Проектирование основных конструкций стального каркаса одноэтажного промышленного здания

Таблица 4. Расчетные усилия в стержнях фермы

 

Элемент	№ стержня	Расчетное усилие, кН		Сечение	Площадь А, см2	lx/ly, см	ix/iy, см	λx/λy	[λ]	φmin	γ	Проверка сечений
		Растяжение	Сжатие									Прочность	Устойчивость
Верхний пояс	В1-1	199,97		125x10	24,3	280/280	3,85/5,58	66,2/45,7	400		0,95	4,1<22,8
	В2-3		-705,5	125x10	24,3	300/300	3,85/5,58	77,9/53,8	120	0,7	0,95		20,74<22,8
	В3-4
	В4-6		-1128,6	160x12	37,4	300/300	4,94/7,02	60,73/42,74	120	0,801	0,95		18,84<22,8
	В5-7
	В6-9		-1269,3	160x12	37,4	300/300	4,94/7,02	60,73/42,74	120	0,801	0,95		21,2<22,8
Нижний пояс	Н-2	388	-151,64	200x125x11	34,9	580/580	6,45/4,93	86,1/112,6	120	0,463	0,95		4,7<22,8
	Н-5	952,3	-0,31	200x125x11	34,9	600/600	6,45/4,93	93/121,7	400		0,95	14,4<22,8
	Н-8	1234,3		200x125x11	34,9	600/1200	6,45/4,93	93/243,4	400		0,95	18,6<22,8
Раскосы	1-2		-542,87	180x110x10	28,3	405/405	5,8/4,36	69,83/92,9	150	0,59	0,8		16,26<22,8
	2-3	450,67		90x7	12,3	348/435	2,77/4,13	125,6/105,3	400		0,95	18,32<22,8
	4-5		-355,95	125x10	24,3	348/435	3,85/5,58	90,4/78	150	0,61	0,8		12<22,8
	5-6	261,32		63x5	6,13	348/435	1,94/3,04	179,4/143,1	400		0,95	21,3<22,8
	7-8		-166,69	90x7	12,3	348/435	2,77/4,13	125,6/105,3	150	0,388	0,8		17,46<22,8
	8-9	72,06		63x5	6,13	348/435	1,94/3,04	179,4/143,1	400		0,95	5,88<22,8
Стойки	3-4		-73,92	63x5	6,13	252/315	1,94/3,04	130/103,6	150	0,364	0,95		16,56<22,8
	6-7
	9-10

 

Таблица 5. Таблица проверки сечений стержней ферм

 

6.3. Расчет сварных  швов прикрепления раскосов и  стоек к фасонкам и поясам  фермы

Для сварки узлов фермы  принимаем полуавтоматическую сварку проволокой марки Св-0,8Г2С,  d=1,4…2мм

b_f=0,9; b_z=1.05; k_f=6 мм; ;

R_wf=21,5 кН/см²; R_wz=16,65кН/см²; b_f R_wf =19,35>b_z R_wz =17,48;

Для равнополочных уголков l_ш⁰=0,7l_ш,

Для неравнополочных  уголков l_ш⁰=0,6l_ш.

 

 

Табл. 6 Расчет швов

№ cтержня	сечение	[N], кН	Шов по обушку			Шов по перу
			Nоб, кН	kш, см	lш, см	Nп, кН	kш, см	lш, см
1 – 2	┐┌180×110×10	542,87	0,6N=325,72	0,8	12	0,4N=217	0,6	12
2 – 3	┐┌90×7	450,67	0,7N=315,5	0,8	13	0,3N =135	0,6	8
3 – 4	┐┌63×5	74	52	0,4	5	22	0,4	3
4 – 5	┐┌125×10	356	249	0,6	13	107	0,4	9
5 – 6	┐┌63×5	261	183	0,6	10	79	0,4	7
7 – 8	┐┌90×7	167	117	0,5	8	50	0,4	5
8 – 9	┐┌63×5	72	51	0,4	5	22	0,4	3

 

6.4. Расчет укрупнительного  стыка фермы на  высокопрочных  болтах.

 

1. Нижний пояс.

Продольное усилие в  нижнем поясе: N_н-8=1234,3 кН;

Малые полки уголков перекрываем тремя накладками.

Несущая способность  одного высокопрочного болта:

, где

A_bn=3.52 см² - площадь сечения болта М24;

R_bh=0.7R_bun=77 кН/см² – расчетное сопротивление растяжению высокопрочного болта;

μ=0,58 – коэффициент трения;

γ_b=0.9 – коэффициент условий работы соединения;

γ_n=1,02 – коэффициент надежности.

Требуемое количество болтов на полунакладке:

, где k=2 - количество поверхностей трения соединяемых элементов. Принимаем 6 болтов на полунакладке. Из условия размещения болтов принимаем размеры накладок: 120х12х600 – х2

100х12х600 – х2

Большие полки уголков перекрываем двумя накладками.

Несущая способность  одного высокопрочного болта:

, где

A_bn=5,6 см² - площадь сечения болта М30;

R_bh=0.7R_bun=84 кН/см²;

μ=0,58;

γ_b=0.9;

γ_n=1,02.

Требуемое количество болтов на полунакладке:

, где k=2. Принимаем 4 болта на полунакладке. Из условия размещения болтов принимаем размеры накладок: 100х12х540 – х2

 

2. Верхний пояс.

 

Продольное усилие в верхнем поясе: N_В6-9=-1269 кН;

Полки уголков перекрываем тремя накладками.

Несущая способность  одного высокопрочного болта:

, где

A_bn=3.52 см² - площадь сечения болта М24;

R_bh=0.7R_bun=77 кН/см²;

μ=0,58;

γ_b=0.9;

γ_n=1,02.

Требуемое количество болтов на полунакладке:

, где k=2. Принимаем 6 болтов на полунакладке. Из условия размещения болтов принимаем размеры накладок: 120х12х600 – х2

              120х12х600 – х2

Полки уголков перекрываем двумя накладками.

Несущая способность  одного высокопрочного болта:

, где

A_bn=3,52 см² - площадь сечения болта М24;

R_bh=0.7R_bun=77 кН/см²;

μ=0,58;

γ_b=0.9;

γ_n=1,02.

Требуемое количество болтов на полунакладке:

, где k=2. Принимаем 6 болтов на полунакладке. Из условия размещения болтов принимаем размеры накладок: 120х12х600 – х2

6.5. Расчет сопряжения  колонны и фермы

1. Верхний опорный узел.

Материал фланца – С245.

Для крепления верхнего пояса к  колонне принимаем 4 болта М24 кл.6.6.

Несущая способность  одного  болта на растяжение:

N_0-1=200 кН<nN_s=4*88=352 кН.

Определяем толщину фланца:

Принимаем t_фл=25 мм.

Расчет сварных швов.

k_f=6 мм;

b_f=0,9;

b_z=1.05;

;

R_wf=180 кН/см² (сварка Св-08А);

R_wz=16,65кН/см²; b_f R_wf =16,2<b_z R_wz =17,48;

Проверка фланца на поверхностный  отрыв в околошовной зоне:

2. Нижний опорный узел.

Материал фланца – С-345.

Опорный фланец принимаем 20х280  мм.

Опорная реакция фермы:

Проверяем напряжение смятия торца  фланца:

Болты для крепления нижнего  пояса к колонне принимаем  констуктивно М20 кл.5.6 в  количестве 6 штук, т.к. рамная сила прижимает опорный узел к колонне

7. Конструирование  и  расчет подкрановой балки.

 

Материал – сталь  С255 R_y=240 МПа, R_s=139.2 МПа.

Поперечное горизонтальное усилие на колесе Т_к^н=16,78 кН.

Нагрузки на подкрановую балку

Расчетные значения усилий на колесе крана:

F_к = γ_н · n · n_c · k₁ F_k^н

Т_к = γ_н · n · n_c · k₂ Т_k^н

γ_н = 0,95,   n_c = 0,95

n = 1,1 – коэффициент надежности по нагрузке.

k₁ , k₂ – коэффициент динамичности, учитывающие ударный характер нагрузки из-за неровностей подкрановых путей.

k₁ = 1,1;         k₂ = 1

F_k^н –максимальное нормативное вертикальное усилие на катке крана, F_k^н = 485кН.

F_k = 0.95 · 1.1 · 485 · 1,1 · 0.95 =529,63 кН

Т_k = 0.95 · 1 · 16,78 · 0.95 · 1 =15,15 кН.

Расчетный момент от вертикальной  нагрузки:

, где α=1,05 – учитывает влияние собственного веса подкрановых конструкций и временной нагрузки на тормозной площадке, y_i – ординаты линий влияния.

Расчетный момент от горизонтальной нагрузки:

.

Расчетное значение вертикальной поперечной силы:

Q_x = α·Σ F_k·y_i = 1,05 · 529,63 · 2,34 = 1301,3 кН

Расчетное значение горизонтальной поперечной силы:

Q_y = ΣT_k·y_i = 15,15 ·2,34 = 35,45 кН

Подбор сечения.

 

Принимаем подкрановую  балку симметричного сечения  с тормозной конструкцией в виде листа из рифленой стали с t = 6мм и швеллера №18.

h_б ≈   ;       h_т = h_н = 1,25м. Задаем

,  где

M_н = γ_n·Σ F_к^н·y_i = 0.95·485·2,55 = 1174,9 кН·м – момент от загружения балки одним краном.

Принимаем h_пб=100 см.

Задаемся толщиной полок t_п = 2 см, тогда h_ст = h_б – 2 t_п =96см  

Из условия среза  стенки силой Q_x:

Принимаем t_ст =16 мм.

 

.

 

Ширина пояса:  b_n,тр =А_п,тр/t_п= 19,83см.

Принимаем b_n=20 мм

Устойчивость пояса: =

 

Проверка  прочности сечения

Расстояние от оси  подкрановой балки до центра тяжести  сечения:

Нормальное напряжение в т.А

Прочность стенки балки от действия местных напряжений под колесом крана:

     где

γ = 1,4 – коэффициент увеличения нагрузки на колесе, учитывающий возможное  перераспределение усилий между  колесами и динамический характер нагрузки.

F_k = F_k^н · n · γ_n = 485 · 0,95 · 1,1 = 506,8 кН.

I_p = 4923,79 см⁴ – момент инерции рельса КР-120;

с = 3,25 – коэффициент  податливости сопряжения пояса и  стенки для сварных балок.

 

8. Список использованных источников

1. Легкие конструкции одноэтажных производственных зданий.  Справочник проектировщика/Е.Г. Кутухин, В.М. Спиридонов, Ю.Р. Хромец. - М.: Стройиздат,1988.-263 с.
2. Металлическ<span class="dash041e_0431_044b_0447_043d_044b_0439__Char" style=" font-siz