Автор работы: Пользователь скрыл имя, 03 Февраля 2013 в 01:58, реферат
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
2.5.1Узлы фермы
Для избежание дополнительных усилий необходимо центрировать стержни в узлах по осям, проходящим через их центры тяжести с округлением до 5 мм. Для уменьшения действия сварочных напряжений стержни решетки не доводят до поясов на расстояние: а=6t+20 = 56мм, а≤80 мм
где t = 6мм – толщина фасонки.
3. Расчет колонны
3.1 Выбор расчетной схемы.
Расчетная схема колонны зависит от способа соединения с фундаментом и фермой
|
где =7,15м- геометрическая длина колонн (расстояние между точками закрепления) Мх = 2, - расчетная длина в плоскости х:
где =3,58м- геометрическая длина колонн в плоскости y: Му = 1,
|
3.2 Сбор нагрузок
Колонна работает в составе каркаса здания. Сбор нагрузок выполняется на каркас. Все нагрузки, действующие на каркас здания, определяются с учетом коэффициента надежности /2/
1. Вес конструкции покрытия
, где
=1,196 - постоянная нагрузка с покрытия, табл.1
В = 6м – шаг стропильной фермы
2. Собственный вес колонны
, где
- площадь здания приходящей на одну колонну
п.п 2.2/2/ - коэффициент надежности по нагрузке
3. Собственный вес панелей
, где
=2 кн/м² -вес стеновой панели
=0,35 кн/м² -вес панелей остекления
= 2,4м – суммарная высота панелей, перекрывающий часть колонны
= 4,8м - суммарная высота панелей остекления, перекрывающий часть колонны
Нагрузка от снега
,где п5.7[3], табл.4 [2], п.5.3. [2], (район строительства г. Воркута)
- давление ветра , где
- 0,48- нормативный скоростной напор ветра, п.6.4[3],
с=0,8;0,6-аэродинамический коэффициент, учитывающий конфигурацию здания для активного и пассивного давления ветра, п.6.6[3],
к = 1, п.6.5. [3], коэффициент учитывающий изменение давления ветра по высоте
активное
пассивное
- Сосредоточенная сила от активного давления
,
- Сосредоточенная сила от пассивного давления
где
- расстояние от низа
3.3 Статический расчет каркаса
Расчет рамы производим от каждой нагрузки в отдельности, результаты заносятся в таблицу усилий (табл.5).
Постоянная
Снеговая
Ветровая
Усилия в стойках
Таблица5
№ Нагр. |
Нагрузка |
Ψ Коэф сочет. |
Сечение усилия | |||||||||||
1-1 |
2-2 |
3-3 |
4-4 | |||||||||||
М |
Q |
N |
М |
Q |
N |
М |
Q |
N |
М |
Q |
N | |||
1 |
Постоянная |
1 |
-119.3 |
-119.3 |
-119,3 |
-119,3 | ||||||||
2 |
Снеговая |
1 |
-123.1 |
-123.1 |
-123,1 |
-123,1 | ||||||||
0,9 |
-110.8 |
-110.8 |
-110,8 |
-110,8 | ||||||||||
3 |
Ветровая |
1 |
-24.38 |
6.59 |
-8,43 |
18,68 |
-8,79 |
2,614 |
||||||
0,9 |
-21.9 |
5.9 |
-7,58 |
16,8 |
-7,91 |
2,35 |
||||||||
Сочетание усилий в сечениях рамы
Таблица 6.
№ |
Комбинации усилий |
ψ |
Верхнее сечение |
Нижнее сечение | |||||
М, кн/м |
Q, кн |
N, кн |
М, кн/м |
Q, кн |
N, кн | ||||
1 |
+M max -N соот. |
№нагр |
1 |
1,3 |
1,3 | ||||
усилия |
-119,3 |
18,68 |
-119,3 | ||||||
№нагр |
0,9 |
1,2,3 |
1,2,3 | ||||||
усилия |
-230,1 |
16,8 |
-230,1 | ||||||
2 |
-M max -N соот. |
№нагр |
1 |
1,3 |
1,3 | ||||
усилия |
-119,3 |
-24,38 |
-119,3 | ||||||
№нагр |
0,9 |
1,2,3 |
1,2,3 | ||||||
усилия |
-230,1 |
-21,9 |
-230,1 | ||||||
3 |
-N max +М соот. |
№нагр |
1 |
1,3 |
1,3 | ||||
усилия |
-119,3 |
18,68 |
-119,3 | ||||||
№нагр |
0,9 |
1,2,3 |
1,2,3 | ||||||
усилия |
-230,1 |
16,8 |
-119,3 | ||||||
4 |
-N max -M соот. |
№нагр |
1 |
1,3 |
1,3 | ||||
усилия |
-119,3 |
-24,38 |
-119,3 | ||||||
№нагр |
0,9 |
1,2,3 |
1,2,3 | ||||||
усилия |
-230,1 |
-21,9 |
-230,1 | ||||||
5 |
+M max-N min.
-M max-N min. |
№нагр |
1 |
1,3 |
1,3 | ||||
усилия |
-119,3 |
18,68 |
-119,3 | ||||||
№нагр |
0,9 |
1,2,3 |
1,2,3 | ||||||
усилия |
-119,3 |
-21,9 |
-119,3 | ||||||
3.4 Предварительный подбор сечения
По сортаменту подбираем двутавр I 27
h=270 мм; bп=125 мм; tп=9,8 мм; tст=6 мм; Jx=5010см4; Jy=260 см4; ix=11,2 см; iy=2,54см; A=40,2 см2;Wx=371cм³, Wу=41,5cм³.
Проверка прочности
3.5 Проверка устойчивости и прочности колонны
- в плоскости х-х
;
mef = η·m=1,15·1.35=1.5, тогда =0,257 таб.74(1)
Устойчивость колонны в плоскости х-х обеспечивается.
- в плоскости у-у
кН\м
с – коэффициент учитывающий влияние момента Мх на потерю устойчивости Му
Мх – максимальный момент в пределах средней трети колонны или участка.
Устойчивость из плоскости рамы обеспечено.
Недонапрежение
3.6 Конструирование и расчет узлов.
Оголовок колонны сплошного сечения
Размеры опорной плиты назначаются конструктивно:
tpl=20 мм; bpl=400 мм; hpl=400 мм,
Опорное ребро.
Высота опорного ребра назначается из условия прочности сварных швов:
Rw¦=180.4 МПа – табл. 56/1/; gw¦=1–п. 11.2/1/; gс=0.9–табл. 6/1/; b¦=0,7–табл. 34/1;
Rwz=0,45Run=0,45×380=171 МПа –табл. 3/1/; bz=1,0–табл. 34/1/; gwz=1–п.11.2/1/;
Разрушение по по металлу шва:
Разрушение по границе сплавления:
Необходимую длину сварного шва определяем при разрушении по металлу шва:
;
где – опорная реакция с фермы;
hp=lw +l=100мм. Конструктивно назначаем высоту ребра hp=10 см, толщину tР=10мм.
Поперечное сечение опорного ребра определяется из условия прочности смятия торцевой поверхности
– площадь опорного ребра;
где , табл. 1/1/.
, принимаем tp=10 мм тогда bp=3/2*1=1,5 см принимаем bp=20 мм;
Нижнее окаймляющее ребро. Назначаем ширину ребра bок.р=200 мм < H = 270мм, толщину tок.р–10 мм.
База колонны
а) Определение площади опорной плиты
h>hk+2*100=270+200=470, принимаем h=500мм
b>bk+2*100=125+200=325, принимаем b=400мм
м3
б) Определение толщины плиты:
Фактическое давление под плитой:
Рассматриваем три участка:
Выделяем на первом участке плиты полосу шириной 1 см и определяем момент:
Участок №2 работает как плита, опертая на три стороны:
Участок №3 работает как плита, опертая на четыре стороны:
Толщина плиты определяется из условия
;
Мmax =24,38кНм
Принимаем tpl=40мм.
в) Расчет траверсы колонны
Усилие с колонны передается на траверсу через сварной угловой шов. Соединение осуществляем ручной сваркой электродами Э42,
марка проволоки Св-08.
Определяем расчетные характеристики сварного углового шва:
Rw¦=180,4 МПа–табл. 56/1/; gw¦=1 –п. 11.2/1/; gс=0,9–табл. 6/1/; b¦=0,7 – табл. 34/1;
Rwz=0,45Run=0,45×380=171 МПа–табл. 3/1/; gwz=1–п. 11.2/1/; gс=0,9– табл. 6/1/;
bz=1,0 – табл. 34/1/;
разрушение по металлу шва:
разрушение по границе сплавления:
Расчетная длина сварного шва определяется по металлу шва:
,
где kƒ=5 мм – катет сварного шва; n=2 – количество швов;
Геометрические размеры траверсы.
Примем толщину траверсы tтр=10 мм.
Принимаем hтр=200 мм; (конструктивная длина сварного шва 200-10=190 мм).
Проверка прочности траверсы.
– погонная нагрузка на траверсу;
где dтр=Вpl/2=0.4/2=0.2 –ширина грузовой площади траверсы.
Расчетная схема траверсы – это однопролетная балка с консолями
Расчетные усилия в траверсе:
Определение геометрические характеристики сечения
A1=20 см2; A2=70 см2;
; ;
;
Проверка прочности по нормальным напряжениям:
;
Прочность обеспечена.
Проверка прочности по касательным напряжениям:
Прочность обеспечена.
Проверка прочности от совместного действия нормальных и касательных напряжений:
;
Прочность от совместного действия нормальных и касательных напряжений на опоре обеспечена.
Проверка прочности сварных угловых швов соединяющих траверсу и колонну от действия нормальных и касательных напряжений:
;
;
; - прочность обеспечивается.
3.7. Расчёт анкерных болтов.
Усилие в анкерных болтах:
Анкерные болты назначаем конст
Принимаем болт ø 30мм; øотв=30+10=40мм
4. Связи
4.1 Подбор сечения
Сечение связей подбираем по предельной гибкости для растянутых элементов.
[λ]=300 -табл.20/1/.
– требуемый радиус инерции;
где – расчетная длина в плоскости x-x .
По сортаменту принимаем два неравнополочных уголка 100×63×6
B=100 мм; b=63 мм; d=6 мм; А=9.59 см2; Jx=98.3 см4; Jy=30.6 см4; iy=1,79 см;
4.2 Определение геометрических характеристик:
- момент инерции составного сечения в плоскости x-x.
- момент инерции составного сечения в плоскости y-y;
Гибкость в плоскости
Проверка устойчивости в плоскости x-x
- радиус инерции
- расчетная длина.
Гибкость в плоскости x-x
Условие устойчивости в плоскости x-x выполняется.