Компоновка каркаса и определение нагрузок. Компоновка поперечной рамы. Определение нагрузок действующих на ферму. Определение усилий в стержнях фермы

Страницы работы

Фрагмент текста работы

1. Исходные данные.

1.  Пролет здания:                                           30м;

2.  Длина здания:                                            144м;

3.  Шаг поперечных рам:                                6м;

4.  Отметка головки рельса:                           10,4м;

5.  Грузоподъемность крана:                          16/3,2т;

6.  Покрытие шатра: безпрогонное;

7.  Сечение поясов ферм:                              прокатная труба круглого сечения;

8.  Район предполагаемого строительства:   г. Новосибирск.


2. Компоновка каркаса и определение нагрузок.

2.1. Компоновка поперечной рамы.

Вертикальные размеры.

h2=(Hk+100)+f,

где Hk=2800 мм – высота крана ([1] стр.34);

100 мм – допуск на изготовление крана;

f=100 мм – зазор, который учитывает прогиб фермы и провисание связей по нижним поясам ферм.

h2=(2800+100)+100=3000мм.

Длина верхней (подкрановой) части колонны.

Hb=h2+hп.б.+hр,

где hп.б.=(1/10-1/12)*L – высота подкрановой балки (т.к. шаг колонн 6м);

Примем  hп.б=750мм.

hр=150мм – высота подкрановой рельсы.

Hb=3000+150+750=3900мм,

Hb*=Hbhп.б.,

Hb*=3900– 750=3150 мм.

Полная длина колонны.

H= Hb-hп.б.-hр+о.г.р.+hз,

где о.г.р=10400мм – отметка головки рельса;

hз=1000мм – заглубление базы колонны.

H=3900 – 750 – 150+10400+1000=14400 мм,

Длина верхней (надкрановой) части колонны.

Hb= H+hп.б.+hр-о.г.р.-hз

Hb=14400 +750 + 150-10400-1000=3900 мм

Ф=Hb*/H,

Ф=3150/14400=0,22.

Длина нижней (подкрановой) части колонны.

Hн=HHb,

Hн=14400 – 3900=10500мм.

Горизонтальные размеры колонны.

Расстояние от оси колонны до оси подкрановой балки.

Т.к. здание оснащено краном 16/3,2т примем сплошную ступенчатую колонну.

l1+(hbb0)+75,

где hb=400 мм – высота сечения верхней части колонны; Высота нижней части колонны

B1=260 мм – выступающая за ось рельса часть кранового моста ();

b0= 250 мм – привязка оси;

75мм – минимальный зазор между краном и колонной.

l=260+(400 – 250)+75=485мм,

Конструктивно принимаем 750 мм.

Условие:

L=Lкр+2×l,

где Lкр=28500мм – пролет моста крана.

L=28500+2×750=30000мм, удовлетворяется.

Эксцентриситеты.

Е0=0,4*1000=400мм.

Ек=1000-400-250=350мм

2.2. Определение нагрузок действующих на  ферму.

Таблица.1.

Состав покрытия

Nп.п.

Наименование элемента

Нормативный вес, кН/м2

gf

Расчетный вес, кН/м2

Постоянная нагрузка.

1

Защитный слой из гравия, втопленного в битумную мастику.

0,4

1,3

0,39

2

Гидроизоляция – 4-х слойный рубероидный ковер.

0,2

1,3

0,26

3

Цементно-песчаная стяжка .

0,4

1,3

0,52

4

Утеплитель: жесткие минераловатные плиты или пенопласт.

0,06

1,2

0,078

5

Пароизоляция: один слой рубероида.

0,05

1,3

0,065

7

Каркас стальной панели : 3 х 6

0,15

1,05

0,1575

8

Связи по покрытию

0,06

1,05

0,063

9

Собственный вес конструкций ферм и связей

0,25

1,05

0,2625

Итого:

1,57

1,796

Временная нагрузка.

1

Снеговая нагрузка.

1,5

1,4

2,1

Итого:

3,07

3,896

Принимаем кровлю легкого типа – нагрузка g=3,896 кН/м2.

Узловая нагрузка на подстропильную ферму:

Pу=g×B×L

где g=3,896кН/м2 – нагрузка;

B=6 м –шаг колонн;

L=3м – расстояние между узлами фермы;   Pу =3,896*6*3= 70,128кН.


3.Расчёт фермы.

3.1.Определение усилий в стержнях фермы.

Определение усилий в поясах,  раскосах и стоиках фермы производим приближенно, графически с помощью построения диаграммы Максвелла-Кремоны.Расчетные усилия в стержнях фермы приведены в таблице 2.

Таблица 2

Усилия в элементах фермы

(Значения усилий приведены в kN)

№ эл.

Комбинации

Загружения

Nmin

Nmax

1

Верхний пояс

1

0,0

0,0

0,0

2

-561,024

-561,024

-561,024

3

-561,024

-561,024

-561,024

4

-841,536

-841,536

-841,536

5

-841,536

-841,536

-841,536

6

-841,536

-841,536

-841,536

7

-841,536

-841,536

-841,536

8

-561,024

-561,024

-561,024

9

-561,024

-561,024

-561,024

10

0,0

0,0

0,0

Нижний пояс

11

+315,576

+315,576

+315,576

12

+736,344

+736,344

+736,344

13

+876,6

+876,6

+876,6

14

+736,344

+736,344

+736,344

15

+315,576

+315,576

+315,576

Раскосы

16

-446,29

-446,29

-446,29

17

+347,134

+347,134

+347,134

18

-247,9

-247,9

-247,9

19

+148,76

+148,76

+148,76

20

-99,175

-99,175

-99,175

21

-99,175

-99,175

-99,175

22

+148,76

+148,76

+148,76

23

-247,9

-247,9

-247,9

24

+347,134

+347,134

+347,134

25

-446,29

-446,29

-446,29

Стойки

26

0,0

0,0

0,0

27

-70,128

-70,128

-70,128

28

-70,128

-70,128

-70,128

29

-70,128

-70,128

-70,128

30

-70,128

-70,128

-70,128

31

0,0

0,0

0,0

Примечание: Усилия во второй половине фермы аналогичны усилиям в первой половине и получены зеркальным отображением диаграммы  Максвелла-Кремоны.

Схема стропильной фермы.

3.2. Подбор сечений стержней фермы.

Материал поясов и решетки – сталь С245 ГОСТ 27772-88. Для t=2…20мм, Ry=240МПа. Сечения поясов – круглая труба по ГОСТ 8639-82. Сечения решетки – круглая труба по ГОСТ 8639-82.

    Верхний пояс: Nmax= -841,536кН; lef,x=3м; lef,y=6м. Задаемся гибкостью l=90, при этом j=0,612  . Для поясов ферм , коэффициент условия работы gс=1,05 ([4] Таблица 6*).

Атр=N/j×Ry×gc,

Атр= 841,536/1,05∙0,612×240×103×1=0,00546м2.

iтр,x=lef,x/l,

iтр,x=6/90=0,066 м;

iтр,y=lef,y/l,

iтр,y=3/90=0,033м.

По требуемой площади и радиусам инерции принимаем круглую трубу с характеристиками  А=53см2, ix=7,5см, iy=7,5см, D=0.219м, s=0.008м

Проверка сечения:

lx=lef,x/ix,

lx=6/0,075=80;

ly=lef,y/iy,

ly=3/0,075=40.

Для lmax=ly=80; j=0,686;

N/j×А×gc=841,536/0,0053∙1,05∙0,686=220436 кН/м2=220,436МПа.<Ry =240МПа..

Недонапряжение верхнего пояса фермы 8,2%.

При этом lx и ly не должны превышать предельной гибкости по нормам, для сжатого пояса [l]=180-60а.

Где а= N/j×Ry×gc Атр, но не менее 0,5.

а=841,536/0,0053∙1,05∙0,686∙240∙103=0,918

[l]=180-600,918=124,92

[l]>lmax – условие соблюдено. Сечение принято.

Поскольку сечение нижнего пояса не меняться принимаем сечение наеденное для Nmax в этом поясе.

    Нижний пояс:

Nmax= 876,6кН; lef,x=12м; lef,y=6м. Коэффициент условия работы gс=1,05.

Атр=N/Ry×gc,

Атр=876,6/1,05∙240×103=0,00354м2.

По требуемой площади принимаем  круглую трубу с характеристиками А=35,4см2, ix=5,7см, iy=5,7см, D=168мм, s=7мм.

Проверка сечения:

N/А×gc=876,6/0,00354∙1,05=235835кН/м2=235,835МПа. <Ry =240МПа.

Недонапряжение нижнего пояса фермы 1,74%.

При этом lx и ly не должны превышать предельной гибкости по нормам, для растянутого пояса [l]=400.

lx=lef,x/ix,

lx=12/0,057=210,53;

ly=lef,y/iy,

ly=3/0.057=105,26

lmax=210,53

lmax<[l]

Условие выполнено. Сечение принято.

Поскольку сечение нижнего пояса не меняться принимаем  сечение наеденное для Nmax в этом поясе.

    Сжатый (опорный) раскос: Nmax= 446,29кН; lef,x=3,392м; lef,y=3,816м. Задаемся гибкостью l=90, при этом j=0,612. Коэффициент условия работы gс=1,05.

Атр=N/j×Ry×gc,

Атр=446,29/1,05∙0,612×240×103=0,00289м2.

iтр,x=lef,x/l,

iтр,x=3,392/90=0,0377м;

iтр,y=lef,y/l,

iтр,y=3,816/90=0,0424м.

По требуемой площади и радиусам инерции принимаем  круглую трубу с характеристиками А=48,44см2, ix=5,8см, iy=5,8см, D=168мм, s=5мм

ly=lef,y/iy,=lx=lef,x/ix,

lmax=3,816/0,058=66;

Проверка сечения:

Для lmax=lx=66; j=0,791;

N/j×А×gc=446,29/1,05∙0,00256×0,791=210045кН/м2=210МПа. <Ry =240МПа

Недонапряжение опорного раскоса 12,5%

При этом lx и ly не должны превышать предельной гибкости по нормам, для сжатого пояса [l]=180-60а.

                             а=446,29/1,05∙0,00305×0,791∙240∙103=0,73

[l]=180-60∙0,73=136,2

lmax=lx=66

lmax<[l]

Сечение принято.

    Растянутый раскос: Nmax= 347,134кН; lef,x=3,392м; lef,y=3,816м. Коэффициент условия работы gс=1,05.

Атр=N/Ry×gc,

Атр=347,134/1,05∙240×103×1=0,001378м2.

По требуемой принимаем  круглую трубу с характеристиками А=13,8см2, ix=3,5см, iy=3,5см, D=102мм, s=4,5мм.

Проверка сечения:

N/А×gc=343,134/1,05∙0,00138=236807кН/м2=237МПа. <Ry =240МПа

Недонапряжение раскоса 1,25%.

При этом lx и ly не должны превышать предельной гибкости по нормам, для растянутого пояса [l]=350.

lx=lef,x/ix,

lx=3,392/0,035=97

ly=lef,y/iy,

ly=3,816/0,035=109.

lmax<[l]

Сжатыйраскос: Nmax= 247,9кН; lef,x=3,392м; lef,y=3,816м. Задаемся гибкостью l=100, при этом j=0,542. Для всех сжатых элементов решетки,  коэффициент условия работы gс=1,05.

Атр=N/j×Ry×gc,

Атр=247,9/1,05∙0,542×240×103=0,001815м2.

iтр,x=lef,x/l,

iтр,x=3,392/100=0,03392м;

iтр,y=lef,y/l,

iтр,y=3,816/100=0,03816м.

По требуемой площади и радиусам инерции принимаем круглую трубу с характеристиками А=18,8см2, ix=3,8см, iy=3,8см, D=114мм, s=5,5мм

Проверка сечения:

lx=lef,x/ix,

lx=3,392/0,038=89,26;

ly=lef,y/iy,

ly=3,816/0,038=100,4.

Для lmax=ly=100,4; j=0,542;

N/j×А×gc=247/1,05∙0,00188×0,542=231702кН/м2=231,7МПа. <Ry =240МПа

Недонапряжение раскоса 3,46%.

При этом lx и ly не должны превышать предельной гибкости по нормам, для сжатого пояса [l]=180-60а.

а=247,9/1,05∙0,00188×0,542∙240∙103=0,965

[l]=180-60∙0,965=122,1

lmax=ly=100,4

lmax<[l]

Сечение принято.

    Сжатые стойки: Nmax= 70,128кН; lef,x=2,4м; lef,y=2,7м. Задаемся гибкостью l=100, при этом j=0,542; gс=1,05.

Атр=N/j×Ry×gc,

Атр=70,128/1,05∙0,542×240×103×=0,000513м2.

iтр,x=lef,x/l,

iтр,x=2,4/100=0,024м;

iтр,y=lef,y/l,

iтр,y=2,7/100=0,027м.

По требуемой площади и радиусам инерции принимаем  круглую трубу с характеристиками А=7,3см2, ix=2,4см, iy=2,4см.

Проверка сечения:

lx=lef,x/ix,

lx=2,4/0,024=100.

ly=lef,y/iy,

ly=2,7/0,024=112,5.

Для lmax=lx=112,5; j=0,525;

N/j×А×gc=70,128/1,05∙0,00073×0,525=174,268кН/м2=174,27МПа

Похожие материалы

Информация о работе