Расчет и конструирование несущих конструкций одноэтажного промышленного здания (стр. 1 из 5)

Министерство образования Российской Федерации

Ангарская государственная техническая академия

Кафедра промышленного и гражданского строительства

РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовой работе по металлическим конструкциям на тему

Расчет и конструирование несущих конструкций

одноэтажного промышленного здания

Выполнила студентка

Живодерова Ольга Евгеньевна

Группы ПГС-00-1

Руководитель проекта

Савенков Андрей Иванович

Ангарск, 2003

СОДЕРЖАНИЕ

Исходные данные

1. Компоновка конструктивной схемы каркаса здания

1.1 Выбор типа поперечной рамы

1.2 Выбор ограждающих конструкций здания

1.3 Разбивка сетки колонн

1.4 Компоновка поперечной рамы

1.5 Выбор шага рам

2. Расчет поперечной рамы каркаса здания

2.1 Нагрузки, действующие на раму

2.1.1 Постоянная нагрузка

2.1.2 Снеговая нагрузка

2.1.3 Ветровая нагрузка

2.1.4 Нагрузка от мостовых кранов

2.2 Статический расчет поперечной рамы

3. Расчет внецентренно-сжатой колонны рамы

3.1 Выбор невыгоднейших расчетных усилий в колонне рамы

3.2 Определение расчетных длин колонны в плоскости рамы

3.3 Определение расчетных длин колонны из плоскости рамы

3.4 Расчет верхней части колонны

3.5 Расчет нижней части колонны

3.6 Конструкция и расчет сопряжения верхней и нижней частей колонны

3.7 Конструкция и расчет базы колонны

4. Расчет решетчатого ригеля рамы

4.1 Определение усилий в стержнях фермы

4.2 Подбор и проверка сечений стержней фермы

4.3Расчет узлов фермы

Литература

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

Вариант 295

-район строительства – г. Красноярск

-характеристика теплового режима в здании – отапливаемое

-назначение здания – цех машиностроительного завода

-пролет здания – 30 м

-длина здания – 144 м

-тип крана – мостовой электрический общего назначения

-количество кранов – 3

-грузоподъемность крана – 80/20 т

-режим работы крана – Т

-отметка головки подкранового рельса + 18,000

-способ соединения элементов конструкций: заводские – сварка, монтажные – сварка и черные болты

-тип покрытия – прогонное

-ограждающие конструкции покрытия – профилированный настил

-марка бетона фундамента – М100

-фонарная надстройка – отсутствует.

1. КОМПОНОВКА КОНСТРУКТИВНОЙ СХЕМЫ КАРКАСА ЗДАНИЯ

1.1 Выбор типа поперечной рамы

Опирание колонн здания на фундаменты и сопряжение ригелей с колоннами принимаем жестким (краны Т режима работы).

1.2 Выбор ограждающих конструкций здания

Тип и размеры ограждающих конструкций стен и покрытий указаны в таблице 1.1.

Таблица 1.1 Весовые характеристики конструкций

Конструкции	Нормативная нагрузка, кН/м	Коэффициент надежности по нагрузке	Расчетная нагрузкакН/м
Керамзитобетонные стеновые панели ПС (5980х1785х300) ПС (11970х1780х300)	3,843,85	1,21,2	4,6084,62
Гравийная защита	0,30	1,20	0,36
Трехслойный рубероидный ковер	0,10	1,30	0,13
Утеплитель-пенопласт ФРП-1 q=1кН/м , t=0,051*0,05	0,05	1,30	0,065
Стальной профилированный настил t=0,001 м	0,10	1,05	0,11
Собственный вес прогоновq = 0,12кН/м2	0,10	1,05	0,11
Собственный вес фермыL*j*k=30*0,009*1,2=0,324 (L=30 м)	0,324	1,05	0,34

1.3 Разбивка сетки колонн

В соответствии с основными положениями по унификации объемно-планировочных и конструктивных решений пролеты и шаги колонн назначаем кратными 6м, высота помещений кратна 0,6м.

Рассмотрим два варианта: 1 вариант – шаг колонн 6м; 2 вариант – шаг колонн 12м.

1.4 Компоновка поперечной рамы

Вертикальные габариты здания:

Расстояние от головки кранового рельса до низа несущих конструкций покрытия Н₂ = (Н_к +100) + f= (4000 + 100) + 300 = 4400 мм (кратно 200 мм).

Высота цеха от уровня пола до низа стропильных ферм Н₀ = Н₂ + Н₁ = 4400 + 18000 = 22400 мм. Принимаем ближайший больший размер, кратный 1,8 м, – 23400 мм, при этом корректируем Н₁ = Н₀ – Н₂= 23400 – 4400 = 19000 мм.

Для шага рам 6 м:

Размер верхней (надкрановой) части колонны Н_в = h_б + h_р + Н₂ = 1000 + 4400 = 5400 мм.

Размер нижней (подкрановой) части колонны Н_н = Н_о – Н_в + Н_загл, = 23400 – 5400 + 600 = 18600 мм.

Общая высота колонны рамы от базы до низа ригеля Н = Н_в + Н_н = 5400 + 18600 = 24000 мм.

Для шага рам 12 м:

Н_в = h_б + h_р + Н₂ = 1600 + 4400 = 6000 мм.

Н_н = Н_о – Н_в + Н_загл, = 23400 – 6000 + 600 = 18000 мм.

Н = Н_в + Н_н = 6000 + 18000 = 24000 мм.

Высота фермы на опоре Н_фер = 3150 мм.

Отметка парапетной стенки +27,000.

Рис.1.1. Схема каркаса поперечной рамы здания

Горизонтальных размеры:

Принимаем привязку наружной грани колонны к оси а = 250 мм.

Высота сечения верхней части колонны h_н= 450 мм (не <Н_в/12 = 5400/12 = 450 мм).

При устройстве прохода сбоку между колонной и краном

l₁ = В₁ + (h_б – а) +75 + 450 = 400 + (450 – 250) + 75 + 450 = 1125 мм. Назначаем l₁ = 1250 мм(кратно 250мм).

Высота сечения нижней части колонны h_н= l₁ + а= 1250 + 250 = 1500 мм (>Н/20 = 24000/20 = 1200 мм).

Верхнюю часть колонны назначаем сплошной, двутаврового сечения, нижнюю часть – сквозной (1500 мм >1000 мм).

1.5 Выбор шага рам

Вариант 1 (шаг рам 6 м).

Вес всех элементов, входящих в комплекс подкрановой конструкции (подкрановой балки со связями, тормозной конструкции, подкранового рельса с деталями крепления)

G ^н_пб = (a _пбL_пб + g_кр)L_пбК_пб = (0,37·6 +0,89)6·1,2 = 22,392 кН

Масса ригелей и связей по покрытию

; М = (247·6/1000 +1,8)1,4·30² = 4135,32 кг

Масса колонны

М_к = ((565,2·5,4/0,3)1,6 + (1683,69·18,6/0,5))7850·10^-3/240 = 4424,81 кг.

Вариант 2 (шаг рам 12 м).

G ^н_пб = (a _пбL_пб + g_кр)L_пбК_пб = (0,37·12 +0,89)12·1,2 = 76,752 кг.

; М = (247·12/1000 +1,8)1,4·30² = 6002,64 кг.

М_к = ((1164,96·6/0,3)1,6 + (3202,95·18/0,5))7850·10^-3/240 = 8385,12 кг

Таблица 1.2Сравнение вариантов

Вид конструктивного эл-та	Вариант 1 (шаг рам 6 м)				Вариант 2 (шаг рам 12 м)
	Вес эл-та,кН	Кол-во,шт.	Вес всех эл-тов,кН	Расход стали, кг/м2	Вес эл-та, кН	Кол-во, шт.	Вес всех эл-тов,кН	Расходстали,кг/м2
Подкрановыебалки	22,392	48	1074,816	24,88	76,752	24	1842,048	42,6
Фермы	41,3532	25	1033,83	23,93	60,0264	13	780,3432	18,06
Колонны	44,2481	50	2212,405	51,21	83,8512	26	2180,132	50,47
Итого	123	100,02	63	111,17

По экономическим соображениям для дальнейшей разработки принимаем 1-ый вариант.

2. РАСЧЕТ ПОПЕРЕЧНОЙ РАМЫ КАРКАСА ЗДАНИЯ

2.1 Нагрузки, действующие на раму

2.1.1 Постоянная нагрузка

Равномерно-распределенная нагрузка от веса покрытия, приложенная к ригелю рамы,

= 1,1152·6 = 6,69 кН/м

Рис.2.1.Схема постоянной нагрузки

2.1.2 Снеговая нагрузка

Равномерно распределенная расчетная снеговая нагрузка, приложенная к ригелю рамы,

1,5·1·1,6·6 = 14,4 кН/м

2.1.3 Ветровая нагрузка

q_eq= w₀ k _eq c_eg_f b = 0,38·0,755·0,8·1,4·6 = 1,93 кН/м.

с_е3=- 0,58 при b/ℓ =144/30 = 4,8>2, h₁/ℓ = 27/30 = = 0,9

q_eq= w₀ k _eq c_e3g_f b = 0,38·0,755·0,58·1,4·6 = 1,4 кН/м.

W = w₀ k_тDН₀ c_eg_f b = 0,38 ((0,94 +0,891)/2)·(27 –

-23,4)0,8·1,4·6 = 8,42 кН. W = Wc_e3 /c_e= 8,42·0,58/0,8 = 6,1 кН.

2.1.4 Нагрузка от мостовых кранов

1,1·0,95(400(1 + 0,867 + 0,475 + 0,342) +1,1·22,392 + 1,1·1,5·1,5·6 = 1161,39 кН Рис.2.2. Схема ветровой нагрузки

Рис.2.3. Схема определения вертикальной крановой нагрузки

F¢_к= (9,8Q +Q_к)/n – F_к = (9,8·80 + +1300)/4 – 400 = 121 кН.

D_min = 1,1·0,95·121(1+0,867 +0,475 + +0,342) + 1,1·22,392 +1,1·1,5·1,5·6 = =378,86 кН.

е_к=1161,39·0,75 = =871,04 кНм.

е_к= 378,86·0,75 = =284,15 кНм.

Расчетная горизонтальная сила