Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
МЕТ / МЕТ_КПР_2012.doc
Скачиваний:
15
Добавлен:
15.02.2015
Размер:
472.06 Кб
Скачать

ФЕДЕРАЛЬНОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

САНКТ-ПЕТЕРБУГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ВОДНЫХ КОММУНИКАЦИЙ

Кафедра гтс, к и г покрытие производственного здания по металлическим фермам

Курсовой проект

Специальность «Гидротехническое строительство»

Выполнила: студентка Вушкина О.Е.

Проверил: д.т.н Бутин В.П.

Санкт - Петербург

2012

Содержание

  1. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ……………3

  2. СТАТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ФЕРМ

    1. Общие положения ……………………………………….4

    2. Нагрузки на ферму……………………………………….4

    3. Определение расчетных усилий………………………...6

  3. ПОДБОР СЕЧЕНИЙ СТЕРЖНЕЙ ФЕРМЫ

    1. Типы сечений и расчетные длины элементов фермы.....9

    2. Подбор сечений растянутых стержней ………………....10

    3. Подбор сечений сжатых стержней …………..………….12

  4. РАСЧЕТ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ

    1. Расчет угловых сварных швов …………………………..13

    2. Конструктивные требования……………………………..14

    3. Расчет присоединенных элементов в узле ……………...14

    4. Расчет поясных узловых швов …………………………..15

    5. Конструирование и расчет монтажных узлов

Узел с уголковыми накладками ………………………....18

    1. Конструирование и расчет опорного узла ……………...19

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ……………………………………………...21

  1. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

Проектируется покрытие производственного здания по стальным трапецеидальным фермам пролетом 24 метра с беспрогонной холодной кровлей по крупнопанельным железобетонным плитам с рулонным покрытием. Угол наклона кровли 8%. Район строительства - IV. Фермы устанавливаются на стены здания.

а. Длина здания в осях – 60 м;

б. Пролет фермы – L =24 м;

в. Шаг фермы – В=6 м;

г. Высота опорной стойки фермы – h0 =1,6 м;

д. Уклон верхнего пояса фермы – i=8 %;

е. Тип кровли - холодная;

ж. Район снеговой нагрузки - IV.

По длине здания фермы ставятся на стены с шагом 6 метров. Крайние фермы смещены от оси стены на 500 мм вовнутрь здания.

Поперечные связевые фермы в плоскостях верхнего и нижнего поясов устанавливаются у концевых ферм здания, а так же у ферм в районе температурного блока, предусмотренного в конструкции здания при значительной его длине, и повторяются через 4 шага ферм.

  1. СТАТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ФЕРМ

    1. Общие положения.

Целью статического расчета является определение наибольших расчетных усилий во всех стержнях фермы.

На ферму действуют два вида нагрузок: постоянная и кратковременная (снеговая).

В практике проектирования стропильных ферм применяются три сочетания нагрузок:

- постоянная + снег на левом полупролете;

- постоянная + снег на правом полупролете;

- постоянная + снег на всем пролете фермы.

Такие схемы загружения позволяют применить графический способ расчета путем построения диаграммы Максвелла-Кремоны и определить расчетные усилия во всех стержнях фермы.

    1. Нагрузки на ферму.

Нагрузки на ферму в настоящем проекте складываются из следующих составляющих:

- постоянные (вес кровли, собственный вес фермы со связями);

- кратковременная (снеговая).

Вес кровли определяется в соответствии с ее конструкцией. При больших уклонах кровли (более 1/5) ее вес приводится к горизонтальной проекции покрытия.

Собственный вес фермы со связями (в Н/м2) может (приближенно) приниматься удесятеренному значению пролета фермы (в м) и равнораспределенным по всему пролету.

Вес снеговой нагрузки (ρ0) на 1м2 горизонтальной поверхности покрытия принимается по таблице 2 в зависимости от района строительства (IV).

Нормативная снеговая нагрузка составляет:

ρН = ρ0 · с = 1500·1 = 1500 Н/м2

где с – коэффициент, зависящий от угла (α) наклона ската кровли к горизонту.

При α = 5° ≤ 250, следовательно с = 1 (при α > 600 с = 0)

При промежуточных значениях уклона кровли коэффициент с определяется линейной интерполяцией.

В рамках курсового проекта рассматривается равномерное распределение снеговой нагрузки по покрытию.

Для определения расчетной нагрузки нормативная нагрузка умножается на коэффициент надежности по нагрузке - γρ (принимаемый по СНиП II-6-74 Нормы проектирования нагрузки и воздействия) и коэффициент надежности по назначению – γn, принятый в курсовом проекте равным 0,95 в соответствии с классом ответственности сооружения.

Коэффициент надежности по сочетанию нагрузок γс = 1, т.к. в проекте рассматривается только одна кратковременная нагрузка (снеговая).

В таблице 1 приведен расчет нагрузок.

Таблица 1.

Нагрузки на ферму

Наименование нагрузок

Нормативная нагрузка (Н/м2)

Коэффициенты

Расчетная нагрузка (Н/м2)

γf

γn

Постоянная

1. Гидроизоляция (3 слоя рубероида)

100

1,3

0,95

124

2. Асфальтовая стяжка

(t = 2 см; ρ = 18 кН/м3)

360

1,3

0,95

446

5. Крупнокапельные железобетонные плиты (ПНКЛ 3х6)

1400

1,1

0,95

1460

6. Собственный вес фермы (L = 24м)

240

1,05

0,95

239

Итого g' = 2269

Временная

1. Снег, IV район (ρо = 1500 Н/м2)

1500

1,4

0,95

2000

Итого ' = 2000

Значение коэффициента γf для снеговой нагрузки принимается в зависимости от величины отношения нагрузки от веса кровли к нагрузке от веса снегового покрова.

Узловые расчетные нагрузки:

Постоянная Fg = g' B·d=2269·6·3=40,85 кН

Временная Fρ = ρ' B·d=2000·6·3=36,00 кН

где В = 6м – расстояние между фермами;

d = 3м – горизонтальная проекция панели верхнего (грузового) пояса фермы.

    1. Определение расчетных усилий

При определении усилий в стержнях фермы используются, обычно, один из трех методов расчета:

- построение линий влияния;

- метод вырезания узлов (графоаналитический);

- построение диаграммы Максвелла-Кремоны (графический).

При выполнении настоящего расчета использован метод построения диаграммы Максвелла-Кремоны. При симметричной ферме и симметричной на ферму нагрузке достаточно построение только одной диаграммы от односторонней единичной нагрузки.

После построения многоугольника сил для рассматриваемого узла определяются знаки усилий в каждом стержне.

Стержни с нулевыми усилиями - 3-8, 16-17, 7-19 (усилия этих стержней на диаграмме превращаются в точк).

Последний силовой многоугольник узла должен быть замкнут (усилие в опорном раскосе 18-19 должно замкнуться в точке 19).

Измеренные по диаграмме усилия с соответствующими знаками в стержнях фермы, указывающими на сжатие или растяжение, записываются в табл. 2.

В графе 1 - группы стержней, в графе 2 – наименование отдельных стержней фермы с нумерацией от опор (О – верхний пояс, U – нижний пояс, D– раскосы, V – стойки). В графах 3 и 4 приведены измеренные по диаграмме усилия от единичной нагрузки в стержнях каждой полуфермы. В графе 5 записываются усилия в стержнях фермы при загружении единичной нагрузкой всех ее узлов, полученные сложением усилий в одноименных стержнях левой и правой полуферм (графы 3 и 4)

В графе 6 приведены расчетные усилия в стержнях от постоянной нагрузки, получаемые умножением величины узловой расчетной нагрузки (Fg) на величину усилий от единичного загружения (графа 5).

В графах 7 и 8 записываются расчетные усилия от снеговой нагрузки в стержнях, в которых при единичном загружении усилия меняют знак (в графе 7 – умножением значений графы 3 на величину узловой снеговой расчетной нагрузки (Fρ), в графе 8 – умножением Fρ на величину значений графы 4). В графе 9 записываются расчетные усилия от снеговой нагрузки, полученные умножением Fρ на значения графы 5 – усилий одного знака от единичных загружений левой и правой полуферм. В графах 10 и 11 приведены суммарные расчетные усилия от постоянной и временной нагрузок. При этом для стержней со знакопеременным усилием от снеговой нагрузки усилие от постоянной нагрузки складывается с усилием от снеговой нагрузки левой полуфермы, а затем усилие от постоянной нагрузки – с усилием правой полуфермы.

В нижней строчке записываются вычисленные значения опорных реакций.

Таблица 2

Определение расчетных усилий

Группа стержней

Наименование

стержней

Усилие от единичного

загружения

Усилие от пост.

нагрузки

Fg=40,85кН

Усилие от снеговой нагрузки

Fp=36,00 кН

при загружении:

Расчетное усилие N, кН

левой

половины

правой

половины

всей

фермы

левой

половины

правой половины

всей фермы

Растяж.

+

Сжатие

-

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

Верхний

пояс

О1

0

0

0

0

0

0

0

0

0

О2

-5,79

-2,89

-8,68

-354,58

-312,48

-

667,06

О3

-5,79

-2,89

-8,68

-354,58

-312,48

-

667,06

О4

-4,70

-4,70

-9,40

-383,99

-338,40

-

722,39

Нижний

пояс

U1

+4,08

+1,63

+5,71

+233,26

+205,56

438,82

-

U2

+5,82

+3,88

+9,70

+396,25

+349,20

745,45

-

Раскосы

D1

-4,78

-1,91

-6,69

-273,29

-240,84

-

514,13

D2

+1,99

+1,47

+3,46

+141,34

+124,56

265,90

-

D3

-0,06

-1,26

-1,32

-53,92

-47,52

-

101,44

D4

-1,43

+1,02

-0,41

-16,75

-51,48

+36,72

-14,76

10,63

77,57

Стойки

V1

-0,50

0

-0,50

-20,43

-18,00

-

38,43

V2

-1,00

0

-1,00

-40,85

-36,00

-

76,85

V3

+0,25

+0,25

+0,50

+20,43

+18,00

38,43

-

Опорная

реакция

A,В

3

1

4

164

-

-

144

308

-

  1. ПОДБОР СЕЧЕНИЙ СТЕРЖНЕЙ ФЕРМЫ

    1. Типы сечений и расчетные длины элементов фермы.

Расчетные длины элементов фермы принимаются по таблице 3.

Таблица 3.

Расчетные длины элементов фермы

Элементы фермы

Расчетные длины

в плоскости фермы (ℓх)

из плоскости фермы (ℓу)

Пояса

1

Опорные раскосы, опорные стойки

Прочие элементы решетки

0,8 ℓ

ℓ - геометрическая длина элемента фермы (расстояние между центрами узлов);

1 – расстояние между узлами, закрепленными от смещения элементов из плоскости фермы, например, прогонами, специальными связями, плитами покрытий и т.п.

Для элементов нижнего пояса расчетная длина определяется схемой связей по нижним поясам фермы. Для верхнего пояса расчетная длина определяется схемой связей по верхним поясам, а также конструкцией кровли и принимается не менее двух геометрических длин (2ℓ) с учетом работы фермы при ее перевозке Толщина узловых фасонок назначается по усилию в опорном раскосе (514,13кН).

Таблица 4

Толщина узловых фасонок

Усилие в опорном раскосе (кН)

До 150

160--250

260--400

410--600

610-

-1000

1010--1400

1410—1800

Толщина фасонки (мм)

6

8

10

12

14

16

18

    1. Подбор сечений растянутых стержней.

Требуемая площадь растянутого элемента фермы определяется по формуле:

Атр

где N – расчетное усилие;

R – расчетное сопротивление материала растяжению, сжатию, изгибу;

γ – коэффициент условий работы (для растянутых стержней γ = 1).

По сортаменту (Приложение 3 и 4) и требуемой площади (Атр) подбирают необходимое сечение растянутого элемента с площадью А ≥ Атр. Определяют радиусы инерции iх и iу.

Проверка принятого сечения выполняется по формулам:

где [λ] – предельное значение гибкости стержня. Для растянутых стержней [λ]=400.

При неудовлетворении требованиям проверки принимается по сортаменту очередная (большая) площадь и вычисления повторяются.

Подбор сечений выполняется в табличной форме. В таблице 5 приведен пример подбора сечений фермы из парных уголков.

Соседние файлы в папке МЕТ