Подякувати Студентському архіву довільною сумою
Admin
26.02.2023 12:38
Дякуємо, що користуєтесь нашим архівом!
Інформація про навчальний заклад
ВУЗ:
Національний університет Львівська політехніка
Інститут:
Інститут будівництва та інженерії довкілля
Факультет:
Не вказано
Кафедра:
Не вказано
Інформація про роботу
Рік:
2007
Тип роботи:
Курсовий проект
Предмет:
Будівельні конструкції
Група:
ПЦБ-51
Частина тексту файла (без зображень, графіків і формул):
Міністерство освіти і науки України
Національний університет „Львівська політехніка”
Інститут будівництва та інженерії довкілля
Кафедра будівельних конструкцій та мостів
Курсовий проект
з курсу „Металеві конструкції”
“Одноповерховий промисловий будинок”
1. Компонування конструктивної схеми каркасу будинку.
Виробничий корпус – однопролітний (), обладнаний двома мостовими кранами , важкого режиму роботи. Довжина корпусу –, крок поперечних рам – ,відмітка головки крано-вої рейки - . Корпус опалюється і має світлоаераційний ліхтар. Місце будівництва – м. Донецьк.
Розглянемо систему з кроком поперечних рам і жорстким зєднанням ригеля з колоною. Схема поперечної рами і її елементів зображена на рис.1.
1.1.Обчислення вертикальних розмірів. Корисну висоту цеху становлять відстані від рівня підлоги до головки підкранової рейки і від головки підкранової рейки до низу несучих конструкцій покриття.
Розмір зумовлюється висотою мостового крана і обчислюється за формулою:
де: - габаритний розмір крана від головки рейки до верхньої точки візочка крана (I,табл.2, дод.2); 100 – просвіт між верхньою точкою габариту крана та конструкціями покриття; f – розмір, який враховує прогин конструкцій покриття, попередньо приймають 200…400 мм.
Корисна висота цеху:
За основними положеннями уніфікації приймається кратним 1,8м при , тоді
Обчислюємо розміри верхньої частини колони і нижньої :
де: - висота підкранової балки (попередньо приймається
); - висота підкранової рейки.
де: 1000мм – заглиблення опорної плити бази колони нижче нульової позначки підлоги (приймається 600…1000мм).
Загальна висота колони рами:
Висота колони в межах ригеля (для уніфікованих ферм з паралельними поясами).
Висота ліхтаря
де: 1000 – стандартна відстань від низу стояка ліхтаря до початку засклення і від засклення до верху стояка ліхтаря; n – к-сть віконних рам по висоті ліхтаря; де: - висота віконної рами ліхтаря.
Висота будівлі:
1.2.Обчислення горизонтальних розмірів. Ширина верхньої частини колони:
. Приймаємо (кратно 250мм).
Привязку колон до поздовжньої розбивочної осі при крані Q=200т приймаємо ; мінімальний просвіт між внутрішньою гранню колони і краном – 75мм (за ГОСТ6711-81). Тоді відстань від осі підкранової балки до розбивочної осі:
де: - розмір частини кранового моста, що виступає за вісь рейки (I,табл.2, дод.2).
Заокруглюючи до більшого розміру кратного 250мм, приймаємо .
Проліт мостового крана:
Ширина нижньої частини колони:
Поперечний переріз верхньої частини колони визначаємо суцільним двотавром, а нижньої – наскрізним.
1.3.Проектування звязків і торцевого фахверка.
Звязки між колонами по верхніх і нижніх поясах ферм, вертикальні між фермами та рамами ліхтаря зображені на рис.2. Схема торцевого фахверка показана на рис.3. Оскільки стінові панелі (утеплені) мають розміри 9мx1,2м, то між колонами поперечних рам монтуються колони поздовжнього фахверка цих панелей (рис.4)
Вертикальні зв’язки між колонами необхідні для того, щоб каркас не змістився в поздовжньому напрямку, а також для забезпечення стійкості колон. Вони сприймають поздовжні навантаження: вітрові і поздовжнє гальмування крану.
Оскільки довжина будинку L=108м<230м (для опалюваної будівлі), то заданий будинок не потребує температурних розривів (поміщається в один температурний блок).
По середині температурного блоку встановлюємо хрестові вертикальні зв’язки, які розташовуються по поздовжніх рядах колон у верхньому надкрановому і нижньому ярусах цеху. Так як раціональний кут нахилу розкосів зв’язків до горизонту складає , то нижні зв’язки виконують у вигляді двох хрестів із затяжкою. Зв’язки, які встановлюються в межах висоти ригелів у зв’язковому блоці і торцевих кроках, проектується у вигляді самостійних ферм, в інших місцях встановлюються розпорки.
Зв’язки по покриттю встановлюють для забезпечення просторової жорсткості каркасу і стійкості покриття. Вони розташовуються: в площині верхніх поясів ферм – в торцях цеху і при великій довжині температурного блоку через ; в площині нижніх поясів ферм – по периметру споруди; між фермами (вертикальні) – через 12…15.
Торцевий фахверк запроектований з кроком в вигляді двотаврів.
Рис.1.Схема поперечної рами
Рис.1.2.Схема торцевого фахверка
2. Розрахунок поперечної рами будинку
2.1.Обчислення навантажень на раму.
На поперечну раму діють навантаження: постійні – від маси огороджувальних і несучих конструкцій; тимчасові – технологічні (від маси мостових кранів, робочих майданчиків, підвісного транспортуй іншого обладнання); атмосферні – сніг, вітер.
Ширина розрахунковогшо блоку при однаковому кроці колон відповідає кроку колон
2.1.1.Постійне навантаження від покрівлі та стінових панелей. Розрахункове навантаження від маси конструкцій покриття на 1м2 горизонтальної проекції покрівлі:
де - розрахункове навантаження від покрівлі включно з панелями (табл 2.1); - маса ліхтаря з бортовими стінками і заскленням; - маса звязків покриття; - маса кроквяної ферми, яку обчислюють за формулою:
Тут - коефіцієнт ваги ферми (); - проліт ферми; - коефіцієнт надійності за навантаженням ()
табл.2.1.Постійне рівномірно-розподілене навантаження від покрівлі
Склад покрівлі
Нормативне навантаження,
Коефіцієнт надійності
Розрахункове навантаження,
1. Захисний шар (гравій, втоплений в бітумну мастику),
0,4
1,3
0,52
2. Водоізоляційне покриття з трйох шарів руберойду
0,15
1,3
0,195
3. Утеплювач (80мм плитного пінопласту) з
0,04
1,2
0,048
4. Пароізоляція з одного шару руберойду
0,05
1,3
0,065
5. Профільований оцинкований настил ()
0,155
1,05
0,163
6. Сталевий каркас комплексної панелі 3x9м
0,25
1,05
0,269
Всього
1,045
1,234
Розрахункове навантаження на 1м. ригеля:
де B – крок кроквяних ферм; - кут між покриттям і горизонтальною площиною ().
Опорний розрахунковий тиск ферм на колону від постійного навантаження:
Постійні навантаження від стінових панелей і рам засклення на рівні уступу наведені в табл.2.2:
табл.2.2. Постійні навантаження від стінових панелей і рам засклення
Вид навантаження
Нормативне навантаження,
Коефіцієнт надійності
Розрахункове навантаження,
1. Одношарові стінові панелі – керамзитобетонні для опалювання будівель 0,2x1,2x9м.
1,81
1,2
1,99
2. Вікна зі спарених кутників з подвійним заскленням 9x2,4м.
0,292
1,1
0,321
При одній лінії засклення:
Тут - відстань між колоною та стояком фахверка.
На рівні низу колони при двох лініях засклення:
Розрахункова вага колони:
- верхня частина (20%);
- нижня частина (80%);
рис.2.1.Розрахункова схема від постійного (а) і снігового (б) навантажень
2.1.2.Навантаження від снігу.
Розрахункове навантаження на 1м. довжини ригеля рами:
де - коефіцієнт надійності при відношенні навантаження від власної маси покриття до нормативної маси снігового покриву:
- норм. маса снігового покриву для м. Донецьк (III зона).
- коефіцієнт, який залежить від обрису покриття (- для покриттів однопролітних будинків з нахилом покрівлі ).
Опорний тиск ригеля від снігового навантаження:
Схема снігового навантаження на на поперечну раму зображена на рис.2.1
2.1.3.Навантаження від мостових кранів.
Зближення кранів:
де: , - характеристики крана.
Вертикальний тиск кранів обчислюють за лінією впливу при найневигід- нішому розташуванні зближених кранів (рис 2.2):
рис.2.2.До визначення навантажень від мостових кранів: схема розмі-щення кранів на підкрановій балці.
Максимальний розрахунковий тиск на колону:
де: - для кранів середнього режиму роботи;
- нормативне вертикальне зусилля колеса;
- координата лінії впливу;
- корисне нормативне навантаження на гальмівній площадці;
- ширина гальмівної площадки;
- вага підкранової балки.
Мінімальний розрахунковий тиск на колону:
де: :
;
;
- вантажопідйомність крана, кН;
- маса крана з візочком, кН;
- к-сть коліс з одного боку крана.
Зосереджені моменти від вертикального тиску кранів такі:
де: - відстань від осі підкранової балки, до осі, що проходить через центр ваги нижньої частини колони.
Нормативна сила від поперечнрго горизонтального тиску:
Сила на одне колесо крана:
Отже, розрахунковий горизонтальний тиск на колону:
рис.2.3.Розрахункова схема рами на дію кранових навантажень.
2.1.4.Вітрове навантаження.
Норм. швидкісний напір вітру для м. Донецьк (III зона).
Тип місцевості – В. Схема вітрового навантаження з врахуванням коефіцієнта k зображена на рис.2.4.
Нормативний швідкісний напір вітру по висоті будинку:
до 5м: ;
до 10м: ;
до 20м: ;
до 40м: .
Повна висота будинку з врахуванням ліхтаря становить 30,2м. Цій висоті відповідає швидкісний напір вітру:
;
На рівні нижнього поясу ригеля:
;
Розрахункове навантаження на 1 погонний метр висоти колони з навітряного боку () обчислюється за формулою
- до 5м:
- до 10м:
- до 23,4м:
Еквівалентне рівномірно розподілене вітрове навантаження на довжині колони:
де: - момент від розрахункового фактичного навантаження в нижньому перерізі колони, обчислений як для консолі:
Розрахункова зосереджена сила на рівні нижнього поясу ригеля з навітряного боку:
Розрахункове навантаження з завітряного боку (відсос):
;
.
рис.2.4.Схема вітрового навантаження рами
2.2.Розрахункова схема рами.
Відповідно до конструктивної схеми рами (рис.1.1) вибираємо її розрахункову схему (рис.2.5). Попередньо знаходимо моменти інерції різних елементів поперечної рами і ригеля (для спрощення розрахунку замінюємо наскрізний ригель еквівалентним щодо жорсткості суцільним ригелем):
де: - згинальний момент посередині ригеля, як у простій балці від розрахункового навантаження;
- висота ригеля посередині прольоту;
- розрахунковий опір матеріалу ригеля (сталь 18кп)
- коефіцієнт, що враховує нахил верхнього поясу і деформативність решітки наскрізного ригеля.
Момент інерції нижньої частини колони:
де: - коефіцієнт, залежний від кроку колон і висоти рами.
Момент інерції верхньої частини колони:
де: - коефіцієнт, що враховує фактичну нерівність площ перерізів верхньої і нижньої частини колон ().
Співвідношення моментів інерції:
Відстань між центрами мас верхньої та нижньої частин колони:
Зєднання ригеля з колоною приймаємо жорстким.
рис.2.5.Розрахункова
схема рами.
3. Розрахунок кроквяної ферми.
Розраховуємо ригель рами – ферму з паралельними поясами (рис.3.1). Матеріал ригеля – сталь марки 18кп, що постачається за ГОСТ27772-88. Коефіцієнт надійності за призначенням - .
рис.3.1.Схема ферми.
3.1.Визначення розрахункових навантажень.
На ригель діють навантаження, прикладені до ригеля (від маси покриття і несучих конструкцій, снігового навантаження) і до колон рами (вертикальний тиск коліс крана, горизонтальне гальмування візочка крана, вітрове навантаження).
Постійне навантаження проілюстроване на рис.3.2.
Розрахункове розподілене лінійне навантаження від маси покрівлі і несучих конструкцій приймають з розрахунку рами:
(див. п.2.1.1);
те ж саме без врахування маси ліхтаря:
;
Вузлові сили:
;
;
;
Сили і прикладені до колон і в розрахунок їх не беруть до уваги.
Снігове навантаження становить (рис.3.2.:б,в):
для варіанта 1:
; ;
для варіанта 2:
; ;
Приймаємо . Тут . Запишемо розподілене лінійне навантаження від розрахункового снігового навантаження на різних ділянках:
;
;
;
;
;
Снігове навантаження для варіанта 2 враховується тільки під час розрахунку стояків, до яких прикладено навантаження, в інших випадках використовують варіант 1.
Вузлові сили:
варіант 1:
;
;
;
варіант 2:
;
;
;
;
;
Опорні моменти від кожного з навантажень і нормальні сили приймаєм з розрахунку рами (табл.2.3):
від маси покриття і несучих конструкцій:
;
від снігового навантаження:
;
від вертикального тиску коліс крана:
від поперечного гальмування крана:
від вітрового навантаження:
Визначимо опорні реакції від кожного виду навантаження:
від маси покриття і несучих конструкцій:
;
від снігового навантаження (варіант 1):
;
від снігового навантаження на половині прольоту:
від одиничного опорного моменту :
;
рис.3.2.Схема постійного навантаження.
рис.3.3.Схема снігового навантаження:
а)варіант 1, б)варіант 2.
Навантаження від розпору рами:
3.2.Визначення зусиль в стержнях ферми.
Визначаємо зусилля в стержнях ферми окремо від кожного виду навантаження використовуючи програму SCAD 11.1. Отримані значення зусиль зводимо в табл.3.1
Постійне навантаження
Снігове навантаження (варіант 1)
Снігове навантаження (варіант 2 – “снігові мішки”)
Снігове навантаження на половині прольоту
Одиничний момент на лівій опорі
Одиничний момент на правій опорі
3.3. Підбір перерізів стержнів ферми
Матеріал ферми – сталь марки 18кп, (за ГОСТ27772-88), розрахунковим опором Приймаємо переріз із труб (згідно завдання). Труби приймаємо сталеві електрозварні прямошовні (за ГОСТ10704-76). Кінцеві результати вибору перерізів стержнів, а також їх перевірка на міцність та стійкість зводимо в табл3.2
3.3.1. Верхній пояс
Стр.8-9:
Розрахункове зусилля в стержні N=224,64кН. Розрахункові довжини . Приблизно визначаємо потрібну площу перерізу:
де: - коефіцієнт ослаблення стержня отворами під болти (для зварного зєднання).
Приймаємо переріз 100x60x4, , ,
Перевіримо гнучкість стрижня:
;
Визначимо напруження:
Стр. 9-10:
Розрахункове зусилля в стержні N=-87,44кН. Розрахункові довжини . Приблизно визначаємо потрібну площу перерізу(при ):
Приймаємо переріз 100x60x3, , ,
Перевіримо гнучкість стрижня:
; При
Визначимо напруження:
Стр.10-11,11-12:
Розрахункове зусилля в стержні N=-452,8кН. Розрахункові довжини . Приблизно визначаємо потрібну площу перерізу (при ):
;
Приймаємо переріз 140x100x6, , ,
Перевіримо гнучкість стрижня:
;
При ;
Перевіряємо стійкість стержня:
Стр.12-13:
Розрахункове зусилля в стержні N=-544,4кН.Розрахункові довжини . Приблизно визначаємо потрібну площу перерізу (при ):
;
Приймаємо переріз 160x120x6, , ,
Перевіримо гнучкість стрижня:
;
При ;
Перевіряємо стійкість стержня:
3.3.2.Нижній пояс
Стр.1-2:
Розрахункове зусилля в стержні N=87,44(-284,72)кН. Розрахункові довжини
. Приблизно визначаємо потрібну площу перерізу (при ):
;
Приймаємо переріз 140x60x5, , ,
Перевіримо гнучкість стрижня:
;
При ;
Перевіряємо стійкість стержня:
Стр.2-3:
Розрахункове зусилля в стержні N=300,9кН. Розрахункові довжини . Приблизно визначаємо потрібну площу перерізу:
де: - коефіцієнт ослаблення стержня отворами під болти (для зварного зєднання).
Приймаємо переріз 140x60x5, , ,
Перевіримо гнучкість стрижня:
;
Визначимо напруження:
Стр.3-4:
Розрахункове зусилля в стержні N=543,9кН. Розрахункові довжини . Приблизно визначаємо потрібну площу перерізу:
де: - коефіцієнт ослаблення стержня отворами під болти (для зварного зєднання).
Приймаємо переріз 140x100x6, , ,
Перевіримо гнучкість стрижня:
;
Визначимо напруження:
3.3.3.Розкоси
Стр.1-9:
Розрахункове зусилля в стержні N=-371,12кН. Розрахункові довжини . Приблизно визначаємо потрібну площу перерізу (при ):
;
Приймаємо переріз 140x100x6, , ,
Перевіримо гнучкість стрижня:
;
При ;
Перевіряємо стійкість стержня:
Стр.2-10:
Розрахункове зусилля в стержні N=-343,73кН. Розрахункові довжини . Приблизно визначаємо потрібну площу перерізу(при )::
Приймаємо переріз 140x100x6, , ,
Перевіримо гнучкість стрижня:
;
При ;
Визначимо напруження:
Стр.3-10:
Розрахункове зусилля в стержні N=255,42. Розрахункові довжини . Приблизно визначаємо потрібну площу перерізу:
;
Приймаємо переріз 100x60x5, , ,
Перевіримо гнучкість стрижня:
;
Перевіряємо стійкість стержня:
Стр.3-12:
Розрахункове зусилля в стержні N=-167,31 кН. Розрахункові довжини . Приблизно визначаємо потрібну площу перерізу(при ):
Приймаємо переріз 120x80x5, , ,
Перевіримо гнучкість стрижня:
; При ;
Визначимо напруження:
Стр.4-12:
Розрахункове зусилля в стержні N=79,21кН. Розрахункові довжини . Приблизно визначаємо потрібну площу перерізу:
де: - коефіцієнт ослаблення стержня отворами під болти (для зварного зєднання).
Приймаємо переріз 100x60x3, , ,
Перевіримо гнучкість стрижня:
;
Визначимо напруження:
3.3.4.Стояки
Стр.2-9:
Розрахункове зусилля в стержні N=254,28кН. Розрахункові довжини . Приблизно визначаємо потрібну площу перерізу :
де: - коефіцієнт ослаблення стержня отворами під болти (для зварного зєднання).
Приймаємо переріз 100x60x5, , ,
Перевіримо гнучкість стрижня:
;
Перевіряємо стійкість стержня:
Стр.3-11,4-13:
Розрахункове зусилля в стержні N=-63,8 кН. Розрахункові довжини . Приблизно визначаємо потрібну площу перерізу (при ):
;
Приймаємо переріз 100x60x3, , ,
Перевіримо гнучкість стрижня:
;При ;
Перевіряємо стійкість стержня:
3.4. Розрахунок та конструювання вузлів ферми
Для кріплення вузлів ферми використовуємо напівавтоматичне зварювання дротом Св-08А, діаметром .
3.4.1. Опорні вузли
Вузол1 :
Визначимо довжину та несучу здатність
кутового зварного шва:
кріплення розкосу 1-9:
Зусилля стиску в стержні
Довжина зварного шва:
де:
-висота , товщина і ширина розкосу
- висота зварного шва
Несуча здатність кутових зварних швів ():
Міцність шва забезпечено.
кріплення поясу 1-2:
Зусилля стиску в стержні
Довжина зварного шва:
де:
-висота , товщина і ширина розкосу
- висота зварного шва
Несуча здатність кутових зварних швів ():
Міцність шва забезпечено.
Вузол8:
Визначимо довжину та несучу здатність
кутового зварного шва:
кріплення поясу 8-9:
Зусилля розтягу в стержні
Довжина зварного шва:
де:
-висота , товщина і ширина розкосу
- висота зварного шва
Несуча здатність кутових зварних швів ():
Міцність шва забезпечено.
Конструкція опорних вузлів показана на рис.3.6
3.4.2.Проміжні вузли
Вузол 2:
кріплення поясу 1-2:
Зусилля розтягу в стержні
. Довжина швів,
які прилягають до вертикальної
діафрагми ø200х20 (зліва і справа):
Несуча здатність кутових зварних швів ():
Міцність шва забезпечено.
кріплення розтягу в стержні 2-9:
Зусилля розтягу в стержні .
Довжина зварного шва кріплення стояка до горизонтального листа:
Несуча здатність кутових зварних швів ():
Міцність шва забезпечено.
кріплення розкосу 2-10:
Зусилля стиску в стержні .
Довжина зварного шва:
Несуча здатність кутових зварних швів ():
Міцність шва забезпечено.
кріплення стояка 2-3:
Зусилля стиску в стержні .
Довжина зварного шва:
Несуча здатність кутових зварних швів ():
Міцність шва забезпечено.
Вузол 3:
кріплення поясу 2-3:
Зусилля розтягу в стержні
. Довжина швів,
які прилягають до вертикальної
діафрагми ø200х20 (зліва і справа):
Несуча здатність кутових зварних швів ():
Міцність шва забезпечено.
кріплення розкосу 3-10:
Зусилля розтягу в стержні .
Довжина зварного шва:
Несуча здатність кутових зварних швів ():
Міцність шва забезпечено.
кріплення розкосу 3-12:
Зусилля стиску в стержні .
Довжина зварного шва:
Несуча здатність кутових зварних швів ():
Міцність шва забезпечено.
кріплення поясу 3-4:
Зусилля розтягу в стержні .
Довжина зварного шва:
Несуча здатність кутових зварних швів ():
Міцність шва забезпечено.
Вузол 11:
кріплення поясу 10-11:
Зусилля стиску в стержні
. Стояк 10-11не потре-
бує кріплення, оскільки перерізи сте-
ржнів 10-11 та 11-12 однакові (140x100x6мм),
що дозволяє виконати цей елемент
суцільним, довжиною 6м.
кріплення стояка 3-11:
Зусилля стиску в стержні .
Довжина зварного шва кріплення стояка до горизонтального листа:
Несуча здатність кутових зварних швів ():
Міцність шва забезпечено.
Конструкція проміжних вузлів 4 і 5 показана на рис.3.7
3.4.2.Монтажні вузли
В монтажних вузлах 7 і 8 кріпляться виправочні елементи ферми на болтовому зєднанні за допомогою фланців, до яких в свою чергу приварю-ються труби поясів.
Вузол 4:
кріплення поясів 3-4, 4-5:
Зусилля розтягу в стержні
.
Визначимо необхідну несучу здатність одного болта на розтяг (при кількості болтів ):
;
Необхідна площа одного болта:
де - розрахунковий опір болтів класу 8.8
Приймаємо 4 болти ø24мм, з площею поперечного перерізу кожного .
Довжина зварного шва кріплення пояса:
де:
-висота , товщина і ширина розкосу
Розраховуємо катет зварного шва, який кріпить торець прямокутного профілю до фланця:
Оскільки товщина стінки профілю стержнів 3-4 та 4-5 , то максимальний розмір катета зварного шва не повинен перевищувати .Приймаємо катет зварного шва і підсилюємо накладками, а для забезпечення міцності шва проектуємо три ребра жорсткості розмі-рами 70х200х12мм по контуру перерізу.
кріплення розкосів 4-12,4-14:
Зусилля розтягу в стержні .
Довжина зварного шва:
де:
-висота , товщина і ширина розкосу
Несуча здатність кутових зварних швів ():
Міцність шва забезпечено.
кріплення стояка 4-13:
Зусилля стиску в стержні . Стояк 4-13 кріпимо за допомогою двох пластин (вертикальної і горизонтальної), скріплених зварним зєднанням. Нижня пластина кріпиться болтами в монтажному зєднанні поясів 3-4 і 4-5. Площа перерізу кожної з пластин:
Приймаємо пластини перерізом 280х20мм.
Визначимо необхідний катет зварного шва кріплення пластин:
де:
- довжина зварного шва.
Приймаємо
Довжина зварного шва кріплення горизонтального листа до прямокутного профілю:
де:
-висота , товщина і ширина розкосу
Несуча здатність кутових зварних швів ():
Міцність шва забезпечено.
Вузол 13:
кріплення поясу 12-13:
Зусилля стиску в стержні
.
Проектуємо болтове зєднання за допомогою 4-йох болтів ø24мм, з площею поперечного перерізу кожного . Розраховуємо катет зварного шва, який кріпить торець пояса до фланця:
Приймаємо катет зварного шва .
кріплення стояка 4-13:
Зусилля стиску в стержні . Стояк 4-13 кріпимо за допомогою двох пластин (вертикальної і горизонтальної), скріплених зварним зєднанням. Верхня (вертикальна) пластина кріпиться болтами в монтажному зєднанні поясів 3-4 і 4-5. Площа перерізу кожної з пластин:
Приймаємо пластини перерізом 280х20мм.
Визначимо необхідний катет зварного шва кріплення пластин:
де:
- довжина зварного шва.
Приймаємо
Довжина зварного шва кріплення горизонтального листа до стояка:
Несуча здатність кутових зварних швів ():
Міцність шва забезпечено.
Для забезпечення стійкості вертикальних пластин зміцнюємо їх ребрами жорсткості.
Конструкція монтажних вузлів 7 і 8 показана на рис.3.8
4. Розрахунок східчатої позацентрово-стиснутої колони.
4.1.Вихідні дані.
Необхідно підібрати переріз суцільної (верхньої) та наскрізної (нижньої) частин колони однопролітного промислового будинку. Зєднання колони з ригелем – жорстке. Розрахункові зусилля наведено в табл.2.4.
Для верхньої частини колони:
переріз В:
,,
переріз СВ:
Для нижньої частини колони:
, (згинальний момент довантажує підкра-нову вітку);
, (згинальний момент довантажує зовні-шню вітку);
;
Для бази колони:
, (згинальний момент довантажує підкра-нову вітку);
, (згинальний момент довантажує зовні-шню вітку);
Для анкерних болтів:
,
Співвідношення жорсткостей верхньої та нижньої частин колони , матеріал колони – сталь марки 18Гпс, бетон фундаменту – В25. Переріз верхньої частини колони приймаємо у вигляді зварного двотавра, нижньої: підкранову вітку – зі зварного (з трйох листів) двотавра, зовнішню вітку – зі складного зварного двотавра (з листа і двох кутників).
4.2.Визначення розрахункових довжин колони.
Для нижньої і верхньої частин у площині рами вони такі: , і , де і - довжини відповідно нижньої і верхньої частин колони, та - коефіцієнт розрахункової довжини відповідної частини колони.
Коефіцієнт знаходимо за таблицями залежно від параметрів:
;
де:
рис.4.1. Розрахун-
кова схема колони
Приймаємо верхній кінець колони закріплений лише від повороту . Коефіцієнт зведеної розрахункової довжини для верхньої частини колони:
,
приймаємо .
Таким чином розрахункові довжини для
верхньої та нижньої частин колон:
з площини рами ():
,
в площині рами:
,
.
4.3.Підбір перерізу надкранової частини колони.
Знаходимо орієнтовно потрібну площу перерізу приймаючи для попе-редніх розрахунків розрахунковий опір сталі :
де:
- висота перерізу.
- ексцентриситет поздовжньої сили.
Компонуємо переріз колони, враховуючи співвідношення:
; ; і конструктивні вимоги, приймаємо , (сталь марки 18Гпс, ). Тоді:
;
З конструктивних вимог, та умов кріплення колони та кроквяної ферми приймаємо 25x340. Площа отриманого перерізу:
Визначимо геометричні характеристики прийнятого перерізу:
;
рис.4.2.Переріз верхньої частини колони.
;
;
;
Визначаємо гнучкість та умовну гнучкість стержня колони в площині і
з площини рами:
;
;
;
;
Для перевірки стійкості верхньої частини колони в площині дії моменту попередньо знайдемо зведений ексцентриситет:
;
де: - коефіцієнт впливу форми перерізу (табл.73,СНиП II-25-81*)
;
Залежно від і за таблицями знаходимо коефіцієнт поздовжнього стиску . Перевіримо стійкість колони:
;
Перевіримо стійкість верхньої частини колони з площини дії моменту. Попередньо знаходимо коефіцієнти і :
;
де:
При коефіцієнт визначаємо за формулою:
де:
Для визначення коефіцієнта необхідно знайти:
де значення приймаємо за табл. 77 і 78 СНиП II-25-81* залежно від характеру навантаження і параметру , який для зварних двотаврів, складених з трйох листів:
;
де: і - ширина і товщина поясів, - відстань між осями поясів.
Для ділянки закріплень навантаження – зосереджене, пояс верхній (навантажений):
;
Тоді:
;
При , . Приймаємо .
Отже, коефіцієнт :
;
Перевіряємо стійкість стержня колони в площині, перпендикулярній до площини дії моменту:
Перевіряємо місцеву стійкість поличок і стінки колони прийнятого перерізу. Стійкість поличок:
Для перевірки місцевої стійкості стінки знаходимо:
;
;
;
;
Величина , тому місцеву стійкість стінки перевіряємо за формулою:
де , - для .
Оскільки , то згідно з п.5.24 СНиП II-23-81* перевірка міцності не потрібна, тому що вона наперед забезпечена.
Таким чином міцність, загальна стійкість верхньої частини колони, та місцева стійкість її елементів забезпечені.
Перевіряємо можливість кріплення стінки до поясів односторонніми швами:
де:
Приймаємо мінімальне значення катета зварного шва
4.4.Підбір перерізу підкранової частини колони.
Переріз підкранової частини колони приймаємо наскрізним, що складається з двох віток: підкранової і зовнішньої, зєднаних у двох площинах решіткою. Підкранову вітку приймають у вигляді зварного двотаврового перерізу, а зовнішню – у вигляді складеного швелера – з листа і двох кутників. Матеріал колони – сталь 18Гпс. Для визначення зусилля у вітках колони обчислюємо попередньо ординати нейтральної осі наскрізної колони:
де: (- відстань від зовнішньої грані віти, до її осі).
Знаходимо зусилля у вітках колони:
підкрановій:
зовнішній:
Знаходимо орієнтовно необхідні площі перерізів віток:
підкранова:
;
зовнішня:
;
Компонуємо перерізи віток (рис.4.3). Для підкранової вітки підбираємо збірний двотавр з двох листів (300х14) і листа (560х8); зовнішню вітку компонуємо з двох кутників (200х20) і листа (560х12).
Геометричні характеристики віток:
підкранова:
;
;
;
;
;
зовнішня:
;
;
;
;
де: ,
Уточнюємо розміщення центра ваги всього перерізу підкранової частини колони:
;
;
.
рис.4.3. Переріз нижньої частини колони.
Знаходимо уточнені значення розрахункових зусиль у вітках колони:
;
.
Перевіряємо стійкість віток колони з площини рами.
Зовнішня вітка:
;
;
;
;
Підкранова вітка:
;
;
;
;
З умови рівностійкості зовнішньої вітки в площині й з площини рами визначаємо потрібну відстань між вузлами решітки:
, ,
Приймаємо , розділивши нижню частину колони на ціле число панелей. Перевіряємо стійкість віток у площині рами.
Підкранова вітка:
;
;
Зовнішня вітка:
.
Перевіряємо стійкісь колони як єдиного стержня складеного перерізу. Щоб знайти зведену гнучкість стержня, яка залежить від перерізу розкосів, попередньо підбираємо переріз елементів решітки: фактичну або умовну:
Стояк решітки розраховують на умовну поперечну силу. Стискуюче зусилля в розкосі:
де:
- кут нахилу розкосу.
Приймаємо .
Необхідна площа перерізу розкосу:
де: - для стисненого кутника прикріпленого одною поличкою.
Приймаємо рівнополичкоий кутник 125х10мм, , .
Напруження в розкосі:
Підбираємо переріз стояка решітки
Приймаємо .
Приймаємо рівнополичкоий кутник 63х5мм, , .
Напруження в стояку:
Визначимо геометричні характеристики всього перерізу колони і її зведену гнучкість:
Знаходимо гнучкість стержня колони відносно вільної осі х-х:
;
;
Тоді зведена гнучкість:
де:
- віддаль між центрами вузлів по діагоналі;
- відстань між осями віток;
- відстань між центрами вузлів по вертикалі.
Умовна гнучкість:
Перевіряємо стійкість колони в площині дії моменту. Попередньо знаходимо відносні ексцентриситети і коефіцієнти . Для комбінації зусиль які зумовлюють стиск у зовнішній вітці, запишемо:
;
Для комбінації зусиль які зумовлюють найбільший стиск у підкрановій вітці, запишемо:
Стійкість наскрізної колони з площини дії моменту перевіряти не треба, оскільки забезпечена стійкість кожної з віток окремо.
4.5.Розрахунок і конструювання зєднання надкранової і підкранової частин колони.
Зєднання виконують за допомогою траверси, висоту якої конструк-тивно приймають . Матеріал траверси – сталь 18Гпс. Товщина траверси – , тоді:
,;
Зусилля в поличках надкранової частини колони від поздовжньої сили і моменту відповідно визначаємо згідно з даними табл.2.4:
;
Приймаємо катет шва , враховуючи, що поличка кріпиться чотирма швами до стінки траверси, і визначаємо потрібну довжину одного шва:
Максимальне зусилля, яке може передавати пояс верхньої частини колони (його несуча здатність), можна обчислити таким чином:
Перевіряємо шов, що приєднує пояс до траверси:
тобто і в цьому випадку маємо значний запас міцності зварних швів, тому перевіряти міцність за металом межі сплавлення не потрібно.
Визначаємо згинальний момент і перерізуючу силу в траверсі:
;
;
Мінімальна висота траверси: висота стінки , ; пояси траверси 36x1,6см. Геометричні характеристики траверси:
;
;
Перевіряємо траверсу на згин і зріз:
;
;
Кріплення траверси до підкранової вітки розраховуємо на реакцію траверси і тиск підкранових балок:
;
Визначаємо потрібний катет зварного шва при кріпленні чотирма шва-ми:
Приймаємо катет зварного шва
4.6.Розрахунок і конструювання бази колони.
Вітки наскрізних колон працюють на поздовжні осьові сили і відстань між ними більша 1м, тому бази наскрізних колон працюють кожна окремо.
Зусилля в зовнішній і підкрановій вітках колон:
;
;
4.6.1.База зовнішньої вітки.
База зовнішньої вітки зображена на рис4.5.
де: ; - для бетону B25.
З конструктивних міркувань приймаємо виступ плити . Тоді:
(Приймаємо ),
(Приймаємо ).
;
Середнє напруження в бетоні під плитою:
;
З умови симетричного розміщення траверси відносно центра ваги вітки відстань між траверсами: ; при товщині траверси 14мм .
Визначаємо моменти на окремих ділянках плити:
Ділянка1(консольний виступ ):
;
Ділянка2(консольний виступ ):
Ділянка3(плита опирається на чотири сторони):
при :
;
Ділянка4(плита опирається на чотири сторони):
:
;
Приймаємо до розрахунку . Потрібна товщина опорної плити:
;
Приймаємо .
Висоту траверси визначаємо з умови розміщення шва кріплення тра-верси до колони. Зусилля в вітці передаємо на траверси через 4 кутові шви. Зварювання ручне, електродугове. Довжина верхніх зварних швів траверси:
;
;
Приймаємо .
4.6.2.База підкранової вітки.
Потрібна площа плити:
де: ; - для бетону B25.
Приймаємо , тоді . Приймаємо .
;
Середнє напруження в бетоні під плитою:
;
;
Ділись своїми роботами та отримуй миттєві бонуси!
0%
Оголошення від адміністратора