Автор работы: Пользователь скрыл имя, 24 Ноября 2011 в 19:43, курсовая работа
Расчетно-графическая работа разработана на основании задания на проектирование, выданного кафедрой металлических конструкций Нижегородского государственного архитектурно-строительного университета.
Цель курсовой расчетно-графической работы:
- приобретение навыков в решении основных вопросов проектирования металлических конструкций;
- освоение методики компоновки простейших сооружений, выполняемых в металле;
- определение нагрузок;
Введение.
2. Исходные данные.
3. Компоновка поперечной рамы.
4. Определение нагрузок
4.1. Постоянная нагрузка
4.2. Снеговая нагрузка
4.3. Крановая нагрузка
4.3.1. Расчёт на вертикальную нагрузку
4.3.2. Расчёт на горизонтальную нагрузку
4.3. Ветровая нагрузка
5. Статический расчёт
5.1. Расчёт на постоянную и снеговую нагрузку
5.2. Расчёт на вертикальное давление крана
5.3. Расчёт на торможение
5.4. Расчёт на ветровую нагрузку
6. Расчётные сочетания усилий
6.1. Определение РСУ
7. Расчёт и конструирование верхней части стержня ступенчатой колонны
7.1. Определение расчётной длины колонны в плоскости рамы
7.2. Определение расчётной длины колонны из плоскости рамы
7.3. Конструктивный расчёт подкрановой части колонны
8. Конструктивный расчёт подкрановой части стержня ступенчатой колонны
8.1. Расчёт подкрановой части сплошного сечения
9. Расчёт и конструирование узла сопряжения верхней и нижней частей колонны
10. Расчёт и конструирование базы колонны
10.1. Проектирование и расчёт базы под колонну со сплошной подкрановой частью
10.2. Расчёт анкерных болтов
11. Расчёт и конструирование стропильной фермы
11.1. Конструктивная схема фермы
11.2. Конструкция кровли
11.3. Нагрузки на стропильную ферму
11.4. Определение усилий в элементах фермы
11.5. Конструирование и расчёт в элементах фермы
11.6. Расчёт сварных соединений в ферме
Используемая литература
n =2 – число анкерных болтов в растянутой зоне.
Принимаем болты диаметром 30 мм с площадью сечения нетто одного болта Abn = 5,60 см2 по т. 62(1)
Минимальная
длина заделки болта в бетоне
l = 0,8 м по т.4.17
11.Расчёт и конструирование стропильной фермы.
11.1.
Конструктивная схема
фермы.
К
расчёту и конструированию
и высотой сечения по центрам тяжести сечений поясов:
11.2.
Конструкция кровли.
Для
заданного отапливаемого здания
принимаем кровлю по Приложению 2 (6)
с толщиной минераловатных плит повышенной
твёрдости равной 120 мм со слоем
пароизоляции и водоизоляционным слоем
кровли из 3-х слоёв рубероида
11.3.
Нагрузки на стропильную
ферму.
Вычисление суммарной расчётной постоянной и временной нагрузок, отнесённых к 1м2 покрытия
таблица №2
Вид нагрузки и расчёт | Нормативная нагрузка
|
Коэффициент надёжности
по нагрузке
|
Расчётная
нагрузка |
1. Постоянная
нагрузка от веса кровли:
слой гравия в мастике 20мм. 3 слоя рубероида минераловатная плита повышенной жёсткости t = 120мм. Профилированный лист марки НС-30-750-0,6 прогоны, |
0,40 0,15 0,29 0,07 0,05 |
1,3 1,3 1,2 1,05 1,05 |
0,52 0,2 0,35 0,074 0,06 |
Итого: | 0,96 | 1,20 | |
2. Стропильные фермы со связями | 0,25 | 1,05 | 0,26 |
Постоянная нагрузка, всего: | 1,21 | 1,46 | |
3. Временная снеговая нагрузка | 0,7 | 1,4 | 0,98 |
Общая нагрузка: | 1,91 | 2,44 |
Полная узловая нагрузка на ферму:
где
dр =3м – длина панели верхнего
пояса фермы;
11.4.
Определение усилий
в элементах фермы.
Усилия в элементах фермы определяем по полной узловой нагрузки, расположенной во всех узлах верхнего пояса фермы. Для определения усилий используем таблицу усилий в элементах фермы от единичной узловой нагрузки F= 1 по Приложению 4(6)
таблица №3
Элемент | Усилие кН от | yn | Расчетн.
усилие N ·yn, кН | ||
F = 1 | F = 43,92 | ||||
Верхний
пояс |
2-3 | 0 | 0 | 0 | 0 |
3-5 | -7,452 | -327,3 | 0,95 | -310,9 | |
5-6 | -7,452 | -327,3 | 0,95 | -310,9 | |
6-8 | -11,332 | -497,7 | 0,95 | -472,8 | |
8-9 | -11,332 | -497,7 | 0,95 | -472,8 | |
Нижн
пояс |
1-4 | +4,064 | 178,5 | 0,95 | 169,6 |
4-7 | +9,871 | 433,5 | 0,95 | 411,9 | |
7-10 | +11,805 | 518,5 | 0,95 | 492,6 | |
Раскосы | 1-3 | -6,064 | -266,3 | 0,95 | -253,0 |
3-4 | +4,870 | +213,9 | 0,95 | +203,2 | |
4-6 | -3,479 | -152,8 | 0,95 | -145,2 | |
6-7 | +1,989 | +87,4 | 0,95 | +83,0 | |
7-9 | -0,663 | -29,1 | 0,95 | -27,7 | |
Стойки | 4-5 | -1,0 | -43,92 | 0,95 | -41,7 |
7-8 | -1,0 | -43,92 | 0,95 | -41,7 | |
9-10 | 0 | 0 | 0,95 | 0 |
11.5.
Конструирование
и расчёт элементов
ферм.
Согласно п.п. 2.1;3.1 и табл. 50*;51* (1) в качестве материала элементов ферм принимаем сталь С245 , а для узловых фасонок – С255. Толщина фасонок tф = 10мм. по Приложению 6 (6) при N1-3 = 253,0 кН.
Расчётные сопротивления:
- для элементов фермы Ry = 24 кН/см2, как для фасонного проката
t = 2÷20 мм;
- для фасонок – Ry = 25 кН/см2 при t = 10 мм;
Все элементы ферм из парных равнополочных уголков. Конструирование и расчёт элементов фермы выполнены в табличной форме. Пояса ферм приняты переменного сечения по длине фермы.
Требуемую площадь сечения определяем по формуле
Конструирование и расчёт элементов фермы.
таблица №4
Элемент | Расч.
усилие кН |
Сечение | А
см2 |
Длины, см | ix
см |
iy
см |
λx | λy | λu | φmin | yc | Несущая спос, кН | Запас
надёж. % | |||
l | lx | ly | ||||||||||||||
В.П. | 2-6 | 310,9 | ╥100×7 | 27,6 | 300 | 300 | 300 | 3,08 | 4,45 | 97,4 | 67,4 | 126 | 0,55 | 0,95 | 346,1 | 11,3 |
6-9 | 472,8 | ╥110×8 | 34,4 | 3,39 | 4,87 | 88,5 | 61,6 | 135 | 0,62 | 0,95 | 486,2 | 2,8 | ||||
Н.П. | 1-4 | 169,6 | ╥63×5 | 12,26 | 580 | 580 | 580 | 1,94 | 2,96 | 301,0 | 196,0 | 400 | 0,95 | 279,5 | 64,8 | |
4-10 | 492,6 | ╥90×7 | 24,6 | 600 | 600 | 900 | 2,77 | 4,06 | 216,6 | 221,7 | 400 | 0,95 | 560,9 | 13,7 | ||
Раскосы | 1-3 | 253,0 | ╥90×7 | 24,6 | 422 | 211 | 422 | 2,77 | 4,06 | 76,2 | 103,9 | 122 | 0,517 | 0,95 | 290,0 | 14,6 |
3-4 | 203,2 | ╥50×5 | 9,6 | 0,95 | 218,9 | 7,7 | ||||||||||
4-6 | 145,2 | ╥90×6 | 21,2 | 436 | 349 | 436 | 2,78 | 4,04 | 125,0 | 108,0 | 158 | 0,392 | 0,8 | 159,5 | 9,8 | |
6-7 | 83,0 | ╥50×5 | 9,6 | 0,95 | 218,9 | 163,7 | ||||||||||
7-9 | 27,7 | ╥63×5 | 12,26 | 436 | 349 | 436 | 1,94 | 2,96 | 180 | 147 | 178 | 0,196 | 0,8 | 46,1 | 66,4 | |
Стойки | 4-5 | 41,7 | ╥63×5 | 12,26 | 310 | 248 | 310 | 1,94 | 2,96 | 128 | 105 | 183 | 0,375 | 0,8 | 88,3 | 111,8 |
7-8 |
Замечания к таблице:
Расчётная длина ly элементов 6-8; 8-9 верхнего пояса принята равной расстоянию между центрами узлов верхнего пояса, т.к. они закреплены в этих точках от смещения из плоскости фермы прогонами, связанными с настилом кровли, как с жёстким диском.
Расчётная длина lx опорного раскоса 1-3 равна половине его геометрической длины, т.к. элемент 1-3 закреплён в середине дополнительным раскосом от смещения в плоскости фермы.
Сечение
элемента 1-3 принято таким, как сечение
нижнего пояса с целью
В
нижних растянутых поясах ферм не рекомендуется
применять уголки менее 63×5 (элемент
1-4) по соображениям не повреждаемости
пояса при транспортировке, складирования
и монтаже. Для элементов решётки не следует
применять уголки менее чем 50×5. При подборе
элементов фермы учитывается также величина
предельной гибкости согласно п.п. 6.15 и
6.16 (1).
11.6.
Расчёт сварных
соединений в ферме.
Рассчитываем прикрепления элементов решётки из парных уголков к узловым фасонкам. Сварка полуавтоматическая в нижнем положении; диаметр сварочной проволоки 2 мм. Согласно табл.55(1) для конструкции группы 1 (по узловым фасонкам) из стали С255 принимаем флюс АН-348-А по ГОСТ 9087-81 и сварочную проволоку Св-08А по ГОСТ 2246-70.
Расчётные сопротивления: Rwf = 18 кН/см2, по табл.56 (1) и Rwz = 0.45·Run = 0,45·38=17,1 кН/см2, ( Run = 380 МПа = 38 кН/см2 для фасонного проката из стали С255 толщиной до 10 мм – по табл. 51(1)).
Требуемую расчётную длину швов для прикрепления одного уголка элемента решётки вычисляем по формулам 120; 121 п. 11.2 (1)
По прочности металла шва:
По
прочности металла границы сплавления:
Коэффициенты:
βf = 0,9; βf = 1,05; при kf = 4÷8мм;
βz = 0,8; βz = 1,0; при kf = 9÷12мм; - по табл. 34(1).
Согласно п. 11.2 (1) ywf = 1; ywz = 1; по табл. 6(1) yс = 1, т.к. рассматриваемый случай в таблице отсутствует. Большую из вычисленных lw для каждого элемента распределяем на обушок и перо:
Вычисление длин швов для прикрепления элементов решётки.
таблица №5
Эле-
мент |
N,
кН |
Сечение | kf
см |
lwf
см |
lwz
см |
lwоб
см |
lwперо
см |
Прим. |
1-3 | 253,0 | 2└ 90×7 | 0,5 | 15,6 | 14,1 | 13,0 | 7,0 | |
3-4 | 203,2 | 2└ 50×5 | 0,4 | 15,7 | 14,2 | 13,0 | 7,0 | |
4-6 | 145,2 | 2└ 90×6 | 0,4 | 11,2 | 10,1 | 10,0 | 6,0 | |
6-7 | 83,0 | 2└ 50×5 | 0,4 | 6,4 | 5,8 | 6,0 | 6,0 | констр. |
7-9 | 27,7 | 2└ 63×5 | 0,4 | 2,1 | 1,9 | 6,0 | 6,0 | констр. |
5-4 | 41,7 | 2└ 63×5 | 0,4 | 3,2 | 2,9 | 6,0 | 6,0 | констр. |