Курсовая работа: Стальной каркас одноэтажного промышленного здания

Геометрические характеристики всего сечения

А = Ав1 + Ав2 = 118 + 78 = 196 см2;

Iх = Ав1у12 + Ав2у22 = 118·592 + 78·89,352 = 1033464,96 см4;

ix = √(Ix/А) =  72,6 см;

λх = lх1/iх = 2340/72,6 = 32,23.

Приведенная гибкость

λпр = √(λх2 + α1А/Ар1) = √(32,232 + 27·196/21,6) = 35,8,

где α1 = 27 – коэффициент, зависящий от наклона раскосов;

при α = 45…60°;

Для комбинации усилий догружающих подкрановую ветвь N2 = 1916,7 кН;

М2 = 770,9 кН·м;

λпр` = λпр√(R/E) = 35,8√(21,5/2,06·104) = 1,16.

m = (МА(у2 + z0))/(NIx) = (770,9·196(91)/(1916,7·1033464,96) = 0,69

φвн = 0,57;

σ = N1/(φвн·А) = 1916,7/(0,57·196) = 17,2 кН/см2 < R·γ = 21,5 кН/см2.

Для комбинации усилий догружающих подкрановую ветвь N1 = 3299 кН;

М2 = -1156 кН·м;

m = (МАу1)/(NIx) = (1110·196·59)/(1912·1033464,96) = 0,65

φвн = 0,56;

σ = N1/(φвн·А) = 1912/(0,56·196) = 17,4 кН/см2 < R·γ = 22,5 кН/см2.

Устойчивость сквозной колонны  как единого стержня из плоскости действия момента проверять не нужно, так как она обеспечена проверкой устойчивости отдельных ветвей.

5.4 Расчет и конструирование узла сопряжения верхней и нижней частей колонны

Расчетные комбинации усилий в сечении над уступом:

1) М = -212,9 кН·м; N = 624,6 кН;

Давление кранов Dmax = 1360 кН.

Прочность стыкового шва (ш1) проверяем по нормальным напряжениям в крайних точках сечения надкрановой части. Площадь шва равна площади сечения колонны.

наружная полка

σ = N/A0 + │M│/W = 624,6/154 + 21290/4401 = 8,9 кН/см2<Rсв = 21,5кН/см2.

внутренняя полка

σ = N/A0 - │M│/W = 624,6/154 - 21290/4401 ≈ 0.

Толщину стенки траверсы определяем из условия смятия:

tтр ≥ Dmax/(lсмRсм.тγ) = 1360/(34·35) = 1,1 см,

где lсм = b0p + 2tпл = 30 + 2·2 = 34 см;

b0p = 30 см;

принимаем tпл = 2 см;

Rсм.т = 350 МПа.

Принимаем tтр = 1,2 см.

Рис.7 (Конструктивное решение узла сопряжения верхней и нижней частей колонны)

Усилие во внутренней полке верхней части колонны (2-я комбинация)

Nп = N/2 + М/hв = 624,6/2 + 21290/100 = 525,2 кН.

Длина шва крепления вертикального ребра траверса к стене траверсы (ш2):

lш2 = Nп/4kш(βRусвγусв)minγ.

Применяя полувтоматическую сварку проволокой Св-08А, d = 1,4…2 мм, βш = 0,9; βс = 1,05. Назначаем kш = 8 мм; γушсв = γуссв = 1; Rушсв = 180 МПа; Rуссв = 165 МПа.

βшRушсвγушсв = 0,9·18 = 16,2 < βсRуссвγуссв = 1,05·16,5 = 17,3 кН/см2;

lш2 = 525,2/4·0,6·16,2 = 13,5 см

lш2 < 85βшkш = 85·0,9·0,6 = 45,9 см.

В стенке подкрановой ветви делаем прорезь, в которую заводим стенку траверсы

Для расчета шва крепления траверсы к подкрановой ветви (ш3) составляем комбинацию усилий, дающих наибольшую опорную реакцию траверсы. Такой комбинацией будет N = 635,8 кН; М = -211,1 кН·м.

F = Nhв/2hн – М/hн + Dmax0,9 = 635,8·100/2·150 –(-211,1)/150 + 1360·0,9=1437,3кН

Требуемая длина шва

lш3 = F/4kш(βRусвγусв)minγ = 1437,3/4·0,6·16,2 = 37 см

lш3 < 85βшkш = 85·0,9·0, = 45,9см.

Из условия прочности стенки подкрановой ветви в месте крепления траверсы определяем высоту траверсы hтр:

hтр ≥ F/2tст.вRсрγ = 1437,3/2·1,1·13,0 = 50,3 см,

где tст.в = 1,1 мм –толщина стенки I №55;

Rср = 130 МПа – расчетное сопротивление срезу фасонного проката.

Принимаем hтр = 60 см.

Проверим прочность траверсы как балки нагруженной силами М, N и Dmax.

Нижний пояс траверсы принимаем конструктивно из листа 600х12 мм, верхние горизонтальные ребра 160х12 мм.

Найдем геометрические характеристики траверсы.

Положение центра тяжести сечения траверсы:

ун = (2·16·1,2·44,4+1,2·58,8·30,6 + 1,2·42·0,6)/(2·16·1,2 +68,8·1,2 +1,2·42)=24,4см;

Ix = 1,2·58,83/12 + 58,8·1,2·5,22 + 1,2·42·23,82 + 2·18·1,2·202 = 68871 см4;

Wmin = Ix/ув = 68871/25,4 = 1945,5 см3.

Максимальный изгибающий момент возникает при 1-й комбинации усилий:

Мтр = Fтр1(hн – hв) = (-М/ hн + (Nhв)/2hy)(hн – hв) = (21200/150 + 624,6·100/300)х(150 – 100) = 17476,7 кН·см;

σтр = Мтр/Wmin = 17476,7/1945,5 = 8,98 кН/см2 < R = 21,5 кН/см2.

Максимальная поперечная сила в траверсе с учетом усилий от кранов:

Qmax = Nhв/2hн – М/hн + kDmax0,9/2 =505,4·100/2·150 – (-17300)/150 +

+ 1,2·1360·0,9/2 = 1018,4 кН,

где k = 1,2 – коэффициент учитывающий неравномерную передачу усилий от Dmax.

τтр = Q/tтрhтр = 1018,4/1,2·60 = 14,2 кН/см2  >Rср = 12,5 кН/см2.

Тогда принимаем hтр = 70 см, ун =30см

Ix = 104400 см4;

Wmin = Ix/ув = 2610 см3.

τтр = Q/tтрhтр = 1018,4/1,2·70 = 12,1 кН/см2  >Rср = 12,5 кН/см2.

5.6 Расчет и конструирование базы колонны

Ширина нижней части колонны превышает 1 м, поэтому проектируем базу отдельного типа.

Расчетные комбинации в нижнем сечении колонны

1) М = -1028,2 кН·м; N = 1398,3 кН;

2) М = -1916,7 кН·м; N = 770,9 кН;

Правая база

Определим усилия в ветвях колонны:

Nв1 = -139850/148,4 – 1028,2·89,4/148,4 = -1675,1 кН;

Nот = 0 кН.

База внутренней  ветви принимается конструктивно 700х400х25.

Напряжение смятия

σсм = Nв1/Апл.факт = 1675/0,7*0,4 = 0.6 кН/cм2<R=0.84 кН/cм2

M= σсмb2/2=6*0.092/2=0.0243МНм

σсм = Nв1/Апл.факт = 1675/0,0118 = 142 МПа<R=314МПа

lш3 = F/4kш(βRусвγусв)minγ = 44 см

Левая база

Определим усилия в ветвях колонны:

Nв1 = 139850/148,4 – 1028,2·59/148,4 = 533,5 кН;

Nот = 77090/148,4 – 119167·59/148,4 = 242,5 кН.

База внутренней  ветви принимается конструктивно 700х300х25.

hтр=0,5335/4*0,7*0,008*147=0,162м

Принимаем hтр=30см

Fб = 0,5335/4*186=7,2 Принимаем четыре болта диаметром 36мм.

Nб=0,25*0,5335=0,133

M=0,133*0,005=0,0067

Сечение плитки 180х40

Отверстия диаметром 40мм

Wпл=(18-4)*42/6=37,3см3

σ=0,0067/0,0000365=179,6МПа<R=206МПа

Рис.8 (К расчету базы колонны)

6. Расчет и конструирование стропильной фермы

6.1 Сбор нагрузок на ферму

Нагрузка от покрытия

qкр` =  35,6 кН/м.

Узловые силы:

Узловые силы F = qкр`Bd = 106,8 кН;

F0,F9 - прикладываются к колоннам, поэтому в расчете фермы они не учитываются.

Рис.9 (Схема постоянной нагрузки)

Снеговая нагрузка.

Рис.10 (Схема снеговой нагрузки)

Расчетная нагрузка:

р=р0×n×c×gн= 12,6; с = 1 так как α < 25° 

Узловые силы:

F÷ F = 12,6*3 = 37,8 кН.

Нагрузки от рамных моментов:

М1 max = - 540 кН·м;  М2соот = 284,9 кН·м

Рис.11 (Схема приложения опорных моментов и распора)

Реакции распора

Н1 = 136,1 кН

Н2 = 116,2 кН

6.2 Расчет усилий в стержнях фермы

Таблица 5

6.4 Расчет сварных швов прикрепления раскосов и стоек к фасонкам и поясам фермы

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9