Описание компоновки конструкционной схемы каркаса. Статический расчет одноэтажной однопролетной рамы. Характеристика конструкции и определение нагрузок на стальную стропильную ферму. Расчет длин и сечений, а также конструирование ступенчатой колонны.
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ Пояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине «Металлические конструкции» на тему: Стальной каркас одноэтажного производственного зданияВ соответствии с заданием шаг рам каркаса (колонн) В=12 м, шаг ферм покрытия Вф=6 м, пролет производственного здания L=24 м, длина здания l=120 м. Схема расположения колонн и стропильных конструкций представлена на рисунке 1. Связи между фермами, создавая общую пространственную жесткость каркаса, обеспечивают устойчивость сжатых элементов ферм, перераспределение местных нагрузок, приложенных к одной из рам, на соседние рамы, удобство монтажа, заданную геометрию каркаса, восприятие и передачу на колонны некоторых нагрузок. Система связей покрытия состоит из горизонтальных расположенных в плоскостях нижнего (рисунок 2) и верхнего пояса ферм (рисунок 3) и вертикальных связей (рисунок 4). Система связей между колоннами (рисунок 5) обеспечивает во время эксплуатации и монтажа геометрическую неизменяемость каркаса, его несущую способность и жесткость в продольном направлении, а также устойчивость колонн из плоскости поперечных рам.Требуемое расстояние от верха оголовка рельса до низа фермы: H2=hk a 100, где hk=4800 мм - высота крана 160/32 по ГОСТ 6711-81; Отметка низа фермы: H0=H1 H2, где H1=17000 мм - отметка головки рельса (по исходным данным). Так как Н0=22230>10,8, то в соответствии с "Основными положениями по унификации" размер Н0 принимаем кратным 1800 мм: H0/1800=22230/1800=12.35 => принимаем отметку низа фермы H0=13*1800=23400, тогда отметка головки рельса: H1=H0-H2=23400-5230=18170 мм.Ширина верхней части колонны: bв?HB/12=7200/12=600, примем bв=700 мм. Для обеспечения жесткости цеха в плоскости рамы проверим условие: bн?Нн/x, где x=15 - для крана тяжелого режима работы. bн=1750 мм > Нн/15=23400/15=1146.7 мм - условие выполняется.Проектируемое здание неотапливаемое, поэтому примем неутепленный тип покрытия (Рисунок 8). Постоянные нормативные и расчетные нагрузки на 1 м2 площади (gнкр, gkp) определяем в табличной форме. Наименование элемента Нормативная нагрузка ?f Расчетная нагрузка Слой гравия на битумной мастике 10 мм 0,2 1,3 0,26 Гидроизоляция из 4 слоев рубероида РМД-350 на битумной мастике 10 мм 0,2 1,3 0,26Принимаем равномерное распределение снега по всему покрытию. Погонная расчетная снеговая нагрузка на стропильную ферму, КН/м: S=sg*Вф, где sg - расчетное значение веса снегового покрова на 1 м2 горизонтальной поверхности земли, принимаемое в зависимости от снегового района (г.При расчете однопролетного промышленного здания крановую нагрузку учитываем только от двух сближенных кранов наибольшей грузоподъемности с учетом сочетания крановых нагрузок nc=0.95 (тяжелый режим работы мостовых кранов). Вертикальное давление кранов определяем по линиям влияния опорной реакции общей опоры двух соседних подкрановых балок. Pmax - максимальное давление колеса крана: Pmax=0,5*(Р1н Р2н); Pmin - минимальное давление колеса крана, КН: Pmin=[(Q Gk)/n0]-Pmax; Подкрановые балки устанавливают с эксцентриситетом e1 по отношению оси нижней части колонны, поэтому от вертикальных давлений возникают сосредоточенные изгибающие моменты: Mmax=e1*Dmax, Mmin=e1*Dmin, где e1=0.5*bн=0.5*1.75=0.875 м.Нормативное значение давления ветра на вертикальную поверхность продольной стены зависит от района строительства, типа местности и высоты от уровня земли. Давление ветра на произвольной отметке от уровня земли определяется по формуле: ?m=?0*k*c КН/м2, где ?0=0.3 КН/м2 - нормативная скорость напора ветра на уровне 10 м (г. k - коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления в зависимости от высоты и типа местности (примем тип местности При этом давление ветра до низа ригеля прикладывается к стойкам рамы в виде распределенных нагрузок, а давление от шатровой части - в виде сосредоточенной силы, приложенной к верхушкам стоек. С целью упрощения расчетов фактическая эпюра давления ветра до отметки низа ригеля (по высоте Н) заменяется эквивалентной равномерно распределенной нагрузкой: ?экв=?0*кэкв КН/м2, где кэкв=1.122 - приращение напора за счет увеличения давления по высоте при отметке низа ригеля рамы H0=23.4 м. ?экв=0.3*1.122=0.34 КН/м2.Определим расчетные усилия в характерных сечениях элементов рамы (1-1, 2-2, 3-3, 4-4 рисунок 10), которые необходимы для подбора сечения элементов и для расчета сопряжений и узлов. На данном этапе сечения стоек и ригеля неизвестны, поэтому зададимся отношением жесткостей элементов рамы из условий (здесь q=gкрн sgн=2.56 1.8*0,7=3.82 КН/м2): =0.10, , =0.63, , примем IB/IH=0.1, IP/IH=2, тогда IB=1, IH=10, IP=20.При жестких кровлях из ж/б плит с замоноличиванием швов апр находится по формуле: , где мр - число рам в блоке, ?=2*n0/?yi=2*8/9=1.78 - коэффициент, учитывающий разгружающее влияние смежных рам по отношению к рассматриваемой (2*n0 - общее число колес у двух сближенных кранов на одном пути). ?пр=1.78*[1/11 962/(2*(1192 962 722 482 242))]=0.42.
