Проектирования стального каркаса одноэтажного промышленного здания в г. Красноярск (пролёт поперечной рамы - 33 м, длина здания - 4 пролёта)

Cодержание.

Стр.

1.  Введение.

2.  Задание на курсовой проект.

3.  Компоновка.(схема поперечника, связи по нижним поясам, связи по верхним поясам, вертикальные связи.)

4.  Компоновка поперечной рамы (горизонтальные и вертикальные размеры).

5.  Сбор нагрузок.

ü  Постоянные нагрузки.

ü  Снеговые нагрузки.

ü  Крановые нагрузки.

ü  Ветровые нагрузки.

6.  Статический расчёт рам (таблица расчётных комбинаций нагрузок.

7.  Конструирование и расчёт ступенчатой колонны.

ü  Определение расчётных длин.

ü  Расчёт сечения (верхней части колонн).

ü  Расчёт нижней части колонны(колонна сквозная).

ü  Расчёт сопряжения верхней и нижней части колонны.

ü  Расчёт базы колонны(для одной ветви).

ü  Сопряжение ригеля с колонной.

8.  Расчёт сквозного ригеля.

ü  Расчёт узловых нагрузок.

ü  Статический расчёт.

ü  Расчётное усилие.

ü  Расчёт и конструирование сечений и узлов.

9.  Конструирование каркаса.

ü  Стадия металлических конструкций: монтажные схемы, связи колонн, подкрановых балок, ферм узлов(схема ограждающих конструкций).

ü  Конструкционная схема каркаса(схема колонны в верхнем и нижнем поясах, схемы ригеля, три узла: база, траверса, сопряжение фермы с колонной).

Введение.

Цель курсового проекта по металлическим конструкциям: приобретение навыков в решении основных вопросов проектирования стального каркаса одноэтажного производственного здания.

ü   Освоить методику компоновки производственного здания.

ü   Определить нагрузки на несущие элементы каркаса здания.

ü   Определить расчётные сочетания нагрузок и расчётные усилия в несущих элементах каркаса.

ü   Произвести расчёт и конструирование колонны производственного здания и её узлов.

ü   Произвести расчёт и конструирование стропильной фермы и её узлов.

1. Компоновка конструктивной схемы каркаса.

Состав покрытия приводится в таблице 1. Стропильные фермы трапецеидальные с уклоном верхнего пояса i.=0.015, высотой на опоре мм. Высотой посередине :

   мм

    Таблица 1.

Постоянная нагрузка от покрытия.

№ №	Состав покрытия	Нормативная, кПа		Расчётная, кПа
1.	Защитный слой-битумная мастика с втопленным гравием,t=20мм	0,42	1,3	0,55
2.	Гидроизоляция 4 слоя рубероида.	0,2	1,3	0,26
3.	Утеплитель мин. вата.t=20мм.	0,24	1,3	0,31
4.	Пароизоляция 1 слой рубероида	0,04	1,3	0,05
5.	Стальной профильный настил t=0,8мм	0,13	1,05	0,14
6.	Прогоны сквозные, пролетом 6м	0,15	1,05	0,16
7.	Собственный вес металлических конструкций шатра.	0,30	1,05	0,31
	Итого:	1,48		1,78

Основные компоновочные размеры поперечной рамы.

 Вертикальные размеры (-по прил. 1):

 

 Принимаем  кратное 200мм.

 

 Принимаем  кратное 600мм.

 

 где - по прил.1.(1).

Заглубление базы ниже уровня пола принимаем 1000мм.

  

 

Горизонтальные размеры (-по прил. 1.(1))

Для здания среднего режима работы не предусматривается специальный проход в теле колонны или рядом с колонной, поэтому принимаем привязку разбивочной оси к наружной грани колонны (а=250мм) высоту сечения

верхней части колонны не менее (-типовой размер привязки фермы к разбивочной оси).

Назначаем (кратно250 мм).

Жесткость ().

Пролёт мостового крана .

Сечение верхней части колонны принимаем сплошным, двутавровым, нижней-сквозным.

 Расчёт поперечной рамы каркаса.

 Сбор нагрузок.

В соответствии с конструктивной схемой (рис 1) принимаем расчётную схему (рис 5.1)

Расстояние между центрами тяжести верхней и нижней части колонны

 

Соотношение моментов инерции принимаем в соответствии с рекомендациями (1), стр. 287.

  тогда относительные величины

Нагрузки на поперечную раму.

Все нагрузки подсчитываются с учётом коэффициента надёжности по назначению стр.34.

 Постоянная нагрузка.

Нагрузка на 1 кровли подсчитана в таблице 1.

Расчётная равномерно распределённая линейная нагрузка на ригель рамы:

 

где:-равномерно распределённая нагрузка на 1покрытия, прини мая из таблицы 1.

 -шаг ферм, равный шагу поперечных ферм;

 соs -косинус угла наклона плоскости кровли к горизонтали.

Опорная реакция ригеля рамы:

Расчётный вес верхней части колонны 20% веса всей колонны, равен:

Нижняя часть колонны составляет 80% веса всей колонны:

где: - коэффициент надёжности по нагрузкам

        -нормативная нагрузка, принимаемая по таблице 12.1

    -пролёт поперечной рамы.

Поверхностная масса стен ,переплётов с остеклением .Вес стен и верхней части колонны F1:

 

где:

 -ширина полосы остекления,

 -выступ стены парапета.

В нижней части колонны ширина остекления , а общая высота стены

Снеговая нагрузка.

В соответствии с вес снегового покрова .

  1,48

При  1,51,00,8 коэффициент перегрузки п.5.7.

Линейная распределённая нагрузка от снега на ригель рамы по формуле:

Опорная реакция ригеля:

Вертикальные усилия от мостовых кранов.

По приложению 1находим характеристики кранов.

К=5350мм, В=6580мм, 362,5кН.

Расстояние между колёсами соседних кранов 1,23м.

Максимальное давление кранов на колонну-

где- по таблице. 12.1

      коэффициенты перегрузки и сочетания; принимаемые 1.1 и 0.85 для двух кранов с режимом работы 7к в соответствии с :

     ординаты линии влияния, рис3

   полезная нормативная нагрузка на тормозной площадке.

    ширина тормозной площадки.

Минимальное давление колеса крана определяем по формуле 12.6

где:вес крана с тележкой;

 грузоподъёмность крана;

 число колёс с одной стороны крана.

Минимальное давление крана на колонну  вычисляется аналогично формуле для .

Сосредоточенные моменты и от вертикальных усилий вычисляем по формулам 12.7

 

где

 

Горизонтальная сила от мостовых кранов, передаваемая одним колесом-формула 12.4

Горизонтальное давление крана на поперечную раму Т (формула 12.8):

   

Считаем точку приложения силы Т на уровне головки рельса подкрановой балки.

Ветровая нагрузка.

Нормативный скоростной напор ветра смотрим в  . Тип местности В-см. Приложение , коэффициенты К для 5м-0,5; для 10м-0,65; для 20м-0,85; для 40м-1,1. По формуле 12.10:

Линейная распределённая нагрузка при высоте:

До 5м-

До 10м-

До 20м-

До 40м-

Сосредоточенные силы от ветровой нагрузки-формула 12.12:

;

     величины ветровой нагрузки, соответствующие высотам -верху здания-отметка верха парапета; -уровню нижнего пояса ферм:

 

получаем:

 .

 Статический расчёт рамы и определение расчётных усилий.

Соотношение жесткостей элементов рамы Эксцентриситет

Эксцентриситет давления крана .

Эксцентриситет опорного узла стропильной фермы

Учёт пространственной работы осуществляется введением реактивного отпора RM при действии и , а также реактивного отпора RT, при расчёте на горизонтальную тормозную силу.

RM=(1-)

RT=(1-)

Где:

; .

 и определяются по схемам рис. 3,4.

Формулы для и  принимаются по табл. 12.3.

Где: ;

; ; .

; ; ; .

Вычисляем исходные коэффициенты:

; ;

-1=1/0.2-1=4; ;

  

 

RM=

RT=

Исходные данные статического расчёта показаны на схемах рисунок 5:

Схема 1. Компоновочные параметры рамы и соотношения жесткостей эле ментов рамы