Курсовая работа: Стальной каркас одноэтажного производственного здания
K=1, так как сопряжение ригеля с колонной жесткое,
N=0,9*Sgнкр/Sgкр=0,9*2.56/2.87=0.80,
S=B/Bф=2,
NB=0, NH=0 – нагрузка от стеновых панелей.
Исходные данные для выполнения расчета занесены в таблицу 2.
Таблица 2
Исходные данные для расчета программы « Statik »
| Величина | L | H | H2 | Hв | Iн | Iв | Iр | E | АПР | K | N | S |
| Размерность | м | м | м | м | - | - | - | м | - | - | - | - |
| Значение | 24 | 24.4 | 5.23 | 7.2 | 10 | 1 | 20 | 0.525 | 0.42 | 1 | 0.80 | 2 |
| Величина | Dmax | Dmin | Mmax | Mmin | G | P(S) | T | GEK(ωв) | W | GEK1(ωв’) | W1 | NB | NH |
| Размерность | кН | кН | кН*м | кН*м | кН/м | кН/м | кН | кН/м | кН | кН/м | кН | кН | кН |
| Значение | 3034.6 | 891.4 | 2655.3 | 780.0 | 17.21 | 10.8 | 126.3 | 4.53 | 18.45 | 3.39 | 13.84 | 0 | 0 |
3 РАСЧЕТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ СТАЛЬНОЙ СТРОПИЛЬНОЙ ФЕРМЫ
3.1 Схема стропильной фермы
Стропильную ферму проектируем на основе серии I.460.2-10/88 «Стальные конструкции покрытий одноэтажных производственных зданий с фермами из парных уголков». Схема стропильной фермы представлена на рисунке 12.
Рисунок 12. Схема фермы
3.2 Определение нагрузок действующих на ферму
3.2.1 Постоянные нагрузки
Нагрузки от собственной массы 1 м2 кровли определяются по фактическому составу с учётом собственной массы стропильных ферм и связей (см. таблицу 1).
Сосредоточенные силы от постоянной нагрузки на узлы верхнего пояса фермы (d – шаг узлов):
Р=g*d.
Р=17.21*3=51.62 кН.
3.2.2 Снеговая нагрузка
Сосредоточенные силы от снеговой нагрузки на узлы верхнего пояса фермы для бесфонарного здания во всех узлах одинаковы и равны:
Рс=S*d.
Рс=10.8*3=32.4 кН.
3.2.3 Определение опорных моментов
В опорных сечениях ферм, являющихся ригелями рам с жесткими узлами, возникают изгибающие моменты. Для выявления дополнительных усилий в раскосах и приопорной панели верхнего пояса рассматриваются – Млевmax и соответствующий момент на правой опоре – Мпрсоот, вычисляемый для тех же нагрузок. Mлевmax принимаем по таблице расчетных комбинаций усилий для колонны левого ряда (из условия равновесия узла сопряжения ригеля со стойкой).
Для определения отрицательных опорных моментов ригеля рассматриваются два вида основных сочетаний:
1. Постоянная и одна наиболее неблагоприятная временная нагрузка с коэффициентом сочетаний nc=1 (крановая или ветровая);
2. Постоянная и две кратковременные нагрузки (крановая и ветровая) с коэффициентом nc=0,9.
Таблица 3
Расчетные моменты в опорных сечениях фермы
| +Млевmax | Мпрсоот | -Млевmax | Мпрсоот | |
| nc=1 | 144.442 | -312.444 | -556.0705 | -464.6897 |
| № загружений | 1,9 | 1, 10 | 1, 3, 5 | 1,4,7 |
| nc=0,9 | - | - | -727.88836 | -221.20606 |
| № загружений | - | - | 1, 3, 5, 10 | 1, 4, 7, 9 |
3.3 Определение расчетных усилий в стержнях фермы
Для определения расчетных усилий с учетом сочетания нагрузок усилия в стержнях ферм определяют от каждой нагрузки в отдельности. Для симметричных ферм в таблицу включают только стержни одной половины фермы.
3.4 Подбор сечения стержней фермы
Стержни стропильных ферм выполнены из прокатных уголков сечениями, показанными на рисунке 13.
Рисунок 13. Сечения элементов легких ферм – равнополочные уголки (б – стержень 6-7, а- остальные стержни фермы)
Для изготовления фермы принимаем сталь марки С245 с расчетным сопротивлением на растяжение и сжатие Ry=240 МПа.
Подбор сечения стержней фермы выполним из условия прочности (для центрально-растянутых элементов) и условия устойчивости (для сжатых элементов):
Таблица 4
Расчетные усилия в стержнях фермы
| Элемент | Обозначение стержня | Усилия от единичных нагрузок, кН | Усилия от пост. нагрузки Р=51.62кН | Усилия от снеговой нагрузки Pс=32.40кН | Усилия от опорных моментов, к*Нм | Расчетные усилия, кН | ||||||
| P=1 | Млев= -1 | Мпр= -1 | nс=1 | nс=0,9 | Млев= -727,88 | Мпр= -221,21 | Σ | № загружений | +Раст., -Сжатие | |||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 |
| ВП | В-1 | 0 | 0.32 | 0 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 245.07 | 0.00 | 245.07 | 6,8,11 | 245.07 |
| Г-3,Д-4 | -5.48 | 0.25 | 0.08 | -282.88 | -177.55 | -159.80 | 191.46 | 20.73 | 212.20 | 6,7 | -460.43 | |
| Е-6 | -7.38 | 0.16 | 0.16 | -380.96 | -239.11 | -215.20 | 122.54 | 41.47 | 164.00 | 6,7 | -620.07 | |
| НП | А-2 | 3.08 | -0.29 | -0.04 | 158.99 | 99.79 | 89.81 | -222.10 | -10.37 | -232.46 | 6,7 | 258.78 |
| А-5 | 6.93 | -0.21 | -0.12 | 357.73 | 224.53 | 202.08 | -160.83 | -31.10 | -191.93 | 6,7 | 582.26 | |
| Раскосы | 1-2 | -4.65 | -0.06 | 0.06 | -240.03 | -150.66 | -135.59 | -45.95 | 15.55 | -30.40 | 6,8,11 | -406.03 |
| 2-3 | 3.45 | 0.06 | -0.05 | 178.09 | 111.78 | 100.60 | 45.95 | -12.96 | 32.99 | 6,8,11 | 311.68 | |
| 4-5 | -2.09 | -0.06 | 0.06 | -107.89 | -67.72 | -60.94 | -45.95 | 15.55 | -30.40 | 6,8,11 | -199.23 | |
| 5-6 | 0.68 | 0.06 | -0.06 | 35.10 | 22.03 | 19.83 | 45.95 | -15.55 | 30.40 | 6,8,11 | 85.33 | |
| Стойки | 3-4 | -1.00 | 0 | 0 | -51.62 | -32.40 | -29.16 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 6,7 | -84.02 |
| 6-7 | -1.00 | 0 | 0 | -51.62 | -32.40 | -29.16 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 6,7 | -84.02 | |
а) Условие прочности центрально-растянутого элемента:
σ=N/An≤Ry*gс,
где: N – расчетное усилие в рассматриваемом стержне;
Ry – расчетное сопротивление материала;
Аn – площадь сечения стержня нетто;
gс – коэффициент условий работы, gс=1 (для растянутых элементов).
Требуемая площадь центрально-растянутого элемента из условия прочности:
Anтр≥N/Ry
Далее подбираем равнополочные уголки по ГОСТ 8509-93.
б) Условие устойчивости центрально-сжатого стержня:
σ=N/(φ*A)≤Ry*gс,
где: А – площадь сечения элементов брутто;
j – коэффициент продольного изгиба, который зависит от гибкости стержня l.