Задание на курсовую работу
Требуется рассчитать и сконструировать на стадии КМД стальную стропильную ферму покрытия производственного здания при следующих данных:
1. Пролет здания L=30 м;
2. Длина здания 60м;
3. Снеговой район - I;
4. Климатический район – II2
5. Шаг ферм 12 м;
6. Здание отапливаемое;
7. Кровля утепленная, с прогонами из прокатных профилей, легкая, без фонаря;
8. Элементы решетки ферм - из парных уголков;
9. Материал стержней ферм - сталь С255;
10. Монтажный стык на сварке.
Конструктивная схема фермы
К расчету и конструированию принята ферма с параллельными поясами пролетом lф=l-2•200=30000-2•200=29600мм и высотой сечения по центрам тяжести сечений поясов hф=3150-Zob-Zoh=3150-30-20=3100мм, где Zob и Zoh - расстояние от обушков поясных элементов до их центров тяжести. Принятая схема фермы указана на рисунке 1.1.
Очертания стропильных ферм определяются принятым уклоном кровли, конструкцией опорных закреплений фермы, требованиями габаритности отправочных марок. Схемы решеток должны обеспечивать угол между поясами и раскосами, равный 45о при расстоянии между узлами верхнего пояса 3 м, минимум элементов и однотипность узлов сопряжения решетки с поясами фермы.
При уклоне кровли i=1,5%, несущем стальном профилированном настиле по прогонам с шагом 3 м и при передаче нагрузки с фермы на колонны каркаса нижними опорными узлами фермы наиболее рациональными являются фермы с параллельными поясами. Высота сечения таких ферм по обушкам поясных элементов в типовых сериях принята 3150мм при пролетах здания 30 и 36м и 2250мм при пролетах 18 и 24м. Это составляет приблизительно (1/8 – 1/11) пролета фермы. Решетка ферм треугольная с дополнительными стойками.
|
Высоту ферм в середине пролета hф принимают на основе технико-экономического анализа с учетом условий перевозки. Принимаем ферму с восходящим опорным раскосом. Такое решение позволяет обеспечить как жесткое, так и шарнирное сопряжение с колоннами.
Принимаем шарнирное сопряжение, с использованием дополнительной стойки (надколонника).
Рисунок 1.1-Схема стропильной фермы
Нагрузки на стропильную ферму
Расчет постоянной и временной нагрузки
Вычисление суммарной расчетной постоянной и временной нагрузок, отнесенных к 1м2 покрытия, выполнено в таблице 2.1. При этом конструкция кровли принята по рисунку 2.1, расчетные нагрузки от элементов кровли и прогонов по Приложению 4[5], а собственный вес ферм и связей принят равным 0,25 кН/м2.
Таблица 2.1
Тип и состав покрытия | Единица измерения | Нормативное значение | ![]() | Расчётное значение |
1. Пост. нагрузка от веса кровли - 2слоя Изопласт К ЭКП 5,0 | кН/м2 | 0,05∙2=0,1 | 1,2 | 0,12 |
- утеплитель Knouf t=50мм ![]() | кН/м2 | 0,055 | 1,2 | 0,066 |
- 1слой Изопласт П КПП 3,0 | кН/м2 | 0,03 | 1,2 | 0,036 |
- проф. настил Н75-750-0,8 | кН/м2 | 0,155 | 1,05 | 0,163 |
- решетчатые прогоны пролётом 12 м серии 1.462.3-17/85 | кН/м2 | 0,15 | 1,05 | 0,158 |
2. Собств. вес ферм и связей покрытия без учета веса конструкций фонаря | кН/м2 | 0,25 | 1,05 | 0,26 |
Пост. нагрузка всего: | кН/м2 | 0,74 | - | 0,803 |
3. Снеговая нагрузка | кН/м2 | 0,8*0,7=0,56 | - | 0,8 |
Всего: | кН/м2 | 1,3 | - | 1,603 |
Полная узловая нагрузка на ферму:
F = 1,603 ·dр·Вф = 1,603·3·12=57,7 кН
Где: dр = 3м - длина панели верхнего пояса фермы;
Вф = 12м - шаг ферм
|
Подбор прогонов
Расчетная нагрузка на прогон при шаге прогонов b = 3 м: .Исходя из этого, принимаем решетчатые прогоны пролётом 12 м серии 1.462.3-17/85 с допускаемой расчетной нагрузкой 6,2 кН/м и сечениями: верхнего пояса
, раскосов
.
Определение усилий в фермах
Усилия в элементах фермы определяем от полной узловой нагрузки F =57,7 кН, расположенной во всех узлах верхнего пояса фермы. Для определения усилий используем таблицу усилий в элементах фермы от единичной узловой нагрузки F=1 согласно Приложения 4 [5]. Вычисление усилий выполнено в виде таблицы 3.1.
При вычислении расчетных усилий учтен коэффициент надежности по назначению gn = 0,95.
Таблица 3.1- Определение усилий в элементах фермы
Элемент | Усилие кН от | gn | Расчетное усилие N*gn,кН | ||
F=1 | F=57,7 кН | ||||
Верхний пояс | 2-3 | 0,95 | |||
3-5 | -7,542 | -435,2 | 0,95 | -413,4 | |
5-6 | -7,542 | -435,2 | 0,95 | -413,4 | |
6-8 | -11,332 | -653,9 | 0,95 | -621,2 | |
8-9 | -11,332 | -653,9 | 0,95 | -621,2 | |
Нижний пояс | 1-4 | +4,064 | +234,5 | 0,95 | +222,8 |
4-7 | +9,871 | +569,6 | 0,95 | +541,0 | |
7-10 | +11,806 | +681,2 | 0,95 | +647,1 | |
Раскосы | 1-3 | -6,064 | -349,9 | 0,95 | -332,4 |
3-4 | +4,870 | +281,0 | 0,95 | +267,0 | |
4-6 | -3,479 | -200,7 | 0,95 | -180,6 | |
6-7 | +1,989 | +114,8 | 0,95 | +109,1 | |
7-9 | -0,663 | -38,3 | 0,95 | -36,4 | |
Стойки | 4-5 | -1,0 | -57,7 | 0,95 | -57,7 |
7-8 | -1,0 | -57,7 | 0,95 | -57,7 | |
9-10 | 0,95 |