Стальной каркас промышленного здания

 

Приложение

элемент	стержень	N,кН	φmin	γc	σ=N/A МПа	Ry γс/ γn	φRy γс/ γn
Верхний пояс	О2	-292,2	0,905	0,95	10,59	-	13
Нижний Пояс	U1	184,5	-	0,95	22,8	25,65	-
	U2	318,6	-	0,95	20,7	25,65	-
Раскосы	D1	-247,4	0,427	0,8	7,17	-	9,4
	D2	138,8	-	0,95	22,5	25,65	-
	D3	-35,8	0,276	0,8	2,6	-	5,62
Стойка	V1	-32,95	0,238	0,95	4,79	-	6,1
	V2	-65,9	0,309	9,5	6,8	-	7,09

 

6.3. Расчет сварных  швов.

Исходные данные: принимаем полуавтоматическую сварку тогда по Приложению 12,10,5, соответственно, определяем сварочный коэффициент β_f=0.7 , β_z=1; расчетное сопротивление сварочного шва R_wf=180 МПа, R_wz=160 Мпа; R_p=37кН/см² расчетное сопротивление смятию по торцевой поверхности; принимаем по заданию коэффициенты

γ_с=1, γ_n=0.95 , γ_wf= γ_wz=1; катет шва определяем в соответствии с Приложением 11[1].

 

Геометрические размеры  шва определяем по формуле :

- по обушку l₀=N₀ γ_n/(2βкR_wγ_wγ_c)+1см;

- по перу l₁=N₁ γ_n/(2βкR_wγ_wγ_c)+1см;

Для нахождения размеров швов составим таблицу(расчет l₀ и l₁ производим в программе excel).

Для равнополочных уголков  принято принимать: по перу по обушку N₀=0,7N, по перу N₁=0,3N.

Для крепления неравнополочных уголков :

- узкой полкой N₀=0,75N; N₁=0,25N;  - широкой полкой  N₀=0,65N; N₁=0,35N

элемент	стержень	N,кН	Шов по обушку				Шов по перу
			N0,кН	к, мм		l0, см	N1		к, мм	N1
Верхний пояс	О2	292,2	203,84		8	15	87,36	6		7
Нижний Пояс	U1	184,5	119,93		8	10	64,58	6		5
	U2	318,6	207,09		8	16	111,51	6		8
Раскосы	D1	247,4	173,18		6	17	74,22	5		7
	D2	138,8	97,16		6	10	41,64	5		5
	D3	35,8	25,06		6	4	10,74	5		2
Стойка	V1	32,95	46,13		6	3	19,77	5		2
	V2	65,9	26,04		6	5	6,51	5		2

 

Определение площади наклонных  монтажного стыка на верхнем поясе  из условия 

А_н≥А_пояса=2bt=2*10*0,7=14см.,

где b=10см – ширина полки равнополочного уголка; t= 0.7cм – толщина полки равнополочного уголка(Приложение 15)[1].

Определим длину горизонтальных монтажных швов по условию равнопрочности верхнего пояса при катете шва к=6 мм

l≥A_нR_y/(4β_fkR_wfγ_w)+1=14*27/(4*0.7*0.6*18*1)+1=13.5см.

Принимаем толщину вертикальных накладок t=7 мм (по толщине полок уголков)

Определяем размеры вертикальных накладок верхнего монтажного узла при  к=6 мм.

l₁≥(0.3O_maxγ_n)/(2 β_fkR_wfγ_wγ_c)+1см=(0,3*292,2*0,95)/(2*0,7*0,6*18*1*1)+1=7 см.

Определим площадь накладок нижнего монтажного узла

А=2l_D1t=2*6.3*0.7=8,82 см.

Определим длину  горизонтальных монтажных швов по условию равнопрочности нижнего монтажного узла при к=6мм.

l≥AR_y/(4β_fkR_wfγ_w)+1=8,82*27/(4*0.7*0.6*18*1)+1=8,88см.

Определим размер вертикальных накладок  нижнего монтажного узла при к=6мм.

l₁≥(0.3U_max +D₃ ) γ_n/(2β_fkR_wfγ_wγ_c)+1см= =(0,3*318.6+35.8*0.764)*0,95/(2*0,7*0,6*18*1*1)+1=8.72 см.

принимаем l₁=9 см.

Определим наименьшую требуемую  площадь торца опорного фланца, по условию смятия от опорной реакции  фермы

А_t≥R γ_n/R_p γ_c=27*0.95/(37*1)=164.75*0.95/(37*1)=4.2см²,

где R=0.5*n*F=0.5*5*65.9=164.75кН.

Конструктивно задаем опорное  сечение фланца ( не мене расчетного)

6см>4.2см.

Определим минимальную длину  швов крепления опорной косынки  к фланцу по условию 

l≥Rγ_n/(2β_fkR_wfγ_wγ_c)+1см= 164.75*0,95/(2*0,7*0,6*18*1*1)+1=11.25 см,

принимаем (ближайшее  четное число в см, в большую сторону)

l=12см.

Проверяем прочность сварного соединения фланца с опорной косынкой фермы

τ=R/(2β_fkl)≤ R_wfγ_wγ_c/γ_n=164.75/(2*0.7*0.6*12)=16.34<18*1*1/0.95=18.95

условие выполняется.

VII. ПОДБОР СЕЧЕНИЯ ПРОГОНОВ

Исходные данные : нормативный  вес снегового покрытия на 1м² горизонтальной плоскости для Новосибирска s₀=1.5кПа (приложение 3)[1]; шаг прогона d=3м;шаг между колонами В=6м; расчетная постоянная нагрузка от покрытия p=1.56 кПа; расчетная постоянная нагрузка от ферм и связей p_i=0.42 кПа.

Определяем расчетную  постоянную нагрузку на прогон

q=d(p-p_i)=3*(1.56-0.42)=3.42кН/м

При расчете несущей конструкций  легкого кровельного покрытия коэффициент  надежности по нагрузке принимаем равным γ_f=1.6, так как отношения веса покрытия p_n к нормативному значению веса снегового покрытия s₀ меньше 0,8

p_n/ s₀=0,91/1,5=0,61<0.8,

где p_n=(p- p_n1)=(1.31-0.4)=0.91кПа – нормативная постоянная нагрузка на прогон

Определим расчетную снеговую нагрузку

q_s=d γ_f s₀=3*1.6*1.5=7.2кН/м.

Определяем расчетный  изгибающий момент в опасном сечении 

М= (q+q_s)B²/8=(3.42+7.2)*62кНм.

Определяем требуемый  момент сопротивления по условию

W_req≥Mγ_n/R_yγ_c=4779*0.95/(27*1)=168.15см³

По полученным данным выберем  швеллер №22, для которого в табл. Приложения 17 [1] определяем: W₂₂=192см³; I₂₂=2110см⁴; Е= 2,06*10⁴кН/см²

Определяем жесткость  прогона от суммарной нормативной  нагрузки.

q_n+q_sn=d(∑p_n+s₀)=3(0.91+1.5)=7.23 кН/м.

Проверяем прогон по условию  относительного прогиба

F_n/B=5(q_n+q_sn)B³/384EI≤[1/200] =5*7.23*10^-2*600³/(384*2.06*10⁴*2110)=1/213<[1/200]

Выбранный прогон отвечает условию прочности.

 

 

 

 

 

Литература:

1. Металлические конструкции, включая сварку. О.И.Манаев М.П. Колесниченко часть 2 Стальной каркас промышленных зданий. Барашиха 2010.
2. Металлические конструкции. В 3 т./ Под ред. В.В.Горьев. Т.1 Элементы конструкций и Т. 2 Конструкции зданий.-М.: Высшая школа, 2002.
3. СНиП 2.01.07-85*.Нагрузки и воздействия . 2000.
4. СНиП II-23-81*. Стальные конструкции. 1998
5. Митюгов Е.А. Манаев О.И. Металлические конструкции. В 2т./Т.1. эленты металлических конструкций . ВТУ 2008.