Реферат: Расчёт и конструирование стального каркаса одноэтажного промышленного здания
Содержание
1. Компоновка каркаса здания
3
2. Расчёт и конструирование фермы
5
2.1 Расчётные усилия в элементах фермы
6
2.2 Подбор сечения элементов фермы
8
2.3 Расчёт сварных швов
15
3 Расчёт связей
24
Список используемой литературы
26
1Компоновка каркаса здания
Исходные данные:
Грузоподъемность мостовых кранов (2 крана)
50 т.
Пролет здания
<st1:metricconverter ProductID=«18 м» w:st=«on»>18 м</st1:metricconverter>.
Длина здания
<st1:metricconverter ProductID=«96 м» w:st=«on»>96 м</st1:metricconverter>.
Отметка головки рельса
<st1:metricconverter ProductID=«14,0 м» w:st=«on»>14,0 м</st1:metricconverter>.
Материал конструкций:
Колонн
С285
Ферм
С285
Подкрановых балок
С285
Фундаментов
В15
Место строительства
г. Ростов
Компоновку поперечной рамы начинают сустановления основных габаритных размеров элементов конструкций в плоскостирамы. Размеры по вертикали привязываются к отметке уровня пола, принимая еенулевой. Размеры по горизонтали привязываются к продольным осям здания. Всеразмеры принимаются в соответствии с основными положениями по унификации идругими нормативными документами.
Вертикальнаякомпоновка.
Определяем расстояние от головкикранового рельса до низа несущих конструкций покрытия:
, (1)
где — запасгабарита крана и конструкций.
мм;
Принимаем Н2 = <st1:metricconverter ProductID=«3600 мм» w:st=«on»>3600 мм</st1:metricconverter> (кратно <st1:metricconverter ProductID=«200 мм» w:st=«on»>200 мм</st1:metricconverter>).
Определяем высоту цеха от уровня пола до низастропильных ферм:
(2)
мм.
Принимаем Н0= <st1:metricconverter ProductID=«18000 мм» w:st=«on»>18000 мм</st1:metricconverter> (кратно <st1:metricconverter ProductID=«0,6 м» w:st=«on»>0,6 м</st1:metricconverter>.).
Принимаем мм.
Определяем размер верхней части колонны:
, (3)
где — высота подкрановогорельса;
мм;
— высота подкрановой балки.
Принимаем <st1:metricconverter ProductID=«1500 мм» w:st=«on»>1500 мм</st1:metricconverter>.
Тип кранового рельса КР 70.
Определяем размер нижней части колонны:
, (4)
где Нб – заглублениеопорной плиты башмака колонны ниже нулевой отметки пола, принимаем <st1:metricconverter ProductID=«500 мм» w:st=«on»>500 мм</st1:metricconverter>.
мм;
Общая высота колонны от низа базы до низа ригеля:
мм.
Горизонтальнаякомпоновка.
Принимаем мм.
Принимаем высоту сечения верхней части колонны
мм.
Принимаем мм.
Определяем расстояние от оси подкрановой балки до осиколонны:
; (5)
мм.
Принимаем мм (кратно <st1:metricconverter ProductID=«250 мм» w:st=«on»>250 мм</st1:metricconverter>).
Определяем высоту сечения нижней части колонны:
; (6)
мм мм.
Определяем пролет мостового крана:
; (7)
мм.
2Расчет и конструирование стропильной фермы
Исходные данные:
Пролет фермы — <st1:metricconverter ProductID=«18 м» w:st=«on»>18 м</st1:metricconverter>.
Шаг фермы впродольном направлении — <st1:metricconverter ProductID=«12 м» w:st=«on»>12 м</st1:metricconverter>.
Район строительства- г. Ростов
Марка стали — С285
Классответственности здания I
<span Times New Roman CYR";font-variant: small-caps">
Рисунок1 – Расчётная схема фермы
Подсчёт нагрузок производимв табличной форме.
Таблица 1 — Подсчёт расчётных нагрузок
Вид нагрузки
Подсчёт, кН/м2
Нор. кН/м2
Коэфф. надёж.
Расчёт. кН/м2
1. Гравийная защита
0,4
1,3
0,52
2. Гидроизоляция: 4сл. руберойда
600×0,02
0,12
1,2
0,144
3. Утеплитель: мин. плиты, t=100мм
0,1× 1,5
0,15
1,2
0,18
4. Пароизоляция: 1слой руберойда.
600×0,01
0,06
1,2
0,072
5. Фермы, связи и проф. лист 0,35÷0,45
42
0,42
1,05
0,441
Итого постоянная
1,15
1,357
Снеговая
0,84
0,7
1,2
Полная
1,99
2,557
Для вычисленияузловых нагрузок предварительно вычисляем длину панели фермы lm= <st1:metricconverter ProductID=«3000 мм» w:st=«on»>3000 мм</st1:metricconverter>. Нагрузка от ребер плит передаетсянепосредственно на узлы фермы.
Рисунок2 – Узловые нагрузки
При уклоне кровли α= <st1:metricconverter ProductID=«6034’» w:st=«on»>6034’</st1:metricconverter>;cosα= 0,9935; tgα = (3,285 – 2,25)/9 = 0,115
Усилие на средние узлы:
; (8)
кН;
Опорная реакция от полного загружения фермы:
кН.
2.1Расчётные усилия в элементах фермы
Определение усилий вэлементах фермы производим на ЭВМ при помощи программы StructureCAD7.31 R.4. Распечатка отчета программы о вычислении,содержащая таблицу усилий в элементах фермы и ее расчетную схему приводитсяниже.
<span Times New Roman CYR",«serif»">
Загружения
Номер
Наименование
1
Ферма 18м
Максимальные усилия элементов расчетной схемы, kН, м
Наиме-
нование
MAX+
MAX-
Значение
Номер
эл-та
Номер
сече-
ния
Номер
загру-
жения
Значение
Номер
эл-та
Номер
сече-
ния
Номер
загру-
жения
N
365,543
4
3
1
-364,796
10
3
1
M
0,
25
3
1
0,
25
3
1
Q
0,
25
3
1
0,
25
3
1
Усилия и напряжения элементов, kН, м
Номер
эл-та
Номер
сечен.
Номер
загруж.
Усилия и напряжения
N
M
Q
1
1
1
250,713
0,
0,
2
1
250,713
0,
0,
3
1
250,713
0,
0,
2
1
1
362,297
0,
0,
2
1
362,297
0,
0,
3
1
362,297
0,
0,
3
1
1
365,543
0,
0,
2
1
365,543
0,
0,
3
1
365,543
0,
0,
4
1
1
365,543
0,
0,
2
1
365,543
0,
0,
3
1
365,543
0,
0,
5
1
1
362,297
0,
0,
2
1
362,297
0,
0,
3
1
362,297
0,
0,
6
1
1
250,713
0,
0,
2
1
250,713
0,
0,
3
1
250,713
0,
0,
8
1
1
-252,443
0,
0,
2
1
-252,443
0,
0,
3
1
-252,443
0,
0,
9
1
1
-364,796
0,
0,
2
1
-364,796
0,
0,
3
1
-364,796
0,
0,
10
1
1
-364,796
0,
0,
2
1
-364,796
0,
0,
3
1
-364,796
0,
0,
11
1
1
-252,443
0,
0,
2
1
-252,443
0,
0,
3
1
-252,443
0,
0,
13
1
1
109,054
0,
0,
2
1
109,054
0,
0,
3
1
109,054
0,
0,
14
1
1
3,55471
0,
0,
2
1
3,55471
0,
0,
3
1
3,55471
0,
0,
16
1
1
3,55471
0,
0,
2
1
3,55471
0,
0,
3
1
3,55471
0,
0,
17
1
1
109,054
0,
0,
2
1
109,054
0,
0,
3
1
109,054
0,
0,
18
1
1
-340,857
0,
0,
2
1
-340,857
0,
0,
3
1
-340,857
0,
0,
19
1
1
-156,024
0,
0,
2
1
-156,024
0,
0,
3
1
-156,024
0,
0,
20
1
1
-4,81399
0,
0,
2
1
-4,81399
0,
0,
3
1
-4,81399
0,
0,
21
1
1
-4,81399
0,
0,
2
1
-4,81399
0,
0,
3
1
-4,81399
0,
0,
22
1
1
-156,024
0,
0,
2
1
-156,024
0,
0,
3
1
-156,024
0,
0,
23
1
1
-340,857
0,
0,
2
1
-340,857
0,
0,
3
1
-340,857
0,
0,
Рисунок 3 – Значения эпюры N
2.2 Подбор сечений элементов фермы
По заданию на проектирование, материал конструкцийфермы – сталь С285.
кН/см2.
Подбор сечений элементовверхнего пояса фермы.
Расчетное усилие Nmax= -364,8кН.
;
Требуемая площадь поперечного сечения:
; (9)
см2.
Принимаем сечение из двух равнополочныхуголков 100<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol; mso-symbol-font-family:Symbol">´
7. Для него выпишемиз сортамента следующие величины: А = 13,75<span Times New Roman"; mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">´2 = 27,5 см2, iх = <st1:metricconverter ProductID=«3,08 см» w:st=«on»>3,08 см</st1:metricconverter>, z0=2,71см, см; (принимаемтолщину фасонки <st1:metricconverter ProductID=«10 мм» w:st=«on»>10 мм</st1:metricconverter>,так как N18=-340,86кН).Расчетные гибкости стержня в плоскостях:
< <span Arial CYR",«sans-serif»;position:relative; top:8.0pt;mso-text-raise:-8.0pt">
(10)< <span Arial CYR",«sans-serif»;position:relative;top:8.0pt;mso-text-raise: -8.0pt">
(11)<span Arial CYR",«sans-serif»;position:relative; top:8.0pt;mso-text-raise:-8.0pt">
(12)<span Arial CYR",«sans-serif»">
> 0,5 (13)
< <span Arial CYR",«sans-serif»;position:relative; top:5.0pt;mso-text-raise:-5.0pt">
< <span Arial CYR",«sans-serif»;position:relative;top:6.0pt;mso-text-raise: -6.0pt">
<span Arial CYR",«sans-serif»;position:relative; top:8.0pt;mso-text-raise:-8.0pt">
<span Arial CYR",«sans-serif»">> 0,5
<span Arial CYR",«sans-serif»;position:relative; top:6.0pt;mso-text-raise:-6.0pt">
<span Arial CYR",«sans-serif»">По /2 / таб.72 находим, <span Times New Roman"; mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">j
= 0,512 интерполяцией.Проверим несущую способность подобранного сечения
; (14)
кН/см2.
Условие выполняется.
Подбор сеченийраскосов фермы
Расчетное усилие N18 = 340,86 кН.
;
Требуемая площадь поперечного сечения:
см2.
Принимаем сечение из двух равнополочныхуголков 110<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol; mso-symbol-font-family:Symbol">´
7. Для него выпишемиз сортамента следующие величины: А = 15,15<span Times New Roman"; mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">´2 = 30,3 см2, iх = <st1:metricconverter ProductID=«3,4 см» w:st=«on»>3,4 см</st1:metricconverter>, см; z0= 2,96смсм.
Расчетные гибкости стержня в плоскостях:
< <span Arial CYR",«sans-serif»;position:relative; top:8.0pt;mso-text-raise:-8.0pt">
< <span Arial CYR",«sans-serif»;position:relative;top:8.0pt;mso-text-raise: -8.0pt">
<span Arial CYR",«sans-serif»;position:relative; top:16.0pt;mso-text-raise:-16.0pt">
<span Arial CYR",«sans-serif»"><span Arial CYR",«sans-serif»;position:relative; top:6.0pt;mso-text-raise:-6.0pt">
<span Arial CYR",«sans-serif»"><span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol; mso-symbol-font-family:Symbol">j
= 0,415.Проверим несущую способность подобранного сечения
кН/см2.
Условие выполняется.
Расчетное усилие N19 = 156,02 кН.
;
Требуемая площадь поперечного сечения:
см2.
Принимаем сечение из двух равнополочныхуголков 100<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol; mso-symbol-font-family:Symbol">´
7. Для него выпишемиз сортамента следующие величины: А = 27,5 см2, iх= <st1:metricconverter ProductID=«3,08 см» w:st=«on»>3,08 см</st1:metricconverter>, см.см.
Расчетные гибкости стержня в плоскостях:
< <span Arial CYR",«sans-serif»;position:relative; top:8.0pt;mso-text-raise:-8.0pt">
< <span Arial CYR",«sans-serif»;position:relative;top:8.0pt;mso-text-raise: -8.0pt">
<span Arial CYR",«sans-serif»;position:relative; top:8.0pt;mso-text-raise:-8.0pt">
<span Arial CYR",«sans-serif»; position:relative;top:16.0pt;mso-text-raise:-16.0pt"> (15)<span Arial CYR",«sans-serif»;position:relative;top:16.0pt; mso-text-raise:-16.0pt"><span Arial CYR",«sans-serif»;position:relative; top:16.0pt;mso-text-raise:-16.0pt">
<span Arial CYR",«sans-serif»"><span Arial CYR",«sans-serif»;position:relative; top:6.0pt;mso-text-raise:-6.0pt">
<span Arial CYR",«sans-serif»"><span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol; mso-symbol-font-family:Symbol">j
= 0,434.Проверим несущую способность подобранного сечения
кН/см2.
Условие выполняется.
Расчетное усилие N20 = 4,81 кН.
;
Требуемая площадь поперечного сечения:
см2.
Принимаем сечение из двух равнополочныхуголков 70<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol; mso-symbol-font-family:Symbol">´
5. Для него выпишемиз сортамента следующие величины: А = 13,72 см2, iх= <st1:metricconverter ProductID=«2,16 см» w:st=«on»>2,16 см</st1:metricconverter>, см; z0= <st1:metricconverter ProductID=«1,9 см» w:st=«on»>1,9 см</st1:metricconverter>.см.
Расчетные гибкости стержня в плоскостях:
< <span Arial CYR",«sans-serif»;position:relative; top:8.0pt;mso-text-raise:-8.0pt">
< <span Arial CYR",«sans-serif»;position:relative;top:8.0pt;mso-text-raise: -8.0pt">
<span Arial CYR",«sans-serif»;position:relative; top:16.0pt;mso-text-raise:-16.0pt">
<span Arial CYR",«sans-serif»"><span Arial CYR",«sans-serif»;position:relative; top:6.0pt;mso-text-raise:-6.0pt">
<span Arial CYR",«sans-serif»"><span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol; mso-symbol-font-family:Symbol">j
= 0,201Проверим несущую способность подобранного сечения
кН/см2.
Условие выполняется.
Подбор сечений элементовнижнего пояса фермы
Расчетное усилие Nmax= 365,54кН.
Требуемая площадь поперечного сечения:
см2.
Принимаем сечение из двух равнополочныхуголков 70<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol; mso-symbol-font-family:Symbol">´
5. Для него выпишемиз сортамента следующие величины: А = 13,72см2, iх= 2,16см, см; z0= 1,9см.Расчетные гибкости стержня в плоскостях:
< <span Arial CYR",«sans-serif»;position:relative; top:8.0pt;mso-text-raise:-8.0pt">
<span Arial CYR",«sans-serif»">< <span Arial CYR",«sans-serif»;position:relative;top:8.0pt;mso-text-raise: -8.0pt">
<span Arial CYR",«sans-serif»">Проверим несущую способность подобранного сечения
кН/см2.
Условие выполняется.
Подбор сеченийстоек фермы
Расчетное усилие N13 = 109,05 кН.
Требуемая площадь поперечного сечения:
см2.
Принимаем сечение из двух равнополочных уголков 50<span Times New Roman"; mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">´
5. А = 9,6 см2, iх =<st1:metricconverter ProductID=«1,53 см» w:s