ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 09.11.2023
Просмотров: 79
Скачиваний: 2
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Министерство науки и высшего образования Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Владимирский государственный университет
имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых» Кафедра строительных конструкций
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
по дисциплине: Металлические конструкции
Вариант 19
Выполнил:
студент гр. ЗСд-119
Мигунов М.М.
Приняла:
Попова М.В.
Владимир 2023 г.
Содержание
1. Компоновка конструктивной схемы каркаса здания………………………...1
1.1 Тип ограждающих конструкций……………………………………………..3
1.2 Выбор шага колонн…………………………………………………………...3
1.3 Определение основных размеров поперечной рамы……………………….3
1.4 Выбор схемы связей…………………………………………………………..6
1.5 Система фахверков……………………………………………………………7
2. Расчет поперечной схемы здания……………………………………………..8
2.1 Расчетная схема рам…………………………………………………………..8
2.2 Сбор нагрузок на поперечную раму…………………………………………8
2.3 Статический расчет поперечной рамы……………………………………..14
3. Расчет конструкций стропильной фермы…………………………………...25
3.1 Сбор нагрузок на ферму……………………………………………………..25
3.2 Определение усилий в стержнях фермы…………………………………...27
4. Расчет ступенчатой колонны производственного здания………………….36
4.1 Определение расчетных длин колонны…………………………………….36
4.2 Подбор сечения верхней части колонны…………………………………...37
4.3 Подбор сечения нижней части колонны…………………………………...42
4.4 Расчет решетки подкрановой части колонны……………………………...46
4.5 Расчет и конструирование узла сопряжения верхней и нижней частей колонны…………………………………………………………………………..49
4.6 Расчет и конструирование базы колонны………………………………….52
5. Расчет и конструирование подкрановой балки……………………………..59
5.1 Нагрузки на подкрановую балку……………………………………………59
5.2 Подбор сечения балки……………………………………………………….61
Список используемой литературы……………………………………………...66
1. Компоновка конструктивной схемы каркаса здания
Исходные данные: механосборочный цех однопролетный, пролетом 24 м, оборудован двумя мостовыми кранами грузоподъемностью Q=100 т легкого режима. Длина здания 9В-132 м, отметка головок рельса 12 м, район строительства г. Мурманск, марка стали С-255, класс бетона В12,5.
1.1 Тип ограждающих конструкций
В качестве ограждающей конструкции для стен выбираем навесную панель из железобетона и утеплителя толщиной 300 мм и размером 1,2 х 12 м., для покрытия – стальную панель размером 3 х 12 м с плоским настилом толщиной 4 мм.
1.2 Выбор шага колонн
Принимаем шаг колонн 12 м, привязка колонн а= 500 мм. Колонны по торцам здания имеют привязку 500 мм, для возможности использования типовых стеновых ограждений.
1.3 Определение основных размеров поперечной рамы
Вертикальные габариты здания зависят от технологических условий производства и определяются расстоянием от уровня пола до головки подкранового рельса h1, и расстоянием от головки подкранового рельса до низа несущих конструкций h2.
Вертикальные размеры:
Размер h2 диктуется высотой мостового крана
h2= (НК + 100) + f = (4000 + 100) + 120 = 4220 мм
где НК + 100 – расстояние от головки рельса до верхней точки тележки крана, плюс установленный по технике безопасности зазор между этой точкой и строительными конструкциями, равный 100мм, НК =4000мм;
f – размер, учитывающий прогиб конструкции покрытия (ферм, связей).
f = L / n0=24000/250=96 мм.
Принимаем h2 = 4400 мм, кратно 200 мм.
Высота цеха от уровня пола до низа стропильных ферм
Hо ≥ h2 + h1 = 4400 +12000 = 16400 мм
h1 – наименьшая отметка головки кранового рельса. Принимаем, но =21600 мм.
Определим размеры верхней части колонны hв, нижней части hн и высоту у опоры ферм hо:
hв = (hп.б. + hр.) + h2 = (1800 + 170) + 4400 = 6370 мм=6400 (кратно 200),
где hп.б. – высота подкрановой балки;
hр. – высота кранового рельса, предварительно принимаем 170 мм.
При заглублении базы колонны на 1000 мм ниже пола
hн = Hо – hВ + 1000 = 21600 – 6400 + 1000 = 16200 мм
Общая высота колонны от низа базы до низа фермы
Н = hн + hв = 16200 + 6400 = 22600 мм.
Высота части колонны в пределах фермы hо принимается равной 3150 мм при пролете 24 м.
Горизонтальные размеры:
Необходим проход в теле колонны, и поэтому привязка а = 500 мм. Высота сечения верхней части колонны h = 1000 мм (> hВ / 12 =6400/12=533,3). Высоту сечения колонны в пределах высоты фермы принимаем 700 мм (назначается с учетом унифицированных привязок наружных граней колонны к разбивочной оси, а также привязки ферм к разбивочной оси (500 + 200)).
Для того чтобы кран при движении не задевал колонну, расстояние от оси подкрановой балки до оси колонны должно быть не менее
l1 ≥ B1 + (bв – a) + 75 = 400 + (1000 – 500) + 75 = 975 мм;
где B1 – размер части кранового моста, выступающий за ось рельса;
75 мм – зазор между краном и колонной, по требованиям безопасности принимаемый по ГОСТу на краны.
Принимаем l1 = 1000 мм, кратным 250 мм (т. к. пролеты кранов LК имеют модуль 500 мм).
Т. к. ось подкрановой ветви колонны необходимо совместить с осью подкрановой балки, то высоту сечения нижней части колонны принимаем
bн = l1 + а = 1000 + 500 = 1500 мм
bн ≥ 1/20 Н = 1130 мм
Пролет мостового крана
lК = l - 2 l1 = 36000 – 2*1000 = 34000 мм
Верхнюю часть колонны принимаем сплошного сечения, нижнюю – составного сечения.
Рис. 1. Схема поперечной рамы
1.4 Выбор схемы связей
Связи между колоннами. Предельные размеры между вертикальными связями от торца блока до оси ближайшей вертикальной связи в отапливаемых цехах 90 м, в неотапливаемых и горячих 75 м. Принимаем размещение связей на расстоянии 60м, в центральном пролете.
Связи по покрытию. Для горизонтальных связей при шаге стропильных ферм 6м обычно применяют крестовую решетку, раскосы которой работают только на растяжение. При этом получается довольно экономичное решение, если стойки связевых ферм за конструировать из двух уголков, а раскосы – из одиночных уголков.
1.5 Система фахверков
Фахверком называется система конструктивных элементов, служащих для поддержания стенового ограждения и восприятия (с последующей передачей на фундаменты и другие конструкции) ветровой нагрузки.
Принимаем сечение стоек фахверка, выполненное в виде прокатного двутавра. Стойки опираются на фундамент и с помощью листового шарнира, передающего горизонтальные усилия
, но не стесняющего вертикальные перемещения ферм, – на связи по нижним поясам ферм.
Стойки фахверка устанавливаем в торцах здания. Для обеспечения устойчивости стоек фахверка в плоскости стен устраиваем распорки, которые крепятся к вертикальным связям.
В торцах здания необходимо предусмотреть также ворота для автомобильного и железнодорожного транспорта. Сверху, над воротами, предусматриваем надворотный ригель (ригель фахверка). Размеры ворот 3х3 м – для автомобильного транспорта, 4,7х5,6 м – для железнодорожного транспорта. Для устройства этих ворот необходимо разработать систему фахверков.
2. Расчет поперечной схемы здания
2.1 Расчетная схема рамы
В соответствии с конструктивной схемой (рис.1) выбираем ее расчетную схему и основную систему (рис. 2). Расстояние между центрами тяжести верхнего и нижнего участков колонн
е0 = 0,55 (bн – bв) = 0,5(1500 – 1000) = 250 мм = 0,25 м
Соотношение моментов инерции: Iн / Iв = 5 (учитываем, что верхняя часть колонны с проходом); IР / Iн = 4; Если Iв = 1, Iн = 5, IР = 20. Сопряжение ригеля с колонной назначаем жестким.
Рис. 2 Расчетная схема рамы
2.2 Сбор нагрузок на поперечную раму
Все нагрузки подсчитываются с учетом коэффициента надежности по назначению (γн = 0,95 для промышленного здания).
Постоянная нагрузка.
Нагрузку на 1 м2 кровли подсчитываем по таблице 1.
Таблица 1. Постоянная поверхностная распределенная нагрузка на покрытия
| Состав покрытия | Нормативная, кПа | Коэффициент перегрузки | Расчетная, кПа |
| Защитный слой (битумная мастика с втопленным гравием) γ = 21 кН/м³ t = 20мм | 0,42 | 1,3 | 0,55 |
| Гидроизоляция (4 слоя рубероида) | 0,2 | 1,3 | 0,26 |
| Пароизоляция (1 слой рубероида) | 0,04 | 1,3 | 0,05 |
| Стальная панель с плоским настилом | 0,57 | 1,05 | 0,6 |
| Собственный вес металлических конструкций шатра (фермы, связи) | 0,46 | 1,05 | 0,48 |
gнкр = 1,69 кПа gкр = 1,94кПа
Расчетная равномерно распределенная линейная нагрузка на ригель рамы
qп = γн gкр bф / cosα = 0,95*1,94*12 /1 = 22,12 кН/м,
где bф – шаг стропильных ферм;
γn – коэффициент надежности по назначению, γn =0,95.
Опорная реакция ригеля рамы
FR = qп l/2 = 22,12*30 /2 = 331,8 кН.
Расчетный вес колонны. Верхняя часть (20% веса)
GВ = 0,95∙1,05∙0,2∙0,7∙12∙15= 25,14 кН
Нижняя часть (80% веса)
GН = 0,95∙1,05∙0,8∙0,7∙12∙15 = 100,55 кН
Поверхностная масса стен 200 кг/м³, переплетов с остеклением 35 кг/м³. В верхней части колонны (включая вес этой части колонны):
F1 = γn (1,2∙2∙(3,6+4,5)∙12 + 1,1∙0,35∙1,8∙12) + 25,14 = 254,66 кН
В нижней части колонны:
F2 = γn (1,2∙2∙(6+3,2)∙12 + 1,1∙0,35∙6∙12) + 100,55 = 378,60 кН
Постоянные нагрузки показаны на рис. 3.
Рис. 3. Постоянные нагрузки на раму
Снеговая нагрузка.
Вес снегового покрова р0 = 1,0 кПа. При gнкр / р0 = 1,69 / 1,0 = 1,69 коэффициент перегрузки n = 1,4. Линейная распределенная нагрузка от снега на ригель рамы
qсн = γн ∙n∙c∙р0∙bф = 0,95∙1,4∙1∙1,0∙12 = 15,96 кН/м,
где с – коэффициент перехода от нагрузки на земле к нагрузке на 1 м2 проекции кровли, равный при уклоне до 25о единице.
Опорная реакция ригеля
FR = 15,96·24/ 2 = 191,52 кН
Рис. 4 Снеговая нагрузка на раму
Вертикальные усилия от мостовых кранов.
База крана (4,57 м) и расстояние между колесами двух кранов (3,18 м), а также нормативное усилие колеса – (Fk1max = 520kH; Fk2max = 550kH).
Расчетное усилие, передаваемое на колонну колесами крана:
Dmax = γн (nnc∑ Fk max y + nGп + ngнbтb) =0,95(1,1∙0,85∙(5202.443+5502.441) + 1,05∙60 + 1,2∙1,5∙1,5∙12) = 2538,5 кН
n, nc – коэффициенты перегрузки и сочетаний; Fk max – нормативное вертикальное усилие колеса; y – ордината линии влияния; Gп – нормативный вес подкрановых конструкций; gн – полезная нормативная нагрузка; bт – ширина тормозной площадки; b – шаг колонн.
Нормативные усилия, передаваемые колесами другой стороны крана:
FК = (9,8Q + QК) / n0 – FК max = (9,8∙100+1550) / 4 – 550 = 82,5 кН
Dmin = γн (1,1∙0,85∙82,54,884+ 1,05·60 + 32,4) = 714,30 кН
Сосредоточенные моменты от вертикальных усилий Мmax, Мmin:
Определяем расстояние от оси подкрановой балки до оси, проходящей через центр тяжести нижней части колонны: