Курсовая работа: МК проектирование каркаса с продольным шагом колонн 6м и поперечным 6м

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ    3
КОМПОНОВКА КОНСТРУКТИВНОЙ СХЕМЫ КАРКАСА.    5
Размещение колонн в плане    5
Компоновка поперечной рамы    5
Схемы расположения связевых элементов    7
ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСЧЁТНЫХ НАГРУЗОК    9
Расчётная схема рамы    9
Постоянные нагрузки.    9
Снеговая нагрузка.    10
Крановая загрузка    11
Расчетная ветровая загрузка    13
Расчет прогонов    14
РАСЧЁТ СТРОПИЛЬНОЙ ФЕРМЫ    16
Определение усилий в элементах.    16

1.    Пролеты здания                                   30+24м
2.    Длина здания                                   204 м
3.    Высота от уровня пола до верха головки
подкранового рельса                                                                    11,8 м
4.    Грузоподъемность крана                           50/12,5 тн
5.    Район строительства                                                 Смоленск
6.    Кровля                                       легкая
7.    Стены                                       легкие
8.    Шаг колонны                                   6 м
9.    Шаг ферм                                       6 м
10.    Подстропильные фермы                           нет
11.    Светоаэрационный фонарь                           нет
12.    Материал конструкции  ВСтЗ. Заводские соединения сварные. Монтажные соединения по выбору студента.

Верхняя часть колонны: l_x,2=l₂*μ₂

Нижняя часть колонны: l_x,1=l₁*μ₁

l₁ и l₂ – геометрические длины

μ₁ и μ₂ – коэффициенты приведения длины

Определяем отношение геометрических длин частей колонны

l₂/l₁=4,4/12.0=0,37

Определяем отношение моментов инерции нижней и верхней частей колонны

I₂/I₁=1470/68720=0.04

По таблице И.5 СП.16.13330.2011 определяем  μ₁₂ и μ₁₁

μ₁₁=1,07

μ₁₂=2,42

из СП.16.13330.2011 формула (И.4)

 β=N₁/N₂=707/200=3.54

μ₁=  = 1.57

Коэффициент μ₂ определяем по формуле

μ₂ = μ₁ / α₁ ≤ 3 из СП.16.13330.2011 формула (И.5)

α₁=0,37*√46.75/3.54=1.35

μ₂=1,57/1,35=1,16<3

Тогда получаем расчётные длины верхней и нижней частей колонны в плоскости рамы.

 l_x,2=1,16*4,4=5.1 м

l_x,1=1,57*12=18.8 м

Расчётные длины из плоскости рамы

Верхняя часть колонны

l_y,2=l₂-l_пб=4,4-1,0=3,4 м

Нижняя часть колонны

l_y,1=l₁=12.0 м

Расчёт верхней части колонны

Расчёт верхней части колонны производим на сочетание усилий

N=-200 кН

M=-69 кНм

Расчётные длины l_x,2=5,1 м и l_y,2=3,4 м

Предварительный подбор сечения

 Предварительный подбор сечения верхней части колонны   производят  по   приближенной  формуле Ясинского:

е=M/N=69/200=0,34

h – высота сечения верхней части колонны

А_тр=  * (1.25+2.2*0.34/0.5)=22.9 см²
Принимаем двутавр широкополочный 30Ш1 с А=68,31 см², с i_x=12,34 см; i_y=4,64 см

Проверки подобранного сечения

Проверка устойчивости в плоскости рамы (относительно оси х)

Условие устойчивости в плоскости действия момента

В зависимости от , и m_efx по табл. Д.3. СП.16.13330.2011 определяется коэффициент продольного изгиба при внецентренном сжатии φ_e

 где;   η —   коэффициент  влияния  формы  сечения по таблице Д.2. СП.16.13330.2011

зависящий от отношения площади сечения полки к площади сечения стенки:

условной   гибкости   стержня   колонны   ,    и относительного эксцентриситета:

здесь e_x – эксцентриситет  действия силы.

 Тогда φ_e=0.259

Проверяем условие устойчивости

200000/(0.259*68.31)≤24000*1.05

11305≤25200 Н/см²

Таким образом устойчивость верхней части колонны в плоскости рамы обеспечена.

Проверка на прочность

 ( )^n+ ≤1

Из СП.16.13330.2011 табл.Е.1 : n=1,5 ; c_x=1,07 ; ϒ_c=1,05

(200000/(68.31*25200))^1,5+6900000/(1,07*715*25200)≤1

0,4≤1 условие прочности выполняется.

Проверка устойчивости из плоскости рамы (относительно оси у)

 Устойчивость верхней части колонны из плоскости рамы проверяется по формуле:

где — коэффициент продольного изгиба принимаемый по таблице Д.1 в зависимости от гибкости

принимаем =0.706

Так как m_x=3.24 < 5, здесь коэффициент с следует определять по формуле СП.16.13330.2011 (112)

Проверяем условие устойчивости

200000/(0.28*0.706*68.31)≤24000*1.05

14811≤25200 Н/см²

Устойчивость верхней части колонны из плоскости рамы обеспечена.

Расчёт нижней части колонны

Нижнюю колонну рассчитываем на два сочетания усилий

N₁=-600 кН; M₁=337 кН*м (для расчёта подкрановой ветви)

N₂=-707 кН; М₂=-389 кН*м (для расчёта наружной ветви)

Определение ориентировочных усилий в ветвях колонны

Усилие в подкрановой ветви

N_П=N₁/2+M₁/b_н= 637 кН

Усилие в наружной ветви

N_Н=N₂/2+M₂/b_н = 743 кН

Подбор сечения

Ориентировочная   требуемая   площадь находится по формулам:

По сортаменту подбираем сечение наружной ветви двутавр широкополочный 40Ш1 и сечение подкрановой верви двутавр широкополочный 40Ш1 с площадью сечения 122.4 см². Значения  i_y=16.76 см; i_x=7.18 см для отдельных ветвей. Для сечения в целом i_x=35.7 см.

Компоновка решётки

 Вычисляем ширину раскоса

h₀=b_н-(b+s)=1-(0.3+0.0095)=0.6905м

Принимаем высоту траверсы h_тр= 0.8 м

Тогда решётка располагается по длине 12-0.8-0.2=11 м

Шаг решётки принимаем 1 м

Отсюда длина раскоса l_р=√1²+0.6905²=1.22 м

Определяем усилие в раскосе

= max (Q_max; Q_fic)

=7.15*10^-6(2330-1000)*743/0.958=7.4 кН (СП 16.13330.2011 (18))

Qmax=59  кН, получаем что Q_р=59 кН

cos(α)=0.6905/1.22=0.57   5 2 кН

Сечение раскоса подбираем по предельной гибкости

i_x0=  =122/150=0.82 см

По сортаменту подбираем уголок 70х5 с А=6.2 см², i_x0=2.16 см

Проверяем подобранное сечение по формуле

≤R_y*ϒ_c

где ϒ_с=0.75 для уголка, прикрепляемого одной полкой

Определяем фактическую гибкость раскоса

λ_р=l_p/i_x0=122/2.16=56.48 , тогда  = 0.778(табл. Д1.СП.16.13330.2011)

52000/(6.2*0.778)≤24000*0.75

10781≤18000 Н/см²

Устойчивость раскоса обеспечена

Корректировка усилий

 h₀=b_н-(b+s)=1-(0.3+0.0095)=0.6905м

N_п=N₁*y₂/h₀+M₁/h₀=600*0.34525/0.6905+337/0.6905=788 кН

N_н=N₂*y₁/h₀+M₂/h₀=707*0.34525/0.6905+389/0.6905=917 кН