Проектирование поперечной рамы промышленного здания. Расчет фермы

Страницы работы

Фрагмент текста работы

6. Расчет фермы


Расчётная схема фермы представлена на рис. 6.1:

  Рис. 6.1.  Расчётная схема фермы

Условная нагрузка на ферму определяется по формулам:

Рп=qп*d,

Рсн=qсн*d, где d – размер панели верхнего пояса фермы;

qп – погонная расчетная нагрузка от собственного веса покрытия;

qсн – погонная расчетная нагрузка от снега.

Рп=18.24*3=54.72 кН,

Рсн=45.6*3=136.8 кН.

6.5. Расчет швов

Для сварки узлов фермы применяем полуавтоматическую сварку под флюсом проволокой Св – 08ГА d=2мм (ГОСТ 2246 – 70*). Коэффициенты и расчетные сопротивления, принимаемые при расчете по металлу шва:

bf=0.9, по [3, табл. 34];

gwf=1, по [3, п.11.2];  

Rwf=20 кН/см2, [3, табл. 56];

При расчете по металлу границы сплавления:

bz=1.05, по [3, табл. 34];

gwf=1, по [3, п.11.2];  

Rwz=0.45*Run=0.45*47=21.15 кН/см2, [3, табл. 51];

bf*gwf*Rwf=0.9*1*20=18кН/см2<bz*gwz*Rwz=1.05*1*21.15=22.2кН/см2.

Рассчитываем швы, прикрепляющие раскосы и стойки к нижнему и верхнему поясам фермы. 

Величина сварного шва должна быть в пределах:

где kf,min=4мм – минимальный катет, определяемый по [3, табл.38];

kf,max – максимальный катет шва, равный:

-  для шва по обушке kf,max=1.2*tуг;

-  для шва по перу kf,max=tуг-1мм.

Несущая способность швов определяется по металлу шва:

Расчет швов приведен в табл.6.6.

Табл.6.6.

Таблица расчета швов.

Сечение

[N], кН

Шов по обушку

Шов по перу

Nо,кН

kf,max,см

kf,см

lш,см

Nп,кН

kf,max,см

kf,см

lш,см

Р – 1

160х10

1075.9

753.13

1.2

0.8

27

322.77

0.9

0.6

16

Р – 2

90х7

771.36

540

0.84

0.8

20

231.4

0.6

0.5

14

Р – 3

110х8

445.09

311.6

0.96

0.8

12

133.5

0.7

0.6

7

Р – 4

50х5

126.30

88.41

0.6

0.6

5

37.9

0.4

0.4

4

С – 2

70х5

191.52

134.1

0.6

0.6

7

57.5

0.4

0.4

5

С - 3

63х5

134.73

94.3

0.6

0.6

6

40.4

0.4

0.4

4

6.6.Расчет узлов фермы

Нумерация узлов представлена на рисунке 6.2.

Рис. 6.2. Нумерация узлов фермы

Узел-1:

Рассчитаем опорный узел, рис 6.3.

                       Рис. 6.3. Опорный узел фермы

Определим опорную реакцию фермы:

Ra=

Опорный фланец принимаем толщиной 20 мм и шириной 280 мм. Проверяем напряжение смятия торца фланца:

 кН/см2<Rр= 47 кН/см2.

Условие выполняется.

Болты крепления нижнего пояса к колонне принимаем конструктивно М20 кл. 5 в количестве 6 штук.

Выполним проверку шва, соединяющего фасонку и нижний пояс с опорным фланцем.

Касательное напряжение:

=12.7 кН/см2<bf*Rwf*gwf=18 кН/см2.

Условие выполняется.

Нормальное напряжение:

sw=0.

Проверяем прочность сварного стыкового шва соединения нижнего пояса с фасонкой. Касательное напряжение:

, где

tw=0.7 см;

lw=l-2tw=58-2*0.7=56.6 см.

Нормальное напряжение:

где е=hнп-z0=12.64-1.92=10.72 см.

Условное приведенное напряжение:

>1,15*Rwy*gc=

=1,15*0,85*Ry*gc =1,15*0,85*33.5*1=32.7 кН/cм2.

Проверяем прочность швов соединяющих нижний пояс с фасонкой. При этом зададимся kf=6 мм.

Касательное напряжение:

, где

lw=l-1 см=58-1=57 см.

Нормальное напряжение:

где е=z0=1.92 см.

Условное приведенное напряжение:

>1,15*Rwy*gc=

=1,15*0,85*Ry*gc =1,15*0,85*31.5*1=30.8 кН/cм2.

Высоту опорного столика определим исходя из необходимой длины швов:

Принимаем lw=36 см.

Проверим опорное сечение на срез:

кН/cм2<Rs*gc=

=0,58*Ry*gc=0,58*33.5*1=19.43 кН/cм2.

Условие выполняется.

Узел –2:

Промежуточный узел представлен на рисунке 9.5.     

Рис. 9.5. Промежуточный узел фермы

Проверяем сварной стыковой шов соединения фасонки с верхним поясом. Усилие в стыке:

Ncт=Nb-3=915,8 кН.

Касательное напряжение:

, где

tw=0,95 см;

lw=l-2tw=84-2*0,95=82,1 см.

Нормальное краевое напряжение:

где

Р=Рпсн=54,1+83,2=137,3 кН;

l=hвп-z0=20-3,44=16,56 см.

 кН/cм2.

Условное приведенное напряжение:

<1,15*Rwy*gc=

=1,15*Ry*gc =1,15*24*1=27,6 кН/cм2.

Рассчитаем швы прикрепляющие раскос 2-3 к верхнему поясу фермы.

Примем kf=6 мм.

По обушку:                                                                                                                                                                                                                                                                                                                     

По перу:

Швы прикрепляющие опорный раскос к верхнему поясу фермы равны швам прикрепляющим опорный раскос к нижнему поясу фермы (см. узел-1).

Узел-3:

Выполним расчет монтажного соединения нижнего пояса, рис. 9.4.

Рис. 9.4. монтажный узел

Растягивающее усилие в стыке:

N=Nк-5+N5-7*cosa=1057,6-29,7*0,707=1036,6 кН.

Принимаем в качестве материала для фланца сталь С345, с Ry=300 МПа. Толщину фланца принимаем 30 мм. Соединение выполняем на высокопрочных болтах М30 из стали 40Х “селект” с Rbun=950 МПа, диаметр отверстий под болты 32 мм, dш=50 мм, площадь сечения болта по табл. 62 [3] Аbn=5,6 см2.

Расчетное сопротивление растяжению высокопрочного болта:

Rbh=0,7*Rbun=0,7*950=665 МПа.

Вычислим несущую способность болтов внутренней и наружной зон:

Рbh=gb*Rbh*Abn=0,9*66,5*5,6=335,1 кН.

gb- коэффициент, учитывающий релаксацию напряжений в болте.

Для внутренней зоны:

Nb,bn= Рbh=335,1 кН.

Для наружной зоны:

Nb,n= Nb,bn/K=335,1/1,8=186,1 кН, где

К – коэффициент, учитывающий неравномерность нагрузки на высокопрочные болты.

Для внутренней зоны принимаем два болта nb=2.                  

Количество болтов для наружной зоны:

nn= 

Принимаем nn=2.

Проверим размеры размещения болтов:

b1=60-8,5/2=55,75 мм>dш/2+kf+2мм=50/2+8+2=35 мм;

b1=55,75 мм<3,5d=3,5*30=105 мм;

а=70 мм>0,8 dш=0,8*50=40 мм;

b1=55,75 мм<a=70 мм<1,4 b1=1,4*55,75=78,05 мм;

а=70 мм>60 мм;

w=320/2=160 мм<4*b=4*( b1- kf )=4*(55,75-8)=191 мм, где

b1 – расстояние от грани пояса до оси болта;

а – расстояние от грани фланца до оси болта;

w – ширина фланца на один болт.

Условие размещения болтов соблюдается.

Выполняем проверку несущей способности фланцевого соединения.

Параметр жесткости болта:

где

a и b - коэффициенты, принимаемые по табл. 80 [9], в зависимости от отношения:

Принимаем a=0,388, b=0,257.

Изгибающий момент:

 кН*см.

Вычисляемый параметр:

При m=2,2 и x=0,504 по табл. 81 [9] определяем параметр g=1,711.

Расчетное усилие на болт наружной зоны:

Полная несущая способность фланцевого стыка:

Nfl=nb*Nb,bn+nn*Nb,n=2*335,1+2*186,1=

=1042,4 кН>N=1036,6 кН.

Условие прочности выполнятся.

Проверяем соединение на сдвигающее усилие. Контактное усилие:

V=Rbh*Abn-1,2*Nb,n =66,5*5,6-1,2*186,1=149,1 кН.

Условная поперечная сила:

Qloc=0,1*m*N, где

m =0,42 – коэффициент трения, принимаемый по табл. 36* [3].

Qloc=0,1*0,42*1036,6=43,5 кН.

Проверяем условие:

Q=Qloc=43,5 кН<m*n*V=0,42*2*149=125,2 кН.

Условие выполняется.

Проверку прочности сварного соединения нижнего пояса сфланцем выполняем по двум сечениям.

По металлу шва:

а) для пояса:

где

см2.

Рf=sf*tf=9,2*1,28=11,8 кН/см2<bf*Rwf*gwf=16,2 кН/см2.

 кН/см2<bf*Rwf*gwf=                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                 

=16,2 кН/см2.

б) для стенки:                                

Рw=sw*tw=7,7*0,85=6,6 кН/см2<bf*Rwf*gwf=16,2 кН/см2.

 кН/см2<bf*Rwf*gwf=16,2 кН/см2.                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                           

Прочность сварных швов обеспечена.

Проверка фланца на поверхностный отрыв в околошовной зоне.

а) для пояса:

 кН/см2<*Rth*gwc=22,5 кН/см2, где

Rth=0,5Ru=0,5*450=225 МПа.

б) для стенки:

 кН/см2<*Rth*gwc=22,5 кН/см2,

Условия прочности выполняются.

Поверяем прочность сварного стыкового шва соединения нижнего пояса с фасонкой.

Усилие в стыке:

Nст=N5-7*cosa=29,7*0,707=20,8 кН.

Касательное напряжение:

, где

lw=l-2tw=30-2*0,85=12,3 см.

Нормальное напряжение:

где е=hнп-z0=17,5-3,07=14,43 см.

Условное приведенное напряжение:

<1,15*Rwy*gc=

=1,15*0,85*Ry*gc =1,15*0,85*24*1=23,5 кН/cм2.

Прочность шва обеспечена.

Рассчитаем швы прикрепляющие раскос 5-7 к нижнему поясу фермы.

Примем kf=6 мм.

По обушку:                                                                                                                                                                                                                                                                                                                     

По перу:

Принимаем lw= lw,min=6 см.

Рассчитаем швы прикрепляющие стойку 7-14 к нижнему поясу фермы.

Примем kf=6 мм.

По обушку:                                                                                                                                                                                                                                                                                                                     

По перу:

Принимаем lw= lw,min=6 см.

Заключение

В данном курсовом проекте запроектирована поперечная рама промышленного здания на следующие нагрузки:

-  постоянная:               qп=18,048 кНм;

-  снеговая:                   qсн=27,72 кНм;

-  ветровая:                   qв1=3,12 кНм,

qв2=2,34 кНм,

Fв1=16,5 кН,

Fв2=12,4 кН;

-  от мостовых кранов: Dmax=1329 кН,

Dmin=346,5 кН,

Mmax=664,5 кНм,

Mmin=173,25 кНм,

T=45,4 кН.

Колонна запроектирована ступенчатого типа. Верхняя часть представляет собой двутавр составленный из трёх листов: стенка – 300 x 12 мм, полки –

426 x 6 мм. Подкрановая ветвь сквозной части колонны выполнена из прокатного двутавра №50, наружная ветвь – швеллер состоящий из трёх листов:

520 x 8, 2 x 120 x 12.

Ферма трапециевидного очертания с уклоном i=1/12. Пояса выполнены из широкополочных тавров, решётка из сдвоенных

Похожие материалы

Информация о работе