Проектирование стального каркаса одноэтажного производственного здания

 

Группа  Верхний пояс фермы

 

Конструктивный  элемент	Группа  унификации	Исходное  сечение	Результат подбора
13	---	Уголок равнополочный  по ГОСТ 8509-93 L90x6	Уголок равнополочный по ГОСТ 8509-93 L70x4
14	---	Уголок равнополочный  по ГОСТ 8509-93 L90x6	Уголок равнополочный  по ГОСТ 8509-93 L125x16
15	---	Уголок равнополочный  по ГОСТ 8509-93 L90x6	Уголок равнополочный  по ГОСТ 8509-93 L125x16
16	---	Уголок равнополочный  по ГОСТ 8509-93 L90x6	Уголок равнополочный  по ГОСТ 8509-93 L150x18
17	---	Уголок равнополочный  по ГОСТ 8509-93 L90x6	Уголок равнополочный  по ГОСТ 8509-93 L150x18
18	---	Уголок равнополочный  по ГОСТ 8509-93 L90x6	Уголок равнополочный  по ГОСТ 8509-93 L160x18
19	---	Уголок равнополочный по ГОСТ 8509-93 L90x6	Уголок равнополочный  по ГОСТ 8509-93 L160x18
20	---	Уголок равнополочный  по ГОСТ 8509-93 L90x6	Уголок равнополочный  по ГОСТ 8509-93 L150x18
21	---	Уголок равнополочный  по ГОСТ 8509-93 L90x6	Уголок равнополочный  по ГОСТ 8509-93 L150x18
22	---	Уголок равнополочный  по ГОСТ 8509-93 L90x6	Уголок равнополочный  по ГОСТ 8509-93 L125x16
23	---	Уголок равнополочный  по ГОСТ 8509-93 L90x6	Уголок равнополочный  по ГОСТ 8509-93 L125x16
24	---	Уголок равнополочный  по ГОСТ 8509-93 L90x6	Уголок равнополочный  по ГОСТ 8509-93 L70x4

 

Группа  Нижний пояс фермы

 

Конструктивный  элемент	Группа  унификации	Исходное  сечение	Результат подбора
7	---	Уголок равнополочный  по ГОСТ 8509-93 L90x6	Уголок равнополочный  по ГОСТ 8509-93 L140x9
8	---	Уголок равнополочный  по ГОСТ 8509-93 L90x6	Уголок равнополочный  по ГОСТ 8509-93 L140x12
9	---	Уголок равнополочный  по ГОСТ 8509-93 L90x6	Уголок равнополочный  по ГОСТ 8509-93 L150x15
10	---	Уголок равнополочный  по ГОСТ 8509-93 L90x6	Уголок равнополочный по ГОСТ 8509-93 L150x15
11	---	Уголок равнополочный  по ГОСТ 8509-93 L90x6	Уголок равнополочный  по ГОСТ 8509-93 L140x12
12	---	Уголок равнополочный  по ГОСТ 8509-93 L90x6	Уголок равнополочный  по ГОСТ 8509-93 L140x9

 

Группа  Стойки

 

Конструктивный  элемент	Группа  унификации	Исходное  сечение	Результат подбора
25	---	Уголок равнополочный  по ГОСТ 8509-93 L90x6	Уголок равнополочный  по ГОСТ 8509-93 L80x7
30	---	Уголок равнополочный  по ГОСТ 8509-93 L90x6	Уголок равнополочный  по ГОСТ 8509-93 L75x6
33	---	Уголок равнополочный по ГОСТ 8509-93 L90x6	Уголок равнополочный  по ГОСТ 8509-93 L75x6
36	---	Уголок равнополочный  по ГОСТ 8509-93 L90x6	Уголок равнополочный  по ГОСТ 8509-93 L75x6
39	---	Уголок равнополочный  по ГОСТ 8509-93 L90x6	Уголок равнополочный  по ГОСТ 8509-93 L75x6
42	---	Уголок равнополочный  по ГОСТ 8509-93 L90x6	Уголок равнополочный  по ГОСТ 8509-93 L75x6
47	---	Уголок равнополочный  по ГОСТ 8509-93 L90x6	Уголок равнополочный  по ГОСТ 8509-93 L75x6

 

Группа  Раскосы

 

Конструктивный элемент	Группа  унификации	Исходное  сечение	Результат подбора
29	---	Уголок равнополочный  по ГОСТ 8509-93 L90x6	Уголок равнополочный  по ГОСТ 8509-93 L100x8
31	---	Уголок равнополочный  по ГОСТ 8509-93 L90x6	Уголок равнополочный  по ГОСТ 8509-93 L120x15
32	---	Уголок равнополочный  по ГОСТ 8509-93 L90x6	Уголок равнополочный  по ГОСТ 8509-93 L100x6.5
34	---	Уголок равнополочный  по ГОСТ 8509-93 L90x6	Уголок равнополочный  по ГОСТ 8509-93 L100x10
35	---	Уголок равнополочный  по ГОСТ 8509-93 L90x6	Уголок равнополочный по ГОСТ 8509-93 L100x6.5
37	---	Уголок равнополочный  по ГОСТ 8509-93 L90x6	Уголок равнополочный  по ГОСТ 8509-93 L100x6.5
38	---	Уголок равнополочный  по ГОСТ 8509-93 L90x6	Уголок равнополочный  по ГОСТ 8509-93 L100x10
40	---	Уголок равнополочный по ГОСТ 8509-93 L90x6	Уголок равнополочный  по ГОСТ 8509-93 L100x6.5
41	---	Уголок равнополочный  по ГОСТ 8509-93 L90x6	Уголок равнополочный  по ГОСТ 8509-93 L120x15
43	---	Уголок равнополочный  по ГОСТ 8509-93 L90x6	Уголок равнополочный  по ГОСТ 8509-93 L100x8

 

 

Группа  Опорные раскосы

 

Конструктивный  элемент	Группа  унификации	Исходное  сечение	Результат подбора
26	---	Уголок равнополочный  по ГОСТ 8509-93 L90x6	Уголок равнополочный  по ГОСТ 8509-93 L100x14
27	---	Уголок равнополочный  по ГОСТ 8509-93 L90x6	Уголок равнополочный  по ГОСТ 8509-93 L50x3
28	---	Уголок равнополочный  по ГОСТ 8509-93 L90x6	Уголок равнополочный  по ГОСТ 8509-93 L100x14
44	---	Уголок равнополочный  по ГОСТ 8509-93 L90x6	Уголок равнополочный  по ГОСТ 8509-93 L100x14
45	---	Уголок равнополочный по ГОСТ 8509-93 L90x6	Уголок равнополочный  по ГОСТ 8509-93 L100x14
46	---	Уголок равнополочный  по ГОСТ 8509-93 L90x6	Уголок равнополочный  по ГОСТ 8509-93 L50x3

 

1. Принимаем верхнюю часть колонны следующего сечения: двутавp колонный (К) по ГОСТ 26020-83  30К2.
2. Принимаем элементы верхнего пояса следующего сечения: Уголок равнополочный по ГОСТ 8509-93 L160x18.
3. Принимаем элементы нижнего пояса следующего сечения: уголок равнополочный по ГОСТ 8509-93 L140x12.
4. Принимаем стойки следующего сечения: уголок равнополочный по ГОСТ 8509-93 L80x7.
5. Принимаем раскосы следующего сечения: уголок равнополочный по ГОСТ 8509-93 L120x15.
6. Принимаем опорные раскосы следующего сечения: уголок равнополочный по ГОСТ 8509-93 L100x14.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.3 Расчет  и конструирование узлов фермы.

Рис. 35. Укрупнительный сварной стык верхнего пояса фермы.

Проверка  прочности стыка:

Размеры накладок из стали С345(при толщине 11-20 мм R=31,5 кН/см²):

 Принимаем  .

Окончательно  принимаем  .

Тогда             

Сечение фасонки  определяем из условия его равнопрочности с вертикальными полками

тогда  

соответствующая высота включаемого в расчет сечения  фасонки

Прочность стыка  проверяется в предположении  центрального его нагружения силой 1,2N (коэффициент 1,2 учитывает условность расчетной схемы стыка):

Прикрепление  пояса к горизонтальным накладкам:

Швы “А” прикрепления горизонтальных полок к накладке рассчитываем по усилию N в прикрепляемом стержне, которое распределяется между швами по перу и обушку уголка:     ;   

             Где   - для равнобоких уголков. 

       :

При и определяем требуемую длину швов:

- по перу

- по обушку

 

Прикрепление  пояса к фасонке слева от стыка:

Швы “Б” прикрепления вертикальных полок к фасонке  рассчитываем по усилию N в прикрепляемом стержне, которое распределяется между швами по перу и обушку уголка:     ;   

             Где   - для равнобоких уголков. 

       :

При и определяем требуемую длину швов:

   - по перу

- по обушку

 

Для сжатой стойки (№36)

 

При и определяем требуемую длину шва:

   - по перу

- по обушку

Принимаем шов 30х8 см.

 

 

Стык фасонки:

Высоту вертикальных накладок стыка принимаем .

Площадь скчения  двух накладок ( ) должна быть не менее А_ф, откуда

     , но не менее . Принимаем

   Из условия  равнопрочности швов “В” и  фасонки (в расчете на 1см длины  шва)                                   определяем:

, что обеспечивается при  ,

Остальные швы  принимаются минимальных размеров согласно СНиП, но не более 2-х, 3-х типоразмеров швов в узле.

4.Расчет и конструирование колонны

 

Для верхней части колонны в сечении 1-1:

N = -817,8 кН; М = 0 кНм; Q = -25,53 кН.

В сечении 2-2 при том же сочетании нагрузок:  М = 153,16 кНм.

Для нижней части колонны

N₁ = -3233,3 кН; М₁ = 185,1 кНм(изгибающий момент догружает подкрановую ветвь),

N₂ = -3233,3 кН; М₂ = 1540,8 кНм(изгибающий момент догружает наружную ветвь);

Q_max = -98,39 кН.

Соотношение жесткостей верхней и нижней частей колонны

.

Материал конструкций  колонны – сталь С345 (R_y = 30 кН/см² при толщине листа 21…40 мм).

 

4.1.Установка  расчетной длины надкрановой и подкрановой частей колонны в плоскости и из плоскости рамы

 

Так как

И

то значения коэффициентов m₁ и m₂ находим по табл. 14.1 (стр. 395 учебника):

m₁ = 3; m₂ = 3.

Расчетные длины  колонны в плоскости рамы:

- для нижней  части колонны

- для верхней части колонны

Расчетные длины  колонны из плоскости рамы:

4.2.Подбор  сечения нижней части колонны

 

Подкрановую ветвь  колонны принимаем из прокатного двутавра с параллельными гранями  полок, а наружную – в виде сварного швеллера.

Предварительно примем, что ось симметрии наружной ветви отстает от торца на z₀ = 5 см. Тогда расстояние между центрами тяжести ветвей

см.

Положение центра тяжести сечения нижней части  колонны определим по формуле:

Усилия в  ветвях:

- в подкрановой ветви

- в наружной  ветви

4.2.1. Компоновка сечения

 

Для фасонного  проката толщиной до 20 мм расчетное сопротивление растяжению, сжатию, изгибу по пределу текучести R_y = 31,5 кН/см². В первом приближении коэффициент j = 0,8.

Для подкрановой  ветви:

По сортаменту принимаем двутавр 50Ш4 с А_В1 = 221,7 см², i_x = 6,92 см, i_y =20,82  см.

Для наружной ветви:

Для удобства прикрепления элементов решетки просвет между  внутренними гранями полок принимаем  таким же, как в подкрановой  ветви (454 мм). Толщину стенки для удобства ее соединения встык с полками верхней части колонны принимаем t_w = 16 мм, а высоту стенки из условия размещения швов h_w = 520 мм.

Требуемая площадь  полок

Из условия  устойчивости полок b_f / t_f < 15. Принимаем b_f = 22 см, t_f = 1,6 см. Тогда

Геометрические  характеристики наружной ветви:

- площадь поперечного  сечения:

- ордината центра  тяжести:

- момент инерции  относительно оси 2-2:

- момент инерции  относительно оси у-у:

- радиус инерции  сечения относительно оси 2-2:

- радиус инерции сечения относительно оси у-у: