Стальной каркас одноэтажного производственного здания

Раскос	i	Niл	Niп	(Niл+Niп)Fg	NiлFs	NiпFs	(Niл+Niп)Fs	NiH	NiлМ	NiпМ	NiлММл	NiпММп	∑N	∑N
	26	-5.524	-2.071	-101872	-50114	-18788	-68902		-0.038	0.038	-4743	4743	-170774	-175516
	27	4.143	2.071	83348	37585	18788	56373		0.038	-0.038	4743	-4743	139722	144465
	28	-2.762	-2.071	-64825	-25057	-18788	-43845		-0.038	0.038	-4743	4743	-108670	-113413
	29	1.381	2.071	46302	12528	18788	31317		0.038	-0.038	4743	-4743	77618	82361
	30	0	-2.071	-27778	0	-18788	-18788		-0.038	0.038	-4743	4743	-46566	-51309
	31	-1.381	2.071	9255	-12528	18788	6260		0.038	-0.038	4743	-4743	15515	20257
	32	2.071	-1.381	9255	18788	-12528	6260		-0.038	0.038	-4743	4743	15515	20257
	33	-2.071	0	-27778	-18788	0	-18788		0.038	-0.038	4743	-4743	-46566	-51309
	34	2.071	1.381	46302	18788	12528	31317		-0.038	0.038	-4743	4743	77618	82361
	35	-2.071	-2.762	-64825	-18788	-25057	-43845		0.038	-0.038	4743	-4743	-108670	-113413
	36	2.071	4.143	83348	18788	37585	56373		-0.038	0.038	-4743	4743	139722	144465
	37	-2.071	-5.524	-101872	-18788	-50114	-68902		0.038	-0.038	4743	-4743	-170774	-175516
Стойка	20	-1	0	-13413	-9072	0	-9072		0	0	0	0	-22485	-22485
	21	-1	0	-13413	-9072	0	-9072		0	0	0	0	-22485	-22485
	22	-0.5	-0.5	-13413	-4536	-4536	-9072		0	0	0	0	-22485	-22485
	23	0	-1	-13413	0	-9072	-9072		0	0	0	0	-22485	-22485
	24	0	-1	-13413	0	-9072	-9072		0	0	0	0	-22485	-22485

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6.4.Подбор сечений стержней стропильной фермы.

 

В данном курсовом проекте предусмотрены  стропильные фермы со всеми стержневыми  элементами из парных уголков, составленных в тавр.

 

 

Элемент	№ стержня	Расчетное усилие, кг		Принятое сечение, эскиз	Площадь А, см2	Расчетные длины, см		Радиусы инерции, см		Гибкости		φmin	γc	Напряжение σ, кг/см2
		Растяжение	Сжатие			lefx	lefy	ix	iy	λх	λy
Верхний пояс	8     (2тип)	-	-214147	220х16	68.58	300	300	6.8	9.56	44	32	0.877	0.8	1780
	12       (1 тип)	-	-385438	250х25	119.71	300	300	7.65	10.93	39	27	0.894	0.8	1801
Нижний пояс	1         (4 тип)	129475	-	100х16	29.68	-	-	2.98	4.8	-	-	-	0.95	2181
	3         (3 тип)	386433	-	250х18	87.72	-	-	7.73	10.8	-	-	-	0.95	2203
Раскос	26        (5 тип)	-	-175516	200х16	61.98	435	435	6.17	8.77	70	49	0.754	0.8	1878
	27       (6 тип)	144465	-	140х12	32.49	-	-	4.31	6.3	-	-	-	0.95	2223
	28       (6 тип)	-	-113413	160х14	43.57	348	435	4.92	7.13	71	61	0.747	0.8	1742
	30       (7 тип)	-	-51309	120х10	23.24	348	435	3.69	5.47	94	80	0.584	0.8	1890
Стойка	20        (7 тип)	-	-22485	90х6	10.61	252	315	2.78	4.19	91	75	0.605	0.8	1751

 

Подбор сечения сжатых стержней.

 

При подборе сечения из двух уголков, составленных в тавр, для поясов, опорных раскосов и опорных стоек предварительное значение гибкости назначили , тогда .

   Пример расчета стержня №8:

Определяем расчетные длины  стержней. Расчетная длина стержней верхнего пояса в плоскости фермы равна расстоянию между узлами фермы, т.е. l_efx=3000 мм. Из плоскости фермы расчетная длина стержней верхнего пояса определяется расстоянием между точками (узлами) закрепления горизонтальными поперечными связями по верхним поясам ферм в соответствии с п. 6.2 [1]; l_efy=3000 мм.

Ориентировочные значения радиусов инерции  будущего стержня:

 

i_x = l_efx/λ₀ =3 см;  i_y = l_efy/λ₀ =6 см.

Требуемую площадь сечения центрально сжатого стержня:

                 

  Выбираем два уголка 220х16, площадь каждого А=68,58 см².

 

Стержень проверяется на устойчивость по формуле:

 

Гибкости этого элемента в плоскости  и из плоскости фермы;

Для полученных значений гибкостей найдем минимальное значение коэффициента продольного изгиба =0,877.

Окончательные данные по принятым сечениям заносятся в таблицу.

 

Подбор сечения растянутых стержней.

Требуемую площадь сечения растянутых стержней определяется по формуле:

.

Данные по принятым сечениям заносятся  в таблицу.

 

6.5.Расчет узлов стропильной фермы.

 

Для обеспечения совместной работы двух уголков, из которых состоит  сечение стержневого элемента, между ними помещаются соединительные прокладки с шагом .

Требуемые длины сварных швов определяются формулами:

-по металлу шва:

                                      

-по металлу границы сплавления:

                                      

b-ширина нахлестываемой на листовую фасонку полки уголка.                             

Толщина листовой фасонки t_ф = 16 мм.

Соединение элементов фермы производится полуавтоматической сваркой в углекислом газе (ГОСТ 8050-85) проволокой Св-08Г2С (ГОСТ 2246-70*). 

R_wf  = 2200 кгс/см²;           R_wz = 1710 кгс/см².

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Принятое сечение	№ элем.	Расстояние от обушка до центра тяжести уголка	Расчетное усилие	Коэффициенты, характеризующие глубину  проплавления		Катет шва (см)		Коэффициенты, характеризующие глубину  проплавления		Требуемая длина шва (см)				Принятая длина шва (см)
						По перу	По обушку			По металлу шва		По границе сплавления		По перу	По об.
		z0	Np	βfпер	βzпер	kfпер	kfоб	βfоб	βzоб	lwfпер	lwfоб	lwzпер	lwzоб	lwпер	lwоб
100х16	1	3.06	129475	0.90	1.05	0.8	1.0	0.8	1.00	14	28	16	29	16	29
250х18	3	6.83	386433	0.80	1.00	1.0	1.2	0.8	1.00	33	71	33	73	34	73
220х16	8	6.02	-214147	0.90	1.05	0.8	1.0	0.8	1.00	24	56	26	58	26	58
250х25	12	7.11	-385438	0.80	1.00	1.2	1.4	0.7	1.00	33	81	34	73	34	81
200х16	26	5.54	-175516	0.90	1.05	0.8	1.0	0.8	1.00	20	46	22	47	22	47
160х14	28	4.47	-113413	0.90	1.05	0.8	1.0	0.8	1.00	14	30	15	31	15	31
120х10	30	3.33	-51309	0.90	1.05	0.6	0.8	0.9	1.05	8	16	9	17	9	17

Длины сварных швов 

Укрупнительном стык стропильной фермы из парных уголков.

Узел проектируем в предположении  что 60% расчетного усилия в поясе  приходится на накладки по горизонтальным полкам верхнего пояса и 40% на вертикальные.

Для того чтобы учесть не прогнозируемый момент в данном узле, продольное усилие в поясе искусственно увеличиваем  на 30 %.

Горизонтальные накладки применяются толщиной 14мм и шириной 270 мм. Вертикальные накладки принимаются толщиной, равной толщине листовых фасонок  в данном узле 16мм.

Усилие, приходящееся на горизонтальную накладку:

Усилие, приходящееся на вертикальную накладку:

 

Требуемая длина сварных швов, прикрепляющих горизонтальную накладку к поясу:

-по металлу шва

                        

-по металлу границы сплавления

                        

Принимаем l_w1 = 60см,  l_w2 = 45см.

Требуемая длина сварного шва прикрепляющего вертикальную накладку к листовой фасонке:

-по металлу шва

-по металлу границы сплавления

 

Принимаем l =32см, l_w3 = 7см.

 

Компоновка опорного узла нижнего пояса

 

В начале опорный узел компонуется  исходя из требуемых длин сварных швов, прикрепляющих опорный раскос и нижний пояс к листовой фасонке, и нахлеста листовой фасонки на опорные ребра приблизительно в 100мм.

Принимаем l_w=800мм

Проверка несущей способности  швов.

 кг, F =175516∙сos44^˚ =126256 кг.

 

 

 

 

- по металлу шва:

 

- по металлу границы сплавления:

 

При l_w=800мм несущая способность сварных швов, прикрепляющих опорные ребра к листовой фасонке обеспечена.

 

Проверим несущую способность  сварных швов, прикрепляющих опорные  ребра к колонне:

 

 

 

 

- по металлу шва:

 

- по металлу границы сплавления:

 

Несущая способность обеспечена, оставляем l_w=800мм.

7. Расчет и конструирование ступенчатой колонны.

 

7.1. Определение расчетных длин участков ступенчатой колонны.

 

Для   одноступенчатых   колонн   одноэтажных промышленных   зданий,   жестко  закрепленных   и фундаментах  при помощи анкерных болтов, значения коэффициентов приведения расчетной  длины в плоскости рамы определяются раздельно: для нижнего μ_x1 и верхнего μ_x2 участков   колонны.   Коэффициент μ_x1 следует принимать в зависимости от отношения погонных изгибных жесткостей участков.

 

и  величины отношения критических  сил потери устойчивости по участкам:

где: J₁, l₁, J₂, l₂ -моменты инерции сечений и длины соответственно нижнего и верхнего участков колонны;

Здесь F₁ = D_max = 139072 кг; F₂ =134910 кг - опорное давление ригеля от действия на него нагрузки от собственного веса и снега.

При верхнем конце колонны, закрепленном от поворота и возможности его  свободного смещения вдоль рамы, коэффициент  μ_x1 определяется по табл. 68 [1].

μ_x1=1.731

Коэффициент расчетной длины μ_x2 для верхнего участка колонны следует определять по формуле:

Из плоскости рамы участки   ступенчатой колонны    считаются  закрепленными шарнирно, и поэтому  коэффициенты приведения расчетной  длины μ_y1 μ_y2 принимаются равными единице.

Расчетная      длина  подкрановой части колонны в плоскости рамы:

,

соответственно надкрановой  части

.

Расчетные длины колонны из плоскости  рамы подкрановой части

;

надкрановой части

(h_b = 152,6 см- высота подкрановой балки).

 

 

 

 

 

7.2. Расчет и конструирование надкрановой части колонны.

 

Сечение принимаем в виде сварного двутавра высотой b_u = 500 мм.

Предварительный подбор сечения верхней  части колонны   производят  по   приближенной  формуле Ясинского:

,

N = 134910 кг – расчетное продольное усилие; е_x, = M_x / N = 92,5 см - эксцентриситет     действия     продольной     силы; М_x = 124811 кг∙м– расчетный изгибающий момент; h = b_u – высота сечения колонны.

Расчетные  значения  продольной  силы   N   и изгибающего момента М_x на участке колонны выбираем по данным таблицы расчетных сочетаний загружений для сечений 3-3 или 4-4 при одной и той же комбинации загружений. При этом за расчетные значения N и M_x принимаем такие, для которых значение A_cal максимально.

 

Компонуем сечение надкрановой  части колонны исходя из величины A_cal =305,4 см².

Составное сварное сечение верхней  части колонны компонуется из трех листов (рис. 6.2), которые должны соответствовать ГОСТ 82-70 "Сталь широкополосная универсальная"