Проектирование и расчет металлических конструкций II Курсовая работа ТПГС. Проектирование и расчет металлических конструкций II. Исходные данные назначение здания сборочный цех

• Название: Исходные данные назначение здания сборочный цех
• Анкор: Проектирование и расчет металлических конструкций II Курсовая работа ТПГС
• Дата: 28.10.2022
• Размер: 4.09 Mb.
• Имя файла: Проектирование и расчет металлических конструкций II.docx
• Тип: Документы; #759926
• страница: 5 из 9

Эпюра моментов (М₁Δ+ М_Р) от ветровой нагрузки:

на левой стойке на правой стойке

Эпюра Q на левой стойке:



Эпюра Q на правой стойке:

При правильном решение сумма поперечных внизу должна быть равна сумме всех горизонтальных нагрузок.





Рисунок 9. Эпюры усилий от ветровой нагрузки

а – грузовая эпюра; б – эпюры моментов; в – эпюры поперечных сил.

Определение расчетных усилий в сечениях рамы

На основании расчета рамы на отдельные нагрузки необходимо установить неблагоприятные комбинации внутренних усилий в сечениях рамы от совместного действия нагрузок. Для этого составляются возможные комбинации следующих типов:

±М_max; N_соот.

±N_max; M_соот.

±N_min; M_соот.

В комбинациях усилий набор нагрузок производится по следующим правилам:

постоянная нагрузка учитывается обязательно;

горизонтальные крановые усилия могут учитываться только совместно с вертикальными усилиями от кранов (в табл. 2.3 нагрузка 4 с нагрузкой 3 или 4^* с 3^*).

нагрузки 3,4,5 и соответствующие им обратно симметричные 3^*,4^*,5^* являются несовместимыми.

Значения усилий в комбинациях устанавливаются с учетом двух видов основных сочетаний нагрузок:

1. 
   постоянная и одна временная нагрузки, здесь коэффициент сочетания ψ=1;
   
2. 
   постоянная и не менее двух временных нагрузок, где длительная нагрузка умножается на коэффициент сочетания ψ₁=0,95, а кратковременная на ψ₂=0,9.
   

За одну кратковременную нагрузку принимается:

1. 
   снеговая нагрузка;
   
2. 
   крановая нагрузка (вертикальная вместе с горизонтальной);
   
3. 
   ветровая нагрузка.
   

По результатам расчета составлена табл. 2.3 для четырех основных сечений левой колонны рамы. Из возможных комбинаций выбраны (подчеркнутые в таблице 2.3) наиболее неблагоприятные для определения усилий в стержнях стропильной фермы, подбора и проверки сечений колонн, расчета узлов рамы и анкерных болтов.

Номера нагрузок для различных комбинаций и сечений отвечают конкретным условиям примера, для других примеров они могут быть иными.

Если в комбинации N_min; M_соот, при расчете на растяжение анкерных болтов с внутренней стороны колонны, постоянная нагрузка разгружает болты (е=M/N<ρ≈h/2), то усилия от постоянной нагрузки принимаются с коэффициентом по нагрузке γ_fg=0,9. Ранее принят γ_fg=1,05, то есть необходимо умножить усилия на поправочный коэффициент 0,9/1,05. При е>ρ такой пересчет не требуется.

Поперечная сила Q_max необходима для расчета элементов решетки сквозных колонн, а Q_соот для проверки местной устойчивости стенки сплошных колонн и других расчетов.


3. Расчёт подкрановой балки

Расчетные усилия (максимальные изгибающие моменты и поперечные силы) в подкрановых балках находят от двух сближенных кранов наибольшей грузоподъёмности.

Предельно допустимый прогиб подкрановых балок:

- для кранов групп режимов работы 1К-6К.

Исходные данные. Требуется рассчитать подкрановую балку пролётом 6 м под два крана грузоподъёмностью Q_кр= 32/5 т однопролётного производственного здания. Материал балки – сталь С255; R_y =240 МПа (при t ≤ 20 мм); R_s= 0,58⋅ 240 = 140 МПа.

Нагрузки на подкрановую балку. По приложению 1 для крана Q_кр= 32/5 т режима работы 6К наибольшее вертикальное усилие на колесе вес тележки G_т= 85 кН.

Для кранов режима работы 6К с гибким подвесом груза нормативное вертикальное усилие на колесе

= = 10 кН,

где Q_кр - номинальная грузоподъёмность крана; G_т – масса тележки, n₀- число колёс с одной стороны крана.

Определение расчётных усилий. Определение расчётного изгибающего момента от воздействия вертикальной крановой нагрузки. Допуская, что сечение с максимальным изгибающим моментом расположено в середине пролёта балки и, пользуясь линией влияния момента в этом сечении, устанавливаем краны не выгоднейшим образом





Рисунок 10. Расчётные схемы подкрановой балки

а – схема крановой нагрузки; б – к определению M_max;

в – к определению Q_max
Расчетный момент от вертикальной нагрузки:

где у_i – ординаты линий влияния; γ_fk= 1,1 – коэффициент надёжности по крановой нагрузке; _к =0,85 – коэффициент сочетания крановых нагрузок; к₁=1,1 – коэффициент динамичности к вертикальным нагрузкам для подкрановых балок (по таблице 5); α= 1,03 – учитывает влияние собственного веса подкрановых конструкций и временной нагрузки на тормозной площадке (для балок пролётом 12 м α= 1,05 и для полёта 6 м α= 1,03); γ_n=0,95 – коэффициент надёжности по ответственности.
Расчётный момент от горизонтальной крановой нагрузки:

_{здесь k2=1 – коэффициент динамичности к горизонтальным нагрузкам (по таблице 5)}
Для определения максимальной поперечной силы загружаем линию влияния поперечной силы на опоре (рисунок 10,в).

Расчётные значения поперечных сил на опоре балки от вертикальной и горизонтальной нагрузок:



Таблица 5. Значения коэффициентов динамичностей


Подбор сечения подкрановой балки

Подкрановую балку принимаем симметричного сечения с тормозной конструкцией из рифленой стали толщиной t=6 мм и швеллера №16( при наличие промежуточной стойки фахверка, а также при шаге рам 6 м можно принимать швеллер №16 – 18, а при шаге 12 м – швеллер № 36).

Условие прочности в наиболее напряжённой точке «А» сечения

где  - коэффициент, учитывающий влияние горизонтальных поперечных нагрузок на напряжение в верхнем поясе подкрановой балки


где - высота балки, её можно принимать в пределах (1/6…1/10)ℓ_б; h_т= h_н=1,0 м - ширина сечения тормозной конструкции.

Минимальная высота балки:


где - момент от загружения балки одним краном при определяемый по линии влияния (рисунок 10,б).

Сумма ординат линии влияния при нагрузке от одного крана

Для кранов группы режима работы 6К

По таблице 6 задаемся гибкостью стенки балки

Оптимальная высота по расходу стали :

Принимаем h_б=80 см (кратной 10 см).
Таблица 6

Рекомендуемые соотношения высоты балки и толщины стенки


Задаемся толщиной полок балки t_f =2 см, тогда

_{h0 = hб – tf = 80 – 2 = 78 см.}

Толщина стенки из условия сопротивления срезу силой




Принимаем t_ст=8 мм, при этом

Размеры поясных листов:




Требуемая площадь поясов:





По конструктивным требованиям b_{f min} = 180 мм, поэтому принимаем пояс из стального листа сечением t_f x b_f = 20 x 180 мм; A_f = 36 см²


Рисунок 11. Сечение балки
Устойчивость сжатого пояса обеспечена так как


Отношение находится в рекомендуемых пределах

По полученным данным компонуем сечение балки (рисунок 11).
Проверка прочности сечения

Геометрические характеристики сечения подкрановой балки относительно оси x-x:





Геометрические характеристики подкрановой балки относительно оси у – у (в состав тормозной балки входят верхний пояс подкрановой балки, тормозной лист и швеллер; площадь поперечного сечения швеллера № 16 А=18,1 см²; ширина тормозного листа 970-24-50=896 мм).

Расстояние от оси подкрановой балки до центра тяжести сечения:

;
Расстояние от центра тяжести сечения до наиболее напряженной точки “A” верхнего пояса подкрановой балки:

.


Проверка нормальных напряжений в верхнем поясе (в точке А) подкрановой балки:

Большой запас прочности получен в связи с увеличением сечения по конструктивным требованиям по сравнению с расчётным.

Проверка прогиба подкрановой балки и прочности стенки на действие касательных напряжений на опоре не нужны, так как высота балки h_б больше минимального значения h_min , а принятая толщина стенки больше толщины определённой из условия среза.

Расчет и конструирование колонны
Верхняя часть ступенчатой колонны обычно проектируется сплошной, двутаврового сечения, нижняя часть принимается сплошной при ширине до 1 м, а при большей ширине ее экономичнее делать сквозного сечения.

В раме ригель имеет жесткое крепление, поэтому для подбора симметричного сечения верхней части колонны расчетная комбинация усилий М, N устанавливается по сечению 1-1. Для подбора несимметричного сечения сплошной или сквозной нижней части следует рассмотреть несколько возможных комбинаций усилий: расчетные комбинации с + М в нижнем сечении колонны, при котором изгибающий момент догружает наружную ветвь и с -М в сечении под уступом, здесь изгибающий момент догружает подкрановую ветвь.
Расчетные усилия указаны в таблице 4.

Для верхней части колонны в сечении 1 – 1 М = -240 кН⋅м; N = 171 кН; Q = 50 кН; в сечении 2 – 2 при том же сочетании нагрузок (1, 2, 3* 4, 5*) M = - 120 кН⋅м.

Для нижней части колонны в сечениях 3 – 3 и 4 – 4 М₁ = -249 кН⋅м; N₁ = 612 кН; М₂ = +461 кН⋅м; N₂ = 612 кН; Q_max= 68 кН.

Материал колонны – сталь С235, при толщине листового проката t20 мм, R_у=230МПа.

В однопролетной раме с жестким сопряжением ригеля с колонной верхний конец колонны закреплен только от поворота.

Так как Н_в/Н_н = 4000/12800 = 0,31  0,6 и N_н/N_в= 612/171=3,58> 3; и

I_в/I_н=0,2 принимаем _в = 3, _н = 2. Из таблицы 4 в сечениях 1 – 1 и 4 -4 N_в =612 кН, N_н = 672,28кН)

Расчетные длины для нижней и верхней частей колонны в плоскости рамы

⋅2=25,6 м;

Расчетные длины колонны из плоскости рамы




Таблица 7.