Разработка схемы связей по каркасу
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Забайкальский государственный университет»
(ФГБОУ ВО «ЗабГУ»)
Факультет Строительства и экологии
Кафедра Строительства
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
к курсовому проекту
по дисциплине: «Металлические конструкции»
Выполнил: студент группы ________________________
Руководитель работы: _____________________________
Чита 20__г
СОЖЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ. 4
Исходные данныу. 5
1 Компоновка конструктивной схемы стального каркаса одноэтажного производственного здания. 6
1.1 Выбор типа поперечной рамы.. 6
1.2 Разбивка сетки колонн. 7
1.3 Компоновка поперечной рамы.. 8
1.4 Выбор шага рам. 11
1.5 Разработка схемы связей по каркасу. 14
1.6 Устройство фахверка. 15
2 Расчет поперечной рамы каркаса производственного здания. 16
2.1 Расчетная схема рам. 16
2.2 Нагрузки, действующие на раму. 16
2.2.1 Усилия от постоянной нагрузки. 16
2.2.2 Определение усилий от снеговой нагрузки. 19
2.2.3 Определение усилий от ветровой нагрузки. 20
2.2.4 Определение усилий от давления и торможения крана. 23
2.3 Статический расчет поперечной рамы.. 25
3 Расчет ступенчатой колонны производственного здания. 27
3.1 Исходные данные. 27
3.2 Определение расчетных длин колонны.. 27
3.3 Подбор сечений верхней части колонны.. 28
3.3.1 Компоновка сечений. 29
3.3.2 Геометрические характеристики сечения. 30
|
|
|
3.3.3 Проверка устойчивости в плоскости действия момента. 31
3.3.4 Проверка устойчивости из плоскости действия момента. 32
3.4 Подбор сечений нижней части колонны.. 33
3.4.1 Проверка устойчивости ветвей. 37
3.4.2 Расчет решетки подкрановой части колонны.. 38
3.4.3 Проверка устойчивости колонны в плоскости действия момента как единого стержня. 39
3.5 Расчет и конструирование узла сопряжения верхней и нижней части колонны 40
3.6 Расчет и конструирование базы колонны.. 43
4 Расчет подкрановой балки. 48
4.1 Исходные данные. 48
4.2 Нагрузки на подкрановую балку. 48
4.3 Определение расчетных усилий. 48
4.4 Подбор сечения балки. 49
4.5 Проверка прочности сечения. 51
5 Расчет стропильной фермы.. 56
5.1 Исходные данные. 56
5.2 Сбор нагрузок на ферму. 56
5.3 Расчет усилий в элементах фермы.. 58
5.4 Расчет элементов стропильной фермы.. 59
5.5 Расчет сварных швов. 61
ЗАКЛЮЧЕНИЕ. 62
Список литературы: 63
Введение
Тема курсового проекта: Проектирование каркаса промышленного одноэтажного здания с мостовыми кранами.
Целью проектирования является приобретение практических навыков самостоятельного пользования и применения теоретических основ и соответствующей нормативной базы при решении конкретной технической задачи.
|
|
|
Одноэтажные промышленные здания в России составляют 80% от общего числа промышленных зданий. Этим определяется важность изучения конструкций и методики расчета этих сооружений, что необходимо при строительстве.
Каркас, т.е. комплекс несущих конструкций, воспринимающий и передающий на фундаменты нагрузки от веса ограждающих конструкций, технологического оборудования, атмосферные нагрузки и воздействия, нагрузки от внутрицехового транспорта (мостовые, подвесные, консольные краны), температурные технологические воздействия и т.п
Расчёту и конструированию подлежат:
· Поперечная рама каркаса;
· подкрановые конструкции;
· стропильная ферма покрытия;
· ступенчатая колонна.
Исходные данные
Здание одноэтажное производственное однопролетное
Опирание на колонны фундамента – жесткое;
Пролет здания -24 м;
Грузоподъемность крана Q=80/20т;
Режим работы крана средний;
Количество кранов в пролете n=2;
Отметка головки кранового рельса H=10 м;
Нулевая отметка – уровень чистого пола;
Шаг рам определяется по технико-экономическому сравнению вариантов;
Тип и размеры ограждающих конструкций:
Кровля – беспрогонный тип кровли по ж/б настилу;
|
|
|
Стеновое ограждение конструкции – трехслойные стеновые панели со стальной облицовкой толщиной - 80мм;
Длина здания -96м;
Снеговой район строительства - II;
Расчетная снеговая нагрузка: 1,2 кН/м2;
Ветровой район строительства – I;
Нормативное ветровое давление: 0,23 кН/м2.
Компоновка конструктивной схемы стального каркаса одноэтажного производственного здания
Выбор типа поперечной рамы
Поперечную раму принимаем в зависимости от действия нагрузок в виде однопролётной рамы со стойками и ригелем разной жёсткости. Опирание колонны на фундамент в связи с наличием крана принято жёсткое, сопряжение ригеля с колонной – шарнирное.
Ригель принят в виде стальной стропильной фермы, которая в расчётной схеме заменяетя эквивалентным ригелем.
Стойка с учётом опирания подкрановых балок применяется ломаного сечения с жёсткими узлами.
Выбор ограждающих конструкций здания:
Таблица 1 – Сбор нагрузок от конструкции покрытия.
| Состав нагрузок Подсчет | Нормативная нагрузка, кПа | Коэф. надежности по нагрузке | Расчетная нагрузка, кПа |
| Собственный вес плиты при шаге: 6 м 12м | 1,36 2,05 | 1,1 | 1,496 2,255 |
Пароизоляция
| 0,036 | 1,2 | 0,043 |
Керамзитобетон 
| 4 | 1,3 | 5,2 |
Ц/п стяжка
| 0,63 | 1,3 | 0,82 |
Ковёр из рубероида
| 0,15 | 1,3 | 0,195 |
Слой шлака
| 0,064 | 1,3 | 0,083 |
Стропильные стальные фермы
| 0,324 | 1,05 | 0,34 |
| ИТОГО: 6 м 12 м | 4,36 5,05 | - | 8,177 8,936 |
|
|
|
Рисунок 1 – Расчетная схема поперечной рамы каркаса.
Разбивка сетки колонн
Шаг колонн в поперечном направлении равен пролёту здания. Шаг колонн в продольном направлении определяется по технико-экономическому сравнению вариантов, исходя из расхода металла.
Для технико-экономического сравнения рассматриваются две сетки колонн с шагом 6м и 12м.
Ограждающие конструкции стен принимаем из 3-х слойных «сэндвич» панелей, толщиной соответствующей климатическому району, в связи с малым весом нагрузка от стенового ограждения не учитывается в расчётах.
Кровля – беспрогонного типа, с покрытием по ж/б настилу. Конструкция кровли приведена в таблице 1.
Рисунок 2 – Сетка колонн с шагом 6м
Рисунок 3 – Сетка колонн с шагом 12 м
Компоновка поперечной рамы
Вертикальные габариты здания зависят от технологических условий производства и определяются расстоянием от уровня пола до головки кранового рельса 
. Расстояние от головки кранового рельса до низа несущих конструкций покрытия ( 
). Размер определяется в зависимости от высоты мостового крана:
где 
– расстояние от головки кранового рельса до верхней точки тележки крана равное 3700 мм, плюс, установленный по требованиям безопасности зазор между этой точкой и стропильными конструкциями, равный 100 мм;
– размер, учитывающий прогиб конструкций покрытия (фермы), принимаемый равным: 
;
, принимаем 4100мм.
Высота цеха от уровня пола до низа стропильных конструкций:
где, Н1 – наименьшая отметка головки кранового рельса.
Устанавливаем размеры верхней части колонны:
где, hб – высота подкрановой балки,
Для шага L=6м, 
Для шага L=12м, 
hр – высота кранового рельса, принимается 150 мм.
Устанавливаем размеры нижней части колонны:
где, 
– заглубление опорной плиты башмака колонны ниже нулевой отметки пола, 
Нзагл.=0,7м, для шага L=6м;
Нзагл.=1м, для шага L=12м.
Общая высота колонны рамы от низа базы до низа ригеля:
Высота сечения верхней части колонны:
где, 
– привязка ферм к разбивочной оси, 
(по ГОСТ 23119-78);
а – привязка колонны к разбивочной оси, 
. Если условие не выполняется принимаем 
.
Определяем высоту сечения нижней части колонны:
где, 
где, В1 – размер части кранового моста выступающего за ось рельса,(400 мм);
75 – зазор между краном и колонной по требованиям техники безопасности.
(кратно 250мм)
(кратно 250мм)
Для шага 6м: 
Для шага 12м: 
Для обеспечения жёсткости цеха в поперечном направлении, высоту сечения нижней части колонны назначают не менее 
принимаем 
= 1000;
принимаем 
= 1250.
Выбор шага рам
Для выбора окончательного варианта производим технико–технологическое сравнение двух возможных компоновочных решений, для этого определяем расход стали на 1м2 площади здания для шага колон 6 м и12 м.
Масса подкрановой балки:
где, 
(для сварных балок);
– для двутавровых сечений;
– высота подкрановой балки, при шаге 
при шаге 
– строительный коэффициент, 
для сварных балок;
– расчетное сопротивление стали, 
для стали С255;
– плотность стали, 
– пролет подкрановой балки, м;
– расчетный изгибающий момент для разрезной подкрановой балки;
– эквивалентная нагрузка от мостовых кранов.
Для кранов грузоподъемностью 80 т;
Масса фермы и связей по покрытию, кг:
где, 
– суммарная нормативная распределенная нагрузка на 
плана покрытия от собственной массы покрытия и снега, 
b– шаг рам, м;
L – пролет24 м.
Масса колонны:
где 
– расчетные усилия на верхнюю и нижнюю ступени внецентренно сжатой колонны, 
– Высота верхней и нижней ступеней колонны, м;
= 
; 
; 
= 
; 
.
– расчетное сопротивление стали марки С255 
;
где 
– максимальное давление крана, кН
- коэффициент надежности по нагрузки, для крановых нагрузок: 
;
- коэффициент сочетания при учете двух кранов, 
;
- нормативное вертикальное давление колеса крана, для крана с грузоподъемностью 
принимаем 
;
- сумма ординат линий влияния.
Рисунок 4 – Схема определения вертикальной крановой нагрузки
Для пролета 6 м:
= 2,841
Для пролета12 м:
=4,965
Максимальное давление крана: 
, 
Расчетные усилия на нижнюю ступень колонны:
Масса колонны равна:
Расход стали на 
площади цеха определим для каждого варианта
где, 
- соответственно количество подкрановых балок, ригелей и колонн.
- пролет и длина здания, 
.
Для дальнейшего расчета принимаем шаг колонн –6м, в связи с тем, что расход стали меньше, чем у шага 12 м на 16,1%.
Разработка схемы связей по каркасу
При проектировании каркаса предусмотрены две системы связей: по покрытию в виде горизонтальных связей и между колоннами в виде вертикальных связей.
Горизонтальные связи предусмотрены:
1. В плоскости верхних поясов ферм по торцам температурного отсека.
2. В плоскости нижнего пояса по торцам температурного отсека и в продольном направлении по крайним панелям ферм.
3. В виде кольковых распорок по верхнему поясу ферм в середине отсека.
Вертикальные связи – в торцевых отсеках выше подкрановых балок и в середине температурного отсека в виде жесткого диска.
Связи выполняют из одиночных равнополочных уголков в виде связевых ферм серийного производства.
Рисунок 5 – Горизонтальные связи по верхнему поясу ферм
Рисунок 6 - Горизонтальные связи по нижнему поясу ферм
Рисунок 7 – Схемы вертикальных связей
Устройство фахверка
В здании предусматривается установка колонн фахверка из прокатныхдвутавров. Расчетная схема – стойка, работающая на внецентренное сжатие от стен ограждения и горизонтальных ветровых нагрузок. Он предназначен для крепления стенового ограждения, оконного заполнения. Опирается на отдельный фундамент и на работу несущих конструкций не влияет.
Дата добавления: 2018-10-27; просмотров: 1260; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!