрузки от стержня на фундамент и закрепления колонны в фундаменте. Базы сплошностенчатых колонн применяют с двустенчатой траверсой. Принимаем для фундамента класс бетона В15, для которого Rb = 8.5 МПа. Расчетное сопротивление бетона смятию:
Rbp = Rb·? = 8.5· 1.2 = 10.2 МПа.
Ширину траверсы В назначают из конструктивных соображений
B = bk + 2(tтр + с) = 240 + 2(12 + 43) = 350 мм, где bk — ширина колонны;
tтр = 12 мм — толщина траверсы;
с = 43 мм — свободный свес плиты.
Для баз внецентренно сжатых колонн сплошного типа характерно неравномерное распределение давления на фундамент под опорной плитой. Рабочая площадь опорной плиты определяется из условия, что наибольшее суммарное напряжение в бетоне не должно превышать расчетного сопротивления бетона при осевом сжатии. Исходя из этого определяется длина опорной плиты:
Принимаем L = 115 см.
Определяем фактические нормальные напряжения в бетоне фундамента:
Толщина опорной плиты определяется ее работой на изгиб как пластинки, опертой на торец колонны, траверсы и ребра. Можно выделить участки пластинки, опертые по одной, трем и четырем сторонам (кантам), соответственно обозначенные цифрами 1,3,4. Вырезав из консольного участка 1, опертого по одному канту (1), полоску единичной ширины, можно рассматривать ее как консольную балку с пролетом с и с поперечным сечением 1? tоп. Изгибающий момент в месте заделки консольной балки:
В пластинке опертой по трем сторонам (3), так как 5.8 / 24 = 0.24 < 0.5, то противоположные защемления не влияют на работу пластинки, и она работает как консольная балка с пролетом 5.8 см. Изгибающий момент будет равен:
В пластинке опертой по четырем кантам (4), так как 40 / 11.6 = 3.45 > 2, то левое и правое защемления не влияют на работу пластинки, и она работает по балочной схеме с пролетом а. Изгибающий момент будет равен:
В пластинке опертой по трем сторонам (5), так как 5.8 / 24 = 0.24 < 0.5, то противоположные защемления не влияют на работу пластинки, и она работает как консольная балка с пролетом 5.8 см. Изгибающий момент будет равен:
Толщину опорной плиты найдем по максимальному моменту по формуле
Принимаем tоп = 18 мм.
Высоту траверсы найдем по длине сварных швов прикрепления траверсы к ветвям колонны.
Сварной шов прикрепления траверсы к ветвям колонны рассчитаем на наибольшую опорную реакцию RВ = 413.8 кН и примем этот шов для остальных ветвей.
Принимаем полуавтоматическую сварку под флюсом. Согласно табл. 55*
СНиП II-23−81* принимаем флюс АН-348-А и сварочную проволоку Св-08А.
По табл. 56 с учетом требований п. 11.1* принимаем Rwf = 180 МПа.
По табл. 3 СНиП II-23−81* Rwz = 0.45 Run = 0.45· 380 = 171 МПа.
Согласно п. 12.8 и табл.38* СНиП II-23−81* kf, min = 6 мм. Максимальный катет шва kf, max = 1.2tmin = 1.2· 12 = 14.4 м.
Согласно п. 11.2* и табл.34* СНиП II-23−81* ?f = 0.8;. ?z = 1.0.
Согласно п. 11.2* СНиП II-23−81* ?wf.= 1; ?wz.= 1.
Принимаем kf = 8 мм.
.
Принимаем hтр = 380 мм.
Проверим условие hтр = 380 мм < 85? fkf = 85· 0.8·8 = 544 мм.
Рассчитаем швы прикрепления левой траверсы к опорному листу. Длину шва примем равной lw = 450 — 0.01 = 440 м.
Принимаем kf = 8 мм.
Для подбора анкерных болтов используем следующую комбинацию усилий:
Na = -178.81 кН, Ma = 345,27 кНм. Требуемая площадь анкерных болтов определяется исходя из предположения, что растягивающая сила Fa, соответствующая растянутой зоне эпюры напряжений, полностью воспринимается анкерными болтами.
Геометрические размеры a = 36.43 см; y = 101.43 см и с = 63.2 см определяем по рисунку 5.7.
Уравнение равновесия относительно центра тяжести сжатой зоны бетона имеет вид:
Mа — Nа· a — Fa· y = 0.
Отсюда усилие, действующее в анкерных болтах (с одной стороны базы)
Fa = (Mа — Nа· a) / y.
и требуемая площадь сечения одного болта Где n — количество анкерных болтов с одной стороны базы;
Rd — расчетное сопротивление анкерных болтов, принимаемое по табл. 60 СНиП II-23−81*.
Принимаем анкерные болты 36 мм.
Анкерную плитку рассчитаем как однопролетную балку, опертую на траверсы и загруженную силами, равными несущей способности анкерных болтов.
Из условия размещения анкерных болтов принимаем ширину анкерной плитки bпл = 160 мм.
Тогда требуемая толщина анкерной плитки:
где b’пл = 160 — (36 + 5) = 119 мм — ширина плитки с учетом ослабления ее отверстиями под анкерные болты.
Принимаем толщину анкерной плитки tпл = 39 мм.
5.4 Расчет сопряжения верхней части колонны с нижней Стык осуществляется в монтажных условиях.
Принимаем высоту траверсы:
hтр = 0.8· hк = 0.8 м.
Толщину траверсы определим из условия ее работы на местное смятие:
м.
Принимаем tтр = 9 мм.
Накладка рассчитывается на усилие Nf.
кН.
Площадь накладки принимается равной площади полки надкрановой части колонны.
мм2.
Ширина из условия свариваемости:
мм.
Определим толщину накладки.
мм.
Принимаем 12 мм.
Длина накладки определяется длиной сварного шва.
Принимаем полуавтоматическую сварку под флюсом. Согласно табл. 55* СНиП II-23−81* принимаем флюс АН-348-А и сварочную проволоку Св-08А.
Согласно п. 12.8 и табл.38* СНиП II-23−81* kf, min = 5 мм. Максимальный катет шва kf, max = 1.2tmin = 1.2· 12 = 14.4 мм.
Принимаем общую длину накладки 400 мм.
Рассчитаем шов ш2 на усилие Dmax.
Принимаем kf = kf, min = 4 мм.
Заключение
В данном курсовом проекте была рассчитана поперечная рама цеха, ее элементы и узлы их сопряжения.
Расчет поперечной рамы цеха вследствие большой трудоемкости ручных расчетов производился на ЭВМ программным комплексом «Nastran» .
Так как поперечная рама цеха является статически неопределимой системой, полученные при статическом расчете усилия в элементах зависят от принятых жесткостей и площадей этих элементов. Поэтому необходимо сравнение принятых и полученных жесткостей и площадей элементов.
Сравним жесткости верхней и нижней частей колонны:
Сравним площади:
Так как расхождение момента инерции подкрановой части колонны и площади надкрановой и подкрановых частей, составляет менее 30%, то перерасчет поперечной рамы цеха не нужен.
1. СНиП 2.01.07−85. Нагрузки и воздействия. — М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1988 г.
2. СНиП II-23−81*. Стальные конструкции. Нормы проектирования. — М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1990 г.
3. Василъченко В. Т. и др. Справочник конструктора металлических конструкций. — Киев, 1990.
4. Лихтарников Я. М. и др. Расчет стальных конструкций. — Киев, 1984.
5. Мандриков А. П. Примеры расчета металлических конструкций. — М., 1991.
6. Металлические конструкции. / Под ред. Беленя Е. И. — М., 1986.
7. Металлические конструкции. / Под ред. В. В Горева. — М., 2001.
8. Нинов А. А. и др. Статные конструкции производственных здания (справочник). — Киев, 1986.