Каркас одноэтажного промышленного здания

Содержание.

 

1. Каркас одноэтажного промышленного здания

Компоновка однопролетной поперечной рамы.

Нагрузки на поперечную раму.

Постоянная нагрузка от конструкций покрытия.

Снеговая нагрузка.

Ветровая нагрузка.

Нагрузка от мостовых кранов. 

 2. Расчет и конструирование подкрановых балок.

   2.1. Определение расчетных усилий.   

   2.2. Компоновка сечения подкрановой балки.

  2.3. Проверка прочности подкрановой балки

   2.4. Проверка местной устойчивости стенки балки

   2.5. Расчет опорного ребра жесткости подкрановой балки.

   2.6. Расчет прочности швов соединения пояса со стенкой.

3. Расчет и конструирование стропильной фермы.

  3.1. Определение расчетных нагрузок.

   3.2. Определение усилий в элементах фермы.

   3.3. Подбор сечений стержней ферм.

   3.4. Расчет узлов фермы.

4. Расчет и конструирование колонн производственных зданий.

   4.1. Расчет и конструирование надкрановой части внецентренно сжатой колонны

           сплошного сечения

4.1.1. Компоновка поперечного сечения надкрановой части колонны.

4.1.2. Проверка местной устойчивости стенки.

4.1.3. Проверка местной устойчивости полок.

   4.2. Расчет и конструирование подкрановой части внецентренно сжатой колонны

              сплошного сечения.

4.2.1. Расчет подкрановой ветви.

4.2.2. Расчет наружной ветви.

4.2.3. Расчет раскосов решетки колонны.

4.2.4. Расчет стыка верхней и нижней части колонны.

4.2.5. Расчет и конструирование базы.

4.2.6. Расчет анкерных болтов.   

 

 

 

                                            Исходные данные.

 

 

Пролет здания, - 24 м.

Шаг колонн,  – 7,5 м.

Отметка головки кранового,  – 9,0м.

Грузоподъемность крана – 20 т.

Режим работы мостового крана – 7К.

Снеговой район – II

Ветровой район – IV

Тип здания – отапливаемое.

Уклон кровли – 1/8.

 

 

Каркас одноэтажного промышленного здания

Нагрузки на поперечную раму.

Снеговая нагрузка.

 

Величина снеговой нагрузки зависит от района строительства. При статическом расчете поперечной рамы снеговая нагрузка условно принимается равномерно распределенной по длине ригеля.

 

Расчетная погонная снеговая нагрузка:

где: - нормативное значение веса снегового покрова на квадратный метр

                     площади, принимаемый в зависимости от района строительства (п.5.2. [1]);

  - коэффициент перехода от веса снегового покрова земли к снеговой нагрузке на

        покрытие (п.5.3. [1]);

      - коэффициент надежности по назначению здания (прил. 7.[1]).

 

Опорная реакция ригеля от снеговой нагрузки:

Ветровая нагрузка.

 

Для статического расчета поперечной рамы достаточно определить величину ветровой нагрузки с наветренной стороны (интенсивное давление).

 

Рис. 1.2. Схема для определения ветровой нагрузки

на поперечную раму промышленного здания

 

 

Расчетная погонная ветровая нагрузка определяется для характерных уровней (высотных отметок).

где: - коэффициент надежности по ветровой нагрузке (п.6.11. [1]);

     - нормативное ветровое давление (п.6.4. [1]);

      - аэродинамический коэффициент (п.6.6. [1]), для поверхностей, расположенных

         с наветренной стороны вертикально по отношению к направлению ветра: с = 0,8;

     - коэффициент изменения ветрового давления по высоте (п.6.5. [1]), определяется

           в зависимости от типа местности (табл. 6. [1]).

 

Тип местности В - городские территории, лесные массивы и другие местности, равномерно покрытые препятствиями высотой более 10 м,

- на отметке 5 м -

- на отметке 10 м -

- на отметке -            

- на отметке -

 

На отметке 5 м:                 

На отметке 10 м:               

На отметке полезной высоты здания :

На отметке высоты здания :

 

Активная составляющая сосредоточенной ветровой нагрузки, которую можно считать приложенной в уровне верха стойки:

 

Суммарный момент относительно уровня заделки нижней части стойки, который получается в результате перемножения равнодействующих ветровой нагрузки на отдельных участках на соответствующие плечи с последующим сложением этих произведений:

 

 

Эквивалентная расчетная ветровая нагрузка:

 

Расчет узлов фермы

 

При расчете узлов фермы определяют размеры сварных швов, задавшись катетом сварного шва k_f в соответствии с указаниями табл. 34 [2], необходимо определить длину фланговых швов l_w, соединяющих элементы решетки с фасонками (стенками широкополочных тавров) по перу и обушку, преимущественно по металлу шва.

Сварка ручная в углекислом газе, марка сварочной проволоки Св-08Г2С.

 

- по металлу шва:

 

 

где:  - расчетное усилие, приходящееся на шов по обушку;

   - расчетное усилие, приходящееся на шов по перу;

    = 0,7 – коэффициент, учитывающий технологию сварки (табл.34 [1]);

     = 6 мм. – минимальный расчетный катет шва (табл.38 [1]);

    - расчетное сопротивление сварных соединений по

                металлу шва (табл.56* [1]);

     = 1 – коэффициент условий работы шва (п. 11.2*[1]);

      = 1 – коэффициент условий работы (табл.6* [1]).

 

- по металлу границы сплавления:

 

 

где: = 1 – коэффициент, учитывающий технологию сварки (табл.34 [1]);

    - расчетное сопротивление сварных соединений по металлу границы

                      сплавления (табл.3 совместно с табл.51* [1]);

   

    = 1 – коэффициент условий работы шва (п. 11.2*[1]).

 

Таблица подбора сечений элементов фермы

Таблица 3.2.

Элемент	Обозначение стержня	Расчетное усилие, кг. - сжатие + растяж.	Принятое сечение	Пло-щадь см^2	Расчетная длина, см		Радиус инерции, см		Гибкость				Напряжение σ, кг/см^2
					lx	ly	ix	iy	λx	λy			Факти- ческое	Расчет- ное
Верхний пояс	3-а 4-в 5-г 6-е	0 -67650 -67650 -73576	15ШТ2   15ШТ3	37,8   42,3	302,3   302.3	302,3   302,3	3,86   3,89	4,8   4,84	78,3   77,7	63   62,5	0,665   0,625	0,95   0,95	2392,6   2328,5	3040   3040
Нижний пояс	1-2 1-11	+45400 +78145	10 ШТ 13ШТ1	16 27,3	600 600	600 1200	2,48 3,34	3,56 4,27	242 180	337 281		0,95 0,95	2837,5 2862,5	3040 3040
Раскосы	а-б б-в г-д д-е	-60325 [phone]	140×10 70×5 90×6 80×7	54,6 13,72 21,2 21,6	394,5 316,3 358,2 358,2	395,4 395,4 447,8 447,8	4,33 2,16 2,78 2,45	6,05 3,16 3,96 3,6	91,3 146,4 130 146,2	65,3 125 113 124,4	0,518 0,225 0,281 0,228	0,95 0,95 0,8 0,8	2132,92 2091.5 1670,24 1449,18	3040 3040 2560 2560
Стойки	2-а в-г е-ж	-5680 -11350 +5400	70x5 75×6 45×5	13,72 17,56 8,58	176 236 296	220 295 370	2,16 2,3 1,37	3,16 3,3 2,18	81,48 102,6 216	69,29 89,4 169,7	0,594 0,436 0,109	0,8 0,8 0,95	696,95 1698 967,4	3040 2560 3040

 

 

Таблица расчета швов.

Таблица 3.3.

№ стержня

Сечение

Усилия

βf

βz

γwf

γwz

γc

Rwf, кг/см^2

Rwz, кг/см^2

Шов по обушку

Шов по перу

в стержнях N, кг.

в швах

kf

длины швов, см.

kf

длины швов, см.

по обушку Nоб,, кг.

по перу Nп, кг.

lwf

lwz

lw

lwf

lwz

lw

а-б б-в в-г г-д д-е е-ж

140×10 70×5 75×6 75×6 80×7 45×5

60325 28695 11350 9950 7130 5400

42228 20087 7945 6865 4991 3780

18100 8609 3405 2985 2139 1620

0,7

1

1

1

1

2050

1755

0,9 0,6 0,6 0,6 0,5 0,5

17,34 12,66 5,61 5,1 4,5 3,6

13,36 10,5 4,77 4,3 3,8 3,2

18 13 6 6 6 6

0,9 0,6 0,6 0,6 0,5 0,5

8,0 6,0 2,97 2,7 2,5 2,0

6,7 5,08 2,6 2,4 2,2 2

8 6 6 6 6 6

 

 

Расчет подкрановой ветви.

Из условия обеспечения общей устойчивости колонны из плоскости действия моментов (или из плоскости рамы) высоту двутавра подкрановой ветви назначают в пределах 

 

Назначаем двутавр №30 – ; ; ; ; ;

Гибкость ветви

  →   

Проверка устойчивости ветви:

   <   

Проверка гибкости ветви в плоскости действия момента:

  <

где: - расстояние между узлами решетками

   

 

Расчет наружной ветви.

Ориентировочная площадь сечения наружной ветви, при  и  

 

 

Ширина b_л = 300 мм – 40 мм = 260мм

Назначаем толщину листа t_л = 1 см = 10 мм

Требуемая площадь уголка

Подбираем равнополочный уголок 100  8, А = 15,5 см²

Геометрические характеристики уголков z₀ = 2,75см, I_x = 147см², i_x = 3,07см

Фактическая площадь наружной ветви

.

Для проверки несущей способности колонны в целом определяем геометрические характеристики принятого сечения. Общая площадь сечения:

 

Расстояние от наружной грани шатровой ветви до ее центра тяжести

где:

Расстояние от центра тяжести всего сечения колонны до осей ветвей при расстоянии между осями ветвей

 

Вычисляем усилия в ветвях колонны:

- подкрановая ветвь

 

- наружная ветвь

 

Гибкость подкрановой ветви

       →      

Гибкость ветви между узлами решетки при

    <   

Напряжение в сечении подкрановой ветви:

   <   

Момент инерции сечения всей наружной ветви из плоскости действия момента:

Момент инерции сечения наружной ветви в плоскости действия момента:

Определяем радиус инерции наружной ветви колонны

- из плоскости действия момента

- в плоскости действия момента

Гибкость всей ветви

       →      

Гибкость ветви между узлами решетки при

    <   

Напряжение в сечении наружной ветви:

   <   

Проверка несущей способности всего сечения:

- момент инерции

 

где:

- радиус инерции

 

Относительный эксцентриситет

 

 

 

Гибкость нижней части колонны

Условная приведенная гибкость 

 

где:     при

 Предварительно принимаем раскосы из уголков 80 × 7 - ,

при    и    по табл. 74 →

Проверка устойчивости колонны

   <   

при m_x2 = 0,23  и    по табл. 74 →

Проверка устойчивости колонны

   <   

 

Расчет базы колонны.

Вычисляем усилия в ветвях:

- на подкрановую ветвь

- на наружную ветвь

Материал базы стали определяем из табл.50* [2]. С345 по ГОСТ 27772-88 с расчетным сопротивлением  табл.51* [2] при толщине фасонного проката до 20 мм.

Соединение элементов ведем ручной сваркой. Материал для сварки стали С345 по ГОСТ 27772-88 покрытые электроды Э50А по ГОСТ 9467-75.

Для фундамента принят бетон класса В – 12,5,

Расчет плиты.

 

 

 Площадь опорной плиты при центральном сжатии ветви:

- ширина плиты

Где: – толщина листов траверсы:

-свес плиты.

Принимаем

Требуемая площадь плиты при

 

Длина плиты

  

Принимаем длину плиты

А_2ф = ()

А_pl2 = 17 44 = 748 см²

Уточняем коэффициенты:

 

Расчетное сопротивление бетона:

Фактическое давление на бетон:

Момент на участке 1 плиты при отношении сторон

M₁ =0,8 a₃

Где:  коэффициент определяем по табл.5.5 [3].

 – коэффициент, учитывающий защемление участка плиты по контуру сварки.

Момент в заделке консольного участка 2:

М₂ =

Расчет плиты ведем по участку 1 где .

Толщина плиты:

Принимаем

Расчет анкерных болтов.

 

Требуемая площадь нетто болтов

        - расчетное сопротивление анкерных болтов

                                                             растяжению из стали марки ВСт3кп2.

Площадь поверхности сечения одного болта

Принимаем Ø30  >

 

Содержание.

 

1. Каркас одноэтажного промышленного здания

Компоновка однопролетной поперечной рамы.

Нагрузки на поперечную раму.

Постоянная нагрузка от конструкций покрытия.

Снеговая нагрузка.

Ветровая нагрузка.

Нагрузка от мостовых кранов. 

 2. Расчет и конструирование подкрановых балок.

   2.1. Определение расчетных усилий.   

   2.2. Компоновка сечения подкрановой балки.

  2.3. Проверка прочности подкрановой балки

   2.4. Проверка местной устойчивости стенки балки

   2.5. Расчет опорного ребра жесткости подкрановой балки.

   2.6. Расчет прочности швов соединения пояса со стенкой.

3. Расчет и конструирование стропильной фермы.

  3.1. Определение расчетных нагрузок.

   3.2. Определение усилий в элементах фермы.

   3.3. Подбор сечений стержней ферм.

   3.4. Расчет узлов фермы.

4. Расчет и конструирование колонн производственных зданий.

   4.1. Расчет и конструирование надкрановой части внецентренно сжатой колонны

           сплошного сечения

4.1.1. Компоновка поперечного сечения надкрановой части колонны.

4.1.2. Проверка местной устойчивости стенки.

4.1.3. Проверка местной устойчивости полок.

   4.2. Расчет и конструирование подкрановой части внецентренно сжатой колонны

              сплошного сечения.

4.2.1. Расчет подкрановой ветви.

4.2.2. Расчет наружной ветви.

4.2.3. Расчет раскосов решетки колонны.

4.2.4. Расчет стыка верхней и нижней части колонны.

4.2.5. Расчет и конструирование базы.

4.2.6. Расчет анкерных болтов.   

 

 

 

                                            Исходные данные.

 

 

Пролет здания, - 24 м.

Шаг колонн,  – 7,5 м.

Отметка головки кранового,  – 9,0м.

Грузоподъемность крана – 20 т.

Режим работы мостового крана – 7К.

Снеговой район – II

Ветровой район – IV

Тип здания – отапливаемое.

Уклон кровли – 1/8.

 

 

Каркас одноэтажного промышленного здания