Курсовой проект - Стальной каркас одноэтажного производственного здания

Подождите немного. Документ загружается.

5.Расчет стропильной фермы

Материал поясов и решетки стропильной фермы – сталь С245 ГОСТ 27772-88,

=240 МПа при t=(2-20)мм по табл. 50*, 51* [2].

Подбор сечений стержней стропильной фермы:

Сжатые стержни подбираем из условия устойчивости по формуле:







тр

Растянутые стержни подбираем из условия прочности по формуле:

тр







Верхний пояс:

Стержни 6-е, 5-д:

max

=-1266,84 кН; l

efх

=300 мм; l

efy

=300 мм;

90009,0

106121024095,0

84,1266

смм

кПа

кН

тр









;

95,0



- коэффициент условий работы (для сжатых элементов сварных конструкций

стержневых систем перекрытий и покрытий при расчетах на устойчивость) по табл. 6*п. 6(б) [2];

90



- гибкость, берем ориентировочно,

10612







по табл. 72 [2];

см

yefx

33,3

300





;

Принимаем 2∟200×12 (расстояние между уголками 14 мм):

А = 47,1 см

;

= 6,22 см;

22,6

300



см

efx



;

48



;

10860







= 8,69 см;

69,8

300



см

efy



;

Проверка сечения:

МПаМПа

кН

240165

10860102,9495,0

84,1266

324

















;

Недонапряжение составляет 31%.

Принимаем 2∟160×12 (расстояние между уголками 14 мм):

А = 37,4 см

;

= 4,94 см;

94,4

300



см

efx



;

60



;

10805







= 7,09 см;

09,7

300



см

efy



;

Проверка сечения:

МПаМПа

кН

240221

10805108,7495,0

84,1266

324

















;

Недонапряжение составляет 8%.

Стержни 3-б, 4-в:

max

=-845,6 кН; l

efх

=300 мм; l

efy

=300 мм;

Принимаем 2∟140×10 (расстояние между уголками 14 мм):

А = 27,3 см

;

= 4,33 см;

33,4

300



см

efx



;

69



;

10754







= 6,26 см;

26,6

300



см

efy



;

Проверка сечения:

МПаМПа

кН

240216

10754106,5495,0

6,845

324

















;

Недонапряжение составляет 10%.

Нижний пояс:

Стержни 1-г, 1-ж:

max

=+1320,3 кН;

580058,0

95,010240

3,1320

смм

кПаR

тр













;

95,0



- коэффициент условий работы (для растянутых элементов сварных конструкций) по

табл. 6*п. 6(б) [2];

Принимаем 2∟125×10 (расстояние между уголками 14 мм):

А = 24,3 см

;

Проверка сечения:

МПаМПа

кН

240237

106,5895,0

3,1320

















;

Недонапряжение составляет 1%.

Стержень 1-а:

max

=+476,23кН;

210021,0

95,010240

23,476

смм

кПаR

тр













;

Принимаем 2∟80×7 (расстояние между уголками 12 мм):

А = 10,8 см

;

Проверка сечения:

МПаМПа

кН

240232

106,2195,0

23,476

















;

Недонапряжение составляет 3%.

Раскосы:

Стержень 2-а:

max

=-684,8 кН; l

efх

=222 мм; l

efy

=431 мм;

50005,0

106121024095,0

8,684

смм

кПа

кН

тр









;

95,0



- коэффициент условий работы (для растянутых элементов сварных конструкций

стержневых систем перекрытий и покрытий) по табл. 6*п. 6(б) [2];

90



- гибкость, берем ориентировочно,

10612







по табл. 72 [2];

см

efx

5,2

222





;

см

efy

8,4

431





;

Принимаем 2∟125×9 (расстояние между уголками 12 мм):

А = 22 см

;

= 3,86 см;

86,3

222



см

efx



;

77



;

10700







= 5,56 см;

56,5

431



см

efy



;

Проверка сечения:

МПаМПа

кН

240234

10700104495,0

8,684

324

















;

Недонапряжение составляет 3%.

Стержень а-б:

max

=+531,2кН;

230023,0

95,010240

2,531

смм

кПа

кН

тр













;

Принимаем 2∟90×7 (расстояние между уголками 12 мм):

А = 12,3 см

;

Проверка сечения:

МПаМПа

кН

240227

106,2495,0

2,531

















;

Недонапряжение составляет 6%.

Стержень в-г:

max

=-380 кН; l

efх

=345 мм; l

efy

=431 мм;

Принимаем 2∟125×9 (расстояние между уголками 10 мм):

А = 22 см

;

= 3,86 см;

86,3

345



см

efx



;

90



;

10612







= 5,56 см;

56,5

431



см

efy



;

8,0



- коэффициент условий работы (для сжатых элементов решетки, кроме опорных

составного таврового сечения из уголков сварных перекрытий и покрытий при гибкости λ≥60) по

табл. 6*п. 6(б) [2];

Проверка сечения:

МПаМПа

кН

240176

1061210448,0

380

324

















;

Недонапряжение составляет 27%, но мы принимаем данное сечение в целях унификации.

Стержень г-д:

max

=+226,16кН;

10001,0

95,010240

16,226

смм

кПа

кН

тр













;

Принимаем 2∟75×5 (расстояние между уголками 10 мм):

А = 7,39 см

;

Проверка сечения:

МПаМПа

кН

240160

108,1495,0

16,226

















;

Недонапряжение составляет 30%, но мы принимаем данное сечение в целях унификации.

Стержни б-в, г-д, е-ж:

Усилия в стержнях меньше, чем несущая способность самых маленьких прокатных уголков.

кНкПамRAN 4,23010240106,9

324

minmin





;

Сечения этих стержней можно подобрать по предельной гибкости, кроме опорных поясов, стоек

и раскосов.

5,0

1805,06021060210][









е-ж:

max

=-76,2 кН; l

efх

=345 мм; l

efy

=431 мм;

см

efx

xтр

180

345





;

см

efy

yтр

4,2

180

431





;

Принимаем 2∟75×5 (расстояние между уголками 10 мм):

А = 7,39 см

;

= 2,31 см;

150

31,2

345



см

efx



;

150



;

10276







= 3,42 см;

120

42,3

431



см

efy



;

5,098,0

110276102401078,148,0

2,76

3324













МПа

кН

RyA





;

18015098,06021060210 



Условие выполнено.

б-в, е-д:

max

=-110,4 кН; l

efх

=248 мм; l

efy

=310 мм;

см

efx

xтр

4,1

180

248





;

см

efy

yтр

7,1

180

310





;

Принимаем 2∟75×5 (расстояние между уголками 10 мм):

А = 7,39 см

;

= 2,31 см;

107

31,2

248



см

efx



;

107



;

10550







= 3,42 см;

42,3

310



см

efy



;

5,07,0

110550102401078,148,0

4,110

3324













МПа

кН

RyA





;

1801707,06021060210 



Условие выполнено.

Результаты подбора сечений сведены в таблицу.

5.Расчет и конструирование колонны

5.1. Определение расчетных длин частей

колонны:

По исходным данным для расчета рамы:

Усилие в верхней части колонны: N

=-427,5кН;

Схема колонны

Усилие в верхней части колонны: N

=-2615кН.

=-427,5кН;

=-2187,5кН.

Отношение моментов инерции верхней и нижней частей колонны: I

=1/7,8914;

Расчетные длины определяются по прил. 6 [2]:

11,2





- коэффициент расчетной длины для нижней части одноступенчатой колонны,

определяется по табл. 67 [2] и зависит от:

3216,0

95,589,7

85,17











;

45,0

116,6

89,7

85,17

95,5











;

116,6

5,427

5,21875,427

















- коэффициент расчетной длины для верхней части одноступенчатой колонны во всех

случаях принимается:

3275,5

4,0

11,2







, принимаем





;

ммll

efх

3611,285,17

111,





;

ммll

efх

1,20395,5

222,





;

мl

efy

85,17



мl

efy

95,5



5.2. Подбор сечения надкрановой части колонны:

Материал – сталь С245 ГОСТ 27772-88,

=240 МПа при t=(2-20)мм по табл. 50*, 51* [2].

Компановочная часть:

Назначаем сечение верхней части колонны в виде сварного двутавра h

=600 мм (по результатам

компоновки рамы).

Определяем требуемую площадь верхней части:

cye

ТР







=0,147 - определяется по таблице 74 [2] в зависимости от

1, 

efх

иm



8,605,5344,1  mm



- приведенный относительный эксцентриситет;

344,18,202,04,102,04,1 





- по табл. 73 [2];

8,2

205000

240

75,83 



хх



- условная гибкость;

75,83

2010



см

efx



;

cмi

6,246,041,0 

- для двутаврового сечения;

198,0





;

ммh

198,06,033,033,0 



- для двутаврового сечения;

427

436



кН

кНм

;

121

110240147,0

5,427

см

кПа

кН

cye

ТР









Компонуем сечение, учитывая требование жесткости стержня колонны:

cмlb

yefef

)225,33()

(



;

требование местной устойчивости свесов поясных листов:

;)1,036,0(

5,0







Принимаем b

=320 мм, t

=16 мм.

7,18

240

205000

)8,21,036,0(10

6,1

325,0





Условие выполнено.

Определим необходимую толщину стенки:

cм

btA

ffтр

3,0

6,1260

6,1322121















Принимаем t

=10 мм.

Толщина стенки из условия обеспечения местной устойчивости:

;18,29,1

205000

240

8,56







18,28,235,02,135,02,1 



xuv



по п. 7.14 [2]:

Условие выполнено.

Геометрические характеристики подобранного сечения:

;2,1598,564,10218,56326,12

мcA 

2,51 смA



;

8,56 смA



102603смI



;

см

4,25

;

4,25

2010



см

efx



;8743

смI



см

4,7

;

4,7

670



см

efy



3420

102603

см



;

см

5,21

2,159

3420





Проверочная часть:

Сечение верхней части колонны

Проверка общей устойчивости верхней части колонны:

ОСЬ Х – Х:

в плоскости действия момента

;

ес











;170,0



6,4

5,21

100



см



;

7,2

205000

240

79 



хх



;

36,1



- по табл. 73 [2];

25,66,436,1  mm



;

МПаМПа

кН

ес

240160

102,15917,01

427

















Недонапряжение составляет 33%.

ОСЬ Y – Y :

из плоскости действия момента (по п.5.30 [2])

;











2,0

59,01















;

1



при





по табл. 10 [2];

240

205000

14,314,3 



;

.90



;

;612,0



;620,0



9,06,405,065,005,065,0  m



при

51 m

по табл. 10 [2];

МПаМПа

кН

240220

102,15962,02,0

427

















Недонапряжение составляет 8%.

Условие выполнено.

Проверка местной устойчивости свесов поясных листов:

240

205000

)7,21,036,0()1,036,0(10

6,1

5,0325,0











Условие выполнено.

5.3. Подбор сечения подкрановой части колонны:

Материал – сталь С245 ГОСТ 27772-88,

=240 МПа при t=(2-20)мм по табл. 50*, 51* [2].

Центр тяжести принимаем ориентировочно:

.7505001250

;50012504,04,0

ммy

ммhy







Определим ориентировочные значения усилий в ветвях колонны:

в подкрановой ветви

кН

вп

3070

25,1

2198

25,1

75,02187

1..







;

в шатровой ветви

кН

вш

2339

25,1

1830

25,1

5,02187

2..







Определим ориентировочную требуемую площадь сечения:

cye

ТР





;

Для подкрановой ветви (

85,08,0 



;160

1102408,0

3070

см

кПа

кН

cye

вТРп









Для шатровой ветви (

8,075,0 



;130

11024075,0

2339

см

кПа

кН

cye

вТРш









Назначаем сечение подкрановой ветви в соответствии с требованиями жесткости стержня:

ммlb

yefef

)570850()

(



;

Принимаем двутавр 70Б1.

Геометрические характеристики сечения:

;162

мcA 

4550смI



;

.31,5

смi



;146000

смI



.9,27

смi



Назначаем сечение шатровой ветви:

2∟180х12 и лист 670х10 (А

∟

=42,2 см

, I

х∟

=1317см

, у

о∟

=4,89 см).

Геометрические характеристики сечения:

;4,1511672,422

cмA 

Центр тяжести ветви:

.5,34,289,41

;4,2

;4,151)89,45,0(16702

;

.2211

cмy

смy

SyySyS

cо

общcо









;

Центр тяжести всего сечения:

;1215351250 ммyhh



.8,62;7,58

;7,58

1624,151

5,1214,151

cмyсмy

см

AyhAA

общ

общco

















После нахождения положения центра тяжести всего сечения уточняем усилия в ветвях:

в подкрановой ветви

кН

вп

2940

215,1

2198

215,1

628,02187

1..







;

в шатровой ветви

кН

вш

2562

215,1

1830

215,1

587,02187

2..







Проверка устойчивости ветвей колонны:

3730смI



;

смi



;76267

смI



.4,22

смi

