Расчет стальной одноступенчатой колонны каркаса промышленного здания




 

5.1. Дополнительные данные для расчета колонны

Колонна одноступенчатая со сплошной верхней и сквозной нижней частью. Сопряжение колонны с фундаментом – жесткое, с ригелем шарнирное.

Материал – ВСтЗкП2, - для листа. – для фасонного проката.

Геометрические размеры: , , , , – определены при компоновке рамы (см. рис. 16).

Расчетные усилия:

для верхней части (сеч. 3);

для нижней части (сеч. 1);

(сеч. 1);

и соотношение жесткостей – из расчета рамы.

 

Конструктивная схема показана на рис. 29.

 

Рисунок 29. а) Конструктивная схема колонны; б) Сечения колонны.

 

5.2. Расчетные длины участков колонны

При и - по табл. 2,2 [5] , .

В плоскости рамы

;

;

из плоскости рамы

, .

 

5.3. Расчет надкрановой части колонны

Расчетные усилия: , высота сечения .

Требуемая площадь.

 

Принимаем для верхней части колонны сварной двутавр hb =500мм.

Определяем приближенно ,

, ,

, по таблице 3.3 [5] при и : отсюда .

Для сварных сечений рациональны тонкие стенки, и . Поэтому принимаем , и в расчетную площадь сечения включается

[5, 15].

Отсюда .

Принимаем конструктивно полки bn= 300х12, .

Проверяем местную устойчивость полки:

.

Геометрические характеристики сечения:

- общая площадь: ,

- расчетная площадь: ,

,

,

,

,

.

Проверяем устойчивость в плоскости рамы.

, ,

, , по таблице 3.1 [5] определяем

.

, затем по таблице 3.2 [5] при и находим и проверяем устойчивость по формуле

.

Проверяем устойчивость в плоскости рамы. Предварительно проверим местную устойчивость стенки. Определим краевые напряжения в стенке:

- сжимающие: ,

- растягивающие: ,

- величину .

- поперечную силу Q в сечении: ,

- .

Местная устойчивость стенки обеспечена, т.к.

 

и

 

здесь α = 0,65+0,05mх = 0,65+0,05.4,35=0,87 (по табл. 3.4 [5]),

.

Определяем [5, 16],

α = 0,87 (по табл. 3.4 [5]), ,

.

Гибкость стенки , поэтому ребра жесткости не нужны. Сварные швы, соединяющие стенку и полки, принимаем сплошными kf = 6 мм по данным таблицы 3.6 [5].

 

5.4. Расчет подкрановой части колонны

5.4.1 Расчет ветвей подкрановой части

Принимаем и определяем

, .

Усилия в ветвях:

,

.

Требуемая площадь ветвей

, .

Подкрановую ветвь принимаем из двутавра № 70Б1 [1, 549]; его характеристики: , , , , ; наружную ветвь компонуем из трех листов как составной швеллер, толщину его стенки и полок назначаем по требованию жесткости.

 

Рисунок 30. К расчету решетчатой колонны

 

Местная устойчивость стенки обеспечена, если

,

где . Отсюда ,

принимаем стенку из листа 730x20, , полки 120x10, , .

Местная устойчивость полок обеспечена т.к.

 

Геометрические характеристики наружной ветви:

,

;

;

;

;

,

Рисунок 31. К определению центра тяжести наружной ветви z0.
Z0
Y
Z1
Z, Z2
Y1
Y2  
20/2=10
;

.

Уточняем усилия в ветвях

,

.

Гибкости и коэффициенты продольного изгиба:

(по табл. 25 [3]); .

Проверяем устойчивость ветвей из плоскости рамы (относительно оси у).

Подкрановая ветвь

.

Наружная ветвь

.

Требуемая по условию равноустойчивости длина ветви:

- подкрановой: ,

- наружной: .

Принимаем , .

Проверяем устойчивость ветвей в плоскости рамы (относительно осей x1 и x2)

Для подкрановой ветви:

, .

Для наружной ветви:

, .

 

5.4.2 Расчет решетки

Определим поперечную силу

,

(из расчета рамы, загружения 1,2,3,4,5).

Принимаем . Определяем , ,

α – угол наклона раскоса к ветви (рис. 30).

. .

Принимаем └ 75х6, Ауг = 8,78 см2, imin = 1,48 см2.

, , .

 

5.4.3 Проверка устойчивости колонны в плоскости рамы как единого сквозного стержня

 

Геометрические характеристики:

А = Апв + Анв = 162 + 170 = 332 см2,

,

, ,

.

Проверка устойчивости

При

, (по табл. 4.2 [5]),

.

При , ,

.

 

5.5 Расчет узла сопряжения верхней и нижней частей колонны

Рисунок 32. К расчету узла сопряжения верхней и нижней частей колонны:

а) конструктивные решения узла; б) расчетная схема траверсы; в) сечение траверсы

Расчетные усилия в сечении над уступом (сечение над уступом):

1) ,

2) ,

Dmax = 1519,31 кН.

 

5.5.1 Проверка прочности шва 1 (Ш 1)

, .

Комбинация усилий 1.

Слева ,

Справа .

Комбинация усилий 2.

Слева ,

Справа .

 

Назначаем высоту траверсы предварительно hтр = 800 мм и толщину подкрановой площадки tпл = 20 мм.

, здесь Принимаем tст = 10 мм.

5.5.2 Расчет швов 2 крепления ребра к траверсе

Усилия в швах

(1 комбинация);

(2 комбинация).

, где

Принята сварка полуавтоматическая проволокой СВ-08А, d = 1,4…2 мм. Расчет выпол-нен по металлу шва.

 

5.5.3 Расчет швов 3 крепления траверсы к подкрановой ветви

Наибольшую нагрузку на швы 3 (их 4) дает комбинация усилий от нагрузок 1,2,3,4,5 (сечение 3-3, над уступом).

Нагрузка на швы ,

где 0,9 – коэффициент сочетаний.

Требуемая длина шва, если .

Из условия прочности стенки подкрановой ветви на срез в зоне швов (линия 1-1) определяем hтр.

, где для двутавра 70Б1, .

Окончательно принимаем .

 

5.5.4 Проверка прочности траверсы как балки, загруженной N, M, Dmax

Нижний пояс траверсы принимаем конструктивно 300x10, верхний пояс из двух горизонтальных ребер 120х10 (см. рисунок 32).

 

Геометрические характеристики траверсы:

Максимальный изгибающий момент в траверсе возникает при Nn.max.

При загружении +Мmax = +335,44 кНм и N = +439,4 кН во внутренней полке

Максимальная поперечная сила в траверсе с учетом Dmax возникает при загружениях 1,2,3,4,5 (расчет шва 3).

,

здесь коэффициент 1,2 учитывает неравномерную передачу усилия Dmax на два сечения.

.

 

5.6 Расчет и конструирование базы колонны

Проектируем базу раздельного типа (рисунок 33). Бетон фундамента класса В-12,5, Rb=7,5 МПа. Для расчета базы принимаем комбинации усилий в нижнем сечении колонны (сечение 1-1), создающие наибольшее давление на базу каждой ветви.

Рисунок 33. К расчету базы колонны

 

Для подкрановой ветви: .

Для наружной ветви: .

(снег наружную ветвь не разгружает).

Усилия в ветвях: , .

5.6.1 База подкрановой ветви

Требуемая площадь плиты .

По конструктивным соображениям свес плиты тогда , принимаем .

принимаем .

Напряжение в бетоне под плитой .

Центр тяжести плиты совмещается с центром тяжести ветви. Траверсы базы крепятся сварными швами и полками ветви, они делят плиту на три участка 1,2,3. Первый и второй – консольные с вылетами соответственно и , третий оперт по контуру, его размеры: и (данные для расчета длин участков взяты из характеристик двутавра 70Б1 – [1, 549]), толщина траверсы принята 12 мм.

Изгибающие моменты на отдельных участках:

.

здесь , так как .

Требуемая толщина плиты . Принимаем tпл = 22 мм.

Высоту траверсы определяем из условия размещения четырех швов креплений траверс ветви. Сварка полуавтоматическая проволокой марки Св-08А, d = 1,4…2 см, кш = 0,9 см.

Требуемая длина шва:

. Принимаем .

Проверка прочности траверсы ни изгиб и срез не требуется, т.к. вылет траверсы 5 см по отношению к высоте 45 см очень мал.

 

5.6.2 База наружной ветви

Требуемая площадь опорной плиты

, , принимаем .

Из условия симметричного расположения траверс относительно центра тяжести ветви расстояние между траверсами в свету равно .

При толщине траверсы 12 мм

Размеры участков 3 и 4:

длина участков одинаковая: , ширина участка 3: а3 = 12 см, участка 4 –

.

Участки 1 и 2 консольные, с вылетами , участки 3 и 4 оперты по контуру с отношением сторон .

Напряжение в бетоне под плитой .

Изгибающие моменты на отдельных участках:

.

.

По наибольшему изгибающему моменту в плите базы подкрановой ветви назначаем

.

С учетом расчета подкрановой ветви принимаем tпл = 22 мм. Траверсы принимаем с размерами: tтр=12 мм, .

 

5.6.3 Расчет анкерных болтов

Расчетное сочетание в сечении 1-1 NminMcоот:

Наибольшее усилие растяжения

.

Требуемая площадь болтов нетто .

Принимаем четыре анкерных болта типа IV d = 56 мм по [7, 171], с .

Рисунок 34. Общая база внецентренно сжатой колонны: а) 1 – опорная плита; 2 – траверсы; 3 – ребра; 4 – анкерные болты; 5 – анкерные плитки; б) эпюра напряжений при NMINMCOOT для расчета анкерных болтов

 

Введение

 

Для металлургической, машиностроительной, легкой и других отраслей промышленности возводят одноэтажные каркасные здания. Конструктивной и технологической особенностью таких зданий является оборудование их транспортными средствами – мостовыми и подвесными кранами. Мостовые краны перемещаются по специальным путям, опертым на колонны; подвесные краны и перемещаются по путям, подвешенным к элементам покрытия.

Покрытия одноэтажного производственного здания может быть балочным (из линейных элементов) или пространственным (в виде оболочек).

К элементам конструкции одноэтажного каркасного здания с балочным покрытием относятся: колонны, заделанные жестко в фундаментах; ригели покрытия, опирающиеся на колонны; плиты покрытия, уложенные по ригелям; подкрановые балки; световые и аэрационные фонари. Основная конструкция каркаса – поперечная рама, образованная колоннами и ригелями.

 

 

Содержание

Введение ………………………………..……………………………………………...4

1. Задание на проектирование…………………………………………………………...4

2. Расчет сварной сплошностенчатой подкрановой балки…………………………….5

2.1. Задание……………………………………………………………………………..5

2.2. Сбор нагрузок ………………………………..……………………………………5

2.3. Определение расчетных усилий………………………………..………………...6

2.4. Подбор сечения подкрановой балки …………………………………………….7

2.5. Проверка прочности ………………………………..…………………………….9

2.6. Проверка жесткости и устойчивости …………………………………………..10

2.7. Проверка местной устойчивости стенки подкрановой балки ………………..10

2.7.1. Проверка устойчивости среднего отсека………………………………..11

2.7.2. Проверка устойчивости крайнего отсека ……………………………….12

2.8. Расчет опорного ребра ………………………………..…………………………14

2.9. Расчет поясных швов ………………………………..…………………………..15

2.10. Расчет подкрановой балки на выносливость при n = 1.106 …………………..15

3. Расчет фермы

3.1. Дополнение к заданию для расчета фермы…………………………………….16

3.2. Сбор нагрузок ………………………………..…………………………………..16

3.3. Определение усилий в элементах фермы ……………………………………...17

3.4. Определение расчетных длин стержней фермы ……………………………….18

3.5. Подбор сечений элементов ………………………………..…………………….18

3.6. Расчет узлов фермы ………………………………..…………………………….18

3.6.1. Промежуточный узел фермы с заводским стыком верхнего пояса……18

3.6.2. Укрупнительный стык верхнего пояса фермы на монтажной сварке…20

3.6.3. Опорный узел ………………………………..……………………………21

4. Расчет поперечной рамы цеха с шарнирным прикреплением ригеля к колоннам..21

4.1. Компоновка рамы ………………………………..………………………………21

4.2. Нагрузки, действующие на раму ………………………………………………..23

4.2.1. Постоянные нагрузки ………………………………..…………………...23

4.2.2. Снеговая нагрузка ………………………………..……………………….24

4.2.3. Вертикальная нагрузка от мостовых кранов ……………………………25

4.2.4. Горизонтальное давление от торможения крановой тележки …………26

4.2.5. Вертикальная нагрузка …………………………………………………...26

4.3. Расчетная схема. ………………………………..………………………………..28

4.4. Статический расчет ………………………………..……………………………..28

4.4.1. Постоянная линейная нагрузка от покрытия …………………………...29

4.4.2. Снеговая нагрузка ………………………………..……………………….29

4.4.3. Расчет на нагрузки, приложенные к стойкам……………………………30

4.4.4. Вертикальное давление кранов Дmax, Дmin и крановые моменты ………31

4.4.5. Горизонтальное давление кранов «Т» на раму………………………….32

4.4.6. Ветровая нагрузка ………………………………..………………………..33

5. Расчет стальной одноступенчатой колонны каркаса промышленного здания……36

5.1. Дополнительные данные для расчета колонны………………………………...36

5.2. Расчетные длины участков………………………………..……………………...37

5.3. Расчет надкрановой части колонны …………………………………………….37

5.4. Расчет подкрановой части колонны……………………………………………..39

5.4.1. Расчет ветвей подкрановой части………………………………………...39

5.4.2. Расчет решетки………………………………..……………………………41

5.4.3. Проверка устойчивости колонны в плоскости рамы……………………41

5.5. Расчет узла сопряжения верхней и нижней частей колонны…………………..42

5.5.1. Проверка прочности шва 1 (Ш1) …………………………………………42

 

Литература

 

1. Металлические конструкции. Общий курс: Учебник для вузов/ Е.И. Беленя, В.А. Балдин, Г.С. Ведеников и др.; Под общей редакцией Е.И. Беленя. – 6-е издание, переработанное и дополненное – М.: Стройиздат, 1986 – 560 с., ил..

2. Методические указания по расчету сварной подкрановой балки для студентов специальности 1202 «Промышленное и гражданское строительство» всех форм обучения. Составители: ст. преп. А.К. Тарасенко, к.т.н., ст. преп. В.И. Островерхов, асс. А.Д. Рубцов-Гравиров. Краснодар: издательство КПИ, 1986 – 44 с..

3. Методические указания по выполнению расчета ферм студентами всех форм обучения для курсового проекта по курсу «Металлические конструкции», специальности 1202 «Промышленное и гражданское строительство». Составители: к.т.н. В.И. Островерхов, ст. преп. А.К. Тарасенко, асс. А.Д. Рубцов-Гравиров. Краснодар: издательство КПИ, 1984 – 53 с..

4. Методические указания по расчету поперечной рамы стального каркаса одноэтажного промышленного здания для студентов специальности «Промышленное и гражданское строительство» (1202) всех форм обучения. Составители: к.т.н. В.И. Островерхов, ст. преп. А.К. Тарасенко, асс. А.Д. Рубцов-Гравиров. Краснодар: издательство КПИ, 1985 – 53 с.

5. Расчет стальной одноступенчатой колонны каркаса промздания. Методические указания к курсовому проекту по металлическим конструкциям для студентов всех форм обучения специальности 1202 – Промышленное и гражданское строительство. Составители: ст. преп. А.К. Тарасенко, доц., к.т.н. В.И. Островерхов. Краснодар: издательство КПИ, 1988 – 57 с.

6. Строительные нормы и правила. Стальные конструкции. СНиП II-23-81. – М.: Стройиздат, 1981.

7. Металлические конструкции. Справочник проектировщика. Под редакцией академика Н.П. Мельникова. – М.: Стройиздат, 1980.

 



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2018-01-27 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: