Металлические конструкции одноэтажного производственного здания - реферат

Министерство образования РФ

Сибирская Муниципальная Автомобильно-дорожная Академия

Кафедра «Строительные конструкции»

Объяснительная ЗАПИСКА К КУРСОВОМУ ПРОЕКТУ:

« Железные конструкции 1-этажного

производственного строения »

Выполнил: студент гр. 42 ПГС

Сердюк В.М.

Проверила: педагог

Кононова Р.М.

Омск-2005 г

Содержание:

1. Начальные данные

2. Определение главных размеров поперечной рамы цеха.

3. Расчет подкрановой балки.

4. Сбор нагрузок на поперечную раму

5. Статический расчет поперечной рамы

6. Расчет Металлические конструкции одноэтажного производственного здания - реферат и конструирование колонны

7. Расчет базы колонны

8. Расчет и конструирование стропильных ферм

9. Перечень литературы

Начальные данные:

1. длина строения 48 м ;

2. высота от пола до головки подкранового рельса 12,8 м ;

3. район строительства г. Бухара;

4. грузоподъёмность крана 50 т ;

5. пролёт цеха 34 м ;

6. колонны сплошного сечения, шаг колонн 12 м

7. подкрановая опора составного сечения, сварная.

Определение главных размеров поперечной рамы цеха.

Для крана Металлические конструкции одноэтажного производственного здания - реферат грузоподъёмностью Q=200 т определяем нужные для расчета свойства [1, прил.1]:

Пролёт мостового крана Lk = L – 1,5м = 34м – 1,5м = 32,5 м;

Свойства мостового крана:

· пролёт 36 м;

· наибольшее усилие колеса Fк max =540 кН;

· вес телеги Gт =180 кН;

· вес крана с телегой Gк =900 кН;

· высота крана Нк =3150 мм;

· свес мостового крана (за осью подкранового рельса Металлические конструкции одноэтажного производственного здания - реферат) В1 =300 мм;

· тип кранового рельса КР-80;

· высота рельса hр =130 мм;

Зная габаритные размеры мостового крана определяем главные размеры поперечной рамы:

Высота колонны от обреза фундамента до оси нижнего пояса ригеля определяется по формуле:

Н=h1 +h2 +h3

где: h1 =12,8 м [задание],

h2 =Нк +150+100 – расстояние от головки подкранового рельса Металлические конструкции одноэтажного производственного здания - реферат до оси нижнего пояса ригеля,

150 мм – малая величина, учитывающая высоту выступающих вниз частей связей по нижним поясам ферм и прогиб конструкций покрытия,

100 мм – малый зазор м/у конструкцией крана и низом покрытия,

h2 =3150+150+100=3400 мм=3,4 м

h3 =0,8 м – заглубление башмаков колонн рамы ниже уровня пола цеха.

Н=12,8+3,4+,8=17 м

Высота сечения надкрановой части Металлические конструкции одноэтажного производственного здания - реферат колонны:

е = 500 мм

Высоту сечения подкрановой части колонны из условия свободного прохода крана назначают более:

где: D=100 мм – малый зазор меж внутренней гранью колонны и конструкцией мостового крана;

В1 =200 мм –свес мостового крана (за осью подкранового рельса).

m=500+200+100=800 мм

Данная высота должна удовлетворять условиям жесткости:

=1700/22=772,7 мм

m > 772,7 мм – условие производится.

По [1, прил Металлические конструкции одноэтажного производственного здания - реферат. 14, табл. 5] принимаю m=800 мм.

Расчётный пролёт рамы равен расстоянию м/у осями надкрановых частей колонн:

;

Lp=34000-500+500=34000 мм =34 м.

Расчётный пролёт ригеля рамы:

Lф=34000-500=35000 мм =33,5 м.

Высоту ригеля посреди просвета hф и на опоре hо принимаем по [7] зависимо от Lф : hф =4,1 м, hо =2,8 м.

Расчет подкрановой балки Металлические конструкции одноэтажного производственного здания - реферат.

В проекте нужно произвести расчет и конструирование однопролетной подкрановой балки несимметричного, неизменного сечения со специальной тормозной опорой.

1. Определение расчетных усилий.

Величина расчетного изгибающего момента от вертикальных сил:

где – коэффициент надежности по предназначению [1 стр.57],

– коэффициент перегрузки для крановой нагрузки [3 п.4.8],

– коэффициент, учитывающий вес подкрановой и тормозной балок с рельсом [4 табл. 2.1],

– коэффициент сочетаний, [3 п Металлические конструкции одноэтажного производственного здания - реферат.4.17],

сумма ординат полосы воздействия, расположенных под грузами,

– коэффициент динамичности [3 п.4.9],

– большая сила давления колеса крана

=540 кН

Mmax=0,95*1,1*0,85*1,05*1,1*540*2*5,245/2=2906 кНм

Расчетный изгибающий момент от поперечных тормозных сил определяется по той же полосы воздействия, что и Mmax и при том же загружении:

– горизонтальная сила 1-го колеса крана от поперечного торможения телеги с грузом.

где Металлические конструкции одноэтажного производственного здания - реферат: nо =2 – число колёс с одной стороны крана;

Q=50 т – номинальная грузоподъёмность крана;

Gт =180 кН – вес телеги.

=0,05*(9,8*50+180)/2=16,75 кН

Mz=0,95*1,1*0,85*1,1*16,75*2*5,245/2=85,8 кНм

Расчётная поперечная сила в сечении у опоры от вертикальной нагрузки:

Qmax=0,95*1,1*0,85*1,04*540*1,1*(6,755+5,245)/12 кН

2. Подбор сечения подкрановой балки.

Согласно условиям работы проектируемых конструкций принимаем сталь марки С255 ГОСТ 27772–88 с расчетным сопротивлением:

· по лимиту Металлические конструкции одноэтажного производственного здания - реферат текучести Ry=23 кН/см²

· по временному сопротивлению Ru=35,5 кН/см²

Меньшая допустимая высота балки из условия жесткости:

где Ry=23 кН/см² – расчетное сопротивление материала балки [2 табл.51*]

Е=2,06*10 кН/см² – модуль упругости стали

nср =1,1 – осреднённый коэффициент перегрузки [4 стр.12]

n0 =600 – величина, оборотная предельному значению относительного прогиба балки [4 стр12]

l=12 м – расчетный просвет балки

hmin Металлические конструкции одноэтажного производственного здания - реферат=5*23*600*1200/(34*2,06*10000*1,1)=1,52 см

Толщина стены определяется по эмпирической формуле:

мм

По Сортаменту на сталь прокатную толстолистовую принимаем стену балки шириной tст. =14 мм

Лучшая высота балки из условия прочности, отвечающая меньшей её массе при упругой работе материала:

где к = 1,1

Wтр – требуемый момент сопротивления сечения балки

Wтр=290600/(0,9*23)=14039 см³

см

По Сортаменту принимаем высоту стены балки hст. =1600 мм

[1 пр.14 табл Металлические конструкции одноэтажного производственного здания - реферат.5]

Малая ширина полок:

верхней bb min=2*(hp/2+2+3)=2*(13/2+2+3)=23 см

По [1 пр.14 табл.5] принимаем bb min=40 см

нижней bн min=(6d+tст)=(6*2+1,4)=13,4 см – из условия размещения болтов

По [1 пр.14 табл.5] принимаем bн min =26 см

Толщину полок определяем по [2 табл.30]:

где bef=(40-1,4)/2=19,3 см

tw=1,4 см – толщина стены балки

hef=160 см – расчетная высота балки

tп=19,3*1,4/(0,11*160)=0,86 см

По [1 пр.14 табл Металлические конструкции одноэтажного производственного здания - реферат.5] принимаем t=1,54 см

Конструктивные требования, предъявляемые к сечению сварной

подкрановой балки:

· tп max=40 мм

· tст ≤ tп ≤3 tст – из условия свариваемости

· tст=8 – 16 мм

· из условия обеспечения местной стойкости поясов [4 стр.13]:

, 25<29,9 – условие производится

Принимаем подкрановую опору:


hст =160 см

tст =1,6 см

bв =40 см

bн =26 см

tп =1,6 см


Тормозная опора

Тормозная опора состоит из швеллера и горизонтального листа.

· швеллер №14: Ао = 15,6 см Металлические конструкции одноэтажного производственного здания - реферат2 – площадь сечения швеллера

Jz о = 45,4 см4 – момент инерции швеллера относительно Zo

yo =1,67 см – расстояние от оси Zo до внешней грани

стены швеллера

· толщина горизонтального листа тормозной балки 0,6 см

· ширина листа:

; ,

где: 6 см – нужный зазор меж тормозной опорой и стеновыми панелями

3 см – малая величина нахлёстки горизонтального листа на пояс

bг.л.=80-0,5*40-6+3=57 см

По [1, Прил.14, табл Металлические конструкции одноэтажного производственного здания - реферат.5] принимаем bг.л.=55 см.

3. Проверка принятого сечения подкрановой балки по обычным напряжениям.

Координата центра масс сечения подкрановой балки относительно середины высоты стены:

Момент инерции сечения подкрановой балки относительно оси

Х1 , проходящей через центр масс сечения:

Момент сопротивления для последних волокон верхнего пояса:

Wxa=1157352/(80+1,6-5,491)=15207 см³

Момент сопротивления для последних волокон нижнего пояса Металлические конструкции одноэтажного производственного здания - реферат:

Wxс=1157352/(80+1,6+5,491)=13289 см³

Положение центра масс тормозной балки относительно оси Z1 – Z1 стены балки:

,

Момент инерции тормозной балки относительно оси Z – Z:

,

где: – расстояние от оси Z – Z до правых последних волокон тормозной балки

y1=40/2+23,06=43,06 см

– расстояние от оси Z – Z до левых последних волокон тормозной балки

y2=55+40/2+2,0-3-23,06=50,94 cм

Момент сопротивления Металлические конструкции одноэтажного производственного здания - реферат тормозной балки для точки a:

см³

Момент сопротивления тормозной балки для точки d:

см³

Проверка обычных напряжений в более напряжённых точках сечения подкрановой и тормозной балок:

σа=290600/15207+8508/2414=22,63 кН/см² <23 кН/см² [1,6%]

σc=290600/13289=21,87кН/см² <23 кН/см² [4,9%]

σd=8508/2041=4,17 кН/см² <23 кН/см²

Проверка выполнена.

4. Проверка прочности стены Металлические конструкции одноэтажного производственного здания - реферат балки по касательным напряжениям.

Самые большие касательные напряжения действуют в фибрах, расположенных по нейтральной оси балки:

,

где Qmax =2065 кН – наибольшая перерезывающая сила в опорном сечении

Snc – статический момент полусечения балки относительно оси Х1

;

;

Rs – расчетное сопротивление стали на срез (сдвиг) [2 табл.1]

где γm=1,05 – коэффициент надежности по материалу [2 табл.2]

Rs=0,58*24/1,05=13,26 кН Металлические конструкции одноэтажного производственного здания - реферат/см²

τmax= 549*8706/(115735*1,6)=2,95 кН/см² < 13,26 кН/см²

Проверка выполнена.

5. Проверка стены балки на местное смятие.

Давление колёс крана через подкрановый рельс и верхний пояс передаётся на стену балки. Под воздействием этого давления может произойти смятие стены.

где γf =1,1 – коэффициент для кранов среднего режима работы;

n=1,2 – коэффициент перегрузки для крановой нагрузки;

lм – условная Металлические конструкции одноэтажного производственного здания - реферат длина рассредотачивания давления колёс крана:

где с=3,25 – коэффициент для сварных балок

Jn – сумма моментов инерции пояса балки и кранового рельса относительно собственных осей:

=1547,4 см4 – момент инерции кранового рельса относительно своей оси [2 прил.14 табл.6]

Jn =40*1,6³/12+1547,4=1561,1 см4

σm=1,1*540*1,2/(1,4*33,7)=12,56 кН/см² <23 кН/см²

Проверка выполнена.

6. Расчет поясных швов балки.

Верхние поясные швы Металлические конструкции одноэтажного производственного здания - реферат в подкрановых опорах, конкретно воспринимающие нагрузки от кранов, должны производиться с проваром на всю толщину стены. Такие швы равнопрочны материалу балки и расчётом не проверяются.

Нижние поясные швы воспринимают сдвигающее усилие и их толщина должна быть более:

где Sn – статический момент нижнего пояса относительно оси Х1

Sn=26*1,6*(160/2+1,6/2+5,491)=3589,7 см3

βш =1,1; βс Металлические конструкции одноэтажного производственного здания - реферат. =1,15 – коэффициенты, учитывающие глубину проплавления шва для автоматической сварки в лодочку [2 табл.53];

, – расчетные сопротивления сварного соединения угловыми швами по границе сплавления и по материалу шва (для сварки в углекислом газе проволокой Св-08Г2С), принимаемые по [1, табл.3];

принимаем min значение кН/см²

kш=549*3589,7/(2*19,7*1157352)=0,047 см

Согласно расчёту и [2, табл.38] при толщине Металлические конструкции одноэтажного производственного здания - реферат более толстого из свариваемых частей t=1,6 см принимаем большее значение kш=0,5 см для автоматической сварки с тавровыми двухсторонними угловыми швами.

7. Проверка местной стойкости стены подкрановой балки.

Устойчивость стены балки должна быть обеспечена при любом напряжённом состоянии, т.е. условная упругость стены:

– условие не производится, как следует, стену балки Металлические конструкции одноэтажного производственного здания - реферат нужно крепить парными поперечными рёбрами жёсткости.

Рёбра ставятся на равных расстояниях по длине всей балки. Расстояние меж рёбрами не должно превосходить amax=2*hcт=2*160=320 см, т.к. λст>3,2.

В стене, укреплённой только поперечными рёбрами, ширина каждого из парных симметричных рёбер жёсткости должна быть более:

и более 90мм,

bp=1600/30+40=93 мм Металлические конструкции одноэтажного производственного здания - реферат, по [4 прил.2] принимаем bp=100 мм.

Толщина рёбра должна быть более

По [4 прил.2] принимаем tp=7 мм.

Проверка стойкости стены балки расчетом не требуется, если при наличии местных напряжений соблюдается неравенство:

т.к. неравенство не соблюдается, то проверка стойкости стены балки должна выполняться с учетом всех компонент напряженного состояния.

Устойчивость стены балки несимметричного сечения проверяется Металлические конструкции одноэтажного производственного здания - реферат по формуле:

,

где γст =0,9 – коэффициент для подкрановых балок

σ, τ, σм – обычные, касательные, местные напряжения в рассчитываемом отсеке стены от наружной нагрузки;

σкр, τкр, σкр – критичные напряжения для отсека стены.

Краевое сжимающее напряжение σ у расчетной границы отсека:

где z1 =hcт/2+tn-z=80+1,6-5,491=76,12 см

Мср , Qср – средние значения изгибающего момента и перерезывающей силы в Металлические конструкции одноэтажного производственного здания - реферат границах отсека.

Т.к. длина отсека a превосходит высоту hст , то σ и τ рассчитываются по средним значениям момента Мср и перерезывающей силы Qср для более напряженного участка отсека длиной, равной расчетной высоте отсека hст .

Средний изгибающий момент отсека:

где α=1,05 – коэффициент, учитывающий свой вес подкрановой балки, принимаемый по Металлические конструкции одноэтажного производственного здания - реферат [4, табл. 2.1]

Σyi – сумма ординат полосы воздействия

– коэффициент динамичности [3 п.4.9],

M1=0,95*1,1*0,85*1,05*540*(5,245+6,755)*4,4/12*1,1=243800 кНсм

M2=0,95*1,1*0,85*1,05*540*(5,245+6,755)*5,244/12*1,1=290500431970 кНсм

M3=0,95*1,1*0,85*1,05*504*2*5,245/21,1=290600 кНсм

Мср=(243800+290500+290600)/3=275000 кНсм

Среднее значение перерезывающей силы в границах рассчитываемого отсека определяется по эпюре перерезывающих сил (см. рис.) по формуле:

где Q1 – перерезывающая сила в границах отсека, вычисленная только от деяния подвижной крановой нагрузки Fк ;

аi – участок эпюры с неизменными ординатами Металлические конструкции одноэтажного производственного здания - реферат в границах отсека;

ар =160 cм – расчетная ширина отсека стены либо роль отсека, равного hст .

Qcp=(540*84,5+0*75,5)*1,04/160=297 кН

Местные напряжения σм определены в пт 5: σм=12,56 кН/см²

Касательные напряжения:

При отношении размеров отсека утрата стойкости стены балки асимметричного сечения может произойти как по одной, так и по двум полуволнам, потому проверка делается два Металлические конструкции одноэтажного производственного здания - реферат раза:

I случай. Предполагая, что утрата стойкости стены происходит по одной полуволне, обычные критичные напряжения находятся по формуле:

где С2 = 37,825 – коэффициент, принимаемый по [4 табл.2.4]

hb – расстояние от нейтральной оси до верхней границы отсека

hb=Z1-tn=76,12-1,6=74,52 см

– условная упругость стены балки асимметричного сечения:

σкр=84,7*23/3,56²=153,7 кН/см²

Касательные критичные Металлические конструкции одноэтажного производственного здания - реферат напряжения:

где Rs =13,26 кН/см²

μ=1,875 – отношение большей сторон отсека a=300 cм к наименьшей d=hст =160 см

– условная упругость стены по размеру d

τкр=10,3*(1+0,76/1,875²)*13,26/3,82²=11,38 кН/см²

Критичные местные напряжения:

где С1 – коэффициент, принимаемый для сварных балок по [4, табл.2.3] зависимо от степени упругого защемления стены в поясах δ

где β – коэффициент, зависящий от критерий работы сжатого Металлические конструкции одноэтажного производственного здания - реферат пояса. При крановых рельсах, прикрепленных к поясу болтам, β=2.

δ=2*40*(1,6/1,4)³/160=0,75

Принимаем С1 = 41,8

– условная упругость стены по размеру а:

σмкр=41,8*23/7,16²=18,75 кН/см²

II случай. Предполагая, что утрата стойкости стены балки происходит по двум полуволнам, местные критичные напряжения определяем по формуле

с подстановкой а/2 заместо а в [4, табл.2.3] и формулу :

Принимаем Металлические конструкции одноэтажного производственного здания - реферат С1 = 17

σмкр=17*23/3,58²=30,51 кН/см²

где С2 = 30 – коэффициент, принимаемый по [4 табл.2.4]

hb – расстояние от нейтральной оси до верхней границы отсека

hb=Z1-tn=76,12-1,6=74,52 см

– условная упругость стены балки асимметричного сечения:

σкр=30*23/3,56²=54,44 кН/см²

Устойчивость стены для полной длины волны:

0,81<0,9 – условие производится.

Устойчивость стены для полуволны:

, 0,78<0,9 –условие производится

8. Расчет опорного ребра подкрановой балки

Опорные ребра Металлические конструкции одноэтажного производственного здания - реферат балок обеспечивают устойчивость стены, воспринимают опорную реакцию и через сварные швы передают её на стену балки.

Ширина торцевого опорного ребра:

см

где bp=10 см – ширина промежного ребра жёсткости

По [1 пр.14 табл.5] принимаем bo.p.=22 см

Площадь поперечного сечения опорного ребра:

где F=2065 кН – опорная реакция подкрановой балки, численно равная Qmax Металлические конструкции одноэтажного производственного здания - реферат

Rсм.т =Run/γm=38/1,05=36,2 кН/см² – расчётное сопротивление на смятие торцевой поверхности [2 табл.1].

Асм=2065/36,2=57,04 см²

Требуемая толщина ребра:

По [1 пр.14 табл.5] принимаем to.p.=2,8 см

Из условия стойкости ребра, его толщина должна быть более:

to.p.=2,8 см>0,74 см – условие выполнено.

Т.к. опорное ребро выступает за последнее волокно нижнего пояса на 20 мм и Металлические конструкции одноэтажного производственного здания - реферат данная величина не превосходит значение 1,5 to.p=1,5*28=42 мм, как следует, выступающая часть не будет подвержена смятию.

Площадь поперечного сечения опорного стержня:

Ао.с.=22*2,8+0,65*1,4²*√(20600/23)=99,73 см²

Проверка стойкости:

где φ=0,926 – коэффициент продольного извива опорного стержня с гибкостью λ определяется [2 табл.72]

где Jо.с – момент инерции сечения опорного стержня относительно оси Металлические конструкции одноэтажного производственного здания - реферат Z

σ=2065/(0,926*99,73)=22,36 кН/см² <23 кН/см² – условие производится.

Сбор нагрузок на поперечную раму.

1. Неизменные нагрузки.

· Погонная нагрузка на ригель рамы

где gфер =0,2 кН/м2 – вес несущих и ограждающих конструкций фермы [5 табл.1]

gплит =1,7 кН/м2 – вес железобетонных плит покрытия ПР.116-15 [5 табл.1]

gкров = 1,0 кН/м2 – вес конструкций кровли [5 табл.1]

В=12м – шаг поперечных рам

Γf =1,05 [3 табл.1], γf Металлические конструкции одноэтажного производственного здания - реферат =1,1 [3 табл.1], γf =1,3 [3 п.3.7] – коэффициенты надёжности по подходящим нагрузкам.

qn=(0,2*1,05+1,7*1,1+1,0*1,3)*12=40,56 кН/м

· Вес стенового огораживания

где – осреднённый нормативный вес 1м2 стенового и оконного огораживания [5 табл.1]

γf =1,1 – коэффициент надежности по нагрузке [3 табл.1]

hст.верх.. = 9,26 м – высота стенки

hст.низ.. = 11,84 м – высота стенки

Gст.верх.=1,1*0,6*12*9,26=55,56 кН

Gст.низ.=1,1*0,6*12*11,84=109,5 кН

· Вес колонны



где – вес колонны [5 табл Металлические конструкции одноэтажного производственного здания - реферат.1]

γf =1,05 – коэффициент надежности по нагрузке [3 табл.1]

Gk=1,05*0,4*12*34/2=85,7 кН

Gк.верх.=0,2*85,7=17,14 кН

Gк.низ.= 0,8*188,1=68,56 кН

· Вес подкрановых балок

где - нормативная распределённая нагрузка от веса подкрановой балки [5 табл.1]

γf =1,05 [3 табл.1]

Gп.б.=1,05*0,3*12*34/2=64,26 кН

2. Временные нагрузки.

· Снеговая нагрузка

При расчёте рамы снеговую нагрузку умеренно распределённой по длине ригеля.

где γf = 1,4 – коэффициент надёжности по снеговой нагрузке [3 п.5.7]

Sо = 0,5 кН Металлические конструкции одноэтажного производственного здания - реферат/м² – нормативное значение веса снегового покрова на 1 м2 горизонтальной поверхности земли [3 табл.4]

μ = 1 – коэффициент перехода от веса снегового покрова земли к снеговой нагрузке на покрытие [3 прил.3]

qсн=1,4*0,5*1*12=8,4 кН/м

· Ветровая нагрузка

Действие ветра на сооружение вызывает давление с наветренной стороны и отсос с обратной. Величина расчётного ветрового давления различна по высоте и учитывается введением Металлические конструкции одноэтажного производственного здания - реферат в расчётные формулы коэффициента ki [3 п.6.5 табл.6]

где γf = 1,4 – коэффициент надёжности по ветровым нагрузкам [3 п.6.11]

w0 = 0,38 кН/м² – нормативное значение ветрового давления [3 п.6.4]

qB10=1,4*0,38*1*12=6,384 кН/м

qB17=1,4*0,38*1,175*12=7,50 кН/м

qB21,0=1,4*0,38*1,260*12=8,04 кН/м

Для упрощения расчёта поперечника ветровую распределённую нагрузку, действующую на колонну заменяем умеренно распределённой нагрузкой на всю расчётную высоту колонны. Рассчитаем с Металлические конструкции одноэтажного производственного здания - реферат неким приближением это эквивалентное распределённое давление:

Эквивалентное ветровое давление распределяется на активное и пассивное согласно аэродинамическим коэффициентам С.

Сосредоточенное ветровое давление в границах высоты фермы и парапета:

где hn=4,1 м – высота парапета

W=0,5*(7,5+8,04)*4,1=31,86 кН

Wa=0,8W=0,8*31,86=25,49 kH

Wp=0,6W=0,6*31,86=19,12 kH

· Нагрузка от мостовых кранов

Поперечные рамы воспринимают вертикальные (Dmax и Dmin ) (от веса Металлические конструкции одноэтажного производственного здания - реферат кранов с грузом) и поперечную горизонтальную (Т) (от торможения телеги крана с грузом) крановые нагрузки.

При расчёте однопролётных рам крановую нагрузку учитываем от одновременного деяния 2-ух кранов. Крановую нагрузку от вертикального давления и поперечного торможения на раму определяют в итоге невыгоднейшего загружения полосы воздействия опорного давления.

Наибольшее вертикальное Металлические конструкции одноэтажного производственного здания - реферат давление кранов:

Меньшее вертикальное давление кранов:

где γf = 1,1 [3 п.4.8]

ψ – коэффициент сочетаний [3 п.4.17]

Σyi – сумма ординат полосы воздействия

где Q=50 т – грузоподъемность крана

Qк =900 кН – вес крана с телегой

no=2 – число колес с одной стороны крана

Dmax=1,1*0,85*540*(0,4367+0,8742+1+0,5625)=1451 kH

Dmin=1,1*0,85*155*(0,4367+0,8742+1+0,5625)=416,5 kH

Нормативное горизонтальное давление колеса крана (от торможения телеги) на крановый рельс:

– нормативное горизонтальное давление колеса крана (от Металлические конструкции одноэтажного производственного здания - реферат торможения телеги) на крановый рельс:

Gт =700 кН – вес телеги крана

T=1,1*0,85*16,75*2,8734=45 kH

Статический расчет поперечной рамы.

Поперечная рама является три раза статически неопределимой системой, рассредотачивание внутренних усилий в какой находится в зависимости от соотношения жестокостей отдельных её частей. Потому для статического расчёта следует знать приблизительные значения моментов инерции.

· Момент инерции Металлические конструкции одноэтажного производственного здания - реферат ригеля:

где q – расчётная нагрузка на 1 п.м. ригеля от неизменной и снеговой нагрузок;

q=40,56+8,4=48,96 кН/м

Jp=0,055*48,96*34²*4,1/230000=0,0568 м4

· Момент инерции сечения нижней части колонны:

где N – обычная сила в нижней части колонны от неизменной нагрузки и снега;

k1 = 3,0 при шаге рам 12 м

m – высота сечения нижней части колонны

;

Jниз=(398,3+2*1451)*0,8²/(3*230000)=0,00306 м4

· Момент Металлические конструкции одноэтажного производственного здания - реферат инерции сечения высшей части колонны:

где: е = 0,5 м – высота сечения высшей части колонны

Jверх=(0,77*0,00306)/(0,8/0,5)²=0,0009207 м4

После расчётов на ЭВМ, результаты заносим в таблицу «Расчётные усилия в колонне железной рамы».

Расчет и конструирование колонны.

1. Подбор сечения нижней части колонны.

где R=23 кН/см2 – расчетное сопротивление материала колонны.

ex Металлические конструкции одноэтажного производственного здания - реферат – эксцентриситет продольной силы

Расчетные усилия:

M =-1068,98 кНм

N =-2398,15 кН

ех=1068,98/2398,15=0,45 м

Определим расчётные длины подкрановой и надкрановой частей колонны с неизменным моментом инерции в плоскости рамы.

· Нижний (подкрановый) участок колонны:

· Верхний (надкрановый) участок колонны:

где μ1 и μ2 – коэффициенты расчетных длин

При соблюдении критерий:

и допускается принимать μ1=2, μ2=3.

l1 =h-a=17-5,13=11,87 м

l2 =a =5,13 см

F1 и Металлические конструкции одноэтажного производственного здания - реферат F2 – расчетные продольные силы в нижнем и верхнем сечении колонны, отвечающие более нерентабельной композиции загружения рамы.

F1= -2398,15 kH

F2= -858,96 kH

5,13/11,87=0,43<0,6

2398,15/85896=2,79<3

Условия не производятся.

n = J 2 * L 1 / J 1 * L 2

α1 = L2 /L1 * √J1 /J2 *β , где

J1 , J2 – соответственно моменты инерции нижнего и верхнего участков колонны

β = ( F 1 + F 2) / F 2 , где

F1 , F2 – соответственно расчётные продольные силы в нижнем Металлические конструкции одноэтажного производственного здания - реферат и верхнем сечениях колонны, отвечающие более нерентабельной композиции загружения рам.

β = (905,02+2398,15)/2398,15=1,38

n = 0,0009207*11,87/0,00306/5,13=0,696

α1 = 5,13/11,87 * √0,00306/0,0009207/1,38 =0,671

ПРИНИМАЕМ μ1 = 1,77 μ2 = 2,64

Lp 1 = 1,77*11,83= 20,94 (м)

Lр2 = 2,64*5,13 = 13,54 (м)

Компонуем сечение, беря во внимание:

·

· tп max=40 мм

· tст ≤ tп ≤3 tст – из условия свариваемости

· tст=8 – 16 мм

· из условия обеспечения местной стойкости поясов

·

Согласно [1 прил.14 табл.5] принимаем:


hст =80 см

tст =1,0 см

bп =40см

tп =2,8 см


· hст /tст =80/1=80 – условие производится

· bп /tп =40/2,8=14,29<29,93– условие производится

· bп Металлические конструкции одноэтажного производственного здания - реферат /(h-a)=40/(1700-513)=0,034>0,33– условие производится

Находим геометрические свойства принятого сечения:

·

·

·

·

·

·

– упругость стержня колонны в плоскости

– упругость стержня колонны из плоскости

λy <150 – распорку в центре колонны ставить не нужно

- условная упругость в плоскости рамы

2. Проверка стойкости нижней части колонны в плоскости

деяния момента.

где gс = 1 – коэффициент критерий работы [2 табл.6]

jвн – коэффициент, определяется зависимо от значений приведённого Металлические конструкции одноэтажного производственного здания - реферат относительного эксцентриситета m1 x и условной гибкости , [2 табл.74]

где

η– коэффициент воздействия формы сечения [2, табл.73]

η=(0,5+0,1*1,27)+0,02*(5-1,27)*1,87=1,32

m1X=1,32*1,27=1,67

jвн =0,447

σ=2398,15/(0,447*304)=17,66 кН/см² <23 кН/см² – условие производится.

3. Проверка стойкости нижней части колонны из плоскости

деяния момента.

,

где jу =0,435 – коэффициент продольного извива [2 табл.72]

с – коэффициент, определяемый зависимо от:

где – наибольший по Металлические конструкции одноэтажного производственного здания - реферат абсолютной величине момент в средней трети расчётной длины нижней части колонны:

M3-3=-505,99 кНм

M4-4=1068,99 кНм

mx=543,99*304/(10665*2398,15)=0,647

При mx<5

где α=0,7 [2 табл.10]

β= [2 табл.10]

c=1,158/(1+0,7*0,647)=0,797

σ=2398,15/(0,797*0,438*304)=22,72 кН/см² <23 кН/см² – условие производится.

4. Проверка стойкости полок и стены колонны принятого

сечения.

Устойчивость полок колонны обеспечивается если:

– условие производится.

Для проверки местной стойкости стены находим:

α=(17,91+2,13)/17,91=1,12

где τ– среднее касательное Металлические конструкции одноэтажного производственного здания - реферат напряжение в стене

Q50,64 кН – перерезывающая сила в расчетном сечении, численно равная алгебраической сумме распоров Н при неблагоприятном сочетании нагрузок.

τ=50,94/(80*1)=0,637 кН/см²

β=1,4*(2*1,12-1)*0,637/17,91=0,0617

hст /tст <115,97

80/1<115,97– проверка выполнена

Ребра жесткости нужны, если соблюдается условие:

– условие производится.

Ширина ребра:

bp=800/30+40=66,7 мм

Принимаем bp=20 см [1 прил.14 табл.5]

Толщина ребра:

;

Принимаем tp=1,4 мм [1 прил.14 табл.5]

Шаг ребер жесткости: S Металлические конструкции одноэтажного производственного здания - реферат = (2,5…3)hст .

Размеры сечения надкрановой части колонны принимаем конструктивно по нижней части колонны.

Расчет базы колонны.

1. Определение размеров опорной плиты и базы в плане.

Ширина опорной плиты базы:

где bn =40 см – ширина полки колонны

tтр =1,4 см – толщина траверсы [4 стр.21]

a = 4 см – выступ плиты за траверсой [4 стр.21]

В=40+2*1,4+2*4=50,8 см

Принимаем В = 50см Металлические конструкции одноэтажного производственного здания - реферат [1 прил. 14 табл. 5]

Длина опорной плиты:

где N и М – расчетные усилия

N=-2398,15 kH, M=1068,98 kHм

– расчётное сопротивление бетона фундамента на сжатие

Для бетона класса В15 Rpc =88,5 кгс/см2 =0,885 кН/см²

γ=³√2 – как для раздельно стоящего фундамента.

Rb=0,885*2=1,77 кН/см²

Малая длина плиты базы из конструктивных суждений равна:

где m = 80см – высота сечения подкрановой Металлические конструкции одноэтажного производственного здания - реферат части колонны

с1 = 25см – малая длина консольного выступа плиты

Zmin=80+2*25+2*2,8=135,6 см

Длину плиты принимают более Z и более Zmin, она должна быть кратной одному модулю 100 мм.

Принимаем Z = 1400 см

2. Толщина плиты базы.

Конструкцию базы необходимо проектировать с учетом нужного подкрепления опорной плиты траверсами, рёбрами и сотворения упоров для анкерных болтов:

Траверсы принимаем Металлические конструкции одноэтажного производственного здания - реферат длиной:

Принимаем lтр=32 см

Вычисляем фактические напряжения под плитой базы:

Принимая напряжения под плитой умеренно распределённым и равным большему в границах этого участка, определяем изгибающие моменты в каждом участке плиты:

· участок 1

Пластинка, опертая по 3-м сторонам.

b1/d1=9,3/40=0,23<0,5 как следует расчетный момент определяют как для консоли.

· участок 2

Пластинка Металлические конструкции одноэтажного производственного здания - реферат, опертая по 4-м сторонам

где a = 0,125 – коэффициент, определяемый зависимо от дела большего размера пластинки к наименьшему [1, табл. 8.6].

М2=0,125*0,853*16,5²=29,03 кНсм

· участок 3

Пластинка, опертая по 3-м сторонам.

b3/d3=39,2/25,6=1,53

где β=0,127 – коэффициент, определяемый зависимо от дела закреплённой стороны пластинки bi к свободной di , [1, табл. 8.7].

М3=0,127*0,551*25,6²=46,22 кНсм

· участок 4

Пластинка, опертая по 3-м сторонам.

b4/d4=26/25,7=1,01 => β=0,112

М Металлические конструкции одноэтажного производственного здания - реферат4=0,112*0,689*26²=52,2 кНсм

· участок 5

Пластинка, опертая по 3-м сторонам.

b5/d5=26/25,8=1,52 => β=0,127

М5=0,127*0,443*25,8²=37,5 кНсм

По большему моменту определяем толщину плиты базы:

Mmax=52,2 кНсм

Принимаем tпл=4 см [1 прил.14 табл.5].

3. Расчет траверс базы колонны.

Определяем высоту траверс:

· из условия прочности угловых швов, соединяющих траверсу с полкой колонны:

где с = 27,2 см – величина консольного выступа плиты за пояс колонны

=18 кН/см Металлические конструкции одноэтажного производственного здания - реферат2 – расчётное сопротивление сварного углового шва

[1 табл. 5.1] (автоматическая сварка под флюсом проволокой Св-08А)

gс = 1 – коэффициент критерий работы конструкции

βz = 1,1 – коэффициент глубины проплавления угловых швов при автоматической сварке [1 табл.5.3]

=1– коэффициент критерий работы шва

kш = 0,7 см – катет шва, принимаемый по [1 табл.5.4],

.

· из условия прочности траверсы на извив:

где М – изгибающий момент Металлические конструкции одноэтажного производственного здания - реферат, действующий в сечении одной траверсы

М=0,25*53*27,2²*(0,941+0,689)=15979кНсм

· из условия прочности траверсы на срез:

Rs=13,26 кН/см² – расчетное сопротивление стали на срез (сдвиг) [2 табл.1]

hтр=0,5*53*27,2*0,5* (0,941+0,689)/(1,4*13,26)=31,6 см

Высоту траверсы принимаем по большему из трёх размеров в согласовании с [1 прил.14 табл.5]: hтр =56 см

Высота траверсы не должна превосходить допустимой расчётной длины шва:

lш=56 см<74,8=85*1,1*0,8 – условие производится

4. Расчёт анкерных болтов.

Требуемую Металлические конструкции одноэтажного производственного здания - реферат площадь анкерных болтов определяем из догадки, что растягивающая сила Z, соответственная растянутой зоне эпюры напряжений, вполне воспринимается анкерными болтами.

Требуемая площадь сечения 1-го болта:

где М=-91309 кНсм, N=393,76 кН – изгибающий момент и продольная сила в сечении

n =4 – количество анкерных болтов с одной стороны базы

= 18,5 кН/см2 – расчётное сопротивление анкерных Металлические конструкции одноэтажного производственного здания - реферат болтов из стали 09Г2С растяжению для класса 4.6 [2 табл.60]

а = 44,3см

yб = 104,3 см

Согласно расчёту и [6 табл. II.1.2] принимаем по 2 анкерных болта Ø64 мм на каждую ось.

Крепление плиты базы к фундаменту анкерными болтами осуществляется с помощью неравнобоких уголков, связывающих отдельные полутраверсы в единую систему. Толщину уголков принимают в границах 14…16 мм Металлические конструкции одноэтажного производственного здания - реферат, ширину горизонтальной полки уголка определяют:

bуг≥е+1,5 da +tуг

где е = 80 мм - приближение к траверсе [6, табл.II.1.2]

tуг =14 мм – принятая толщина уголка

da =64 мм – принятый поперечник анкерного болта

bуг=80+1,5*64+14=190 мм

Принимаем уголок 200´125´14 мм [1 прил.14 табл.5]

Расчет и конструирование стропильных ферм.

Определения расчётных усилий в стержнях производим в табличной форме Металлические конструкции одноэтажного производственного здания - реферат.

1. Подбор сечения стержней фермы.

Сечения сжатых стержней назначаем исходя из требуемой площади и радиусов инерции сечения:

,

где – коэффициент продольного извива центрально-сжатого элемента, принимаемый зависимо от принятой гибкости и расчетного сопротивления стали R, [1, табл. 72];

– принятая упругость стержня ( =50…80 - для поясов и =100…130 - для решетки).

В согласовании с требуемой площадью сечения и Металлические конструкции одноэтажного производственного здания - реферат радиусами сечения по сортаменту [1 прил.14, табл.3 либо 4] подбираем требуемое сечение элемента фермы.

Сечения растянутых стержней назначаем исходя из требуемой площади сечения:

.

Нужно произвести проверки принятых сечений:

· по прочности и стойкости стержней ферм:

,

где – для сжатых стержней,

– для растянутых стержней;

· гибкости стержней ферм ,

где: - предельная упругость сжатых либо растянутых частей

[2 табл.19 и 20];

· соблюдение Металлические конструкции одноэтажного производственного здания - реферат конструктивных требований: мало допустимый размер уголка 50´50 мм;

· условие экономии металла: нужно стремиться к тому, чтоб совсем подобранное сечение элемента фермы имело характеристики, близкие к предельным.

2. Расчёт нижнего опорного узла.

· Нагрузки на узел.

Опорное давление фермы Fф определяем как сумму усилий в надкрановой части колонны от неизменной и Металлические конструкции одноэтажного производственного здания - реферат снеговой нагрузок [сечение 2–2, табл.1].

Fф = 905,02 кН.

Наибольшая величина распора Н= Mф / hф =-58.04/2.8=20.73 кН [табл. 2]

· Размеры опорной фасонки.

Толщину опорной фасонки принимаем равной толщине узловых фасонок фермы. Ширину и высоту опорной фасонки назначаем зависимо от нужных длин швов, прикрепляющих уголки раскоса и нижнего пояса к опорной фасонке.

– по обушку Металлические конструкции одноэтажного производственного здания - реферат:

где b – размер стороны уголка;

zо – расстояние от обушка до ц.т.;

– принимается для автоматической сварки по [1 табл.5.3].

Для уголка 200х16 (D1)

,

Для уголка 180х12 (U1)

,

– по перу:

,

Для уголка 200х16 (D1)

,

Для уголка 180х12 (U1)

.

Швы крепления фланца к фасонке воспринимают опорную реакцию фермы Fф и внецентренно Металлические конструкции одноэтажного производственного здания - реферат приложенную (относительно центра шва) силу Н. Под действием этих усилий угловые швы меж фланцем и фасонкой работают на срез в 2-ух направлениях.

Проверка прочности соединений по металлу шва для более нагруженной точки:

,

где: ; ,

; ,

; ,

условие производится.

· Опорный фланец.

Площадь торца определяется из условия смятия:

; ,

где ,

- толщина опорного фланца tфл = 1,8 см.

- ширина Металлические конструкции одноэтажного производственного здания - реферат опорного фланца bфл = 16 см.

- высота опорного фланца hфл = 50,2 см.

Опорный фланец укреплять к полке колонны на болтах грубой либо обычной точности (отверстия д.б. на 3-4 мм больше поперечника болтов, чтоб на болты не передавалась опорная реакция фермы в случае неплотного опирания фланца на опорный столик).

Сварные швы, приваривающие Металлические конструкции одноэтажного производственного здания - реферат опорный столик к колонне:

,

где 1,2 – коэффициент, учитывающий неплотное опирание фланца на опорный столик.

; .

- толщина опорного столика tоп = 3,5 см.

- ширина опорного столика bоп = 20,0 см.

- высота опорного столика hоп = 46 см.

3 . .Расчёт монтажного стыка полуферм.

Горизонтальные полки поясных уголков перекрывают сверху гнутой листовой накладкой. Площадь сечения определять по усилию Nн , приходящемуся на обушки поясных Металлические конструкции одноэтажного производственного здания - реферат уголков.

,

где b – ширина вертикальной полки;

zо – положение ц.т. поясного уголка;

Nn – расчётное значение в верхнем поясе.

.

Ширину поясной накладки bн принимаем конструктивно из условия размещения сварных швов:

; ,

где с – свес накладки над уголком для размещения шва;

dф – толщина фасонки фермы,

,

Принимаем: .

Длина поясной накладки определяем Металлические конструкции одноэтажного производственного здания - реферат длиной швов lш1 прикрепляющих полунакладку к полкам поясных уголков:

,

где .

Остальная часть усилий в поясе N2 передаётся через швы ш2 и ш3 на полуфасонки.

; ,

; .

Для восприятия вертикальных составляющих усилий в верхнем поясе назначаем 4 шва ш4 длиной с мало нужным катетом:

; ,

Принимаем : .

Полуфасонки соединяются обоесторонними накладками на фасонку длиной , шириной 18 см и Металлические конструкции одноэтажного производственного здания - реферат шириной, равной толщине фасонок, .

Катет шва, прикрепляющего накладку к полуфасонке, определяется из условия равнопрочности:

; ,

Принимаем: .

Условие прочности конькового узла:

,

где ;

– усилия в сечении 2–2;

F2-2 – площадь сечения;

W2-2 – малый момент сопротивления относительно оси, проходящей через ц.т. сечения,

условие производится. [18%]

Перечень литературы

1. Железные конструкции /под ред. Е.И.Беленя – 6-е Металлические конструкции одноэтажного производственного здания - реферат изд.- М.: Стройиздат, 1986.-560 с.

2. СНиП II-23-81. Строй нормы и правила. Нормы проектирования. Железные конструкции. – М.: Стройиздат, 1982.

3. СНиП 2.01.07-85 Строй нормы и правила. Нормы проектирования. Нагрузка и воздействия. - М.: Стройиздат.

4. Определение главных размеров поперечной рамы цеха. Расчёт подкрановой балки./ Методические указания к курсовому проекту по железным конструкциям /Сост. Ю Металлические конструкции одноэтажного производственного здания - реферат.А.Лось – Омск, 1987.

5. Методические указания к курсовому проекту по железным конструкциям / Расчёт и конструирование стропильных ферм / Сост. Ивасюк И.М. – Омск – 1987.

6. Методические указания к курсовому проекту по железным конструкциям / Расчёт поперечной рамы цеха / Сост. Кононова Р.М. – Омск – 1987.

7. Методические указания по курсовому проекту железные конструкции 1-этажного производственного строения /Таблицы Металлические конструкции одноэтажного производственного здания - реферат усилий в элементах ферм от единичных нагрузок /Сост. Ю.А. Лось – Омск, 1977.



mestoraspolozhenie-strana-rossijskaya-federaciya-region-voronezhskaya-oblast-naselennij-punkt-s-evstratovka.html
mestorozhdeniya-poleznih-iskopaemih-kontrolnaya-rabota.html
mesyac-aprel-plan-raboti-na-2011-2012-uchebnij-god-soglasovano-s-metodistom-omc.html