Каркас одноэтажного промышленного здания

Принимаем t_пл=2,4 cм (с припуском на фрезеровку).

Высота траверсы – из условия  размещения шва крепления траверсы к ветви колонны. Полуавтоматическая сварка проволокой марки Св-0,8, d=1,4…2мм, k_ш=0,6 cм.

Требуемая длина шва: 

l_{w тр}=N_в2g_n/(4k_f(βR_wg_w)_min)=1417,12*0,95/(4*0,6*17,01)=33,0 см

Принимаем 35 см

Рис. №9 База Наружной ветви.

Расчет анкерных болтов.

М=268,38 кНм, N=334,63 кН. Комбинация 1,7.

F_в1=(M-N*y₂)/h₀=(268,38*100-334,63*71,01)/146,20=-143,85 кН

Так как сила отрицательна, то ветвь прижимается к базе и расчет анкерных болтов отпадает.

Принимаем конструктивно болты  от подкрановой ветви М12.

БАЗА ПОДКРАНОВОЙ ВЕТВИ.

Требуемая площадь плиты: R_в=0,85 кН/см²;

 R_в=yαj_bR_b=1*1*1,2*0,85=1,02 кН/см²

A=N_В1/R_в=1149,86/1,02=1127,31 см²

По конструктивным соображениям свес плиты с₂≥4 см, тогда В≥b_k+2c₂=45+2*4=53 см. Принимаем В=55 см.

Тогда другая сторона исходя из необходимой  площади:

Lтр=1149,86/55=20,91см

По конструктивным соображениям:

Lтр.к>b_меж.тр+2*t_тр+2c₁=16,0+2*1,2+2*4=26,4 см.

где c₁= 4 см.

Расстояние между траверсами равняется  ширине полки двутавра:

b=160 мм.

При толщине траверсы t_тр = 1,2 см

Фактический свес c₁= (30-16,0-2*1,2)/2=5,8  см.

c₂=(55-45)/2=5 см.

=L*B=55*30=1650 см² >1127,31= A_{пл.треб.}

Среднее напряжение в бетоне под плитой:

1149,86/1650=0,70кН/см²

Изгибающие моменты на отдельных  участках плиты:

Участок1  (консольный свес с=с₁=5,8 см)

                           (0,70*5,8²)/2=11,72 кНсм

Участок2  (консольный свес с=с₂=5 см)

                           (0,70*5²)/2=8,71 кНсм

Участок3  (плита, опертая на 4 стороны, b/a=42/7,55=5,563 > 2)

                           a=0,125      M₃=aσ_фa=0,125*0,70*15² =4,97 кНсм

Принимаем для расчета  =11,72 кНсм

Требуемая толщина плиты:

t_пл=√(6M_maxg/R_y)=√(6*11,72*0,95/23)=1,70 см

Принимаем t_пл=2,0 cм (с припуском на фрезеровку).

Высота траверсы – из условия  размещения шва крепления траверсы к ветви колонны. Полуавтоматическая сварка проволокой марки Св-0,8, d=1,4…2мм, k_ш=0,6 cм.

Требуемая длина шва: 

l_{w тр}=N_в1g_n/(4k_f(βR_wg_w)_min)=1149,86*0,95/(4*0,6*17,01)=26,8 см

Принимаем 30 см

Рис. №10 База подкраной ветви.

Расчет анкерных болтов.

М=363,41 кНм, N=334,63 кН. Комбинация 1,8.

F_в1=(M-N*y₂)/h₀=(363,41*100-334,63*75,19)/146,20=76,48 кН

 

Принимаем n=4 болта с R_ba=18,5 кН/см²

Необходимая площадь болтов

A_b^тр1= F_в1g/ R_ba=76,48*0,95/18,5=3,93 см²

d=Ö (n* A_b^тр1/p)=Ö (4*3,93/3,14)=1,12 см

принимаем болты M12 

6. Конструирование и расчет стропильной фермы.

 

6.1. Сбор нагрузок.

1. Постоянная нагрузка.

Нагрузка от покрытия: q_кр=1,42·0,95=1,35кН/м²

Равномерно распределенную нагрузку приводим к сосредоточенным силам,  приложенным в узлах фермы:

1,35*6*3=24,28 кН

Опорные реакции:

R_пр=R_лев= 24,28*9/2=109,27 кН.

2. Снеговая нагрузка.

Равномерно распределенную нагрузку приводим к сосредоточенным силам,  приложенным в узлах фермы:

q_кр=2,4 кН/м²

2,4*6*3=43,2 кН

Опорные реакции:

R_пр=R_лев= 43,2*9/2=194,40 кН.

3. Нагрузка от рамных моментов.

1-я комбинация: М_1max=-377,50 кНм, Комбинация 1,2,3,5,8

М_2соот= -199,26кНм; Комбинация 1,2,4,6,7.

2-я комбинация: М₁=-232,95 кНм, Комбинация 1,3,5,8

М_2соот=-70,10 кНм; Комбинация 1,4,6,7

4. Нагрузка от распора рамы.

1-я комбинация: Н₁=-121,92 кН;

Н₂=-57,03 кН;

2-я комбинация Н₁=-103,35 кН;

Н₂=-38,47 кН;

 

6.2. Подбор  сечения элементов фермы

Усилия в элементах фермы определяем отдельно для каждого вида загружения с помощью диаграммы Максвелла-Кремоны.

Расчетные сочетания  нагрузок и подбор сечения элементов  фермы сведены в таблицы. 

 

Рис.14. Усилия в ферме  от рамных нагрузок.

Рис.15 Диаграмма усилий от постоянной нагрузки

Рис.16 Диаграмма усилий  от снеговой нагрузки

 

Рис.17 Диаграмма усилий от единичного момента М=1. 

 

 

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

 

Для сварки узлов фермы  применяем полуавтоматическую сварку проволокой марки Св-08Г2С электродом Э50, d=1,4-2мм, b_f=1.1; b_z=1,15; R_wf=215МПа.

( N +

)    £ 1

Таблица 6. Расчет швов

элемент	№	Сечение	N, кН	kш, мм	запас
раскосы	0-1	120x6	391,20	5	0,79
	1-2	120x6	326,6	5	0,66
	3-4	120x6	233,4	5	0,47
	4-5	80x3	140	5	0,42
	6-7	80x3	46,7	5	0,14
стойки	2-3	80x3	67,48	5	0,39
	5-6	80x3	67,48	5	0,39

 

6.4. Расчет  укрупнительного стыка фермы  .

В стыковом шве при действии на него центрально-приложенной силы N распределение напряжений по длине шва принимается равномерным, рабочая толщина шва принимается равной меньшей из толщин соединяемых элементов. Поэтому напряжение в шве, расположенном перпендикулярно оси элемента, определяется по формуле

Сопряжение верхнего пояса I №20Ш1 и I №23Ш1.

 

230 МПа

т.к. соединение проверено физическими  методами контроля.

l_ш=13,8 см

Укрупнительный стык I №20Ш1(верхнего пояса).

Стык на высокопрочных болтах из стали марки 40Х "селект" с  20мм в отверстиях 23мм. По сортаменту 38,95см². Площадь полки и стенки равны соответственно и

При 20 мм площадь сечения болта нетто . Расчетное сопротивление стали болтов на растяжение 120 кН.

Для газопламенной обработки контактных поверхностей без консервации и  контроля высокопрочных болтов по моменту  закручивания принимаем: коэффициент  трения 0,42, коэффициент надежности 1,12.

Предварительное натяжение болта 

Несущая способность одного болта  на одну плоскость трения

Площадь полки нетто

Поэтому расчетная площадь полки Тогда несущая способность полки .

Расчетное количество болтов с одной  плоскостью трения

Принимаем 2 болта.

Площадь сечения стенки нетто 

Тогда несущая способность стенки

Расчетное количество болтов с двумя  плоскостями трения

Принимаем 2 болта.

 

7. Конструирование и  расчет подкрановой балки.

Требуется рассчитать подкрановую  балку крайнего ряда пролетом 6м. под  два крана Q=160/32т. Режим работы кранов - 3К. Пролет здания 30м.

Материал – сталь  С245 Ry=240 МПа, Rs=135 МПа.

7.1.Нагрузки на подкрановую балку

По прил.1 для крана Q=160/32 наибольшее вертикальное усилие на колесе Масса тележки , тип кранового рельса КР-120.

Схема крановой нагрузки

Рис.22

Для крана режима 3К:

12,7 кН

Расчетное усилие на колесе определяется:

353,10 кН

=13,96  кН

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

k1 = 1; k2 = 1

Определение расчетных усилий.

Максимальный момент возникает в сечении, близком к середине пролета.

Загружаем линию влияния  момента в среднем сечении.

Расчетный момент от вертикальной  нагрузки:

1,03*0,85*353,10*3,7=1143,81 кНм

Расчетный момент от горизонтальной нагрузки:

0,85*13,96*3,7=43,91 кНм

Где α=1,03– учитывает влияние собственного веса подкрановых конструкций и временной  нагрузки на тормозной площадке, y_i – ординаты линий влияния.

 

Рис.23

 

 

 

Для определения максимальной поперечной силы загружаем линии влияния поперечной силы на опоре.

Расчетное значение вертикальной поперечной силы:

1,03*0,85*353,10*2,77=855,39 кН

Расчетное значение горизонтальной поперечной силы:

0,85*13,96*2,77=32,84 кН

 

 

                      Рис.24

 

7.2. Подбор сечения.

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

1+2*43,91*1,0/(1143,81*1,5)=1,051

114381,45*1,051*0,95/23=4966,30 см³

^Задаем 70

=80,49 см

 см

Где 316*1,6=513,6 кНм– момент от загружения балки одним краном.

Принимаем hб=80 см.

Задаемся толщиной полок tп = 1,4 см,

h_w = hб – 2 t_п=80-2•1,4=77,2 см.

h₀ = h_w-t_f=77,2-1,4=78,6 см.

Из условия среза  стенки силой Qx:

Принимаем tw =1,20 см.

 

 

 

 

 

 

Геометрические характеристики:

4966,30*80/2=198651,8602 см⁴

 см⁴

198651,8602-46009,9648=152641,8954 см⁴

2*152641,8954/78,6²=50,4 см²

Принимаем пояс  1,4х36 см.

50,4 см²

Устойчивость пояса:

-устойчивость обеспечена.

7.3. Компоновка  сечения балки.

Проверка прочности  сечения

 см⁴

 см³

Рис.25

Расстояние от оси  подкрановой балки до центра тяжести  сечения:

 

=6031,62 см³

Нормальное напряжение в т.А

 кН/см²

Прочность обеспечена; жесткость  обеспечена т.к. h_min<h_б

Прочность стенки балки  от действия местных напряжений под  колесом крана:

,где

γ_f1 = 1,1 – коэффициент увеличения нагрузки на колесе, учитывающий возможное перераспределение усилий между колесами и динамический характер нагрузки.

1,1*316=353,1 кН

4754,84 4763,07 см⁴

Ip = 4754,84 см⁴–момент инерции рельса КР-120;

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

 см

=6,29<24,21 кН/см²

Определим условную гибкость стенки балки

 

 

Комбинация  усилий			Сечения стойки
			1-1		2-2		3-3		4-4
			М, кНм	N, кН	М, кНм	N, кН	М, кНм	N, кН	М, кНм	N, кН
+Mmax Nсоотв	nc=1	№ нагрузок	1,4,5+		1,8		1,3,5+		1,7
		Усилия	552,97	1077,51	81,07	197,90	232,75	197,90	8,40	127,80
	nc=0,9	№ нагрузок	1,2,4,5+,8		1,4,5,8		1,2,3,5,8		1,4,5,7
		Усилия	909,86	1197,62	-220,30	866,49	292,31	392,30	-86,14	127,80
-Mmax Nсоотв	nc=1	№ нагрузок	1,7		1,3,5-		1,7		1,2,5-
		Усилия	-268,39	334,63	-766,79	1673,80	-54,79	197,90	-244,17	127,80
	nc=0,9	№ нагрузок	1,4,5-,7		1,2,3,5-,7		1,4,5-,7		1,2,3,5,8
		Усилия	-261,07	1003,22	-761,90	1721,10	-255,43	197,90	-377,50	322.2
Nmax +Mсоотв	nc=1	№ нагрузок	1,3,5+		1,3,5+		1,2		-
		Усилия	379,31	1810,53	-693,48	1673,80	-36,85	413,90
	nc=0,9	№ нагрузок	1,2,3,5-,8		1,2,3,5+,8		-		-
		Усилия	752,86	1857,33	-668,56	1720,60
Nmax                  -Mсоотв	nc=1	№ нагрузок	1,3,5		1,3,5-		-		-
		Усилия	-141,67	1810,53	-766,79	1673.8
	nc=0,9	№ нагрузок	1,2,3,5,8		1,2,3,5-,8		1,2,7		-
		Усилия	-284,64	1857,33	-761,90	1720.6	-47,80	392,30