- •Курсовой проект
- •5. Расчет и конструирование подкрановой балки
- •1. Компоновка поперечной рамы
- •1.1 Размещение колон в плане.
- •1.2. Основные параметры поперечной рамы.
- •1.3. Система связей.
- •1.4. Система фахверков.
- •2. Статический расчет поперечной рамы.
- •2.1. Расчетная схема рамы.
- •2.2. Нагрузки на поперечную раму.
- •2.3. Статический расчет поперечной рамы.
- •3. Расчет стропильной фермы.
- •3.1. Сбор нагрузок на ферму.
- •3.2. Определение усилий в стержнях фермы.
- •3.3 Подбор и проверка сечений стержней фермы.
- •3.4. Расчет сварных швов прикрепления раскосов и стоек к фасонкам и поясам ферм.
- •4 Расчет ступенчатой колонны производственного здания.
- •4.1. Определение расчетных длин колонны.
- •4.2. Подбор сечения верхней части колонны.
- •4.4. Расчет решетки подкрановой части колонны.
- •4.5. Расчет и конструирование узла сопряжения верхней и нижней частей колонны.
- •5. Расчет и конструирование подкрановой балки.
- •5.2. Расчет подкрановой балки.
- •5.3. Определение расчетных усилий.
- •5.4. Подбор сечения балки.
- •5.5. Проверка прочности сечения.
3.4. Расчет сварных швов прикрепления раскосов и стоек к фасонкам и поясам ферм.
Для сварки узлов фермы применяем полуавтоматическую сварку проволокой Св-08Г2С d = 1,4…2мм; kшmax = 8мм; ;;;. Несущая способность швов определяется прочностью по границе сплавления.
Таблица расчета швов.
№ стержня |
Сечение |
[N], кН |
Шов по обушку |
Шов по перу | ||||
Nоб, кН |
kш, см |
lш, см |
Nп, кН |
kп, см |
lп, см | |||
Н - 5 |
180х11 |
956,757 |
717,57 |
0.8 |
26 |
239,19 |
0.8 |
9 |
B3 – 4 |
125х9 |
832,37 |
582,66 |
0.8 |
30 |
174,798 |
0.8 |
7 |
Н – 2 |
100х8 |
517,64 |
362,35 |
0.6 |
18 |
108,71 |
0.4 |
8 |
1 – 2 |
100х10 |
692,242 |
484,57 |
0.8 |
18 |
145,37 |
0.6 |
7 |
4 – 5 |
75х6 |
179,87 |
125,91 |
0.8 |
5 |
53,96 |
0.6 |
5 |
5 – 6 |
50х5 |
19,48 |
13,64 |
0.6 |
5 |
5,844 |
0.4 |
5 |
6 – 6′ |
50x5 |
28,57 |
20 |
0.6 |
5 |
8,57 |
0.4 |
5 |
4 Расчет ступенчатой колонны производственного здания.
Для верхней части колонны в сечении 1 -1 N = 381.25 kH; M = -306.9kHм;
в сечении 2-2 при том же сочетании нагрузок М = -80.43 кНм;
для нижней части колонны N1 = 1481.9 kH; M1 = -497.8 kHм (изгибающий момент догружает подкрановую ветвь); N2 =1732.3 kH; M2 = 790.9 kHм (изгибающий момент догружает наружную ветвь); Qmax = -124.3kH.
Соотношение жесткостей верхней и нижней частей колонн материал колонны – сталь марки Вст3кп2, бетон фундамента марки М150.
4.1. Определение расчетных длин колонны.
Расчетные длины для верхней и нижней частей колонны в плоскости рамы определим по формулам:
Так как
значения определим по таблице 14.1.
В однопролетной раме с жестким сопряжением ригеля с колонной верхний конец колонны закреплен только от поворота;
Т. о. для нижней части колонны:
для верхней:
Расчетные длины из плоскости рамы для нижней и верхней частей равны соответственно:
4.2. Подбор сечения верхней части колонны.
Сечение верхней части колонны принимаем в виде сварного двутавра высотой . Определим требуемую площадь сечения:
Для симметричного двутавра:
Для стали Вст3кп2 толщиной до 20 мм R=215 МПа = 21,5 кН/см²;
Значение коэффициента определим по приложению 10. Примем в первом приближении, тогда
по приложению 8:
Компоновка сечения: высота стенки
(принимаем предварительно ).
По таблице 14.2. при из условия местной устойчивости
Поскольку сечение с такой толстой стенкой неэкономично, принимаем и включаем в расчетную площадь сечения колонны два крайних участка стенки шириной по:
Требуемая площадь полки:
Из условия устойчивости верхней части колонны из плоскости действия момента, ширина полки: ; из условия устойчивости верхней части колонны из плоскости действия момента ширина полки
Принимаем:
Геометрические характеристики сечения.
Полная площадь сечения:
расчетная площадь сечения с учетом только устойчивости части стенки:
Проверка устойчивости верхней части колонны в плоскости действия момента.
Значение коэффициента принимаем по приложению 10 /1/ :
для
;
Недонапряжение составляет:
Проверим устойчивость верхней части колонны из плоскости действия момента:
; по приложению 7 /1/
Для определения mx найдем максимальный момент в средней трети расчетной длины стержня:
По модулю
При mx < 5 коэффициент .
Поскольку , то
в расчетное сечение включаем только устойчивую часть стенки:
(см. рис. 4.1.а)
4.3. Подбор сечения нижней части колонны.
Сечение нижней части колонны – сквозное, состоящее из 2-х ветвей, соединенных решеткой. Высота сечения hН = 1250мм. Подкрановую ветвь колонны принимаем из широкополочного двутавра, наружную – составного сварного сечения из 3-х листов. Определяем ориентировочное положение центра тяжести. Принимаем Zo = 5см;
h0 = h – Z0 = 125 – 5 = 120см.
Определяем усилия в ветвях:
- в подкрановой ветви:
- в наружной ветви:
расстояния от центра тяжести сечения колонны до центра тяжести соответствующих ветвей.
Определяем требуемую площадь для подкрановой ветви и назначаем сечение нижней части колонны.
по сортаменту принимаем двутавр №40Б1; AB1 = 60.1см2; iу =16.8см; iх = 3.5см.
Для наружной ветви:
R=215МПа = 21.5кН/см2 (сталь Вст3кн2, листовой прокат), тогда
Для удобства прикрепления элементов решетки, просвет между внутренними гранями полок принимаем таким же, как в подкрановой ветви (376 мм).
Толщину стенки швеллера () принимаем равной 20 мм; высота стенки из условия размещения сварных швов – 425мм.
Требуемая площадь полок:
из условий местной устойчивости полки швеллера:
Принимаем: tn = 20мм; bn = 180мм;
Геометрические характеристики ветви
Уточняем положение центра тяжести сечения колонны:
h0 = hH – Z0 = 125 – 8.29 = 116.71см
Отличие от первоначально принятых размеров мало, поэтому усилия в ветвях не пересчитываем.
Проверяем устойчивость ветвей:
- из плоскости рамы (относительно оси у – у) Ly = 1095см.
Подкрановая ветвь:
Наружная ветвь:
Из условия равноустойчивости подкрановой ветви в плоскости и из плоскости рамы определяем требуемое расстояние между узлами решетки:
Принимаем lB1 = 210см, разделив нижнюю часть колонны на целое число панелей.
Проверяем устойчивость ветвей в плоскости рамы (относительно осей х1 – х1 и х2 – х2)
Для подкрановой ветви:
Для наружной ветви: