Автор работы: Пользователь скрыл имя, 27 Октября 2013 в 19:55, курсовая работа
В работе произведен расчет и конструирование стропильной фермы с сечением элементов из спаренных уголков.
1 Расчет и конструирование стропильной фермы с сечением элементов из спаренных уголков. 3
1.1 Построение геометрической схемы фермы. 3
1.2. Определение нагрузок на ферму 5
1.2.1. Постоянная нагрузка 5
1.2.2. Снеговая нагрузка 6
1.3 Определение расчетных усилий в элементах фермы 7
1.4. Подбор сечения элементов фермы 8
1.4.1. Элементы верхнего пояса 8
1.4.2. Элементы нижнего пояса 9
1.4.3. Подбор сечений решетки фермы 10
1.5. Конструирование и расчет узлов стропильной фермы 16
1.5.1. К-образный узел верхнего пояса 16
1.5.2. Нижний опорный узел 18
1.5.3 Укрупнительный узел нижнего пояса 20
Раздел 2. Расчет поперечной рамы каркаса здания 24
2.1 Компоновка поперечной рамы 24
2.2 Определение нагрузок действующих на поперечную раму 25
2.2.1 Постоянная нагрузка 25
2.2.2 Снеговая нагрузка на поперечную раму 26
2.2.3 Крановая нагрузка на поперечную раму 27
2.2.4 Ветровая нагрузка на поперечную раму 30
2.3 Статический расчет поперечной рамы 32
3.Проектирование ступенчатой колонны каркаса 33
3.1 Исходные данные для расчета колонны 33
3.2 Определение расчетных длин участков колонны 33
3.3 Расчет и конструирование стержня верхней части колонны 34
3.4 Расчет и конструирование стержня нижней части колонны. 40
3.5 Расчет узла сопряжения верхней части колонны с нижней 46
3.6 Расчет базы сквозной колонны 49
4 Компоновка связевой системы каркаса 54
4.1 Схемы связей по колоннам и поясам ферм 54
4.2 Подбор сечений элементов связей по колоннам 54
4.3 Подбор сечений связей по покрытию 54
Приложение 1 57
Приложение 2 59
Список использованных источников 60
.
По сортаменту принимаем:
50х50х5:
А = 9,6 см , ix = 1,53 см, z0=1,42 cм, iy = 2,53 см (при толщине фасонки tg=12 мм).
Определяем фактические гибкости сечения из спаренных уголков:
Предельная гибкость λ u= 400 (по таблице 20/1/).
- условие выполняется.
Выполним проверку прочности сечения:
Прочность раскоса обеспечена.
-Подбор сечения стоек в-г и г'-в':
Максимальное расчетное усилие:
Расчетные длины стоек:
;
.
Зададимся начальной гибкостью: . Тогда (по т.72 /1/).
Требуемая площадь сечения:
Требуемые моменты инерции:
По сортаменту принимаем:
56х56х5: А = 10,82 см , ix = 1,72 см, z0=1,57 cм, iy = 2,77 см (при толщине фасонки tg=12 мм).
Определяем фактические гибкости сечения из спаренных уголков:
Коэффициент продольного изгиба: (по т.72/1/).
Условие по гибкости не выполняется, принимаем уголок большего сечения.
По сортаменту принимаем:
63х63х5: А = 12,26см , ix = 1,94 см, z0=1,74 cм, iy = 3,04 см (при толщине фасонки tg=12 мм).
Определяем фактические гибкости сечения из спаренных уголков:
Коэффициент продольного изгиба: (по т.72/1/).
Выполним проверку общей устойчивости:
Устойчивость стойки обеспечена.
-Подбор сечения центральной стойки е-е/:
Максимальное расчетное усилие:
Расчетные длины стоек:
;
.
Зададимся начальной гибкостью: . Тогда (по т.72 /1/).
Требуемая площадь сечения:
По сортаменту принимаем:
50х50х6: А = 11,38 см , ix = 1,92 см, z0=1,42 cм.
Определяем фактические гибкости крестообразного сечения из уголков:
Коэффициент продольного изгиба: (по т.72/1/).
Выполним проверку общей устойчивости:
Устойчивость центральной стойки обеспечена.
Заводские сварные соединения выполняются полуавтоматом в нижнем положении сварочной проволокой Св-08Г2С (таб. 55 /1/), со следующими характеристиками:
- расчетное сопротивление
- расчетное сопротивление
- временное сопротивление стали разрыву (таб. 51 /1/);
, - коэффициенты условий работы сварного шва.
Рисунок 7- К-образный узел верхнего пояса
Расчет сварного шва раскоса г-д (90х7) с расчётным усилием N = -191,1 kH.
Максимальные катеты швов равны:
Принимаем катет по перу:
Принимаем катет по обушку:
.
Коэффициенты для расчета углового шва соответственно по металлу шва и по металлу границы сплавления, принимаю по таблице 34 /1/: , .
Выбираем расчётное сечение шва.
Расчётным является сечение по металлу границы сплавления.
Конструктивно принимаю .
Расчет сварного шва раскоса д-е (50х6) с расчётным усилием N = +93,94 kH.
Максимальные катеты швов равны:
Принимаем катет по перу:
Принимаем катет по обушку:
.
Коэффициенты для расчета углового шва соответственно по металлу шва и по металлу границы сплавления, принимаю по таблице 34 /1/: , .
Расчёт сечения ведём по металлу границы сплавления.
Принимаю конструктивно .
Принимаю конструктивно .
Расчёт сварного шва Ш-1, соединяющего фасонку с верхним поясом.
Принимаю катет сварного шва .
- суммарная расчетная длинна всех сварных швов присоединяющих фасонку к уголкам.
Прочность сварного шва, прикрепляющего верхний пояс к фасонке обеспечена.
Расчет сварного шва опорного раскоса a-б (100х8) с расчётным усилием N= -445,9 kH.
Максимальные катеты швов равны:
Принимаем катет по перу:
Принимаем катет по обушку:
Расчёт сечения ведём по металлу границы сплавления.
Расчет сварного шва нижнего пояса б-Н (100х8) с расчётным усилием N=+682,5kH.
Максимальные катеты швов равны:
Принимаем катет по перу:
Принимаем катет по обушку:
Расчёт сечения ведём по металлу границы сплавления.
Определим толщину опорного фланца:
Где:
bfl - ширина фланца, определяется из условия размещения болтов по ширине фланца, применяем (монтажные болты М20, диаметр отверстия под болты d=23мм).
Rp- расчетное сопротивление смятию торцевой поверхности при наличии пригонки (по т.52/1/)
Rp=33,6 кН/см2
Принимаем:
Расчёт вертикального сварного шва, соединяющего фасонку с фланцем, катет шва принимаю .
Прочность сварных швов, прикрепляющих фланец к фасонке обеспечена.
Расчет сварного шва раскоса д-е, д/-е/ (50х6) с расчётным усилием N=+93,94kH.
Максимальные катеты швов равны:
Принимаем катет по перу:
Принимаем катет по обушку:
.
Расчёт сечения ведём по металлу границы сплавления.
Принимаем конструктивно .
Принимаем конструктивно .
Расчет сварного шва стоики е-е/ (50х6) с расчётным усилием N=-91 kH.
Максимальные катеты швов равны:
Принимаем катет по перу:
Принимаем катет по обушку:
.
Расчёт сечения ведём по металлу границы сплавления.
Принимаем конструктивно .
Принимаем конструктивно .
Расчет сварного шва нижнего пояса (100х8).
Определяю расчетные усилия:
Максимальные катеты швов равны:
Принимаем катет по перу:
Принимаем катет по обушку:
.
Расчёт сечения ведём по металлу границы сплавления.
Расчет вертикальной накладки.
Принимаем размеры накладки из условия расположения монтажных болтов и из условия:
Тогда:
Принимаем толщину накладки t=tg=12мм, ширину b=200мм, длину l=250мм.
Катет сварного шва: ( , )
Выбираем расчётное сечение шва.
Расчётным является сечение по металлу границы сплавления.
Расчет горизонтальной накладки
Усилие в стыке:
Назначаем размеры накладки:
b = 100+20-40 =80 мм
t = tg = 16 мм.
При расчете учитываем условную площадь, которая равна сумме площадей двух накладок и части площади сечения фасонки высотой 2b2, где b2 - ширина вертикальной полки уголка:
Рабочее усилие в накладке:
.
Катет сварного шва: .
Определем длины сварных швов, прикрепляющих накладку к нижнему поясу:
Таблица 4. Таблица расчета швов.
№ стержня |
Сечение |
|N|, кН |
Шов по обушку |
Шов по перу | ||||
Nоб, кН |
Nперо, кН |
|||||||
Раскосы | ||||||||
а-б |
100х8 |
445,9 |
312,13 |
0,8 |
12,5 |
133,74 |
0,6 |
7,5 |
б-в |
63х6 |
318,5 |
222,95 |
0,8 |
9,0 |
95,55 |
0,4 |
8,0 |
г-д |
90х7 |
191,1 |
133,77 |
0,6 |
7,5 |
57,33 |
0,5 |
5,0 |
д-е |
50х6 |
93,94 |
65,76 |
0,6 |
5,0 |
28,18 |
0,4 |
5,0 |
е/-д/ |
50х6 |
93,94 |
65,76 |
0,6 |
5,0 |
28,18 |
0,4 |
5,0 |
д/-г/ |
90х7 |
191,1 |
133,77 |
0,6 |
7,5 |
57,33 |
0,5 |
5,0 |
в/-б/ |
63х6 |
318,5 |
222,95 |
0,8 |
9,0 |
95,55 |
0,4 |
8,0 |
б/-а/ |
100х8 |
445,9 |
312,13 |
0,8 |
12,5 |
133,74 |
0,6 |
7,5 |
Стойки | ||||||||
в-г |
63х6 |
91 |
63,7 |
0,8 |
5,0 |
27,3 |
0,4 |
5,0 |
е-е/ |
50х6 |
91 |
63,7 |
0,6 |
5,0 |
27,3 |
0,4 |
5,0 |
г/-в/ |
63х6 |
91 |
63,7 |
0,8 |
5,0 |
27,3 |
0,4 |
5,0 |
Расчет сварного шва раскоса б-в, в/-б/ (63х6).
Расчетное усилие: N=318,5 кН.
Максимальные катеты швов равны:
Принимаем катет по перу:
Принимаем катет по обушку:
.
Расчёт сечения ведём по металлу границы сплавления.
Расчет сварного шва стойки в-г, г/-в/ (63х6).
Расчетное усилие: N=91 кН.
Максимальные катеты швов равны:
Принимаем катет по перу:
Принимаем катет по обушку:
.
Расчёт сечения ведём по металлу границы сплавления.
Принимаем конструктивно .
Принимаем конструктивно .
Здание оборудовано краном грузоподъемностью 80 т со следующими основными конструктивными и техническими характеристиками:
- главный крюк: Q=80 т
- вспомогательный крюк: Q=20 т
- пролет здания: l=24 м
- Hк=3700 мм
- В1=400 мм
- В2=9100 мм
- К=4350 мм
- максимальное давление колеса: Fk1,max=350 кН, Fk2,max=370 кН,
- вес тележки: Gт=1100 кН
- тип кранового рельса: КР-100
- высота рельса: hр=150 мм
- высота подкрановой балки: hб=1600 мм
Расстояние от головки кранового рельса до низа стропильной конструкции:
.
Принимаем
Полная высота цеха:
.
Т.к. Н > 10,8 м, то принимаем высоту кратно 1,8 м, т.е. Н = 14400 мм.
Корректируем
отметку головки кранового
.
Высота верхней части колонны:
.
С учетом величины заделки колонны высота нижнего участка колонны до уступа будет равна:
.