Главная Учебники - Разные Лекции (разные) - часть 62
Криворізький Технічний Університет Кафедра будівельних конструкцій керівник: Ковалёв А.Ф. студент групи ЗПЦБ 94-2 Коновалов С.В. Кривий Ріг 1999 р. ЗМІСТ
I. Визначення навантажень і розрахунок рами каркасу одноповерхової будівлі 2 1. Компонування конструктивної схеми рами каркаса............................................................................. 2 2. Визначення розрахункової схеми рами і діючих навантажень........................................................ 3 3. Навантаження від снігу........................................................................................................................................ 4 4. Навантаження від мостових кранів................................................................................................................ 4 5. Навантаження від вітру........................................................................................................................................ 5 6. Розрахунок поперечної рами.............................................................................................................................. 7 II. Розрахунок та конструювання позацентрово-стиснутих одноступінчатих колон 9 1. Підбір перерізу стержня позацентрово-стиснутої ступінчатої колони......................................... 9 2. Визначення розрахункових довжин.............................................................................................................. 9 3. Підбір перерізу верхньої частини колони..................................................................................................... 9 4. Підбір перерізу нижньої частини колони................................................................................................... 13 5. Розрахунок елементів з’єднувальної решітки........................................................................................ 17 6. Перевірка стійкості нижньої частини колони, як єдиного складеного стержня в площині дії моменту 18 7. З’єднання верхньої та нижньої частини колони................................................................................... 19 8. База колони............................................................................................................................................................. 22 III. Розрахунок підкранової балки............................................................................................................. 24 1. Навантаження на підкранову балку........................................................................................................... 24 2. Визначення розрахункових зусиль:............................................................................................................. 24 3. Підбір перерізу балки............................................................................................................................................ 25 4. Перевірка міцності перерізу............................................................................................................................. 26 IV. Розрахунок та конструювання кроквяних ферм................................................................. 27 1. Збір навантажень на ферму.............................................................................................................................. 27 2. Визначення розрахункових зусиль.............................................................................................................. 28 3. Підбір перерізів елементів ферми................................................................................................................... 30 4. Розрахунок зварних швів кріплення розкосів і стояків до фасонок і поясів ферми.............. 31 5. Розрахунок і конструювання вузлів ферми.............................................................................................. 31 Література...................................................................................................................................................................... 35
I. Визначення навантажень і розрахунок рами каркасу одноповерхової будівлі
1. Компонування конструктивної схеми рами каркаса
Визначаємо розмір H
2.
Висота цеху від рівня полу до низу кроквяних ферм: Приймаємо H
о
=21600 мм
; Висоту ферми на опорі приймаємо H
ф
= 2250 мм без ліхтаря.
Так як необхідно забезпечити прохід в тілі колон для обслуговування кранів, то ширину перерізу верхньої частини колони приймаємо h
в
= 450 мм; що більше ніж Приймаємо l
1
= 750 мм
; Переріз верхньої частини приймаємо суцільним, а нижньої – наскрізним.
2. Визначення розрахункової схеми рами і діючих навантажень
Обчислимо величину навантаження на 1 м2
з використанням табл.1 Коефіцієнт g
n
= 0,95 Таблиця 1- Навантаження на 1 м2
Для м. Львова (I
сніговий район) величина снігового навантаження S
0
= 0,5 кПа
; коефіцієнти g
1s
= 1,4; m
= 1 (a
≤ 0 ≤ 25°)
4. Навантаження від мостових кранів
Для крану з гнучким підвісом вантажу при Q
= 50/10 т
; F
1
к, max
= 470 кН
; F
2
к, max
= 0; G
кр
= 685 кН
; G
m
= 180 кН
; n
0
= 2; В
2
= 6760 мм
; к
= 5250 мм
; g
fк
= 1,1; g
fg
= 1,05; y
к
= 0,85; g
пб
= 4,5 кН/м
. 1 / 12000 = y
1
/ 5240 y
1
=0,437 1 / 12000 = y
2
/ 10490 y
2
=0,874 1 / 12000 = y
3
/ 6750 y
3
=0,563
5. Навантаження від
вітру Визначаємо величину навантаження від вітру на раму. Тип місцевості В. Нормативне значення вітру для м. Львів w
0
= 0,38 кПа
(III вітровий район); Розрахункове значення активного тиску вітру, в кН/м
на характерних відмітках: - - - - -
6. Розрахунок поперечної рами.
Визначаємо співвідношення моментів інерції елементів рами. Момент інерції верхньої частини колони: Якщо прийняти I
в
= 1, то I
н
= 7,9; I
р
= 22,91; Розрахунок рами виконано на комп’ютері. Розрахунок колони виконуємо після знаходження найбільш несприятливих сполучень зусиль M
і N
+ Mmax Nвідп
- Mmax Nвідп
№ n/n
II. Розрахунок та конструювання позацентрово-стиснутих одноступінчатих колон
1. Підбір перерізу стержня позацентрово-стиснутої ступінчатої колони
Розрахункові зусилля для верхньої частини колони: N
1-1
= –497,3 кН
; M
1-1
= –437,24 кН
×м
; Q
= 67,5 кН
; M
2-2
= –84,34 кН
×м
. Розрахункові зусилля для нижньої частини колони: N
4-4
= –1232,9 кН
; M
4-4
= –912,77 кН
×м
; (згинаючий момент довантажує підкранову гілку) N
4-4
= –1344,24 кН
; M
4-4
= 1128,87 кН
×м
. (згинаючий момент завантажує зовнішню гілку колони). Q
= 98,72 кН
; Довжина нижньої частини колони l
1
= 1737 см
; Довжина верхньої частини колони l
2
= 523 см
; Співвідношення моментів інерції перерізів колони I
2
/I
1
= 1/8; Матеріал колони – сталь С235
; R
y
= 23 кН
/см2
(для товщин від 2 до 20 мм
)
2. Визначення розрахункових довжин
В залежності від a
1
та n
1
визначаємо коефіцієнти m
1
= 1,8. Обчислюємо m
2
= m
1
/a
1
= 1,8 / 0,518 = 3,47 > 3,0; Приймаємо m
1
= 1,8; m
2
= 3,0. Розрахункові довжини колони в площині рами: l
x1
= m
1
×l
1
= 1,8×1737 = 3127 см
; l
x2
= m
2
×l
2
= 3×523 = 1569 см
; Розрахункові довжини колони із площини рами l
y1
= l
1
= 1737; l
y2
= l
2
– h
п.б
= 523 – 130 = 393 см
.
3. Підбір перерізу верхньої частини колони
Визначаємо розрахунковий ексцентриситет l
x
= M
/ N
= 43724 / 497,3 = 87,9 см
; За умови достатньої жорсткості h
2
³l
2
/ 12 = 523 / 12 = 43,58 см
; Таким чином приймаємо h
2
= 45 см
. Для визначення необхідної площі перерізу установимо попередні значення: i
x
= 0,42×h
2
= 0,42×45 = 18,9 ≈ 19 см
; h
Компонуємо переріз верхньої частини колони: - висота стінки: h
w
= h
2
– 2×t
f
= 45 – 2×1,8 = 41,4 см;
(попереднє значення товщини полиць). l
u
w
= 1,3 + 0,15×l
x2
= 0,13 + 0,15×2,762
= 2,44; 41,4 / 0,8 = 51,75 £ 73, тобто товщина стінки, при якій забезпечена її місцева стійкість: t
w
³ 41,4 / 73 = 0,59 см
; Приймаємо t
w
= 8 мм
; Перевіримо забезпеченість місцевої стійкості полиці тобто місцева стійкість полиці забезпечена. Визначаємо геометричні характеристики перерізу верхньої частини колони A
= 2×b
f
×t
f
+ h
w
×t
w
= 2×30×1,8 + 0,8×41,4 = 141,12 см2
. см4
момент опору для найбільш стиснутого волокна W
= W
x
; Приведений відносний ексцентриситет: тобто стійкість верхньої частини колони в площині дії моменту забезпечена. що допустимо. Перевіряємо стійкість верхньої частини колони із площини дії моменту l
y
= 52,4; j
y
= 0,832; По модулю M
x
= 349 кН
×м > M
max
/2 = 437,24/2 = 218,62 кН
×м
. Таким чином стійкість стержня із площини дії моменту забезпечена. Після підстановки маємо то поперечні ребра жорсткості не потрібні.
4. Підбір перерізу нижньої частини колони
Так як висота перерізу нижньої частини колони h
1
= l
1
+ a
= 750 + 250 = 1000 мм
< ніж (l
1
+ l
2
)/20 = 1130 мм
; то приймаємо h
1
= 1250 мм
; тоді висота перерізу нижньої частини колони h
= 1000 мм
. Установлено, що N
1
= N
4-4
= –1232,9 кН
і M
1
= M
4-4
= –912,77 кН
×м
- довантажує підкранову гілку колони, а N
2
= N
4-4
= –13442,84 кН;
M
2
= M
4-4
= 1120,87 кН
×м
- довантажує зовнішню гілку колони. Визначаємо орієнтовне положення центру ваги перерізу, попередньо прийнявши y
c
= 4 см
; y
в2
= h
o
– y
в1
=121 – 67 = 54 см
; Виконуємо попередній підбір перерізу гілок колони. Для підкранової гілки колони приймаємо j
= 0,814; (l
= 60), звідки необхідна площа перерізу Прийнявши товщину полиць t
f
= 1,6 см
; визначаємо фактичне відношення h
w
/t
w
= 568/12 = 47,3, що менше граничного, звідки випливає, що місцева стійкість стінки з t
w
= 1,2 см
забезпечена. У випадку мінімальних розмірів полки приймаємо мінімально допустимий переріз гілки. Так як місцева стійкість стінки не буде забезпечуватися, частина стінки буде виключена з роботи, а загальна площа буде зменшена на величину (h
w
- h
red
)×t
w
l
u
w
= 1,3 + 0,15×l2
=1,3 + 0,15×1,982
=1,888; Для зручності кріплення елементів решітки відстань між внутрішніми гранями полиць двутавра і складеного швелера приймаємо однаковими (580 мм
). Товщину стінки швелера для зручності її з’єднання стиковим швом з полицею надкранової частини колони приймаємо рівною 18 мм
; а висоту стінки за умови розміщення зварних швів b
sh
= 620 мм
. від’ємної площі полиць, і з огляду на те, що площа зовнішньої гілки дорівнює приблизно площі внутрішньої гілки, то зовнішню гілку приймаємо у вигляді також двутавра. Уточнюємо положення центру ваги перерізу нижньої частини колони: y
b1
= 115 – 49,6 = 65,4 см
. Перевіряємо стійкість гілок колон з площини рами що допустимо. Збільшуємо товщину полиць зовнішньої гілки колони до 16 мм
; тоді Приймаємо l
b
= 235 см
, попередньо розділивши нижню частину колони на ціле число панелей. l
b
= (l
1
– h
tr
–10 см
) = (1737 – 80 – 10)/7 = 235 см
; h
tr
= (0,5…0,8)×h
1
= (0,5…0,8)×115 = 57,5…92, приймаємо htr = 80 см
; Перевіряємо стійкість гілок нижньої частини колони в площині рами відносно осейx
1
-x
1
i x
2
-x
2
5. Розрахунок елементів з’єднувальної решітки
таким чином розрахунок ведемо на Q
max
.
6. Перевірка стійкості нижньої частини колони, як єдиного складеного стержня в площині дії
моменту Приведена гнучкість Для комбінації зусиль, довантажуючих зовнішню гілку (переріз 4-4)
7. З’єднання верхньої та нижньої частини колони
Розрахункова комбінація зусиль в перерізі над уступом (переріз 2-2) 1) M
= 153,56 кН
×м
; N
= -385,7 кН
; 2) M
= -154,59 кН
×м
;N
= -503,96 кН
; Тиснення мостових кранів D
max
= 842,204 кН
; Міцність стикового шва (шов 1) перевіряємо по нормальним напруженням в крайніх точках надкранової частини колони по першій комбінації зусиль M
і N
- - По другій комбінації зусиль - - де l
ef
= b
d
+2×t
pl
= 380 + 2×30 = 440 мм
. Приймаємо товщину стінки траверси 1см
; Приймаємо напівавтоматичне зварювання дротом СВ-08А
; d
= 1,4…2 мм
; b
f
= 0,9; b
z
= 1,05; R
w
f
= 18 кН/см2
; R
w
z
= 0,45×R
un
= 0,45×36 = 16,2 кН/см2
. Довжина зварного шва кріплення ребра до стінки траверси (шов 2) при k
f
= 6мм
; (конструктивно мінімальний катет шва) Переріз вертикальних ребер траверси приймаємо 120х
16 мм
; Визначаємо висоту траверси за умови жорсткості сполучення: h
tr
= 0,8 м
;а саму траверсу заводимо в проріз стінки підкранової гілки колони. Для розрахунку зварних швів кріплення траверси до стінки підкранової гілки колони вибираємо з таблиці сполучень зусиль для перерізу 2-2 значення M
і N
, які дають максимальну реакцію траверси зі сторони підкранової гілки колони, з урахуванням моментів від D
max
і T
. В даному прикладі M
= -153,56кН
×м
; N
= -503,96 кН
; Необхідна висота траверси за умови міцності стінки підкранової гілки колони на зріз Нижній пояс траверси приймаємо конструктивно з листа 560х
14 мм
, а верхні горизонтальні ребра траверси – із двох листів 180х
14 мм
. Максимальний згинаючий момент в траверсі Максимальна поперечна сила в траверсі міцність траверси забезпечена. Вихідні дані: розрахункові сполучення зусиль – для розрахунку бази підкранової гілки колони на рівні зрізу фундаменту: M
= -912,77кН
×м
; N
= -1232,9кН
; матеріал фундаменту – важкий бетон класу В10 матеріали елементів бази – сталь С235.
Товщину траверси приймаємо t
tr
= 12 мм
; а звис плити призначаємо c
= 4,8 см
; Так як L
pl
< висоти перерізу підкранової гілки, тобто < 60 см; то приймаємо мінімально допустиму довжину бази, тобто: L
pl
= 60 + 2×2,5 = 65 см
; Для визначення товщини плити розглянемо три ділянки: - консольна (ділянка 1); - обперту на чотири сторони (ділянка 2); - обперту на три сторони (ділянка 3); Згинаючий момент на ділянці 2 визначаємо як в балці прольотом a
, так як Згинаючий момент на ділянці 3 Приймаємо h
tr
= 20 см
; Нормальні напруження в траверси міцність траверси забезпечена.
III. Розрахунок підкранової балки
Ведемо розрахунок підкранової балки крайнього ряду прольотом 12 м під два крана вантажепідйомністю Q
= 50/10 т
; Режим роботи крана – середній. Проліт цеху – 24 м
. Матеріал балки – сталь Вст3Гпс 5-1;
R
= 230 МПа
= 23 кН/см2
; R
ср
= 135 МПа
= 13,5 кН/см2
.
1. Навантаження на підкранову балку
Для крана Q
= 50/10 т
середнього режиму роботи Fmax
= 470 кН
; вага візка q
m
= 180 кН
; тип кранового рельсу КР
-80. Для крану середнього режиму роботи горизонтальне зусилля на колесо крана T
кн
= 17 кН
;
2. Визначення розрахункових зусиль:
Розрахункове значення вертикальної та горизонтальної поперечних сил Приймаємоh
б
= 130 см
(кратного 10 см
). Задаємося товщиною полиць t
н
= 2 см
; Приймаємо стінку товщиною 1 см
; k
ст
= 126/1 = 126; Приймаємо пояс з листа перерізом 20х
380 мм
, A
n
= 76 см2
;
4. Перевірка міцності перерізу
Геометричні характеристики гальмівної балки відносно осі y
-y
(у склад гальмівної балки входять верхній пояс, гальмівний лист і швелер). Міцність на дію дотичних напружень на опорі забезпечена, так як товщина стінки більше той, яку ми знайшли виходячи з умов зрізу. Жорсткість балки теж забезпечена, так як прийнята висота балки h
б
> h
min
.
IV. Розрахунок та конструювання кроквяних ферм
а) Постійні навантаження: б) Навантаження від снігу: в) Навантаження від рамних моментів Перша комбінація (для оцінок можливостей додаткових зусиль в розкосах і опорній панелі верхнього поясу, а також розрахунку опорного вузла). г) Навантаження від розпору рами
2. Визначення розрахункових зусиль
Зусилля в стержнях ферми від постійного навантаження, навантаження від снігу і опорного моменту визначаємо шляхом побудови діаграми Максвела-Кремона, а результати заносимо в таблицю 2. -653 -866 - - -481 -204,3 -78,7 -78,7 1+2 1+2 - - 1+2 1+2 1+2 1+2 194 393,5 825,8 344 70,5 1+2 1+2 1+2 1+2 -35,11 -35,11 S2
×Mпр
-11,6 0 1,4 1,4 2,9 2,9 -2,7 -3,54 0,754 -0,80 0,80 -0,80 0 0 0 S1
×Mлів
-437,2 194 151,3 151,3 108,4 108,4 -102 -133,4 -28,4 30,2 -30,2 30,2 0 0 0 0 -0,121 -0,121 -0,248 -0,248 0,233 0,305 -0,065 0,069 -0,069 0,069 0 0 0 0,444 -0,346 -0,346 -0,248 -0,248 0,402 0,305 0,065 -0,069 0,069 -0,069 0 0 0 0 -199 -199 -264 -264 120 251,8 -146,5 109,1 -62,3 21,5 0 -24 -24 0 -454 -454 -602 -602 273,5 574 -334 235 -142 49 0 -54,7 -54,7 II-a
III-c
IV-d
V-f
VI-g
I-в
I-e
а-в
в-с
d-e
e-f
II-a
c-d
f-g
3. Підбір перерізів елементів ферми
Підбір і перевірку перерізів стержнів ферми виконуємо в табличний формі Несуча здатність s
£
Ry
×
g
c
кН/см2
- 18<22,8 17,27<22,8 10,41<22,8 21,85<22,8 21,62<22,8 18,33<22,8 11,76<22,8 7,34<19,8 17,71<19,8 17,71<19,8 - 0,95 0,95 0,95 0,95 0,95 0,95 0,95 0,8 - 0,8 0,8 - 0,770 0,809 - - 0,800 - 0,556 - - 0,46 0,46 - 120 120 120 250 150 300 150 300 150 150 - 67/50 59/42 71/115 155/250 42/62 122/101 98/83 196/148 113/85 113/85 - 4,5/5,96 5,13/7,19 3,86/4,8 3,86/4,8 3,51/5,49 2,47/3,72 3,07/4,54 1,53/2,53 1,53/2,53 1,53/2,53 в площині lx
/ly
із площини 250/250 300/300 300/300 275/550 600/1200 170/340 300/375 300/375 300/375 172/215 172/215 A1
тр
см2
47 47 62 37,8 37,8 27,8 18,76 31,2 9,6 - 9,6 9,6 Тт17,5шт1 Тт17,5шт1 Тт20шт1 ^т15шт2 ^т15шт2 ùé110х70х8 ùé80х6 ùé100х8 ùé50х5 - ùé50х5 ùé50х5 Розрахункові зусилля -653 -866 -481 -204 0 -78,7 -78,7 194 393,5 826 344 70,5 II-a
III-c
IV-d
V-f
VI-g
I-в
I-e
а-в
в-с
d-e
e-f
II-a
c-d
f-g
4. Розрахунок зварних швів кріплення розкосів і стояків до фасонок і поясів ферми
Для зварювання прийняте напівавтоматичне зварювання дротом Св-08Г2с
d
= 1,4…2 мм
; b
f
= 0,9; b
z
= 1,05; R
w
f
= 21,5 кН/см2
; R
w
z
= 0,45×R
un
= = 0,45×37 = 16,65 кН/см2
; Визначимо добутки b
f
×
R
uf
= 0,9×21,5 = 19,4 кН/см2
; b
z
×
R
w
z
= 1,05×16,65 = 17,5 кН/см2
; Так як b
f
×
R
uf
> b
z
×
R
w
z
то розрахунок ведемо по металу межи сплавлення. Розрахунок ведемо в табличний формі. Таблиця 4 - Таблиця розрахунку швів N
, кН kf
, см l
w
, см kf
, см l
w
, см
5. Розрахунок і конструювання вузлів ферми
Необхідна довжина стикового шва при фізичному контролі якості (зварювання напівавтоматичне): Опорний вузол
Розрахункові зусилля, які передаються колоною на ферму: Болти кріплення приймаємо з конструктивних міркувань Æ 20 мм
. Для конструювання вузла визначаємо мінімальну довжину стикового шва, яким фасонка прикріплюється до тавру (нижній пояс) Напруження в торці опорного фланця при його конструктивній товщині Розрахунок зварних швів кріплення фланця до фасонки виконуємо на зусилля: F
, N
I
і N
I.
×
l
= M
. і l
w
= h
ф
– 1 см
= 45 – 1 = 44 см
; Для розрахунку опорного стільчика приймаємо його товщину t
ст
= 30 мм
; ширину b
ст
= b
фл
+ 20 мм
= 200 + 20 = 220 мм
; Що не перевищує 85×b
f
×k
f
= 85×0,9×0,6 = 46 см
; h
ст
= 17,5+1 = 18,5 см
; Приймаємо стільчик висотою h
ст
= 200 мм
; Монтажний вузол
Приймемо довжину швів вздовж накладки 32 см; Призначаємо ширину накладок з урахуванням розміщення зварних швів b
н
= 14 см
; Товщина накладки: 42,6/2×14 = 1,52 см
; Прийнято розміри накладки 140х
16 мм
; Приймемо довжину швів вздовж накладки 33 см
; При конструктивній висоті накладки h
b
н
= 10см
; Товщина накладки t
н
= A
b
н
/h
b
н
= 9,7/10 = 0,97 см
; Прийнято розміри вертикальної накладки 100х
10 мм;
Приймемо довжину швів 22 см
і розміщуємо їх вздовж скосу накладки. 1. СНіП II-23-81 ”Стальні конструкції”. 2. СНіП 2.01.07-85 ”Нагрузки и воздействия ”. 3. “Металеві конструкції”. Загальний курс: В.А. Беленя, Г.С. Веденников та інші; під редакцією Беленя Е.И.: Стройиздат 1986 р. 4. Методичні вказівки до виконання курсового проекту з металевих конструкцій “Визначення навантажень і розрахунок рами каркасу одноповерхової промислової будівлі” В.В. Пінський, В.М. Дмітрієнко, В.І. Вербицький 1995 р. 5. Методичні вказівки до виконання курсового проекту з металевих конструкцій “Розрахунок та конструювання позацентрово стиснутих одноступінчатих колон” 6. Методичні вказівки до виконання курсового проекту з металевих конструкцій ”Розрахунок та конструювання кроквяних ферм”
|