Розрахунок одноповерхової виробничої будівлі

ЗМІСТ

ВСТУП………………………………………………………………………..3

1. КОМПОНУВАННЯ КІСТЯКА БУДІВЛІ……………………….4

1.1 Обчислення вертикальних розмірів ……………………………………..4

1.2 Обчислення горизонтальних розмірів ………………………………….5

1.3 Проектування зв'язків і торцевого фахверка ……………………………6

2. РОЗРАХУНОК ПОПЕРЕЧНОЇ РАМИ……………………………9

2. Обчислення навантаження на раму ……………………………...9

2.1.1. Постійне навантаження від покрівлі та сті­нових панелей ……….9

2.1.2. Навантаження від снігу ………………………………………………..10

2.1.3. Вітрове навантаження ……………………………………………..11

2.1.4. Навантаження від мостових кранів ………………………………..13

3.РОЗРАХУНОК КРОКВ’ЯНОЇ ФЕРМИ…………………………17

3.1. Визначення розрахункових навантажень ………………………………17

3.2. Визначення зусиль в стержнях ферми ……………………………….....18

3.3. Підбір перерізів стержнів ферми ……………………………………….19

3.4. Проектування вузлів ферми ……………………………………………..22

3.4.1. Опорний вузол. ………………………………………………………..22

3.4.3. Вузол зміни перерізу у верхньому поясі ……………………………..23

3.4.4. Вузол зміни перерізу нижнього поясу ……………………………….25

3.4.5. Монтажний вузол верхнього поясу ………………………………….26

4. РОЗРАХУНОК СХІДЧАСТОЇ ПОЗАЦЕНТРОВО – СТИСНУТОЇ КОЛОНИ…………………………………………………………………….30

4.1. Розрахункові довжини колон …………………………………………..30

4.2. Підбір перерізу над кранової частини колони …………………………31

4.3. Підбір перерізу підкранової частини колони ………………………….33

4.4. Розрахунок і конструювання з’єднання над кранової і підкранової частин колони …………………………………………………………………….......35

4.5. Розрахунок і конструювання приєднання ферми до колони …………37

4.6. Розрахунок і конструювання бази колони ……………………………..38

4.7. Розрахунок анкерних болтів …………………………………………….40

Висновок………………………………………………………………….41

Бібліографічний список…………………………………………………42

ВСТУП

Будівництво, як галузь господарства є однією з найдавніших і найпотрібніших галузей в історії людства. Тому використовуючи той набутий віками досвід роботи та проектування і зараз є основним джерелом знань для кожного будівельника. Хоча зараз існує дуже багато конструктивних рішень тих чи інших конструкцій, вузлів та людство не перестає шукати більш економічних, міцніших та довговічніших матеріалів для будівництва, які б забезпечили потреби сьогодення. Металеві конструкції особливо потрібні, бо мають ряд переваг над іншими, і мають можливість вдосконалюватись, завдяки різного роду домішок, які суттєво збільшують несучу здатність, та довговічність.

1. КОМПОНУВАННЯ КІСТЯКА БУДІВЛІ

Розглянемо систему з кроком поперечних рам 6 м і шарнірним з'єднанням ригеля з колоною. Схема поперечної рами і її елементів зображена на рис. 1.1.

Рис. 1.1. Схема поперечної рами

1.1. Обчислення вертикальних розмірів

Корисну висоту цеху Н_о становлять відстаніН₁ від рівня підлоги до головки підкранової рейки і відстані Н₂ від головки підкранової рейки до низу несучих конструкцій покриття.

Розмір Н₂ зумовлюється висотою мостового крана і обчислюється за формулою:

Н₂ > (Н_к + 100) + f = (1650 + 100) + 200 = 1950 мм,

де, Н_к = 1650 мм – габаритний розмір крана від головки рейки до верхньої точки візочка крана (приймають згідно з табл. 2 додатка 2 [1]);

100 – просвіт між верхньою точкою габариту крана та конструкціями покриття;

f – розмір, який вра­ховує прогин конструкцій покриття, попередньо приймають 200...400 мм.

Корисна висота цеху:

Н_о > Н₁ + Н₂ = 18000 + 1950 = 19 950 мм.

За основними положеннями уніфікації Н_о приймається кратним 1.8 м при Н_о> 10.8 м, тоді

Н_о = 20400 мм.

Обчислюємо розміри верхньої частини колони Н_в і нижньої Н_н.

Висота верхньої частини колони:

Н_в = h_p + h_б + Н₂ = 1950 + 1000 + 200 = 3150 мм;

де, h_б – висота підкранової балки, попередньо приймають як ¹/₆...¹/₁₂ прольоту балки;

Н_р – висота підкранової рейки (поперед­ньо приймають рівною 200 мм).

Висота нижньої частини колони:

Н_н = Н_о - Н_в + 1000 = 20400 - 3150 + 1000 = 18250 мм;

де, 1000 мм – за­глиблення опорної плити бази колони нижче ну­льової позначки підлоги (приймають 600...1000 мм).

Загальна висота колони рами:

Н = Н_н + Н_в = = 18250 + 3150 = 21400 мм.

Висота ліхтаря:

Н_л = 1000 + n ^. h_рами = 1000 + 2 ^. 1250 = 3500 мм;

де, 1000 – стандартна від­стань від низу стояка ліхтаря до початку засклен­ня і від засклення до верху стояка ліхтаря;

n – кількість віконних рам по висоті ліхтаря;

h_рами – висота віконної рами ліхтаря.

Висота будівлі:

Н = Н_о + Н_ф + Н_л + 150 = 20400 + 450 + 3500 + 150 = 24500 мм.

1.2. Обчислення горизонтальних розмірів

Ши­рина верхньої частини колони:

h_в > (1 / 12)Н_В = 3150 / 12 = 262,5 мм.

Оскільки ши­рина верхньої частини колони повинна бути кратна 250 мм, то ширину Н_в приймаємо 500 мм.

Прив'язку колон до поздовжньої розбивної осі при кранах Q = 160 т приймаємо а = 500 мм; мінімальний просвіт між внутрішньою гранню ко­лони і краном – 75 мм (за ГОСТ 6711-81). Тоді відстань від осі підкранової балки до розбивної осі:

l ₁ > (h_в - а) + В₁ + 75 = 230+500 + 75 = 805 мм;

де, В₁ – розмір частини кранового моста, що виступає за вісь рейки, (приймаємо за табл. 2 додатка 2 [1]).

Заокруглюючи до більшого розміру, кратного 250 мм, приймаємо l ₁ = 1000 мм. Проліт мостового крана:

l_к = l - 2 ^. l ₁ = 21000 - 2 ^. 1000 = 19000 мм.

Ширина нижньої частини колони (від осі підкра­нової вітки до зовнішньої грані колони):

h _н = l ₁ + а = 1000 + 0 = 1000 мм.

Поперечний переріз верхньої частини колони – суцільний двотавр, нижньої – суцільний.

1.3. Проектування зв'язків і торцевого фахверка

Зв'язки між колонами по верхніх і нижніх поясах ферм, вертикальні між рамами ліх­таря, зображені на рис. 1.2. Схема торцевого фах­верка показана на рис. 1.3.

Рис. 1.2. Схеми зв’язків

Рис. 1.3. Схема торцевого фахверка

2. РОЗРАХУНОК ПОПЕРЕЧНОЇ РАМИ

2.1. Обчислення навантаження на раму

На поперечну раму діють навантаження: постійні – від маси огороджувальних і несучих конструкцій цеху; тимчасові – технологічні (від маси мосто­вих кранів, робочих майданчиків, підвісного транспорту й іншого обладнання); атмосферні (сніг і вітер).

Ширина розрахункового блоку при однаково­му кроці колон відповідає кроку колон В = 6 м.

2.1.1. Постійне навантаження від покрівлі та сті­нових панелей. Розрахункові навантаження від маси конструкцій покриття на 1м² горизонтальної проекції покрівлі подано в табл. 2.1.

Таблиця 2.1.

Навантаження від маси конструкцій покрівлі

Вид навантаження	Нормативне навантаження, кПа	Коефіцієнт надійності за навантаження,	Розрахункове навантаження, кПа
Хвилясті сталеві листи1,75мм Прогони 6 м	0,21 0,08	1,05 1,05	0,22 0,085
	0,29		0,305

Отже, розрахункові навантаження від маси конструкцій покриття на 1м² горизонтальної проекції покрівлі становлять:

g_o = g₁+(g₂ⁿ+g₃ⁿ+g₄ⁿ) _f=0.305+(0.085+0.065+0.21)1.05=0.683 кН/м²

де g₁- розрахункове навантаження від покрівлі; g₂ⁿ- маса ліхтаря з бортовими стінками і заскленням; g₃ⁿ- маса зв’язків покриття; g₄ⁿ- маса крокв’яної ферми, яку обчислюють за формулою:

g₄= =0,01*21=0,21 кН/м²

де –коефіцієнт ваги ферми (0,01);

l – проліт ферми;

- коефіцієнт надійності за навантаженням.

Розрахункове навантаження на 1 м ригеля:

де, В – крок кроквяних ферм;

– кут між покриттям і горизонтальною площиною ( = 16°).

Опорний розрахунковий тиск ферми на колону від постійного навантаження:

Постійні навантаження від стінових панелей і рам засклення на рівні уступу подано в табл. 2.2.

Рис. 2.1. Розрахункова схема від постійного навантаження

2.1.2. Навантаження від снігу.

Розрахункове навантаження на 1 м довжини ригеля рами:

,

де – коефіцієнт надійності за граничним значенням снігового навантаження при ;

– характеристичне значення снігового навантаження для м. Суми;

– крок поперечних рам;

,

де – коефіцієнт переходу від ваги снігового покриву на поверхні грунту до снігового навантаження на покрівлю;

– коефіцієнт, що враховує режим експлуатації покрівлі;

– коефіцієнт географічної висоти.

Опорний тиск ригеля від снігового навантаження:

.

Схема снігового навантаження на поперечну раму зображена на рис. 2.2.

Рис. 2.2. Схема снігового навантаження на поперечну раму.

2.1.3 Вітрове навантаження.

Характеристичне значення вітрового тиску для м. Суми складає

= 420Па=0,42кН/м² (табл. 6.6, 6.7, 6.9 [1]).

Де = 1,10, коефіцієнт надійності за граничним розрахунковим значенням вітрового навантаження, при Т=80р.

;

Де - нормативне значення вітрового тиску;

В – крок рам будівлі;

- коефіцієнт надійності за навантаженням;

С- коефіцієнт, що визначає навітряну та відвітряну сторону (0,8 та 0,6 відповідно);

- коефіцієнт висоти;

=0,42*6*1,1*0,8*0,4=1,84кН/м

=0,42*6*1,1*0,8*0,6=1,32кН/м

=0,42*6*1,1*0,8*0,73=1,56кН/м

=0,42*6*1,1*0,8*0,85=1,86кН/м

=0,42*6*1,1*0,8*0,88=1,92кН/м

=0,42*6*1,1*0,8*0,94=1,8кН/м

=0,42*6*1,1*0,8*1,06=2,04кН/м

=0,42*6*1,1*0,8*1,09=2,1кН/м

=0,42*6*1,1*0,6*0,4=0,66кН/м

=0,42*6*1,1*0,6*0,6=0,96кН/м

=0,42*6*1,1*0,6*0,73=1,2кН/м

=0,42*6*1,1*0,6*0,85=1,38кН/м

=0,42*6*1,1*0,6*0,88=1,44кН/м

=0,42*6*1,1*0,6*0,94=1,26кН/м

=0,42*6*1,1*0,6*1,06=1,74кН/м

=0,42*6*1,1*0,6*1,09=1,44кН/м

Рис. 2.3. Розрахункову схему рами на дію вітрового навантаження

2.1.4. Навантаження від мостових кранів.

Вантажність крана Q_кр = 5т (за даними табл. 2 додат­ка 2 [1]).

Зближення кранів:

де В=6500мм; К=5000 мм – характеристики крана.

Вертикальний тиск кранів обчислюють за лінією впливу при найневигіднішому розташуванні збли­жених кранів (рис. 2.4.). Максимальний розрахунковий тиск на колону:

де, п_п = 0.85 – коефіцієнт поєднання кранового навантаження для кранів середнього режиму робо­ти;

=1,1– коефіцієнт надійності за навантаженням;

F_{і MAX}–найбільший тиск колеса згідно зі стандартом (див. табл. 2 додатка 2 [1]);

y – лінії впливу (рис. 2.4.).

Навантаження від маса підкранової балки:

.

де, g_п.б. =4 кН/м – маса 1 м довжини підкранової балки;

l _п.б. – довжина підкранової балки.

Рис. 2.4. Схема розміщення кранів на підкрановій балці

Мінімальний розрахунковий тиск на колону становить:

Мінімальний нормативний тиск кранових коліс:

.

де, Q – вантажність крана;

G – маса крана з візком;

n_к – кількість коліс крана.

Нормативна сила від поперечного горизонтального тиску:

Т_оⁿ = 0.05 (Q+G_B) = 0.05 ^. (50+22) = 3,6кН.

де G_B=22кН – маса візочка

Сила на одне колесо крана:

Отже, розрахунковий горизонтальний тиск на колону:

Розрахункові схеми на дію кранових навантажень подано на рис. 2.5.

а б

Рис. 2.5. Розрахункові схеми на дію кранових навантажень

а – горизонтальне навантаження; б – вертикальне навантаження.

По результатах статичного розрахунку складають табличку поєднань навантажень (табл. 2.3.)

Результати статичного розрахунку подані в додатку А.

2.1.5. Постійне навантаження від власної маси колони

На рівні уступу колони

На рівні низу колони

Знаходимо момент інерції ригеля:

Момент інерції нижньої частини колони:

Момент інерції верхньої частини колони:

Співвідношення моментів інерції:

І₂:І_р:І₁=16272:424423:78106=1:5,43:26,68

Для розрахунку приймаємо 1:6:27

Для розрахунку приймаємо .

Знаходимо ексцентриситети колони:

;

;

.

З’єднання ригеля з колоною приймаємо шарнірним (крани легкого режиму роботи, цех однопролітний).

Розрахункова схема рами подана на рис. 2.6.

2.2. Розрахункова схема рами

Рис. 2.6.Розрахункова схема рами

2.3. Визначення комбінацій зусиль у перерізах стояка рами.

Статичний розрахунок від кожного виду навантаження виконаний з використанням програмного комплексу ЛІРА 9.4. Розрахункові поєднання зусиль подані в табл. 1 додатка 1.

3. РОЗРАХУНОК КРОКВЯНОЇ ФЕРМИ

Розраховуємо ригель рами – ферму з паралель­ними поясами. Матеріал ригеля – сталь марки ВСт3пс6. Коефіцієнт надійності щодо призначен­ня γ_n=0,95.

3.1. Визначення розрахункових навантажень

На ригель рами діють навантаження, прикладені до ригеля (від маси покриття і несучих конст­рукцій, снігового навантаження) і до колон рами (вертикальний тиск коліс крана, горизонтальне гальмування візочка крана, вітрове навантаження).

Схема постійне навантаження показана на рис. 3.1.

Рис. 3.1. Схема дії постійного навантаження на ферму

Рис. 3.2. Схема дії снігового навантаження

Розрахункове розподілене лінійне наванта­ження від маси покрівлі і несучих конструкцій приймають з розрахунку рами:

;

те ж саме, без урахування маси ліхтаря

Вузлові сили:

;

;

;

3.1.2. Визначення навантаження від снігу.

Характеристичне значення снігового навантаження для м. Суми становить .

Розрахункове навантаження на 1 м довжини ригеля рами:

,

де – коефіцієнт надійності за граничним значенням снігового навантаження;

– характеристичне значення снігового навантаження для м. Львів;

– крок поперечних рам;

,

де – коефіцієнт переходу від ваги снігового покриву на поверхні грунту до снігового навантаження на покрівлю;

– коефіцієнт, що враховує режим експлуатації покрівлі;

– коефіцієнт географічної висоти.

Варіант 1

; ; ; ;

.

; ; ; ;

.

Варіант 2

; ; ; ;

.

; ; ; ;

.

Вузлові сили від снігового навантаження:

для варіанту 1

;

;

;

для варіанту 2

3.2. Визначення зусиль в стержнях ферми

Статичний розрахунок від кожного виду навантаження виконаний згідно з існуючою комп’ютерною програмою Lira 9.4. Розрахункова схема ферми подана на Рис. 3.3. результати статичного розрахунку подані в додатку Б. Розрахункові зусилля від кожного виду навантаження подані в табл. 3.1.

Рис. 3.3. Розрахункова схема ферми

Таблиця3.1.

Поєднання зусиль в стержнях ферми

3.3. Підбір перерізів стержнів ферми

У фермі є центрово-стиснені та центрово-розтягнені стержні. Розрахунок центрово-стисненого стержня починаємо з визначення потрібної площі перерізу:

,

де − коефіцієнт надійності за призначенням;

− зусилля в стержні ферми;

− розрахунковий опір сталі;

− коефіцієнт умов роботи конструкції.

З сортаменту вибираємо профіль стержня. Визначаємо максимальну гнучкість прийнятого стержня:

,

де − розрахункова довжина стержня;

− радіус інерції перерізу;

− гранична гнучкість стержня.

З табл. 72 [1] приймаємо коефіцієнт поздовжнього згину . Перевіряємо стійкість стержня:

.

Підбір перерізу центрово-розтягненого стержня починаємо з визначення потрібної площі перерізу:

,

де − коефіцієнт надійності за призначенням;

− зусилля в стержні ферми;

− розрахунковий опір сталі;

− коефіцієнт умов роботи конструкції.

З сортаменту вибираємо профіль стержня. Визначаємо максимальну гнучкість прийнятого стержня:

,

де − розрахункова довжина стержня;

− радіус інерції перерізу;

− гранична гнучкість стержня.

Перевіряємо стійкість стержня:

.

Підбір перерізів проводимо в табличній формі (табл. 3.2).

Таблиця 3.2.

Підбір перерізу стержнів ферми.

3.4. Розрахунок вузлових з’єднань ферми

3.4.1. Розрахунок опорного вузла ферми.

Рис. 3.4. Схема опорного вузла

Спочатку визначаємо довжину шва:

Попередньо задаємо k_f=4мм.

Знаходимо несучу здатність шва:

143,39 кН – навантаження яке діє на стержень.

Несуча здатність шва забезпечується.

3.4.2. Розрахунок проміжного вузла нижнього поясу.

Рис. 3.5. Схема вузла у нижньому поясі

Визначаємо довжину шва у стержні № 29:

Зусилля що діє на стержень N=93.618 кН.

Визначаємо катет шва:

.

Визначаємо довжину шва у стержні № 38:

Зусилля що діє на стержень N=42.024 кН.

Визначаємо катет шва:

Визначаємо довжину шва у стержні № 28:

Зусилля що діє на стержень N=57.152 кН.

Визначаємо катет шва:

.

Приймаємо k_f=4 мм.

3.4.3. Розрахунок проміжного вузла верхнього поясу

Рис. 3.6. Схема вузла у верхньому поясі

Визначаємо довжину шва у стержні № 26:

Зусилля що діє на стержень N=15.372 кН.

Визначаємо катет шва:

.

Визначаємо довжину шва у стержні № 27:

Зусилля що діє на стержень N=33.152 кН.

Визначаємо катет шва:

Приймаємо k_f=4 мм

3.4.4. Розрахунок монтажного вузла нижнього поясу

Рис. 3.7. Схема монтажного вузла

Монтажне з’єднання виконується на зварюванні.

Зусилля що діє на стержень N=220.969 кН.

Визначаємо розміри пластини

;

Приймаємо переріз пластини 130х6 мм.

Визначаємо катет шва

;

Визначаємо кількість та діаметр болтів в монтажному з’єднанні. Знаходимо необхідну несучу здатність одного болта на розтяг:

,

де – зусилля в нижньому поясі ферми;

– кількість болтів в з’єднанні, приймаємо .

Потрібна площа болта:

,

де – розрахунковий опір болта на розтяг.

Приймаємо 6 болтів 40х «селект» Ø 16 мм класу 6,6 з площею поперечного перерізу .

3.4.5. Розрахунок монтажного вузла верхнього поясу.

Рис. 3.9. Схема монтажного стику

Визначаємо довжину шва у стержні № 26:

Зусилля що діє на стержень N=93.618 кН.

Визначаємо катет шва:

.

Зусилля що діє на стержень N=282.516 кН.

Визначаємо довжину шва прийнявши k_f=0.4 мм.

Конструктивно приймаємо 20 болтів Ø 16 мм для з'єднання двох пів ферм під час їх зварювання.

4. РОЗРАХУНОК СХІДЧАСТОЇ ПОЗАЦЕНТРОВО – СТИСНУТОЇ КОЛОНИ

4.1. Вихідні дані:

Розрахункові комбінації зусиль.

1. Для верхньої частини колони:

М = -97,966 кН∙м; N = -54,130 кН

2. Для нижньої частини колони:

М = -1333 кН∙м; N = -94,700 кН

3. Для бази колони:

М = 1333 кН∙м; N = 96,700 кН

4. Для анкерних болтів:

М = -1333,106 кН∙м; N = -96,700 кН

Матеріал колони вуглицева сталь С 235 ГОСТ 23570-79 . Переріз верхньої та нижньої частин колони приймаємо у вигляді двотавра.

4.2. Розрахункові довжини колон

Для нижньої і верхньої частин у площині рами вони такі: ; , де l₁ і l₂ – довжина відповідно нижньої і верхньої частин колони, μ₁, μ₂ – коефіцієнт розрахункової довжини відповідної частини колони.

Коефіцієнт μ₁ знахлдимо за табл. 4 додатка 4 [1] залежно від параметрів і n:

,

,

,

Приймаємо верхній кінець колони закріпленим тільки від повороту μ₁= 1.6. Коефіцієнт зведення розрахункової довжини для верхньої частини колони:

,

Приймаємо μ₂=3.

Розрахункові довжини колон:

з площини рами (μ=1) ;

у площині рами ; .

4.3. Підбір перерізу над кранової частини колони

Розрахункові комбінації зусиль: М = -97,966 кН∙м; N = -54,130 кН.

Матеріал колони – сталь марки С 235.

Знаходимо орієнтовно потрібну площу перерізу:

де – ексцентриситет поздовжньої сили.

Компонуємо перерізи колони:

приймаємо t_w=6 мм; t_f=6 мм.

Остаточно приймаємо переріз стінки 6х48,8 мм, пояси 6х300 мм, тоді площа перерізу надкранової частини колони:

Рис. 4.1. Переріз надкранової частини колони

Знаходимо геометричні характеристики прийнятого перерізу:

Гнучкість і умовна гнучкість стержня колони в площині і з площини рами:

;

;

Зведений ексцентриситет:

,

де .

Залежно від і за табл. 2 додатка 8 [1]коефіцієнт позацентрового стиску . Перевіряю стійкість колони:

Перевіряю стійкість верхньої частини колони з площини дії моменту. Коефіцієнти m_x і с:

де

При

,

При 0

Для визначення коефіцієнта необхідно знайти

,

де, значення приймаємо за СНиП ІІ-23-81 залежно від характеру навантаження і параметра , який для зварних двотаврів, складених з трьох листів:

Для ділянки закріплень навантаження зосереджене, пояс верхній:

,

Тоді

,

При ,

Приймаємо = 1.Тоді

,

Перевіряю стійкість стержня колони перпендикулярно до площини дії моменту:

.

Перевіряємо місцеву стійкість поличок і стінки колони прийнятого перерізу.

.

Для перевірки місцевої стійкості стінки знаходимо:

,

,

,

,

При - інтерполюємо.

Місцеву стійкість стінки перевіряємо за формулою:

,

де, .

Перевіряємо можливість кріплення стінки до поясів односторонніми швами:

де

Приймаємо k_f=8 мм.

4.4. Підбір перерізу підкранової частини колони

Цей переріз приймаємо суцільним у ви

Что способствует осуществлению желаний? Стопроцентная, непоколебимая уверенность в своем...

Что делает отдел по эксплуатации и сопровождению ИС? Отвечает за сохранность данных (расписания копирования, копирование и пр.)...

Что будет с Землей, если ось ее сместится на 6666 км? Что будет с Землей? - задался я вопросом...

ЧТО ПРОИСХОДИТ ВО ВЗРОСЛОЙ ЖИЗНИ? Если вы все еще «неправильно» связаны с матерью, вы избегаете отделения и независимого взрослого существования...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: