Курсовой проект 4 курса - Стальной каркас одноэтажного промышленного здания - файл n1.doc

Курсовой проект 4 курса - Стальной каркас одноэтажного промышленного здания
скачать (2836.3 kb.)
Доступные файлы (6):
n1.doc603kb.17.05.2010 09:40скачать
n2.doc1646kb.17.05.2010 09:28скачать
n3.dwg
n4.doc45kb.17.05.2010 09:20скачать
n5.doc30kb.17.05.2010 09:16скачать
n6.doc30kb.17.05.2010 09:16скачать

n1.doc


5 Расчет стропильной фермы

5.1 Исходные данные


Исходные данные:

Пролет фермы – 36 м. Шаг ферм -12 м. Уклон верхнего пояса 1/10. Высота фермы на опоре 3,15 м.

Место строительства- г. Могилёв.

Материал фермы сталь С255 по ГОСТ 27772-88* с Ry = 240 МПа.

Сварка полуавтоматическая под флюсом сварочной проволокой марки СВ-08А, диаметром d=2 мм. Болты нормальной точности класса 5,6.

Ввиду симметричности фермы и приложенной нагрузки рассчитываем половину фермы.


5.2 Сбор нагрузок на ферму

Постоянная нагрузка


Таблица 5.1 – Нагрузка от веса конструкций покрытия

Вид нагрузки

Нормативная,

кПа

?f

Расчетная,

кПа

1 Ограждающие элементы










1.1 Гравийная защита (15-20мм)

0,43

1,3

0,559

1.2 Гидроизоляционный ковер из 3-4 слоев рубероида

0,2

1,3

0,260

1.3 Асфальтная стяжка, 20 мм

0,43

1,3

0,559

1.4 Минераловатные плиты, =2,5 кН/см2, h=50 мм

0,2

1,3

0,260

1.5 Пароизоляция (2 слоя пергамина)

0,05

1,3

0,065

2 Несущие элементы кровли










2.1 Стальной профилированный настил (0,8-1 мм)

0,13

1,05

0,137

3 Металлические элементы покрытия










3.1 Стропильная ферма

0,27

1,05

0,28

3.2 Каркас фонаря

0,12

1,05

0,13

3.3 Связи покрытия

0,06

1,05

0,063

3.4 Прогоны

0,12

1,05

0,126




2,01




2,44

Расчетная нагрузка от веса кровли gнкр, кН/м2, без учета веса фонаря:



(5.1)



Определяем вес фонаря gфн, кН/м2, по формуле [2]



(5.2)

,

где gnфн - нормативный вес фонаря, кН/м2; gnфн= 0,12кН/м2.

Определяем вес бортовой стенки и остекления на единицу длины стенки gб,ст, кН/м, по формуле



(5.3)

,

где gnб,ст - нормативный вес стенки фонаря, кН/м2; gnб,ст= 2 кН/м2;

Определим силы Fi, кН, в узлах фермы, причем силы F0 и F11 приложены к колоннам и в расчете не учитываются (рисунок 5.1):



(5.4)

где dі - длина панели, примыкающей к рассматриваемому узлу, м,

gф– вес фермы и связей на 1 м2 горизонтальной проекции кровли,

gкр– вес кровли,

? – угол наклона верхнего пояса к горизонту,

b – расстояние между фермами.

;

;

;





Рисунок 5.1 – Постоянная нагрузка на ферму.

Определяем опорные реакции RA и RB, кН, по формуле:



(5.5)



Снеговая нагрузка

Рассмотрим первый вариант загружения (рисунок 5.2 а):

Расчетная нагрузка от снега, действующая на кровлю:

,

(5.6)

где  - коэффициент перехода от веса снега на земле к весу снега на покрытии;

сн – коэффициент надёжности по нагрузке, сн =1,4;

n – коэффициент надёжности здания по назначению, n =0,95;

S0 – снеговая нагрузка для г.Могилёва (III класс снегового района), S0=1,0 кН/м2;

.

Определим силы Fi, кН, в узлах фермы:



(5.7)

1 = 0,8;

2=1+0,1a/b=1+0,112/9=1,13;

кН;

кН;

кН;

кН;

Определяем опорные реакции RAS и RBS, кН:

кН.

Рассмотрим второй вариант загружения (рисунок 5.2 б):

Определим силы Fi, кН, в узлах фермы, при условии, что 1=1,0;

3=1+0,5а/bl=1+0,512/3,5=2,71; где а=ВФН=12м; bl=HФН=3,5м.



кН;

кН;

кН.

Определяем опорные реакции RAS и RBS, кН:

кН.





Рисунок 5.2 – Варианты снегового загружения

В связи с тем, что усилия, возникающие в стержнях от рамных моментов и распора значительно меньше, усилий, возникающих в стержнях от постоянной и снеговой нагрузки, можно эти усилия не рассчитывать. Таким образом, в расчеты принимая только постоянную и 2 снеговые нагрузки.
5.3 Определение усилий в стержнях фермы

Усилия определяем при помощи диаграммы Максвелла-Кремоны (рисунок 5.3, 5.4). Расчётные значения усилий занесём в таблицу 5.2.

Усилия, кН

Геометрическая длина, мм



Рисунок 5.3 – Определение усилий в стержнях фермы от постоянной нагрузки графическим методом.

Усилия, кН

Геометрическая длина, мм



Рисунок 5.4 – Определение усилий в стержнях фермы от снеговой нагрузки графическим методом.

Таблица 5.2 - Усилия в стержнях фермы

Элемент фермы

Номер стержня

Постоянная нагрузка

Снеговая нагрузка

Расчетные усилия

n=1

n=0,9

№ нагр

усилие







1











Верхний пояс

с-3

-591

-287

-258.3

1+2a

-878

d-4

-591

-287

-258.3

1+2a

-878

e-6

-772

-360

-324

1+2a

-1132

a-7

-772

-360

-324

1+2a

-1132

Нижний пояс

a-2

345

172

154.8

1+2a

517

a-5

727

342

307.8

1+2a

1069

a-8

718

335

301.5

1+2a

1053

Раскосы

1-2

-546

-272

-244.8

1+2a

-818

2-3

368

172

154.8

1+2a

540

4-5

-233

-95

-85.5

1+2a

-328

5-6

69

28

25.2

1+2a

97

7-8

92

43

38.7

1+2a

135

Стойки

3-4

-90

-54

-48.6

1+2a

-144

6-7

-132

-58

-52.2

1+2a

-190


5.4 Подбор сечений стержней фермы

Расчетные длины стержней в плоскости фермы, где l - геометрические размеры стержня:

-поясов – lef = l;

-опорных раскосов и стоек: lef = l;

-прочих элементов: lef = 0.8∙l.

Подбор сечения стержней верхнего пояса.

Верхний пояс принимаем без изменения сечения по всей длине и рассчитываем его на максимальное усилие– N=1132кH. Задаемся гибкостью =90,  =0,612.

Требуемая площадь сечения:

смІ.

Принимаем 2∟160х14, А=87,14 см2, iх=4,92см, iу=7,05см.

Гибкости стержня

 х = 180 - 60 х = 180 – 60  0,714=137,16;

х=min=0,798;



у =180 – 60  y = 180 – 600,646=141,24; у =0,882;

.

Проверка устойчивости стержня:

 Ryc = 240,95 =22,8.

Устойчивость обеспечена.

Подбор сечения нижнего пояса.

Стержень a-2.

Расчетное усилие N=517кH .

Требуемая площадь сечения:

смІ.

Принимаем 2∟90х7, А=24,56 см2, ix=2,77 см, iy=4,13см.

Гибкость стержня

  = 400; = 400.

Проверяем прочность

кН/см2  Ryc=22,8кН/см2.

Условие выполняется.

Стержень a-5 и a-8.

Расчетное усилие N=1069 кН.

Требуемая площадь сечения:

смІ.

Принимаем 2∟125х10, А=48,66 см2, ix=3,85 см, iy=5,58 см.

Гибкость стержня

  = 400; = 400.

Проверяем прочность

кН/см2  Ryc=22,8кН/см2.

Условие выполняется.

Подбор сечения стержней раскосов.

Стержень 1-2.

Расчетное усилие–N= -818 кН. Задаемся гибкостью =90,  =0,612.

Требуемая площадь сечения:

смІ.

Принимаем 2∟160х10, А=62,86см2, iх=4,96см, iу=6,97см.

Гибкости стержня

 х = 180 - 60 х = 180 – 600,925=124,5;

х=min=0,617;

;

у =180 – 60  y = 180 – 600,725=136,5; у =0,787;

;

Проверка устойчивости стержня:

 Ryc = 240,95 =22,8.

Устойчивость обеспечена.

Стержень 2-3.

Расчетное усилие N=540 кН.

Требуемая площадь сечения:

смІ.

Принимаем 2∟90х7, А=24,56 см2, ix=2,77см, iy=4,13 см.

Гибкость стержня

  = 400; = 400.

Проверяем прочность

кН/см2  Ryc=22,8кН/см2.

Условие выполняется.

Стержень 4-5.

Расчетное усилие N= -328 кН. Задаемся гибкостью =90, =0,612.

Требуемая площадь сечения:

смІ.

Принимаем 2∟140х9, А=49,44 см2, iх=4,34 см, iу=6,16 см.

Гибкости стержня

 х =180 – 600,655=140,7; х=min=0,444;

;

у =180 – 600,475=151,5; у =0,612;

;

Проверка устойчивости стержня

 Ryc = 240,95=22,8.

Условие выполняется.

Стержень 5-6.

Расчетное усилие N=97 кН.

Требуемая площадь сечения:

смІ.

Принимаем 2∟50х5, А=9,6см2, ix=1,53см, iy=2,53см.

Гибкость стержня

  = 400; = 400.

Проверяем прочность

кН/см2  Ryc=22,8кН/см2.

Условие выполняется.

Стержень 7-8.

Расчетное усилие N=135 кН.

Требуемая площадь сечения:

смІ.

Принимаем 2∟56х5, А=10,82см2, ix=1,72см, iy=2,77см.

Гибкость стержня

  = 400; = 400.

Проверяем прочность

кН/см2  Ryc=22,8кН/см2.

Условие выполняется.

Подбор сечения стоек.

Стержень 3-4.

Расчетное усилие N= -144 кН. Задаемся гибкостью =90, =0,612.

Требуемая площадь сечения:

смІ.

Принимаем 2∟100х17, А=27,5 см2, iх=3,08 см, iу=4,52 см.

Гибкости стержня

 х =180 – 600,556=146,63; х=min=0,413;

;

у =180 – 600,344=159,34; у =0,667;

;

 Ryc = 240,95=22,8.

Условие выполняется.

Стержень 6-7.

Расчетное усилие–N= -190 кН. Задаемся гибкостью =90, =0,612.

Требуемая площадь сечения:

смІ.

Принимаем 2∟110х7, А=30,3 см2, iх=3,4см, iу=4,92см.

Гибкости стержня

 х =180 – 600,726=136,46; х=min=0,379;

;

у =180 – 600,438=153,68; у =0,627;



Проверка устойчивости стержня

 Ryc = 240,95=22,8.

Условие выполняется.

Таблица 5.3 - Расчет сечений стержней фермы

Элемент

№ стержня

Расчетное усилие

Расчетное

Площадь, A. смІ.

Расчетная длина, см

Радиус инерции,см


Гибкость


[?]

?min

?c

Напряжение

Принятое сечение

Расчетное

Доп. ?, кН/смІ

Верхний

c-3

-878

160х14

87,14

281,4

4,92

61,28

137,16

0,798

0,95

162,79

228

7,05

42,77

141,24

d-4

-878

160х14

87,14

301,5

4,92

61,28

137,16

0,798

162,79

228

7,05

42,77

141,24

e-6

-1132

160х14

87,14

301,5

4,92

61,28

137,16

0,798

162,79

228

7,05

42,77

141,24

a-7

-1132

160х14

87,14

301,5

4,92

61,28

137,16

0,798

162,79

228

7,05

42,77

141,24

Нижний

a-2

517

90x7

24,56

580

2,77

209,38

400

-

0,95

210,5

228

4,13

140,44

400

a-5

1069

125x10

48,66

600

3,85

155,84

400

-

219,69

228

5,58

107,53

400

a-8

1053

125x10

48,66

600

3,85

155,84

400

-

219,69

228

5,58

107,53

400

Раскосы

1-2

-818

160x10

62,86

442,8

4,96

89,27

124,5

0,617

0,95

210,9

228

160x14

6,97

63,53

136,5

2-3

540

90x7

23,68

455,7

2,77

164,51

400

-

219,8

228

4,13

110,34

400

4-5

-328

140x9

49,44

502,4

4,34

115,76

140,7

0,444

149,42

228

160х14

6,16

81,56

151,5

5-6

97

50x5

9,6

502,4

1,53

328,36

400

-

101,04

228

56х5

2,53

198,58

400

7-8

135

56x5

10,82

551,7

1,72

320,75

400

-

124,77

228

2,77

199,17

400

Стойки

3-4

-144

100х7

27,5

373

3,08

121,10

146,63

0,413

0,95

126,79

228

125х10

4,52

82,52

159,34

6-7

-190

110x7

30,3

433

3,4

127,35

136,46

0,379

165,45

228

125х10

4,92

88,00

153,68

5.5 Расчет узлов фермы

При расчете узлов фермы определяем размеры сварных швов и назначаем габариты фасонок с таким расчетом, чтобы на них размещались все сварные швы стержней.

Распределение действующего в стержне усилия принимается в зависимости от сечения стержня: если сечение состоит из двух равнополочных уголков то на обушок – 0,7N, на перо – 0,3N. Задавшись толщиной сварного шва kf, длину его на один уголок вычисляем по формуле (в сечении по металлу шва):



(5.8)

При расчете по металлу границы сплавления формулы (5.8) имеют вид:



(5.9)

где 1 и 2 – коэффициенты распределения усилий на обушок и перо соответственно.

В узлах, где к фасонке крепятся пояса длину швов рассчитывают на разность усилий в смежных панелях .

Таблица 5.4 - Расчет швов приварки стержней фермы

Узел фермы

№ стержня

Сечение

Расчетное усилие

Шов по обушку

Шов по перу

Nоб

kf,мм

lw,см

Nпер

kw,мм

lw,см

Верхний пояс

c-3

160x14

-878

-617,6

11

19

-263,4

11

9

d-4

160x14

-878

-617,6

11

19

-263,4

11

9

e-6

160x14

-1132

-792,4

11

24

-339,6

11

11

a-7

160x14

-1132

-792,4

11

24

-339,6

11

11

нижний пояс

a-2

90x7

517

361,9

6

20

115,1

6

7

a-5

125x10

1069

748,3

8

30

320,7

8

14

a-8

125x10

1053

737,1

8

30

315,9

8

14

раскосы

1-2

160x14

-818

-572,6

11

17

-245,4

11

9

2-3

90x7

540

378

6

21

162

6

10

4-5

160x14

-328

-229,6

7

11

-95,4

7

6

5-6

56x5

97

67,9

4

7

29,1

4

6

7-8

56x5

135

94,5

4

9

40,5

4

6

стойки

3-4

125x10

-144

-100,8

6

7

-43,2

6

6

6-7

125x10

-190

-133

6

8

-57

6

6


5.6 Указания по конструированию фермы

Осевые линии стержней должны в узлах пересекаться в одной точке - центре узла. Смещение осей поясов фермы при изменении сечения допускается не учитывать, если оно не превышает 1,5% от высоты пояса.

Расстояние между краями элементов решетки и пояса в узлах фермы следует принимать не менее а = 6  t – 20мм, но не более 80мм (здесь t - толщина фасонки, мм).

Для обеспечения совместной работы составных стержней фермы на участках между узлами дополнительно ставят соединительные прокладки на расстояниях: в сжатых элементах - через 40i и в растянутых элементах - через 80  i друг от друга по 2-3 на элементе (где i - радиус инерции уголка относительно оси, параллельной плоскости расположения прокладок). Ширина прокладок 60 - 100мм.

Фасонки принимаем толщиной t = 16мм. Размеры фасонок принимаем из условий размещения сварных швов. Сварные швы, прикрепляющие элементы фермы к фасонкам следует выводить на торец элемента на длину 20мм. Расчетную длину швов для крепления пояса к фасонки принимаем на 10 – 20мм меньше длины фасонки.

Соединение полуферм в середине пролета выполняется на болтах класса В диаметром 24мм на фланцах. К колонне ферма крепится сбоку, с помощью болтов диаметром 24мм класса В и нижнего фрезерованного торца листа на опорный столик.

Литература

  1. СНиП -23-81. Нормы проектирования. Стальные конструкции. М.,1990.-96 с.

  2. Металлические конструкции. Общий курс: Учебник для вузов/ Е.И. Беленя, В.А.Балдин, Г.С. Ведеников и др.; Под общей ред. Е.И. Беленя. – 6-е изд., перераб. И доп. –М: Стройиздат, 1986.-520с.

  3. СНип 2.01.07-85. Нагрузки и воздействия. М, 1988.-36 с.

  4. Лихтарников Я.М., Клыков В.М., Ладыженский Д.В. Расчет стальных конструкций (справочное пособие). – Киев.: Будiвельник, 1976.-352 с.

  5. СНиП 2.01.07-85. Нагрузки и воздействия. М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1986. - 36с.

  6. В. А. Киселев. Строительная механика. Общий курс.- 4-е изд., перераб. и доп.- М.: Стройиздат, 1986, - 520с.

А. П. Мандриков. Примеры расчета металлических конструкций: Учеб. пособ. для тех. - 2-е изд., перераб. и доп.-М.: Стройиздат , 1991. - 431с.





Учебный материал
© bib.convdocs.org
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации