Курсовой проект - Металлический каркас одноэтажного промышленного здания
Подождите немного. Документ загружается.
Содержание
1. Компоновка............................................................................................................................................................................2
1.1 Исходные данные....................................................................................................................................2
1.2. Геометрические размеры поперечной рамы......................................................................................2
1.2.1. Вертикальные размеры.........................................................................................................................................2
1.2.2 Горизонтальные размеры......................................................................................................................................2
2. Статический расчет рамы......................................................................................................................................................3
2.1. Расчетная схема рамы...........................................................................................................................3
2.2. Сбор нагрузок.........................................................................................................................................3
2.2.1 Постоянная нагрузка................................................................................................................................................3
2.2.2. Снеговая нагрузка..................................................................................................................................................4
2.2.3. Крановая нагрузка..................................................................................................................................................5
2.2.4. Ветровая нагрузка.................................................................................................................................................6
2.3. Определение приближенных жесткостей элементов рамы..............................................................7
2.4. Сводная таблица внутренних усилий...................................................................................................9
2.5. Таблица сочетаний расчетных усилий...............................................................................................10
3. Расчет ступенчатой колонны..............................................................................................................................................11
3.1. Определение расчетных длин верхней и нижней частей колонны................................................11
3.2. Подбор сечения верхней части колонны..........................................................................................12
3.3. Проверка подобранного сечения верхней части колонны..............................................................12
3.4. Подбор сечения нижней части колонны...........................................................................................14
3.5. Компоновка решетки...........................................................................................................................15
3.6. Проверка подобранного сечения нижней части колонны...............................................................16
3.7. Узлы колонны.......................................................................................................................................18
3.7.1. Расчет базы колонны...........................................................................................................................................18
3.7.2. Определение высоты траверсы и проверка ее прочности..............................................................................20
3.7.3. Расчет анкерных болтов......................................................................................................................................21
3.7.4. Расчет анкерных планок......................................................................................................................................21
3.8. Расчет узла сопряжения верхней и нижней части колонны............................................................22
3.8.1. Определение толщины в.л. траверсы................................................................................................................22
3.8.2. Расчет в.р. …………………………………………………………………………………………………………………………………………………..23
3.8.3. Проверка прочности траверсы...........................................................................................................................24
3.8.4. Расчет сварных швов...........................................................................................................................................25
4. Расчет фермы.......................................................................................................................................................................28
4.1. Сбор нагрузок.......................................................................................................................................28
4.2. Усилия в стержнях фермы...................................................................................................................28
4.3. Подбор сечений элементов фермы....................................................................................................29
4.3.1. Верхний пояс........................................................................................................................................................29
4.3.2. Нижний пояс.........................................................................................................................................................30
4.3.3. Раскосы …………………………………………………………………………………………………………………………………………………..31
4.3.4. Стойки 16-21.........................................................................................................................................................33
4.3.5. Таблица проверки сечения фермы....................................................................................................................34
4.4. Расчет сварных швов крепления раскосов и стоек к фасонкам и поясам.....................................36
4.5. Расчет опорного узла...........................................................................................................................36
5. Список литературы...............................................................................................................................................................37
П1. Приложение.......................................................................................................................................................................38
П.1.1. От постоянной нагрузки...................................................................................................................38
П.1.2. От снеговой нагрузки.......................................................................................................................39
П.1.3. От крановой нагрузки1....................................................................................................................40
П.1.4. От крановой нагрузки 2....................................................................................................................42
П.1.5. Крановая нагрузка (торможение на А)..........................................................................................44
П.1.6. Крановая нагрузка (торможение на Б)...........................................................................................46
П.1.7. Ветер слева.......................................................................................................................................48
П.1.8. Ветер справа.....................................................................................................................................50
1
1. Компоновка
1.1 Исходные данные
Пролет здания – 30м.
Длина здания – 180м.
Высота от уровня пола до верха головки подкранового рельса – 8.0 м.
Грузоподъемность кранов – 2*30/5 т.
Кровля – легкая.
Шаг колонн – 6м.
Шаг ферм – 6м.
1.2. Геометрические размеры поперечной рамы
1.2.1. Вертикальные размеры
H
1
= 8000 мм
H
2
= H
k
+а+100, где
H
k
– габарит крана по ГОСТ=2750 мм
а – зазор между краном и фермой =600 мм
H
2
=2750+600+100=3450 мм
H=H
1
+H
2
=8000+3450=11450 мм
Принимаем Н=12000мм (кратно 600), H
2
=4000
а=1150 мм
H
в
=H
2
+H
пб
+H
р
=4000+1500+120=5620мм
H
н
=H
0
+H
в
+H
з
=12000–5620+800=7180мм
где H
з
– заглубление колонны =800 мм
H
оп
– высота фермы на опоре =3150 мм
1.2.2 Горизонтальные размеры
Крайние колонны:
Принимаю привязку колонн к оси: а=250 мм
Привязка ферм =200
B
в
кк
=250+200=450 мм
При Q<80т принимаем λ = 750 мм
b
н
кк
=b
о
+ λ =250+750=1000 мм
Условия жесткости:
b
в
кк
/ H
в
≥1/12
b
в
кк
/ H
в
=450/5220=0,09≥1/12
Средние колонны:
Привязка ферм =200
B
в
ск
= b
в
кк
=450 мм
b
н
ск
=2·λ =2·750=1500 мм
20
1
8,18
н
h
20
1
80,18
58,13
2
2. Статический расчет рамы
2.1. Расчетная схема рамы
е=0,5·b
н
кк
-0,5 b
в
кк
=0,5·1000-0,5·450=275 мм.
2.2. Сбор нагрузок
2.2.1 Постоянная нагрузка
№ Наименование нагрузки
Нормативное
значение кН/
м
2
γ
f
Расчетное
значение кН/
м
2
1 Гидроизоляционный ковер из 2-х слоев 0,15 1,3 0,195
2 Утеплитель (минераловатные плиты) 0,4 1,3 0,52
4 Пароизоляция – 1 слой рубероида 0,05 1,3 0,065
5 Профлист по прогонам 0,15 1,05 0,16
ИТОГО: 0,75 0,94
Расчетная погонная нагрузка, действующая на ригель рамы:
q=∑g
i
·B· γ
n
, где
∑g
i
– расчетная суммарная постоянная нагрузка
В – шаг ферм
γ
n
– коэффициент надежности по назначению
q=0,94·6·0.95=5,36 кН/м
3
Расчетная схема рамы, при загружении постоянной нагрузкой
Момент, возникающий в месте уступа в крайней левой колонне:
М
л
=(q*L/2)*е=(5,36*30/2)*0,275=22,5 кНм
Момент, возникающий в месте уступа в крайней правой колонне:
М
пр
=(q*L/2)*е=(5,36*30/2)*0,275=22,5 кНм
2.2.2. Снеговая нагрузка
Расчетная схема рамы, при загружении снеговой нагрузкой
г.Надым находится в V снеговом районе
Расчетная погонная снеговая нагрузка:
S= S
g
*μ
S
g
– расчетное значение веса снегового покрова на 1м
2
горизонтальной поверхности
S
g
=2,0х1,6=3,2 кН/м
2
,где коэффициент по нагрузкеYf=1,6
μ=1
S= 3,2*1=3,2 кН/м
2
Погонная снеговая нагрузка Р = S*B* γ
n
Р = 3,2*6*0,95 = 18,24 кН/м.
Момент, возникающий в месте уступа в крайней левой колонне:
М
р
л
=(Р*L/2)*t=(18,24*30/2)*0,275=76,6 кНм
Момент, возникающий в месте уступа в крайней правой колонне:
М
р
пр
=(Р*L/2)*t=(18,24*30/2)*0,280=76,6 кНм
4
2.2.3. Крановая нагрузка
Q – грузоподъемность крана (Q=30/5 т)
Р
max
– максимальное давление на колесо крана (Р
max
=280 кН)
D
max
– Максимальное давление кранов на колонну, когда тележка максимально приближена к
этой колонне
D
max
=(Р
max
·∑у ·γ
f
·n
c
+G
п.б.
) · γ
n
γ
f
=1.1
n
c
– коэффициент сочетаний для крановой нагрузки (n
c
=0,85)
G
п.б
– вес подкрановой балки (G
п.б
=7 кН)
D
max
=(( 280·2,12) ·1,1·0,85+7 · 6) · 0,95=567,2 кН
D
min
– Максимальное давление кранов на колонну, когда тележка максимально удалена от этой
колонны
Р
min
=(Q+ G
т
)/n
о
- Р
max
=(300+410)/2-280=75 кН
D
min
=(( Р
min
·∑у) ·γ
f
·n
c
+G
п.б.
) · γ
n
γ
f
=1.1
n
c
– коэффициент сочетаний для крановой нагрузки (n
c
=0,85)
G
п.б
– вес подкрановой балки (G
п.б
=7 кН)
D
min
=(( 75·2,12) ·1,1·0,85+7 · 6) · 0,95=181,1 кН
Крановые моменты на крайней колонне:
M
max
кк
= D
max
·е
кр
кк
5
M
min
кк
= D
min
·е
кр
кк
,где
е
кр
кк
– эксцентриситет приложения крановой нагрузки для крайней колонны
е
кр
кк
= b
н
кк
/2=1000/2=500 мм
M
max
кк
= 567,2·0,5=283,6 кНм
M
min
кк
= 181,1·0,5=90,5 кНм
Расчетная поперечная сила от торможения тележки:
Т
max
=(Т
к
н
· γ
f
· n
c
·∑у)· γ
n,
кН
Т
к
н
=(Q+ G
тел
) ·f·*0,5=0,1*(300+87) ·0,5=19,35 кН
КнТ
н
к
7,9
2
35,19
Т
max
=9,7· 1,1· 0,85·2,12·0,95=18,5 кН
2.2.4. Ветровая нагрузка
г.Надым находится в IV ветровом районе, W
o
=0,48кПа
Схема загружения ветровой нагрузкой
q
i
– расчетная погонная нагрузка от напора q
i
= W
o
* γ
f
* k
i
*с* γ
n
*В, кН/м
q
i
’ – расчетная погонная нагрузка от отсоса q
i
’
= W
o
* γ
f
* k
i
*с’* γ
n
*В, кН/м
q
i
=0,48*1,4*k
i
*0,8*0,95*6=3,06k
i
q
i
’ =0,48*1,4*k
i
*0,6*0,95*6=2,30 k
i
k
1
=0,50 q
1
=1,53 кН/м q
1
’=1,15 кН/м
k
2
=0,54 q
2
=1,65 кН/м q
2
’=1,24 кН/м
k
3
=0,67 q
3
=2,05 кН/м q
3
’=1,54 кН/м
k
4
=0,69 q
4
=2,11 кН/м q
4
’=1,59 кН/м
6
W=(q
3
+q
4
) ·h
ф
/2=(2,05+2,11) ·3,150/2=6,55 кН
W’=(q
3’
+q
4’
) ·h
ф
/2=(1,54+1,59) ·3,150/2=4,93 кН
2.3. Определение приближенных жесткостей
элементов рамы
Ригель
M
max
=(q+Р) ·L
2
/8=(5,36+18,24) ·30
2
/8=2655 кНм
N= M
max
/h
оп
=2655/3,15=842,8 кН
Площади сечения поясов:
А
н
= N/R
y
=842,8/24=35,11 см
2
(R
y
=24 кН/см
2
)
А
в
= N/(R
y
·φ)=842/(24·0,8)=43,9 см
2
Площадь сечения ригеля:
А
р
= А
н
+ А
в
=79,01 см
2
J
р
=( А
н
)
2
2
в
вн
А
фвн
h
н
в
в
н
А
А
7
15,3
вн
15,325,1
вв
4
140см
в
4
175см
н
422
4,17421159,0)1409,4317511,35( смJ
р
- тип жесткости 1
Крайняя колонна:
Тип жесткости 2
N
1
=
кНАА
qр
3544.806.273
А
р
= РL/2=18.24*30/2=273,6 см
2
2/lqА
q
=5.36*30/2=80.4 кН
y
в
в
R
N
А
1
=
59
24
4354
см
2
i
x
=0.42·b
в
кк
=0,42·45=18,9 см
J
хв
= А
в
· i
xв
2
=59*18,9
2
=21075,4 см
4
Тип жесткости 3
N
2
= N
1
+D
max
=354+567,2=921,2 кН
А
н
= N
2
·α
н
/R
y
=921,2·3/24=115,15 см
2
i
x
=0.5·b
н
кк
=0,5·100=50 см
J
хн
= А
н
· i
xн
2
=115,15·50
2
=287875 см
4
Еs=21·10
4
МПа=21·10
7
кН/м
2
Тип жесткости 1 2 3
ЕА 1659210 1239000 2418150
EI 3658442,34 44258,34 604537,5
8
2.4. Сводная таблица внутренних усилий
Сечение
Усилие
Пост Снег
Вертикальное давление кранов Торможение кранов Ветер
D
max
на А D
min
на А D
min
на Б D
max
на Б на А на Б слева справа
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
1-1
M 1 -9,38 -31.98 108,63 56,13 -11,3 16,25 ±45,7 ±9,43 203,95 -188,33
0,9 -28,78 97,8 50,52 -10,17 14,6 ±41,1 ±8,49 183,55 -169,50
N 1 80,34 -273.5 0 0 0 0 0 0 0 0
0,9 -246,15 0 0 0 0 0 0 0 0
2-2
M 1 -16,67 -57,0 -307,42 -85,1 -11,3 16,25 ±25,12 ±9,43 57,03 -58,26
0,9 -51,3 -276,7 -76,6 -10,17 14,60 ±22,6 ±8,49 51,57 -52,43
N 1 80,34 -273.5 -832,09 -282,36 0 0 0 0 0 0
0,9 -246,15 -748,8 -254,1 0 0 0 0 0 0
3-3
M 1 5.68 19.58 -24,82 60,92 -40,71 58,54 ±161,17 ±33,9 57,03 -58,26
0,9 17,62 -22,33 54,8 -36,64 52,69 ±145,05 ±30,5 51,57 -52,43
N 1 80,34 -273.5 -832,09 -282,36 0 0 0 0 0 0
0,9 -246,15 -748,8 -254,1 0 0 0 0 0 0
Q 1 -0.98 -3.48 -20,81 -10,75 2,17 -3,11 ±13,72 ±8,16 -24,72 21,29
0,9 -3,13 -18,7 -9,68 1,95 -2,79 ±12,35 ±7,3 ±22,25 ±19,16
9
2.5. Таблица сочетаний расчетных усилий
№
Комбинация
усилий
Сочетание
Сечение
1-1 2-2 3-3
М, кНм N, кНм М, кНм N, кНм М, кНм N, кНм
1 M
max
+
N
1
1,3,7,6 1,6 1,4,6,7
161,5 -163,97 39,49 -163,97 258,78 -446,33
2
1,2,3,6,7,10 1,10,6 1,4,6,7,9
198,6 -338,23 83,73 -163, 97 766,60 -418,07
2 M
max
-
N
1
1,5 1,3,5,7 1,10
-8,62 163,97 -254,66 -996,06 -505,41 -163,97
2
1,5,9 1,2,3,5,7,10 1,2,3,5,10
-22,08 163,97 -330,0 -912,77 -650,96 -1414,97
3 N
max
M
+
1
1,2 1,3,7
+
1,10
57,07 -394,02 491,67 -1549,68 592,35 -163,97
2
1,2,3,7,6,10 1,2,3,5,7
+
,9 1,3,6,7,9
198,62 -338,23 133,07 -2190,18 700,71 -1414,97
4 N
max
M
-
1
1,2 1,3,7,5 1,2,3,5,7
57,07 -394,02 -254,66 -996,06 106,43 -996,06
2
5,9 1,2,3,5,7,10 1,2,3,5,7,10
17,62 -338,23 -330,00 -1414,97 -650,98 -912,77
5
N
min
M
+
max
1
1,9
592,35 -163,97
2
1,6,9
619,02 -163,97
6
N
min
M
-
max
1
1,10
-454,97 -163,97
2
1,5,10
-524,91 -163,97
10