Контрольная работа по "Технологии"

1.Компоновка  конструктивной схемы каркаса

1.1. Исходные  данные.

Конструктивное решение промышленного  здания:

Пролет здания L = 9 м., шаг колонн В = 6 м., длина здания ℓ = 30 м.

     Температурный режим здания – теплый

    Тип фермы – балочная, треугольного очертания, решетка раскосная со стойками.

2. Расчет стропильной фермы

2.1 Выбор расчетной  схемы.

Ферма балочного типа опирается шарнирно (передает только опорные реакции)

 

     2.2 Сбор нагрузок.

    На стропильную ферму действуют несколько видов нагрузки:

- постоянная нагрузка собственный вес фермы, вес конструкции покрытия, вес конструкции связи, опорные моменты от жесткости узлов и т.д.

- временно кратковременная нагрузка – снеговая нагрузка, ветровая

                                                                                                              Таблица 1.

№	Вид нагрузки	Нормативная нагрузка, кН/м2,	Коэффициент надежности по нагрузке	Расчетная нагрузка, кН/м2,
1	Гидроизоляция (3слоя рубероида)	0,12	1,3	0,156
2	Стяжка ц/п	0,36	1,3	0,468
3	Утеплитель пеноизол  ρ=25кг/м3 пароизол,(1слой пергамина)	0,04   0,012	1,3   1,3	0,052   0,016
4	Металлический настил	0,18	1,05	0,189
5	Металлич. конструкции  шатра	0,3	1,05	0,315

 

- расчетная равномерно распределенная  нагрузка на раму,

где В = 6м,- шаг фермы, - коэффициент надежности для производственных зданий. -распределенная нагрузка от веса кровли

- сосредоточенная сила от  постоянной нагрузки

- Временная нагрузка:

• Снеговая нагрузка (район строительства г. Воркута)

;

 

 п5.7[2], табл.4[2],

 п.5.3.

• Ветровая нагрузка

При шарнирном сопряжении на ферму передаются усилия от ветровой нагрузки. Ферма несимметричная, необходимо определить усилия в стержнях фермы при действии ветра слева и справа.

- Активное давление  ветра  , где

- 0,48 кн/м² п.6.4[3], нормативный скоростной напор ветра,

с =0,8 п.6.6[3], аэродинамический коэффициент, учитывающий конфигурацию здания для активного давления ветра,

к = 1, п.6.5. [3], коэффициент учитывающий изменение давления ветра по высоте: γ_f =1.4 п.6.11/3/.

Сосредоточенная сила от активного давления

, где 

- высота фермы на опоре.

- Пассивного давление  ветра  , где

- 0,48 кн/м² п.6.4[3], нормативный скоростной напор ветра для Воркуты,

с =0,6 п.6.6[3], аэродинамический коэффициент, учитывающий конфигурацию здания для пассивного давления ветра,

 Сосредоточенная сила  от пассивного давления

,

2.3. Статический  расчет

Статический расчет  фермы производим от каждого вида нагрузки. При расчете  определяем усилия в каждом стержне  фермы. Расчет фермы производим графически, т.е. построение диаграммы Максвелла-Кремоны. Результаты расчета сводятся в таблицу усилий.(табл.2)

 

 

Расчетные усилия в стержнях фермы

                                                                                                               Таблица 2.

пояс	№ стержня	Усилия от постоянной нагрузки		Усилия от снеговой нагрузки		Усилия от ветровой нагрузки Wп		Усилия от ветровой нагрузки Wл		№ сочет-я	N max, кн
		Р=1	Р=Рн	1	0,9	1	0,9	1	0,9		+	-
			1	2	2а	3	3а	4	4а
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13
Верхний пояс	а-1 б-2 в-4 г-5 д-7 е-8	-4,3 -3,35 -2,5 -2,5 -3,35 -4,3	-44 -34,3 -26 -26 -34,3 -44	-90,3 -70,35 -53 -53 -70,35 -90,3	-81,3 -63,3 -48 -48 -63,3 -81,3	+0,82 +0,58 +0,34 -0,46 -0,66 -0,86	+0,74 +0,52 +0,31 -0,41 -0,59 -0,77	-0,86 -0,66 -0,46 +0,34 +0,58 +0,82	-0,77 -0,59 -0,41 +0,31 +0,52 +0,74			134,3 104,7 79 79 104,7 134,3
Нижний пояс	1-ж 3-ж 6-ж 8-ж	+3,5 +2,75 +2,75 +3,5	36 28,1 28,1 36	73,5 58 58 73,5	66,2 52,2 52,2 66,2	1,66 1,48 1,2 1	1,49 1,33 1,08 0,9	1 1,2 1,48 1,66	0,9 1,08 1,33 1,49		109,5 86,1 86,1 109,5
Раскосы	2-1 4-3 6-5 8-7	-0,9 -1,15 -1,2 -0,75	-9,2 -11,8 -12,3 -7,7	-18,9 -24,2 -25,2 -15,8	-17,0 -21,8 -22,7 -14,2	-0,22 -0,34 +0,26 +0,16	-0,2 -0,31 +0,23 +0,14	+0,16 +0,26 -0,34 -0,22	+0,14 +0,23 -0,31 -0,20			28,1 36 38 24
Стойки	3-2 5-4 7-6	+0,5 +1,85 +0,4	+5,1 +19 +4,1	+10 +39 +8,4	+9,5 +35,1 +7,6	+0,14 +0,08 -0,1	+0,13 +0,07 -0,09	-0,1 +0,08 +0,14	-0,09 +0,07 +0,13		15,6 58 12,5

 

2.4 Подбор сечений  стержней фермы

Стержни фермы рассчитываются, как центрально сжатые на устойчивость или как центрально растянутые на прочность.

Расчетная длина сжатого  стержня в плоскости фермы  и из плоскости:

где μ_x(y) – коэффициент расчетной длины при потере устойчивости в плоскости (x-x) и из плоскости (y-y) фермы табл.11/1/; l_0x(0y) – геометрическая длина стержня (расстояние между точками закрепления от смещения в плоскости x-x (y-y)).

Точками закрепления  узлов фермы от поперечного смещения могут являться связи, плиты покрытия, прогоны и т.п. Расчетная длина стержней заносится в таблицу 3.

В таблице производим расчет максимального усилия растяжения и сжатия в каждом стержне.

Принимаем марку стали  ВСт3сп5-1   табл.50 [1];

R_уn = 245 мПа;   R_un = 380 мПа;  R_у = 240 мПа;  R_u = 370 мПа   табл. 51 [1]

Подбор сечений сжатых стержней начинается с определения  требуемой площади:

   

где N — расчетное сжимающее усилие, действующее в стержне, кН (табл.2);

 γ_с =0,9- коэффициент условий работы (табл.6/1/); φ =0,5- коэффициент продольного изгиба, определяется по табл.72/1/ в зависимости от гибкости стержня λ.

В первом приближении  коэффициент φ можно определить по заданной гибкости:

• для поясов легких ферм λ = 60÷80,
• для решетки легких ферм λ=100÷120.

По полученной требуемой площади по сортаменту подбирается подходящий профиль с условием A_x ≥ A_тр. Из сортамента выписываются основные геометрические характеристики сечения: A_x, i_x; i_y , результаты заносятся в таблицу 3.

Требуемая площадь сечения  растянутого стержня определяется из условия прочности по формуле:

где N - расчетное растягивающее усилие, действующее в стержне (табл.2), кН; γ_с - коэффициент условий работы (табл.6/1/).

По требуемой площади  по сортаменту подбирается подходящий профиль с условием А_x ≥ А_тр. Из сортамента выписываются основные геометрические характеристики сечения: А_x, i_x, i_у, результаты заносятся в таблицу 3.

По полученным усилиям  подбираем сечения растянутых  и сжатых стержней, производим проверки прочности для сжатых стержней:

для растянутых стержней:

проверка жесткости:

λ_x(y)=l_x(y)/i_x(y)≤[λ]. 

Результаты расчета  и проверок приведены в табл. 3

Подбор сечение элементов  фермы

Таблица 3

№ стержня	Nкон		Сечение мм	А см2	см	см		т.19,20	т.72
	+	-								-	+
Верхний пояс
а-1		134,3	125×80×7	14,1	180/180	4,01/2,29	45/79	127	0,688	138
б-2		104,7	125×80×7	14,1	180/180	4,01/2,29	45/79	139	0,688	108
в-4		79	125×80×7	14,1	180/180	4,01/2,29	45/79	149	0,688	81
г-5		79	125×80×7	14,1	180/180	4,01/2,29	45/79	149	0,688	81
д-7		104,7	125×80×7	14,1	180/180	4,01/2,29	45/79	139	0,688	108
е-8		134,3	125×80×7	14,1	180/180	4,01/2,29	45/79	127	0,688	138
Нижний пояс
1-ж	109,5		75×50×5	6,11	150/150	2,39/1,43	63/105	400			179
3-ж	86,1		75×50×5	6,11	150/150	2,39/1,43	63/105	400			141
6-ж	86,1		75×50×5	6,11	150/150	2,39/1,43	63/105	400			141
8-ж	109,5		75×50×5	6,11	150/150	2,39/1,43	63/105	400			179
Стойки
3-2	15,6		50×32×4        3,17		220/176	1,59/0,9	138/196	400	49
5-4	58		63×40×5	4,98	320/256	2/1,12	160/229	400			116
7-6	12,5		50×32×4	3,17	220/176	1,59/0,9	138/196	400			39
Раскосы
2-1		28,1	63×40×5	4,98	180/144	2/1,12	90/129	149	0,364	155
4-3		36	75×50×5	6,11	260/208	2,39/1,43	109/145	147	0,295	200
6-5		38	75×50×5	6,11	260/208	2,39/1,43	109/145	145	0,295	211
8-7		24	63×40×5	4,98	180/144	2/1,12	90/129	153	0,364	132

 

2.5 Конструирование  и расчет узлов ферм

Для построения узлов  фермы и определения габаритов  фасонок определяем длины сварных, соединяющих стержни.

Назначаем характеристики швов:

Сварка полуавтоматическая. Сварочная проволока Св 08. Расчетные характеристики сварного углового шва:

R_w¦=180.4 МПа – табл. 56/1/; g_w¦=1 – п. 11.2/1/; g_с=0,9–табл. 6/1/; b_¦=0,7–табл. 34/1/;

R_wz=0,45R_un=0,45×380=171 МПа – табл. 3/1/; g_с=0,9 – табл. 6/1/; g_wz=1–п. 11.2/1/; b_z=1 – табл. 34/1/;

Принимаем k_¦=5 мм (табл. 38/1/),.

Для расчета принимается максимальная длина.

Полная длина сварного шва состоит из шва на обушке и  шва на пере

где ; - длина сварного шва соответственно на обушке и на пере.

Длина шва на обушке и на пере определяется из равенства статических моментов относительно центра тяжести сечения создаваемых швом на обушке и швом на пере.

,

где h – высота сечения стержня; z₀ – расстояние от обушка до центра тяжести сечения.

Расчетные характеристики сварного углового шва:

разрушение по металлу шва

разрушение по границе  сплавления:

       

Длина сварного шва определяется из выражения:

;

Расчет длины сварных  швов

Таблица 4

№ стержня	Nкон, кН
	+	-
Верхний пояс
а-1		134,3	117	117
б-2		104,7	92	92
в-4		79	69	69
г-5		79	69	69
д-7		104,7	92	92
е-8		134,3	117	117
Нижний пояс
1-ж	109,5		96	96
3-ж	86,1		76	76
6-ж	86,1		76	76
8-ж	109,5		96	96
Раскосы
2-1		28,1	50	50
4-3		36	50	50
6-5		38	50	50
8-7		24	50	50
Стойки
3-2	15,6		50	50
5-4	58		51	51
7-6	12,5		50	50