Дипломный проект Деревообрабатывающий цеx Из мет.конструкции dnl4837 / Poyasnitelnaya / KONSTRUKCIA IMY

Несущие элементы каркаса

К несущим элементам каркаса относятся фундаменты,фундаментные балки,колонны, ригели,балки,прогоны,связы,стеновые и кровленные панели.

Фундаменты: - подземные конструкции, передающие нагрузки от зда­ния на грунт.

Глубина заложения фундамента составляет 1.95 м, что превышает глу­бину промерзания грунтов, составляющую в данном районе строительства — 1,2 м.

По всему периметру здания выполняется отмостка шириной 1000 мм с уклоном i=0,03. Она предназначена для защиты фундамента от дождевых и талых вод, проникающих в грунт близ стен здания.

Выбор рационального типа, формы и размеров фундаментов существенно влияет на стоимость здания в целом, так как трудоемкость возведения фундаментов составляет 6—8% общих трудовых затрат на здание, а объем железобетона фундаментов может составлять 20% общего расхода железобетона.

Фундаменты промышленных зданий по характеру передачи на­грузки на основание и конструктивной схеме делят на отдельно стоящие, ленточные, балочные и сплошные; по материалу — бетон­ные и железобетонные.

В зависимости от технологии возведения фундаменты промышлен­ных зданий подразделяют на сборные и монолитные.

В промышленном строительстве наиболее распространены от­дельно стоящие фундаменты. Под колонны делают чаще всего моно­литные железобетонные; фундаменты ступенчатой формы.

Основная задача проектирования фундаментов состоит в обеспечении равномерной передачи нагрузки от сооружения на оснавание таким образом,чтобы давление,возникающее в основании под подошвой фундамента,не приводило к недопустимым деформациям сооружения.

По условиям эксплуатации различают следующие типы фундаментов:жесткие-работающие в основном на сжатие и выполняемые преимущественно из каменной кладки,бетона и бутобетона;гибкие – воспринимающие сжимающие и изгибаие усилия и изготовляемые обычно из железобетона.

Монолитные фундаменты преимущественно делают ступенчатыми с высотой ступени 30—100 см. Число и высота ступеней зависят от величины действующей нагрузки и размеров фундамента в плане.

Монолитные железобетонные фундаменты выполняют по типовым чертежам, предусматривающим 13 типоразмеров подошвы фунда­ментов для различных нагрузок и расчетного сопротивления грунта.

Перед проектированием фундаментов необходимо назначать глубину заложения подошвы фундамента,которая зависит от инженерно – геологических условий строительной площадки,климатических воздействий,конструктивных и эксплутационных особеностей возводимых зданий и сооружений.

Важном фактором являются климатические условия района строительства,так как в результате промерзания в грунтах могут развиваться силы пучения,достигающие значительной величины,что может явиться причиний деформаций зданий и сооружений.

Отметка заложения подошвы определяется конструкцией фунда­ментов, наличием подвалов, тоннелей, глубиной промерзания, не­сущей способностью и другими свойствами грунта.

Для промышленных зданий характерно различное заложение отдельных фундаментов в пределах одного и того же здания. При этом возможны различные конструктивные решения фундаментов и опирающихся на них колонн.

Наиболее целесообразным является решение, при котором неза­висимо от глубины заложения подошвы отметка верха фунда­мента принимается постоянной и равной —0,150. В этом случае все работы нулевого цикла могут быть закончены до начала монтажа колонн, что создает большие удобства при производстве строитель­но-монтажных работ.

При глубоком заложении подошвы фундамента конструкция его усложняется, так как возникает необходимость в дополнительном элементе — монолитном или сборном подколеннике (банкете) уве­личенной высоты.

В случаях, когда нагрузки от здания необходимо передать на глубоко залегающие слои грунта, применяют фундаменты на сваях. В последнее время свайные фундаменты со сборными или монолит­ными железобетонными ростверками применяют и при достаточно хороших грунтах. При этом не требуется разрабатывать глубокие котлованы под фундаменты, что исключает осадку грунтаи пола здания, обеспечивает возможность монтажа оборудования после устройства свайного фундамента и т. п.

В производственном здания мы берем отдельно стоящие фундамент из монолитного ж/б,а бытовов часте фундаменты ленточные из бутобетона.

Столбчетый фундамент промышленого здания однаступенчетая.Нижом часте фундамента размеры 1.3 х 1.3 м.Высота ступени 1м.Верхнем часте 0.8 х 0.8 м.Нижном часте фундамента ставится сетка С-1.Общий вид фундамента Ф-1.

Фундаментные балки. Наружные и внутренние самонесущие стены здания устанавливают на фундаментные балки, посредством которых нагрузку передают на фундаменты колонн каркаса.В проекте используем два вида фундаментных балок которые между собой различаются только длиной. Высота сечения фундаментных балок — 40 и 60 см. Ширина по­верху в зависимости от толщины стен принята 30 и 40 см.ФБ-1 размером 5200х600hх400.ФБ-2 размером 3700х600hх400.Армирование и марка бетона одинаковые.В осях 4,11 и Б. внутри фундаментных балок ставится анкера с верху сваренной металической листой.для установки дверных каркасов из квадратных труб,которые с помощю уголника сваривается на металически листь.

Поверх фундаментных балок кладут слой гидроизоляции из жирного цементного раствора. Во избежание промерзания пола вдоль стен фундаментные балки с боков и снизу засыпают шлаком. Одновременно эта засыпка защи­щает фундаментные балки от действия нагрузок, возникающих при пучении грунтов.

Колонны: Основу каркаса проектируемого здания составляют сборные унифицированные металические колонны из двутавра.С помощю колоны все нагрузки от здания передается на фундамент.

Стальной каркас применяют при строительстве цехов с большими пролетами, с тяжелым режимом работы в металлургической и маши­ностроительной промышленности и при больших крановых нагруз­ках. По своей конструктивной схе­ме он подобен железобетонному. Колонны и стропильные фермы стального каркаса образуют плос­кие поперечные рамы.Пространственную жесткость стального каркаса обеспечивают установкой системы стальных свя­зей, а также жестким закрепле­нием колонн на фундаментах при помощи анкерных болтов.

Стальные колонны выполняют обычно из сварных профилей сплошные, решетча­тые и раздельного типа.

В деревообрабатывающим цехе мы используем металические колонны из прокатного двутавра.Они с помощю анкерных болтов жестко прекреплены к фундаментам.В каждой колонне с двух сторон сваривается металический лист t=10мм,для усиления колонны.Исползуем два вда колонн,которые между собой отличаются только высотой.В осях Б,Ж и 4,11 на колоны двумя волтами прекрепляется равнаполочный уголник размером 100х100х10.Для ригелей они служат как опора.С помощю самосверлюешего шрупа к ригелам прекреплаем стеновые сендвич панели.В угловых часте здание колонны между собой связываем связами.

По характеру приложения нагрузки колонны могут быть цен­трально и внецентренно нагруженными. В центрально нагруженной колонне нагрузка приложена по ее оси; во внецентренно нагружен­ной нагрузка может быть приложена по-разному, но ее приводят к центрально действующему усилию и моменту в плоскости наибольшей жесткости либо, иногда, к моменту относительно двух главных осей.

По конструктивному признаку колонны могут быть сплошными, если обе их главные оси материальны или сквозными, если одна их ось свободна — двухветвевыми или если обе оси свободны — четырехветвевыми.

Центрально нагруженные колонны, в которых напряжения сжа­тия распределены по сечению равномерно, имеют симметричное относительно главных осей сечение; внецентренно нагруженные колонны не имеют такой симметрии и ветвь со стороны эксцентрицитета приложения нагрузки значительно утяжелена.

Колонна любого типа имеет три части: стержень или ствол; ого­ловок — верхнюю часть колонны, на которую опирают вышележа­щие конструкции; базу — нижнюю часть колонны, передающую на­грузку на фундамент.

Для удобства монтажа вышележащие конструкции обычно сво­бодно опирают на оголовок колонны, реже — крепят к ней сбоку; из таких же соображений базу у колонны обычно жестко крепят к фундаменту с помощью анкерных болтов.

Ригели. В качестве ригелей использованы квадратные трубы. Ригели являются связевыми элементами, обеспечивающими жесткость и устойчивость здания в поперечном направлени и для прекрепления стеновых панелей.

Балки.В качестве балки использованы двутавры.По верх колонн под опредиленном углом сваривается металлический лист t=20 мм на который садится балка.С помощю балoк колонны связываются между собою.Нагрузки от прогонов,кровленный панели и от временный нагрузки (снег) через балки передается на колонны.вВ осях Б,Г и Е балки между собою связываем металической накладкой t=8 мм.

Прогоны: В качестве прогонов использованы швелеры.Прогон служет и для обеспечения жесткости збания и для крепления кровленный панели.В краях здании прогоны между собой прекреплаем связами.

Связы: Основное назначение связей - объединять плоские элементы в пространственную систему, способную воспринимать нагрузки действующие на здание в любом направлении. Связы из двух уголников.В проекте исползуем двух видов связей.

• Вертикальные связы между колоннами

• Горизантальные связы между прогонамы по краям здания

Вертикальные связи из прокатных профилей устанавливают между колоннами в каждом продольном ряду и в середине темпера­турного блока.

В зданиях значительной высоты и особенно с тяжелым режимом работы кранов к жесткости и надежности вертикальных связей между колоннами предъявляются более высокие требования.

Вертикальные связи в покрытии для восприятия ветровых уси­лий на торец здания и от торможения кранов выполняют в виде диафрагм, железобетонных безраскосных ферм или крестовой решет­ки из стальных уголков. Такие связи между несущими конструкция­ми покрытия устраивают в крайних шагах температурного блока.

На вертикальные связи возлагается функции: а) передавать ветровые усилия от связей верхнего яруса и от продольного торможения кранов. б) обеспечивать устойчивость подкрановой части колонии из плоскости рамы;

в) служить в качестве монтажных связей при установке колонн. В зданиях большой высоты связи имеют дополнительную распорку между колоннами

Схемы вертикальных связей могут быть различными в зависимости от шага колонн, от необходимости использования проема между колоннами и увеличивающий общую жесткость каркаса здания.

Горизанталные связы между прогонами служат для передачи усилий от ветровых нагрузок, направленных в торец здания, со стоек торцевого фахверка на вертикальные связи между колоннами . Вместе с продольными связями они образуют замкнутый контур.

Стеновые и кровленные панели: Берем сендвич панели,которые служат для ограждения здания.Наружные и внутренние стены вместе с элементами заполнения проемов — окнами, дверями и воротами — составляют вертикаль­ные ограждения промышленных зданий.

На выбор конструкции и материала вертикального ограждения оказывают влияние режим работы, внутренняя среда производст­венных помещений, климатические условия района строительства, архитектурная композиция здания, организация производства ра­бот и требования экономики.

Наружные стены промышленных зданий выполняют из стеновых панелей, керамических камней, асбестоцементных листов и других материалов.

Устойчивость значительных свободных от опор участков про­дольных и торцовых стен обеспечивается устройством фахверков.

Фахверком называется вспомогательный железобетонный или металлический каркас, располагаемый между колоннами основного каркаса.Фахверк предназначен для восприятия ветровых нагрузок и веса стенового заполнения и состоит из основных и вспомогатель­ных стоек и горизонтальных элементов—ригелей.

Устойчивость торцовых стен высоких промышленных зданий может быть обеспечена устройством пиля.

В зависимости от конструкционных требований стены могут быть самонесущие, несущие и навесные. Самонесущие и навесные стены монтируют на железобетонный и стальной каркас.

Панели наружных стен располагают перед наружными гранями крайних колонн, опирают на фундаменты колонн посредством фун­даментных балок и связывают их с колоннами гибкими или скользя­щими анкерами, не препятствующими вертикальной осадке запол­нения.

По размещению в стене панели подразделяют на рядовые, угло­вые — удлиненные, парапетные для продольных и торцовых стен, карнизные и простеночные. Угловые—удлиненные панели приме­няют для решения углов в зданиях со стенами из панелей сплош­ного сечения.

Конструктивные решения горизонтальных и вертикальных сты­ков, как и в гражданских зданиях, в значительной мере влияют на эксплуатационные качества стен. Для герметизации стыки заполняют эластичным материалом (пороизолом в сочетании с изолом, герни-том и др.), а с наружной стороны заделывают фасонными элементами из металического листа.

Так как в проекте шаг коллон 6 метров фахверки мы не ставив.На калоны болтамы прекреплаем уголники и свареваем монтажной сваркой.Ригелья ставим на уголниках и свариваем.Стенавые панели с помошю самонарезывуюшего шрупа прекрепляем к ригельам.Стеновые панели представлают из себя утеплитель с двух сторон сжатоми профнастилами.

Внешный вид стенового панела

Внешный вид кровленный панели

Расчет конструкции

При проектировании металлических конструкций расчетными являются первое и второе предельные состояния: 1) по прочности, устойчивости или выносливости; 2) по деформациям. Расчет на прочность и устойчивость ведут по расчетным нагрузкам и расчет­ным сопротивлениям. Рас­чет на деформации ведут по нормативным нагрузкам. В дипломном проекте мы будем расчитывать конструкции с помощью программы Лира-9.2.

1.Для начало надо построить в программе раму, которую мы будем считать.

2. Указываем направления, по которым требуется запретить перемещения узлов - X, Y, Z, UX, UY, UZ.

3.Задаем жесткости стержней.

4.Задаем нагрузки (собственный вес,постоянная,кратковременная и т.д.)

5.Стержни делим на маленькие участки и делаем расчет.

В программе Лир-СТК получаем результаты расчетов.Если назначенные нами сечения недостаточны,нажымаем кнопку подбор, компьютер автоматически подбирает самое оптимальное сечение.

Например при расчете балки получаем.

СОЕДИНЕНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ КОНСТРУКЦИЙ

ВИДЫ СОЕДИНЕНИЙ

Применяют следующие виды соединений элементов металличе­ских конструкций: сварные, болтовые, заклепочные, клеевые.

Наиболее распространены сварные соединения. Сваркой вы­полняют сейчас до 95% общего объема соединений. Сварку при­меняют не только в стальных, но и в алюминиевых конструкциях (из сплавов В92-Т, АВ-Т1 и др.).

Болтовые соединения применяют как самостоятельное средство соединения (с пбстановкой при этом чистых и высокопрочных бол­тов) или как монтажное соединение, в особенности при сборке конструкций из отдельных, изготовленных на заводе частей, — так называемых отправочных марок (единиц). В этом случае сборку про­изводят на черных болтах с последующей сваркой соединений после выверки конструкции. Высокопрочные болты обладают большой не­сущей способностью и в тяжелых конструкциях дают весьма компакт­ные узлы соединений. Болтовые соединения применяют также в конструкциях из термически обработанных алюминиевых сплавов, например дуралюминов, так как при соединении элементов таких конструкций сваркой происходит отжиг околошовной зоны, приво­дящий к понижению прочности свариваемой конструкции.

Заклепочные соединения сейчас выполняют очень редко; они составляют не более 2—3% от общего объема соединений.

Клеевые соединения появились в последние годы в связи с бы­стрым развитием химии полимеров. Объем их применения пока невелик, хотя на клеях уже выполнены алюминиевые конструкции мостов небольших пролетов.

СВАРНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ

Различают заводские и монтажные сварные соединения.

Заводские соединения выполняют на заводах металлоконструк­ций. Здесь обычно применяют автоматическую сварку под слоем флюса — в конструкциях со швами значительной протяженности или полуавтоматическую и ручную сварку — при выполнении коротких швов. Монтажные соединения выполняют на монтаже при сборке конструкций. Здесь, как правило, пока применяют ручную сварку.

При автоматической или полуавтоматической сварке закрытой дугой используют голую сварочную проволоку (без покрытия), а улучшение качества шва достигается благодаря проникновению в него при сварке легирующих добавок, находящихся в составе флюса. Тепловая защита слоем флюса регулирует образование кристаллической структуры шва и выравнивает температурные напряжения в нем.

Качество шва при ручной сварке зависит от выбора марки элек­тродов, поверхность которых имеет обмазку, содержащую легирую­щие, газо и шлакообразующие компоненты. Легирующие добавки в процессе сварки вносятся в состав наплавляемого металла, улуч­шая его качество. Другие компоненты обмазки образуют защитную газовую среду и шлаковую корочку, которые защищают поверхность шва от окисления воздухом, способствуют выходу газов из наплав­ленного металла и равномерному его остыванию.

Сварку алюминия и некоторых его сплавов производят в среде инертного газа (аргона), не допускающего мгновенного окисления металла и стабилизирующего сварочную дугу.

При сварке стальных конструкций тип электродов должен соот­ветствовать марке стали. Обозначение типа электродов по ГОСТ 9467—60 включает показатель механической прочности наплавлен­ного металла (в кГ/мм²) и индекс А, указывающий на повышенное значение ударной вязкости, что важно при выполнении сварных конструкций, работающих при низких температурах или под ди­намическим воздействием.

Обычные диаметры электродов (металлической его части) — 3—4 мм при выполнении монтажных швов и 5 мм — при выполне­нии заводских швов.

КОМБИНИРОВАННЫЕ СОЕДИНЕНИЯ

В этом типе соединений в работе участвуют все швы — угловые, лобовые и фланговые Наилучшая форма соединения получается при использовании ромбической накладки с углами 35—45°, в которой все швы плавно и равномерно вовлекаются в ра­боту. Швы не доводят до щели стыка на 25 мм с каждой стороны, что уменьшает концентрацию напряжений.

Возможно комбинированное соединение в кото­ром помимо накладок и прикрепляющих их угловых швов участвует и прямой шов встык самих соединяемых листов. Несущую способ­ность такого стыка определяют как сумму несущих способностей прямого шва встык и швов ромбических накладок. Для этого стыка необходима обработка кромок основных листов, а после их сварки встык — зачистка валиков шва заподлицо с листами, после чего могут быть приварены ромбические накладки. Эти операции значи­тельно увеличивают трудоемкость и стоимость стыка.

Возможны комбинированные соединения и других видов: с помощью прорезных швов, электрозаклепок и т. д.

55