1
.pdfФедеральное агентство железнодорожного транспорта ГОУ ВПО Уральский государственный университет путей сообщения
Кафедра СК и СП
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
по курсу «Металлические конструкции» на тему «Расчет и конструирование металлических конструкций
каркаса одноэтажного здания»
Преподаватель: |
Иванова Н.М. |
Студент: |
Кралин А.С. |
Группа: |
Сту-421 |
г. Екатеринбург
2014 г.
ОГЛАВЛЕНИЕ
1.Исходные данные для проекта
2.Сбор нагрузок
3.Определение расчетных усилий
4.Конструктивный расчет элементов фермы
4.1Расчет верхнего пояса
4.2Расчет нижнего пояса
4.3Расчет опорного раскоса
4.4Расчет сжатого раскоса
4.5Расчет растянутого раскоса
4.6Расчет стойки
5Расчет узлов фермы
5.1Расчет опорного узла
5.2Расчет сборочного узла верхнего пояса
5.3Расчет сборочного узла нижнего пояса
5.4Расчет узла сопряжения раскоса
5.5Расчет узла сопряжения стойки
6Список литературы
1. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ ПРОЕКТА
1. |
Шаг колонн и ферм вдоль здания Bферм, м |
16.0 |
|
|
|
2. |
Пролет стропильной фермы L, м |
24.0 |
|
|
|
3. |
Ширина фонаря Lфон, м |
6.0 |
|
|
|
4. |
Высота остекления фонаря hост, м |
3.5 |
|
|
|
5. |
Снеговой район |
III |
|
|
|
6. |
Марка стали |
С390 |
|
|
|
7. |
Вес бортовой панели Fпан, кН |
6.0 |
|
|
|
Сопротивления стали класса С390 (Таблица Б.5 [2])
Для трубного проката, расчетные сопротивления с коэффициентом m 1.05 .
|
Нормативное |
Расчетное |
||
Толщина проката |
сопротивление |
сопротивление |
||
|
R yn ,МПа |
Run ,МПа |
R y ,МПа |
R u ,МПа |
4 мм 50 мм |
390 |
540 |
370 |
515 |
При определении значений сопротивления проката принимаем толщину полки рассчитываемого сечения.
Фрагмент плана здания
Геометрическая схема фермы.
Поперечная сила F0 передается непосредственно на надколонник и в расчете фермы ее учитывать не надо. В расчетную модель фермы принимаем элементы отмеченные сплошными линиями. Согласно данным таблицы 1 [2] при расчете всех элементов принимаем коэффициент условий работ с 1.0 .
2. СБОР НАГРУЗОК
Постоянная нагрузка на покрытие
|
|
|
, |
|
Расчетная, кН/м |
|
|
|
Нормативная кН/м |
|
|
|
|
|
2 |
|
2 |
|
Нагрузка |
|
|
f |
|
|
|
|
|
|
|
1. |
Гравийная защита 2000 кг / м3 |
20 мм |
0.40 |
1.30 |
0.520 |
2. |
Гидроизоляция – рубероид (4 слоя) |
|
0.16 |
1.20 |
0.192 |
|
|
|
|
||
3. Утеплитель - пенополистирол 80 мм |
0.04 |
1.20 |
0.048 |
||
|
|
|
|
|
|
4. |
Пароизоляция – рубероид (1 слой) |
|
0.04 |
1.20 |
0.048 |
|
|
|
|
|
|
5. |
Профилированный настил |
|
0.15 |
1.05 |
0.158 |
|
|
|
|
|
|
6. Прогоны |
|
0.08 |
1.05 |
0.084 |
|
|
|
|
|
|
|
7. |
Собственный вес МК (ферма, фонарь, связи) |
0.48 |
1.05 |
0.504 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Итого |
1.35 |
|
1.554 |
|
|
|
|
|
|
Согласно пункту 7 статьи 16 Технического регламента о безопасности здания (Федеральный закон от 2 июля 2013 года) для здания группы нормальной ответственности принимаем коэффициент надежности по назначению здания n 1.0 .
Определяем значения сосредоточенных сил.
пост |
|
пост |
|
2.75 |
|
3.0 |
|
|
|
|
F1 |
P |
|
Bферм Lгр n 1.554 16.0 |
|
|
|
|
|
1.0 |
71.4 кН |
|
2 |
2 |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
F2пост Pпост Bферм Lгр n 1.554 16.0 3.0 1.0 74.6 кН
F3пост Pпост Bферм Lгр n Fогр
Fогр Fпан f ост Bферм hост f n
Fогр 8.0 1.1 0.50 16.0 3.5 1.1 n 39.6 кН
Fогр - вес бортовой панели с остеклением
F3пост 1.554 16.0 3.0 1.5 1.0 39.6 111.8 кН
При определении снеговой нагрузки для фермы с установленным светоаэрационным фонарем необходимо учитывать два варианта снеговой нагрузки. Схемы приложения снеговой нагрузки принимаем согласно приложению Г [1].
Схема приложения снеговой нагрузки. Вариант 1.
1 0.8
2 1 0.1 ab 1 0.1 8.756.0 1.068 a 6.00 м - Ширина фонаря.
b 8.75 м - Расстояние от края фонаря до края фермы.
Определяем значения сосредоточенных сил.
III – Снеговой район Sg 1.80 кПа
снег ,1 |
|
|
2.75 |
|
3 |
|
|
|
|
F1 |
Sg 2 |
Bферм Lгр n 1.80 1.068 16.0 |
|
|
|
|
1.0 |
88.4 кН |
|
2 |
2 |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
F2снег ,1 Sg 2 Bферм Lгр n 1.80 1.068 16.0 3.0 1.0 92.2 кН
F3снег ,1 2 Lлевгр 1 Lправгр Sg Bферм n
F3снег ,1 1.068 1.5 0.8 3.0 1.8 16.0 1.0 115.2 кН
Схема приложения снеговой нагрузки. Вариант 2.
Определяем значения сосредоточенных сил.
|
|
3 |
1 0.5 |
a |
1 0.5 |
6.0 |
1.875 |
|
|
|
|
|
||||||
|
|
bl |
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
3.5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
b1 a 3.00 м - Высота фонаря. |
|
|
|
|
|
|||||||||||
снег ,2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2.75 |
|
|
3.0 |
|
|
|
||
F1 |
Sg Bферм |
Lгр n 1.80 |
1.0 16.0 |
|
|
|
|
|
|
1.0 |
82.8 кН |
|||||||
2 |
|
|
2 |
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
Fснег ,2 S L |
|
3 |
L 3 B |
|
n |
|
|
|
||||||||
|
|
2 |
g |
гр |
|
|
гр |
ферм |
|
|
|
|
|
|||||
|
Fснег ,2 |
1.8 1.0 1.0 1.875 2.0 16.0 1.0 136.8 кН |
|
|||||||||||||||
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
F3снег ,2 Sg 3 Bферм Lгр n 1.80 1.875 16.0 1.5 1.0 81.0 кН
Сводная таблица нагрузок на ферму
|
|
|
Нагрузка, кН |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Постоянная |
Снег (вариант 1) |
Снег (Вариант2) |
Суммарная, (вариант 1) |
Суммарная, (Вариант2) |
|
|
|
|
|
|
Номер загружения |
1 |
2 |
3 |
1+2 |
1+3 |
|
|
|
|
|
|
Сосредоточенная сила, F1 |
71.4 |
88.4 |
82.8 |
159.8 |
154.2 |
Сосредоточенная сила, F2 |
74.6 |
92.2 |
136.8 |
166.8 |
211.4 |
|
|
|
|
|
|
Сосредоточенная сила, F3 |
111.8 |
115.2 |
81.0 |
227.0 |
192.8 |
|
|
|
|
|
|
Опорная реакция, RА=RБ |
257.8 |
295.8 |
300.6 |
553.6 |
558.4 |
|
|
|
|
|
|
3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСЧЕТНЫХ УСИЛИЙ
Расчетные усилия для сочетаний постоянной нагрузки и снеговой нагрузки определяем из диаграммы Максвелла-Кремона. Диаграммы для сочетания постоянной и 1-го варианта снеговой нагрузки приведенны в графической части проекта.
Постоянная + Снеговая нагрузка (вариант 1) Диаграмма Максвелла-Кремона (Узел 1)
Постоянная + Снеговая нагрузка (вариант 1) Диаграмма Максвелла-Кремона (Узел 2)
Постоянная + Снеговая нагрузка (вариант 1) Диаграмма Максвелла-Кремона (Узел 3)
Постоянная + Снеговая нагрузка (вариант 1) Диаграмма Максвелла-Кремона (Узел 4)
Постоянная + Снеговая нагрузка (вариант 1) Диаграмма Максвелла-Кремона (Узел 5)
Постоянная + Снеговая нагрузка (вариант 2) Диаграмма Максвелла-Кремона (Узел 1)
Постоянная + Снеговая нагрузка (вариант 2) Диаграмма Максвелла-Кремона (Узел 2)
Постоянная + Снеговая нагрузка (вариант 2) Диаграмма Максвелла-Кремона (Узел 3)
Постоянная + Снеговая нагрузка (вариант 2) Диаграмма Максвелла-Кремона (Узел 4)