Подякувати Студентському архіву довільною сумою
Admin
26.02.2023 12:38
Дякуємо, що користуєтесь нашим архівом!
Інформація про навчальний заклад
ВУЗ:
Інші
Інститут:
Не вказано
Факультет:
Не вказано
Кафедра:
Не вказано
Інформація про роботу
Рік:
2024
Тип роботи:
Курсовий проект
Предмет:
Інші
Частина тексту файла (без зображень, графіків і формул):
Санкт-Петербургский Государственный Политехнический Университет
Кафедра строительных конструкций и материалов
Курсовой проект
Расчет и конструирование стального каркаса одноэтажного промышленного здания
Студент: Муравина А.П.
Группа 4017/1 ИСФв
Преподаватель:
Новиков Н.А.
Санкт-Петербург
2004г
Содержание
1 Конструктивная схема здания стр.3
2 Конструирование элементов покрытия стр.3
3 Определение нагрузок на поперечную раму стр.4
4 Статический расчет рамы стр.6
5 Статический расчет стропильной фермы стр.11
6 Подбор сечений элементов стропильной фермы стр.12
7 Конструирование узлов фермы стр. 16
Список литературы стр. 23
1. Конструктивная схема здания.
Каркас здания – комплекс несущих конструкций, воспринимающих нагрузки от ограждающих конструкций, атмосферных воздействий и технологического оборудования.
Стальной каркас состоит из колонн, жестко прикрепленных к фундаменту и стропильных ферм, жестко соединенных с колоннами.
Длина здания – 66м
Пролет здания – 24м
Шаг колонн – 6м,
крайние – 5,5м
Тип фермы 1 – полигональная.
Пространственная жесткость каркаса и устойчивость каркаса и устойчивость отдельных его элементов обеспечивается путем постановки системы связей:
- горизонтальных и вертикальных связей между стропильными фермами, обеспечивающих устойчивость конструкции покрытия при монтаже и в процессе эксплуатации.
- вертикальных связей между колоннами, необходимых для передачи усилий, действующих вдоль здания, на фундаменты.
Конструктивная схема каркаса здания представлена на рисунке 1.
2. Конструкция покрытия.
Тип покрытия – беспрогонное.
В качестве несущей конструкции принимается железобетонная плита из условия
gпл ≤ Рпл
Рпл – расчетная несущая способность плиты
gпл – расчетное давление на плиту
gпл = g1 +… + g4 + gсв + Р
g1 +… + g4 – расчетная нагрузка от веса элементов покрытия, расположенных на настиле
gсв – расчетная нагрузка от собственного веса плиты
Р – расчетное снеговое давление на кровлю
Р = 1,6*Ро, кН/м2; Ро = 1кН/м2 для III снегового района
g1 +… + g4 = 0,390 + 0,195 + 0,520 + 0,580 = 1,685
gсв = 1,4 для плиты ПНС-4 (300х3000х6000)
gпл = 1,685 + 1,4 + 1,6 = 4,685
Рпл = 6,00 для плиты ПНС-4
В курсовом проекте расчет ж/б плиты не производится. По условию 4,685 < 6,00 выбираем плиту ПНС-4.
3. Определение нагрузок на поперечную раму.
Поперечная рама является основной несущей конструкцией каркаса производственного здания. На ее действуют: постоянная нагрузка от веса конструкций, кратковременная нагрузка от веса снега и давление ветра. Для расчета рамы выбираем расчетную схему, собираем нагрузки на раму, выявляем сочетания нагрузок, дающие наибольшие усилия в элементах.
3.1 Расчет статической нагрузки:
а) Постоянные нагрузки от веса покрытия:
Нагрузка от веса покрытия (для беспрогонного типа)
q = (н* gн*В (кН/м) , где
(н = 0,95 - коэффициент надежности по назначению данного типа здания
gн – нормативная нагрузка от конструкции покрытия
В = 6 м – шаг рам Таблица 1
Вид нагрузки
Нормативная нагрузка от веса покрытия gн (кН/м2)
Коэффициент надежности по нагрузке (f
Расчетная нагрузка от веса покрытия gр (кН/м2)
1
Защитный гравийно-битуумный слой h=15мм
0,30
1,3
0,390
2
3-слойный гидроизоляционный ковер
0,15
1,3
0,195
3
Асфальтовая стяжка h=20мм
0,40
1,3
0,520
4
Утеплитель-пенобетон h=100мм, (=6,0кН/м3
0,60
1,3
0,780
5
ж/б плита ПНС-4 0,3х3х6
1,27
1,1
1,4
6
Стропильная ферма
0,30
1,05
0,315
7
Связи
0,05
1,05
0,052
Итого
3,07 кН/м2
3,652 кН/м2
q = 0.95*3.07*6 = 17.50 кН/м
б) Постоянные нагрузки от веса колонн и ограждающих стеновых конструкций:
Стеновое ограждение условно принимается из железокерамзитобетонных стеновых панелей размерами 0,2х1,2х6 м с расчетной нагрузкой 2,0 кН/м2.
qст = 2* (н*В (кН/м)
qст = 2*0,95*6 = 11,4 кН/м
Вес погонного метра колонны будет равен:
qк= 0,2(н l B / 2H = 0,1(н l B / H , где
l = 24м – пролет здания
Н = Но + hб = 15+0,7 = 15,7м – высота колонн
Но – высота помещения от уровня пола до нижнего пояса фермы (15м)
hб = (0,6÷1,0 м) – заглубление опорной плиты башмака колонны ниже нулевой отметки пола
Примем hб =0,7 м
qк= 0,1*0,95*24*6/15,7 = 0,87 кН/м
3.2 Временные нагрузки:
а) Расчет нагрузки от веса снега:
Расчетная линейная нагрузка на ригель рамы (кН/м) от веса снегового покрова находится по формуле:
р = (f * (н * с * ро * В , где
ро – нормативное значение веса снегового покрова на 1 м2 площади горизонтальной поверхности; находится в зависимости от климатического района места строительства; по заданию климатический снеговой район III и ро = 1, (кН/м2)
(f = 1,4 – коэффициент надежности по снеговой нагрузке;
принимается равным 1,4 т.к. gн /ро = 3.07 > 0,8
с = 1 т.к. угол наклона крыши к горизонту α ≤ 25о – коэффициент, зависящий от очертания кровли и учитывающий степень удерживаемости снега на крыше здания.
р = 1,4*0,95*1*1*6 = 7.98 кН/м,
б) Расчет ветровой нагрузки q:
Давлением ветра на кровлю здания в данном проекте пренебрегаем в виду его малости.
Ветровое давление стеновыми панелями передается на стойки поперечных рам каркаса.
Расчетная линейная ветровая нагрузка на стойку каркаса по формулам:
С наветренной стороны здания:
qэ = (н * (f * go * Кср * cx * В , (кН/м)
qэ = 0,95*1,4*0,30*0,718*0,8*6 = 1.38
С заветренной стороны здания:
qэ١ = (н * (f *go * Кср * c١x * В , (кН/м)
qэ١ = 0,95*1,4*0,30*0,718*0,6*6 = 1.03 , где
(н – коэффициент надежности по назначению.
(f = 1,4 – коэффициент надежности для ветровой нагрузки;
go = 0,30 – нормативный скоростной напор ветра, определяемый в зависимости от климатического ветрового района (по заданию – район II)
Кср = 0,718 - коэффициент изменения скоростного напора по высоте.
cx – аэродинамический коэффициент, характеризующий степень обтекаемости сооружения, принимается по данным СНиП.
W = (н * (f * go * cx *В * Кho * hоп (кН)
W = 0,95*1,4*0,30*0,8*6*0,804*3,1 = 4,77
W’ = (н * (f * go * c’x * В * Кho * hоп (кН)
W’ = 0,95*1,4*0,30*0,6*6*0,804*3,1 = 3,58 , где
Кho= 0,804 – значение коэффициента Кп на отметке середины hоп – принимается по таблице 5.6 пособия (1) при h = ( H + hоп / 2) = 17,25м
hоп = hо + hкр + hп = 2,2 + 0,45 + 0,45 = 3,1м – превышение стены здания над отметкой нижнего пояса фермы
hо = 2,2м – высота опорной стойки фермы.
hкр = 0,45м – высота конструкций кровли.
hп = 0,45м – превышение парапета над кровлей
4. Статический расчет рамы
Расчет рамы с жесткими узлами сопряжения ригеля и колонны.
При жестком сопряжении ригеля с колоннами рама трижды статически неопределима.
Выполним расчет методом перемещений.
Определяем усилия в колоннах (сечения А,В,С,D) от нагрузок, действующих на раму. Рама состоит из двух стоек, имеющих в плоскости рамы жесткое закрепление внизу и жесткое закрепление с ригелями.
Ригель располагается на отметке
нижнего пояса фермы. Полная высота стойки Нп = ∆н.п. + 0,7 = 15,7 м
(расчетная высота стойки)
Зададимся значением отношения погонных жесткостей ригеля Jp и колонны Jк (10….20)
Пусть I = 15.
К = Jp/ Jк * H/l = 15*15,7/24 = 9,81
Составим эпюры от единичной нагрузки:
Ma = Mв= == 71,73 кН*м
Mс = Md=-2 Ма = -143,46 кН*м
Ha =Hв= ==13,59 кН
Va =Vв= ==210 кН
Определение усилий от собственного веса колонны и прикрепленных к ней стеновых панелей.
Nк = qк*х , где
Х – расстояние от верха до рассматриваемого сечения колонны.
Nстмах = qст * (∆н.п. + hоп) = 11,4*15,7 = 178,98 кН
Расчет рамы на снеговую нагрузку
Нагрузка равномерно распределена по длине ригеля.
α = Р/q = 7,98/17,5 = 0,456
Мр = α*М1 ; Qp = α*Q1 ; Np = α*N1
Ма = Мв = 0,456*71,73 = 32,71кН*м
Мс = Мd = 0,456*(-143,46) = -65,42 кН*м
Qа = Qc = 0.456*(-13.59) = -6.20
QB = QD = 0.456*13.59 = 6.20
NA = NB = NC = ND = (-0.456)*210 = 95.76
4. Расчет рамы на ветровую нагрузку.
H = 15.7 м
L = 24 м
Ma = + + 1,75WH = + + 1,75*4,77*15,7 =135,37 кН·м
Mb = + + 1,75WH =+ + 1,75*4,77*15,7 =128,18кН·м
Mc = + + 1,75WH = + + 1,75*4,77*15,7 =78,68 кН·м
Md = + + 1,75WH = + + 1,75*4,77*15,7 =85,87 кН·м
Ha = + + 1,75W = + + 1,75*4,77 =24,47 кН
Hb = + + 1,75W = + + 1,75*4,77 =21,72 кН
Va = Vb = + + = + + = 6,86 кН
Qн.к. = ±+ = ±+ =
Qн.к. = ±+ = ±+ =
5. Определение расчетных усилий в колоннах.
Для расчета колонн необходимо знать при каком сочетании нагрузок в расчетных сечениях возникает наибольший изгибающий момент и соответствующая ему продольная сила.
Рассмотрим следующие сочетания нагрузок:
- постоянная + снеговая
- постоянная + ветровая
- постоянная + снеговая + ветровая
Усилия в расчетных сечениях колонны от указанных сочетаний нагрузок приведены в таблице 2.
5. Статический расчет стропильной фермы
Вся нагрузка, действующая на ферму, обычно приложена к узлам фермы, к которым крепятся элементы кровельного покрытия (в данном случае ребра ж/б плит).
При расчете удобно определять усилия в стержнях фермы отдельно от каждого вида нагрузки. Для этого вычислим узловые силы от постоянной и снеговой нагрузок по формулам:
Gузл = g*d*B Pузл = Р*d*B , где
g – расчетная нагрузка (кН/м2) от веса элементов конструкции покрытия (табл.1)
Р – расчетная снеговая нагрузка
d – длина панели верхнего пояса фермы d = 3м/Сosα = 3м/0,99 = 3,03 м
В – расстояние между стропильными фермами
Gузл = 3,652*3,03*6 = 66,39 кН Pузл = 1,4*3,03*6 = 25,45 кН
Расчетные усилия в стержнях фермы приведем в таблицу 3. Усилия от постоянной нагрузки находим, умножив единичные усилия на постоянную нагрузку Gузл. Усилия от снеговой нагрузки находим, умножив узловую снеговую нагрузку Pузл на наибольшее единичное усилие в стержне.
Наим.эл-та
Стержень
Усилие от единичной нагр
Ng
кН
Nр
кН
Расчетное
ус-ие, кН
слева
справа
с 2-х
ВП
3-а
0
0
0
0
0
0
4-в
-4,3
-2,1
-6,4
-424,9
-162,9
-587,8
5-г
-4,3
-2,1
-6,4
-424,9
-162,9
-587,8
6-е
-3,5
-3,5
-7,0
-464,7
-178,15
-642,9
НП
1-б
+3,0
+1,2
+4,2
+278,8
+106,9
+385,7
1-д
+4,3
+2,9
+7,2
+478,0
+183,24
+661,2
Раскосы
а-б
-3,9
-1,6
-5,5
-365,2
-139,98
-505,2
б-в
+1,7
+1,2
+2,9
+192,5
+73,8
+266,3
г-д
-0,3
-1,0
-1,3
-86,3
-33,1
-119,4
д-е
-1,2
+0,9
-0,3
-19,9
-30,54
-50,44
Стойки
2-а
-0,5
0
-0,5
-33,2
-12,7
-45,9
в-г
-1,0
0
-1,0
-66,39
-25,45
-91,84
е-е'
+0,2
+0,2
+0,4
+26,6
+10,2
+36,8
6. Подбор сечений элементов стропильной фермы
Общие характеристики:
Сталь: 09Г2С
Расчетное сопротивление стали Rу = 23,0 кН/см2
Подбор сечений сжатых стержней (верхний пояс)
Требуемую площадь поперечного сечения определяют по формуле:
Атр = N/(φ*Rу*γс) , где
N – расчетное сжимающее усилие в стержне
Rу - расчетное сопротивление стали по пределу текучести
φ=0.564 – коэффициент продольного изгиба
γс =0,75 – коэффициент условий работы
Верхний пояс
4-в Атр = 587,8/0,564*23*0,75 = 60.42 см2
6-е Атр = 642,9/0,564*23*0,75 = 66.08 см2
Сечение верхнего пояса. Уголок неравнополочный по ГОСТ 8510-86* L 180х110х10.
Подбор сечений растянутых стержней (нижний пояс)
Требуемую площадь растянутого стержня определяют по формуле:
Атр = N/(Rу*γс) , где
γс =1,0 – коэффициент условий работы
1-б Атр = 385,7/(23*1) = 16,80 см2
1-д Атр = 661,2/(23*1) = 28,75 см2
Сечение нижнего пояса. Уголок неравнополочный по ГОСТ 8510-86* L 125х80х8.
Подбор сечений сжатых стержней (раскосы)
Требуемую площадь поперечного сечения определяют по формуле:
Атр = N/(φ*Rу*γс) , где
N – расчетное сжимающее усилие в стержне
Rу - расчетное сопротивление стали по пределу текучести
φ=0.564 – коэффициент продольного изгиба
γс =0,75 – коэффициент условий работы
а-б Атр = 505,2/(0,564*23*0,75) = 51,93 см2
г-д Атр = 119,4/(0,564*23*0,75) = 12,27 см2
д-е Атр = 50,44/(0,564*23*0,75) = 5,18 см2
Подбор сечений растянутых стержней (раскосы)
Требуемую площадь растянутого стержня определяют по формуле:
Атр = N/(Rу*γс) , где
γс =1,0 – коэффициент условий работы
б-в Атр = 266,3/(23*1) = 11,58 см2
Сечение раскосов. Уголок равнополочный по ГОСТ 8509-93 L 63х5
Сечение опорных раскосов. Уголок неравнополочный по ГОСТ 8510-86* L 180х110х10
Подбор сечений сжатых стержней (стойки)
Требуемую площадь поперечного сечения определяют по формуле:
Атр = N/(φ*Rу*γс) , где
N – расчетное сжимающее усилие в стержне
Rу - расчетное сопротивление стали по пределу текучести
φ=0.564 – коэффициент продольного изгиба
γс =0,75 – коэффициент условий работы
2-а Атр = 45,9/(0,564*23*0,75) = 4,72 см2
в-г Атр = 91,84/(0,564*23*0,75) = 9,44 см2
Подбор сечений растянутых стержней (стойки)
Требуемую площадь растянутого стержня определяют по формуле:
Атр = N/(Rу*γс) , где
γс =1,0 – коэффициент условий работы
е-е’ Атр = 36,8/(23*1) = 1,6 см2
Сечение стоек. Уголок равнополочный по ГОСТ 8509-93 L 50х5
Геометрические характеристики сечений.
Уголок неравнополочный по ГОСТ 8510-86* L 180х110х10.
Параметр Значение
А Площадь поперечного сечения двух уголков 56.60 см2
lу Момент инерции относительно оси Y 552,0 см4
lz Момент инерции относительно оси Z 4153,5 см4
iy Радиус инерции относительно оси Y 3,28 см
iz Радиус инерции относительно оси Z 8,70 см
Уголок неравнополочный по ГОСТ 8510-86* L 125х80х8.
Параметр Значение
А Площадь поперечного сечения двух уголков 32.00 см2
lу Момент инерции относительно оси Y 166,0 см4
lz Момент инерции относительно оси Z 421,5 см4
iy Радиус инерции относительно оси Y 2,28 см
iz Радиус инерции относительно оси Z 6,13 см
Уголок равнополочный по ГОСТ 8509-93 L 63х5.
Параметр Значение
А Площадь поперечного сечения двух уголков 12.30 см2
lу Момент инерции относительно оси Y 46,2 см4
lz Момент инерции относительно оси Z 119,84 см4
iy Радиус инерции относительно оси Y 1,94 см
iz Радиус инерции относительно оси Z 3,04 см
Уголок равнополочный по ГОСТ 8509-93 L 50х5.
Параметр Значение
А Площадь поперечного сечения двух уголков 9.60 см2
lу Момент инерции относительно оси Y 22,4 см4
lz Момент инерции относительно оси Z 120,5 см4
iy Радиус инерции относительно оси Y 1,53 см
iz Радиус инерции относительно оси Z 2,53 см
7. Конструирование узлов фермы
На рисунке представлены проектируемые узлы (опорные, промежуточные и укрупнительные)
Стержни фермы из парных уголков соединяются между собой в узлах фасонками. Толщина фасонок принимается в зависимости от усилия в опорном раскосе. В данном случае d=12мм.
Расчет и конструирование промежуточных узлов фермы
Узел 5.
Расстояние «а» между торцом и краем верхнего пояса при толщине фасонки 12 мм должно быть не менее 50 мм. Сталь фасонки С255. Катет сварных швов при полуавтоматической сварке (опорный раскос с уголками L 180х110х10)
по перу Кfп = δу - 2 мм = 8 мм
по обушку Кfо = 1,2*min(δу; δф) = 12 мм
Требуемые длины швов по обушку и перу:
lпwтр = 0,5*αп*N/βf* Кfп*Rwf*γс
lowтр = 0,5*αо*N/βf* Кfо*Rwf*γc , где
αп и αо – коэффициенты, учитывающие неравномерность усилия
N – усилие в стержне
βf – коэффициент глубины проплавления по металлу шва (0,7÷0,9)
Rwf – расчетное сопротивление углового сварного шва по металлу шва (по табл.56 СНиП)
γc = 0,95 - коэффициент условий работы конструкции для второго класса капитальности
lпwтр = 0,5*0,25*50,5/0,8*0,8*2,05*0,95 = 5,0 см = 50 мм
lowтр = 0,5*0,75*50,5/0,8*1,2*2,05*0,95 = 10,2 см = 102 мм
Требуемые геометрические величины швов: lo = 112 мм; lп = 60 мм;
lw ≤ 85* βf* Кf = 81.6 мм => loок = 81 мм
Для раскоса с уголками L 63х5
Кfп = 4 мм
Кfо = 6 мм
Геометрические величины швов:
lпwтр = 0,5*0,3*26,63/0,8*0,4*2,05*0,95 = 6,4 см = 64 мм
lowтр = 0,5*0,7*26,63/0,8*0,6*2,05*0,95 = 9,97 см = 100 мм
Размер фасонки 280х600 мм
Проверка поясного шва:
Аw = 2* βf* Кfп*lw = 2*0.8*1.2*60 = 115,2 см2
Wx = 2* βf* Кfп*l2w /6 = 2*0.8*1.2*602/6 = 1152 см3
τ = Nф/Аw = 58.78/115.2 = 0.51 тс/см2
δ = Мх/ Wx = 58,78*8,56/1152 = 0,43 тс/см2
Условие прочности швов: δмах = ≤ Rwf*γf
0,67 тс/см2 < 1,94 тс/см2 удовлетворяет условию
Узел 6.
Стойка - уголок L 50х5, толщина фасонки δf = 12 мм
Кfп = 4 мм
Кfо = 6 мм
lпwтр = 0,5*0,3*9,2/0,8*0,4*2,05*0,95 = 2,2 см = 22 мм => lпw = 32 мм
lowтр = 0,5*0,7*9,2/0,8*0,6*2,05*0,95 = 3,4 см = 34 мм => lоw = 44 мм
Размер фасонки 90х195х200х220 мм
Проверка шва верхнего пояса:
Аw = 2* βf* Кfп*lw = 2*0.8*1.2*20 = 38,4 см2
Wx = 2* βf* Кfп*l2w /6 = 2*0.8*1.2*202/6 = 128 см3
τ = Nф/Аw = Fузл/38,4 = 9,18/38,4 = 0,24 тс/см2
δ = Мх/ Wx = 9,18*8,56/128 = 0,61 тс/см2
Условие прочности швов: δмах = ≤ Rwf*γf
0,57 тс/см2 < 1,94 тс/см2 удовлетворяет условию
Узел 7.
Левый раскос – уголок L 63х5.
Кfп = 4 мм
Кfо = 6 мм
lпwтр = 0,5*0,3*11,94/0,8*0,4*2,05*0,95 = 2,9 см = 30 мм => lпw = 40 мм
lowтр = 0,5*0,7*11,94/0,8*0,6*2,05*0,95 = 4,4 см = 44 мм => lоw = 54 мм
Правый раскос – уголок L 63х5.
Кfп = 4 мм
Кfо = 6 мм
lпwтр = 0,5*0,3*5,0/0,8*0,4*2,05*0,95 = 1,2 см = 12 мм => lпw = 22 мм
lowтр = 0,5*0,7*5,0/0,8*0,6*2,05*0,95 = 1,9 см = 20 мм => lоw = 30 мм
Размер фасонки 220х400 мм
Проверка поясного шва:
Аw = 2* βf* Кfп*lw = 2*0.8*1.2*40 = 78,6 см2
Wx = 2* βf* Кfп*l2w /6 = 2*0.8*1.2*402/6 = 512 см3
τ = Nф/Аw = 55.10/78,6 = 0.70 тс/см2
δ = Мх/ Wx = 55,10*4,56/512 = 0,49 тс/см2
Условие прочности швов: δмах = ≤ Rwf*γf
0,85 тс/см2 < 1,94 тс/см2 удовлетворяет условию
Узел 8.
Левый раскос – уголок L 63х5
Кfп = 4 мм
Кfо = 6 мм
lпwтр = 0,5*0,3*26,63/0,8*0,4*2,05*0,95 = 6,4 см = 64 мм => lпw = 74 мм
lowтр = 0,5*0,7*26,63/0,8*0,6*2,05*0,95 = 9,9 см = 100 мм => lоw = 110 мм
Правый раскос – уголок L 63х5
Кfп = 4 мм
Кfо = 6 мм
lпwтр = 0,5*0,3*11,94/0,8*0,4*2,05*0,95 = 2,9 см = 30 мм => lпw = 40 мм
lowтр = 0,5*0,7*11,94/0,8*0,6*2,05*0,95 = 4,5 см = 45 мм => lоw = 55 мм
Стойка - уголок L 50х5
Кfп = 4 мм
Кfо = 6 мм
lпwтр = 0,5*0,3*9,2/0,8*0,4*2,05*0,95 = 2,2 см = 22 мм => lпw = 32 мм
lowтр = 0,5*0,7*9,2/0,8*0,6*2,05*0,95 = 3,4 см = 34 мм => lоw = 44 мм
Размер фасонки 460х275 мм
Проверка шва нижнего пояса:
Аw = 2* βf* Кfп*lw = 2*0.8*1.0*46 = 73,6 см2
Wx = 2* βf* Кfп*l2w /6 = 2*0.8*1.0*462/6 = 564 см3
τ = Nф/Аw = 27,55/73,6 = 0.37 тс/см2
δ = Мх/ Wx = 27,55*6,16/564 = 0,3 тс/см2
Условие прочности швов: δмах = ≤ Rwf*γf
0,48 тс/см2 < 1,94 тс/см2 удовлетворяет условию
Расчет и конструирование опорных узлов фермы
В данном случае применяется жесткое сопряжение стропильной фермы с вертикальной колонной.
Характер силового воздействия колонны на ферму:
N – продольная сила в ригеле рамы
N = Qc – Qd = -12,67-24,02 = -36,69 кН
Н = М/hоп = -279,62/2,2 = -127,1 кН - усилие, разгружающее пояса
М – наибольший момент в сечении ригеля
Результирующая N и Н прижимает узел к колонне, следовательно, болтовое соединение не вступает в статическую работу.
Болты принимаются класса точности «С» и класса прочности > 4,6. Они воспринимают только растяжение и не работают на срез и смятие.
Размер фасонки определяется размерами швов.
Узел 1.
Длины швов на элементах фермы:
Раскос (из узла 5)
Кfп = 8 мм lп = 60 мм;
Кfо = 12 мм lo = 112 мм
Нижний пояс
по перу Кfп = 6 мм lпw = 62 мм
по обушку Кfо = 10 мм low= 104 мм
Размер фасонки 442х392х188х195 мм
Проверка шва на фланце 12-442
Аw = 2* βf* Кfп*lw = 2*0.8*1.2*44,2 = 84,9 см2
Wx = 2* βf* Кfп*l2w /6 = 2*0.8*1.2*44,22/6 = 625 см3
NB = Nоп*Sin 40o = 50.5*0.643 = 32.5 тс
τ = NВ/Аw = 32,5/84,9 = 0.38 тс/см2
δ’р = (N+H)/ Wx = (3.67+12.7)/625 = 0.03 тс/см2
δмах = Мх/ Wx = (N+H)*е/ Wx = 16,37*3/625 = 0,08 тс/см2
В наиболее опасной точке:
δΣ = = = 0,4 тс/см2
Условие прочности швов: δΣ ≤ Rwf*γf
0,4 тс/см2 < 1,94 тс/см2 удовлетворяет условию
Опорный столик, выполненный из листа толщиной 30 мм, приварен к колонне двумя швами, катет каждого из них Кf = 10 мм.
Геометрическая длина каждого шва:
l = (0,65*Nв/βf* Кf*Rwf*γс) + 1 см = (0,65*32,5/0,8*1*2,05*0,95) + 1 = 13,6+1см = 146 мм
При конструировании болтового соединения фланец должен быть возможно более жестким, для чего расстояние между болтами по горизонтали принимается равным:
В = (δф + 2*2*dо) = 110 мм, где
2* dо – расстояние между фасонкой и осью болта.
Диаметры болтов конструктивно принимаем 24 мм, так как болтовое соединение не работает (результирующая направлена к узлу).
При диаметре болта 24 мм отверстия под болт 28 мм.
Площадь болта нетто Анетто = 3,52 см2
Ширина фланца из условия размещения болтов:
С ≥ δф + 2*2*dо + 2*1,5* dо = 182 мм
На рисунке С = 200 мм => ширина фланца запроектирована верно.
Фланец изготавливается из листовой стали δ = 20 мм.
Узел 4.
Элемент фермы, приходящий в узел – «нулевой», следовательно, фасонка, фланец, опорный столик и прочие элементы узла принимаются исходя из конструктивных соображений.
Фасонка 190х190х140х182 δф = 12 мм
Фланец 200х200х20 мм
Опорный столик 260х110
4 болта d = 24 мм
Расчет и конструирование укрупнительных (монтажных) узлов фермы
Центральный укрупнительный узел выполнен с вертикальной и горизонтальной накладками. Расчетная схема этого узла является условной, но это компенсируется увеличением на 20 % усилий в поясе. Усилием в стойке пренебрегают из-за его малости. Стойка выполнена с применением уголкового профиля с крестовым расположением уголков L 50х5.
Ширина накладки определяется шириной верхнего пояса с учетом размещения швов с наружных сторон пояса:
Вн = 2*в + δф + 2*20 мм = 2*200 + 12 + 40 = 452 мм
Требуемая ширина накладки определяется из условия прочности при центральном сжатии без учета потери устойчивости
So = 1.2*αo*N = 1.2*0.75*64.29 = 57.9 тс;
Sп = 1.2*αп*N = 1.2*0.25*64.29 = 19.3 тс;
Атр = So/ Rу*γс = 57,9/2,3*0,95 = 26,5 см2
δнтр = Атр/вн = 26,5/45,2 = 0,58 см. Принимаем по сортаменту 60 мм.
Усилие по перу от уголков передается на полуфасонку.
Длина шва: lп = 0.5* Sп/ βf* Кfп*Rwf*γс + 1 см = 0,5*19,3/0,8*1,2*0,95*2,05+1 = 248 мм
Кfп = 12 мм
Усилие по обушку передается на поясную накладку Кfп = 12 мм
Длина шва: lо = Sо/ βf* Кf*Rwf*γс + 4 см = 57,9/0,8*1,2*0,95*2,05+4 = 31 см = 310 мм
Конструктивной особенностью монтажных узлов нижнего пояса являются неразрезные фасонки, которые соединяются между собой парными уголками того же калибра, что и нижний пояс.
Список литературы.
1. Гаврилин Б.А. «Проектирование стального каркаса одноэтажного промышленного здания» 1993 г.
2. Гаврилин Б.А. «Проектирование стальной стропильной фермы» 1991 г.
3. Беленя Е.И. «Металлические конструкции» М., 1976 г.
4. СНиП 2.01.07-85 «Нагрузки и воздействия»
5. СНиП II -23-81* «Стальные конструкции»
Ділись своїми роботами та отримуй миттєві бонуси!
0%
Оголошення від адміністратора