Курсовой проект №2 на тему Стальной каркас одноэтажного производственного здания Металлические конструкции ПГУ Boyko_List1_A1 пояснительная записка
.pdf
4 Расчет стропильной фермы
Материал стержней ферм - сталь марки C245, фасонок – C245; пояса из тавров с параллельными гранями полок, решетка из уголков.
4.1. Сбор нагрузок на ферму Постоянная нагрузка. Нагрузка от покрытия:
g |
КР |
21.199kH / м |
|
|
|
|
|
Узловые силы: |
|||
F1 F2 |
F11 gКРd 21.199 2.75 58.3 kH |
||
где: d- номинальная длина элемента верхнего пояса фермы. Снеговая нагрузка. Расчетная нагрузка:
p 18.674кН / м
Узловые силы:
F |
F |
F |
р d 18.674 2.75 51.4 kH |
1 p |
2 p |
11 р |
|
|
|
|
4.2. Определение усилий в стержнях фермы |
Усилия в стержнях фермы определяем раздельно для каждой нагрузки с помощью построения диаграмм Максвелла-Кремоны.
При вычерчивании схемы фермы за расчетную высоту принимается расстояние между осями поясов. Сумму привязок осей поясов таврового сечения к их внешним
граням
z0
можно принять равной 100 мм.
Для определения усилий от опорных моментов, удобно выполнить расчёт от единичного момента, приложенного к левой опоре; зеркальное отображение этих усилий дает значения усилий в стержнях фермы от единичного момента, приложенного к правой опоре.
Усилия от единичных моментов умножаются на соответствующие значения моментов и суммируются.
Для построения диаграммы единичный момент заменяется парой сил с плечом, равным расчетной высоте фермы на опоре:
H M / hоп z0 1/ 2.25 0.1 0.4651кН.
Рис.4.1а. - Расчётная схема фермы с постоянной нагрузкой
29
3
2 . 54
4
+320 . 64
-563.98
-563.98
.57 -400
B1,1
B2
B3
|
|
.22 |
|
6 |
+720.42 |
-772 |
|
+303.68 |
|||
5 |
|
||
|
2 |
||
6 |
|
||
|
|
B4 
Н
B4 
Рис.4.1б. - Диаграмма усилий в стержнях фермы от постоянной нагрузки
Рис.4.2а. - Расчётная схема фермы с нагрузкой от единичного момента
A,B,1' |
|
0.111 |
3,4 |
|
|
||
|
|
|
|
|
0 |
.075 |
. |
|
. |
|
0 |
|
067 |
0 |
|
|
075 |
||
|
|
- |
|
|
|
|
|
H |
-0.051 |
2 |
-0.172 |
|
0.233 |
6,6 |
|
.075 |
. |
|
0 |
0 |
|
075 |
||
- |
||
|
||
5 |
-0.293 |
|
|
0.354 |
3,4 |
0.465 |
|
Б,1 |
|
|
|
|
|||
.075 |
|
. |
|
|
|
0 |
|
0 |
|
|
.067 |
|
075 |
|
|
||
- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
- |
0 |
|
|
|
|
|
|
5 |
-0.415 |
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис.4.2б. - Диаграмма усилий в стержнях фермы от единичного момента
30
Таблица 4.1 |
- Расчётные усилия в стержнях фермы. |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
врем |
|
опорные моменты |
|
|
|
Расчетн усилия |
|
|||
|
|
номер |
от пост |
|
|
|
|
|
|
|
распор |
|
|
|
|
элемент |
|
нагр |
|
|
|
|
|
|
|
рамы |
|
|
|
|
|
стержня |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
nc=1 |
|
nc=0,9 |
|
|
S1*M1 |
S2*M2 |
|
N усилия |
растяжение |
N усилия |
сжатие |
|||
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
S1от М1=1 |
S2от М2=1 |
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
2а |
|
2б |
|
|
3 |
4 |
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
2 |
3 |
4 |
|
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
В1-1 |
0.00 |
0.00 |
|
0.00 |
0.465 |
0 |
325.08 |
0 |
- |
3 |
325.08 |
- |
- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
верхний |
|
В2-3 |
-563.98 |
-427.25 |
|
-384.5 |
0.354 |
0.111 |
247.34 |
25.34 |
- |
- |
- |
1+2а |
-991.23 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
пояс |
|
В3-4 |
-563.98 |
-427.25 |
|
-384.5 |
0.354 |
0.111 |
247.34 |
25.34 |
- |
- |
- |
|
-991.23 |
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
В4-6 |
-772.22 |
-585.00 |
|
-526.5 |
0.233 |
0.233 |
162.54 |
52.99 |
- |
- |
- |
1+2а |
-1357.22 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
нижний |
|
Н-2 |
303.68 |
230.06 |
|
207.05 |
-0.415 |
-0.051 |
-230.71 |
-4.32 |
-106.577 |
1+2а |
533.74 |
1+3+4+5 |
-121.04 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
пояс |
|
Н-5 |
720.42 |
545.3 |
|
490.77 |
-0.293 |
-0.172 |
-163.19 |
-14.69 |
-103.363 |
1+2а |
1265.72 |
- |
- |
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1,2 |
-400.57 |
-303.4 |
|
-273.06 |
-0.067 |
0.067 |
-46.60 |
15.19 |
- |
- |
- |
1+2а |
-703.97 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
раскосы |
|
2,3 |
320.64 |
242.2 |
|
217.98 |
0.075 |
-0.075 |
52.17 |
-17.01 |
- |
1+2а |
562.84 |
- |
- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4,5 |
-192.15 |
-145.56 |
|
-131.00 |
-0.075 |
0.075 |
-52.17 |
17.01 |
- |
- |
- |
1+2а |
-337.71 |
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5,6 |
64.07 |
48.5 |
|
43.65 |
0.075 |
-0.075 |
52.17 |
-17.01 |
- |
1+2а |
112.57 |
- |
- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
стойки |
|
3,4 |
-54.20 |
-76.95 |
|
-69.3 |
0 |
0 |
- |
- |
- |
- |
- |
1+2а |
-131.15 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6,7 |
-54.20 |
-76.95 |
|
-69.3 |
0 |
0 |
- |
- |
- |
- |
- |
1+2а |
-131.15 |
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
31
4.3 Подбор и проверка сечений стержней фермы
Сечение подбираем по формулам центрального сжатия или растяжения.
Для верхнего пояса Nmax = -1357.22 кН. Расчётная длина в плоскости и из плоскости составляет 3000мм ( lx ly 3000мм ). Максимальное значение гибкости для сжатого
пояса 120. Задаемся |
55; 0.81. |
|
|
|||||
Требуемая площадь сечения при 0.81 |
и c 0.95 : |
|||||||
A |
|
|
Nmax |
|
1357.22 |
|
73.4 см2 ; |
|
|
|
|
|
|
||||
тр |
|
f yd c |
|
24 0.95 0.81 |
|
|
||
|
|
|
|
|
||||
где |
f yd |
– расчетное сопротивление стали, для стали C245 |
||||||
f |
yd |
|
=240МПа
φ – коэффициент продольного изгиба (зависит от λ, предварительном подборе для поясов ферм принимаем
которая задается: при80 40 ; для элементов
решетки
c |
- |
120 100 ).
коэффициент условий работы.
Из сортамента находим тавр с параллельными поясами полок 20ШТ3 с А = 78.14 см2
, ixт=5.15см, iyт=7.2cм.
Максимальная гибкость :
|
|
l |
|
|
|
|
ef |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
i |
|
|
||
|
|
min |
|
|
|
|
|
|
2750 |
53.4 |
120 |
|
|
||||
x |
|
51.5 |
lim |
|
|
|
|
|
|
||
Данной гибкости соответствует:
y 0.797 .
Тогда |
|
|
|
|
1357.22 |
21.79кН / см |
2 |
f |
|
|
|
24 0.95 22.8кН / см |
2 |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
max |
|
|
|
yd |
c |
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
0.797 78.14 |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Для нижнего пояса N = 1265.72 kH. требуемая площадь сечения при c |
0.95 |
||||||||||||||||||
A |
|
N |
max |
|
|
1265.72 |
|
55.5см |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
тр |
|
f |
|
|
|
|
|
24 0.95 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
yd |
|
c |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Подбираем тавр с параллельными поясами полок 17.5ШТ3 с А =57.78 см2.
:
Тогда
|
|
|
1265.72 |
21.91кН / см |
2 |
f |
|
|
|
24 0.95 22.8кН / см |
2 |
|
|
|
|
||||||||
max |
57.78 |
|
yd |
c |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
l |
x |
|
5500 |
123.6 |
|
250 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x |
|
i |
|
|
44.5 |
|
max |
|
|
|
x |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
l |
|
y |
i |
|||
|
|
|||
|
|
|
y |
|
11000 |
183 |
|
250 |
|
|
|
|
|
|
|
|
60.1 |
|
max |
|
y |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Аналогично изложенному выполняем расчет других элементов фермы. Результаты заносим в таблицу .
32
Таблица 4.2 – Таблица проверки сечений стержней фермы.
|
Номер |
Расчетное |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Проверка сечений |
|
|||||
|
усилие, кН. |
|
Площадь |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Элемент |
стержня |
Растя- |
|
Сжатие |
Сечение |
А,см2. |
|
lx , см |
|
|
ly , см |
|
|
x |
|
|
y |
|
min |
|
N |
, кН / см |
2 |
N |
,кН / см |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
A |
|
A |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
жение |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
В1-1 |
325.08 |
|
- |
10ШТ1 |
19.27 |
250.0 |
|
250.0 |
|
104.6 |
68.9 |
|
120 |
|
0.95 |
|
16.87 |
|
|
- |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
В2-3 |
- |
|
-991.23 |
20ШТ1 |
60.84 |
275 |
|
275 |
|
59.8 |
|
41.7 |
|
120 |
0.789 |
0.95 |
|
- |
|
20.64 |
|
|||||
Верхн.пояс |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
В3-4 |
- |
|
-991.23 |
20ШТ1 |
60.84 |
275 |
|
275 |
|
59.8 |
|
41.7 |
|
120 |
0.789 |
0.95 |
|
- |
|
20.64 |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
В4-6 |
- |
|
- |
20ШТ3 |
78.14 |
275 |
|
275 |
|
58.3 |
|
41.7 |
|
120 |
0.797 |
0.95 |
|
- |
|
21.79 |
|
|||||
|
|
1357.22 |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Нижний |
Н-2 |
533.74 |
|
-121.04 |
15ШТ1 |
33.87 |
275 |
|
550 |
|
77.1 |
|
118.0 |
120 |
|
0.95 |
|
15.76 |
|
|
- |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
пояс |
Н-5 |
1265.72 |
|
- |
17.5ШТ3 |
57.78 |
550 |
|
1100 |
|
134.8 |
199.7 |
250 |
|
0.95 |
|
21.91 |
|
|
- |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1,2 |
- |
|
-703.97 |
140х10 |
54.6 |
329.7 |
|
329.7 |
|
76.2 |
|
53.9 |
|
120 |
0.694 |
0.8 |
|
- |
|
18.58 |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Раскосы |
2,3 |
562.84 |
|
- |
100х7 |
27.6 |
295.3 |
|
332.2 |
|
95.9 |
|
74.6 |
|
300 |
|
0.95 |
|
20.39 |
|
|
- |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4,5 |
- |
|
-337.71 |
100х10 |
38.4 |
295.3 |
|
332.2 |
|
96.8 |
|
73.5 |
|
150 |
0.546 |
0.8 |
|
- |
|
16.10 |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5,6 |
112.57 |
|
- |
50х5 |
9.6 |
295.3 |
|
332.2 |
|
193.0 |
135.6 |
300 |
|
0.95 |
|
11.73 |
|
|
- |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Стойки |
3,4 |
- |
|
-131.15 |
63х5 |
12.26 |
172 |
|
215 |
|
88.7 |
|
72.6 |
|
150 |
0.601 |
0.8 |
|
- |
|
17.79 |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6,7 |
- |
|
-131.15 |
63х5 |
12.26 |
172 |
|
215 |
|
88.7 |
|
72.6 |
|
150 |
0.601 |
0.8 |
|
- |
|
17.79 |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
33
4.4. Расчет сварных швов прикрепления раскосов и стоек к фасонкам и поясам фермы
Используем полуавтоматическую сварку в углекислом газе. Марка проволоки Св-
08А.
f |
wyn |
410МПа |
|
|
|
f |
wyf |
180МПа |
|
|
Расчёт будем проводить по металлу шва.
Несущая способность швов определяется прочностью по границе сплавления:
|
|
f |
|
|
|
2 |
; |
l |
|
N / 2k |
|
|
f |
|
|
|
wf |
wf |
f |
126 МПа 17.6 kH / cм |
f |
wf |
wf |
f |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
f |
|
|
|
1
cm
Расчет швов приведен в таблице 4.3.
Таблица 4.3 – Таблица расчёта сварных швов
№ |
Сечение |
[N], кН |
Шов по обушку |
|
Шов по перу |
|
|||
стержня |
┐┌ |
Nоб, кН |
kш, см |
lш, см |
Nп, кН |
kш, см |
lш, см |
||
|
|||||||||
1 - 2 |
140х10 |
703.97 |
492.8 |
1.1 |
14 |
211.17 |
0.6 |
11 |
|
2 – 3 |
100x7 |
562.84 |
393.0 |
1.0 |
13 |
169.84 |
0.6 |
9 |
|
3 - 4 |
63х5 |
131.15 |
91.8 |
0.6 |
6 |
39.35 |
0.4 |
4 |
|
4 - 5 |
100х10 |
337.71 |
236.4 |
0.8 |
10 |
101.31 |
0.6 |
6 |
|
5 – 6 |
50х5 |
112.57 |
78.8 |
0.6 |
5 |
33.77 |
0.5 |
4 |
|
6 -7 |
63x5 |
131.15 |
91.8 |
0.6 |
6 |
39.35 |
0.4 |
4 |
|
34