Главная страница Случайная страница Разделы сайта АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Нагрузки от распора рамы.
Первая комбинация. Значения нормальных сил в ригеле слева (сочетание 1, 2, 3, 4, 5*): кН. Значения нормальных сил в ригеле справа (сочетание 1, 2, 3*, 4*, 5): кН. Вторая комбинация. Аналогично первой комбинации без учета снеговой нагрузки, получаем кН. Значения нормальных сил в ригеле справа (сочетание 1, 2, 3*, 4*, 5): кН.
5.2. Определение усилий в стержнях фермы Примем следующую нумерацию стержней фермы:
Рис. 40. Расчетная схема стропильной фермы.
Усилия от постоянной нагрузки.
Усилия в раскосах определяются с учётом правил знаков:
Усилия в раскосах определяются по формуле: где i, j – номера точек узлов стержней.
Усилия в поясах определяются с учётом следующих правил знаков:
Усилия в панелях поясов определяются способом моментной точки: Моментные точки выбираются на противолежащем поясе, в месте пересечения раскосов.
Нижний пояс: Верхний пояс: Усилия в стойках: Усилия от снеговой нагрузки. Максимальные усилия в стержнях фермы от снеговой нагрузки получаются, как правило, при первом варианте загружения. Поэтом в курсовом проекте можно ограничиться определением усилий от 1-ого варианта снеговой нагрузки, а по 2-ому варианту определить только усилия в стойках. Эти усилия равны узловым нагрузкам.
Усилия в раскосах: Усилия в нижнем поясе: Усилия в верхнем поясе: Усилия в стойках: От 1-ого варианта загружения: От 2-ого варианта загружения: Усилия от опорных моментов. 1-ая комбинация Усилия в раскосах: Усилия в нижнем поясе: Усилия в верхнем поясе: Усилия в стойках: 2-ая комбинация Усилия в раскосах: Усилия в нижнем поясе: Усилия в верхнем поясе: Усилия в стойках: Усилия от распора рамы. Усилие от распора рамы в фермах с восходящим опорным раскосом прикладывают целиком к нижнему поясу. При учете пространственной работы каркаса усилия от распора на левой и правой опорах неравны, так как диск покрытия и продольные горизонтальные связи перераспределяют часть усилия на соседние рамы. Приближенно можно принять, что усилие в нижнем поясе меняется линейно.
1-ая комбинация 2-ая комбинация
Расчетные усилия в стержнях ферм, кН. ** - по второму варианту снеговой нагрузки
5.3. Подбор сечений стержней фермы
По заданию на проектирование, материал конструкций фермы – сталь С245. Для нее по табл. 51 СНиП II-23-81* определим, что расчетное сопротивление стали растяжению, сжатию, изгибу по пределу текучести кН/см2.
5.3.1. Подбор сечений верхнего пояса фермы Элемент В1 – 1, В2 – 3, В3 – 4. Расчетное усилие N = -1209 кН. Расчетные длины стержня: см; см. Поскольку lx = lу, принимаем тавровое сечение из двух равнополочных уголков. Зададимся гибкостью в пределах рекомендуемых для поясов ферм: . Тогда по табл. 72 СНиПа II-23-81* находим, j = 0, 754. Следовательно, требуемая площадь поперечного сечения: см2; ; . Принимаем сечение из двух равнополочных уголков 160´ 12. Для него выпишем из сортамента следующие величины: А = 37, 4´ 2 = 74, 8 см2, iх = 4, 94 см, iу = 7, 09 см (принимаем толщину фасонки 14 мм). Расчетные гибкости стержня в плоскостях, перпендикулярных осям х–х и у–у, соответственно равны ; . По табл. 72 СНиПа II-23-81* находим, j = 0, 800. Проверим несущую способность подобранного сечения кН/см2.
В соответствии с табл. 19 СНиПа II-23-81* предельная гибкость равна , . Оставляем принятое сечение из двух уголков 160´ 12.
Элемент В4 – 6, В5 – 7. Расчетное усилие N = -1801 кН. Расчетные длины стержня: см; см. Поскольку lу = 2´ lх, принимаем тавровое сечение из двух неравнополочных уголков, расположенных узкими полками вместе. Зададимся гибкостью в пределах рекомендуемых для поясов ферм: . Тогда по табл. 72 СНиПа II-23-81* находим, j = 0, 754. Следовательно, требуемая площадь поперечного сечения: см2. ; . Требуемая площадь одного уголка составляет 52, 38 см2, а сортамент неравнополочных горячекатаных уголков заканчивается на сечении с площадью поперечного сечения 49, 8 см2. Следовательно, остается лишь подбирать сечение пояса по сортаменту равнополочных уголков.
Принимаем сечение из двух равнополочных уголков 200´ 14. Для него выпишем из сортамента следующие величины: А = 54, 6´ 2 = 109, 2 см2, iх = 6, 20 см, iу = 8, 74 см (принимаем толщину фасонки 14 мм). Расчетные гибкости стержня в плоскостях, перпендикулярных осям х–х и у–у, соответственно равны ; . По табл. 72 СНиПа II-23-81* находим, j = 0, 759. Проверим несущую способность подобранного сечения кН/см2. В соответствии с табл. 19 СНиПа II-23-81* предельная гибкость равна , . Оставляем принятое сечение из двух уголков 200´ 14.
5.3.2. Подбор сечений нижнего пояса фермы Стержень Н – 2. Расчетные усилия: растяжение N = 665 кН; сжатие N = -51 кН. Так как растягивающая стержень нагрузка намного превосходит сжимающую (более чем в 10 раз), то сечение будем подбирать из условия обеспечения несущей способности стержня при растяжении. Требуемая площадь поперечного сечения: см2. Расчетные длины стержня: см; см. Поскольку lx = lу, целесообразней принять тавровое сечение из двух равнополочных уголков 160´ 10. Для него выпишем из сортамента следующие величины: А = 31, 4´ 2 =62, 8 см2, iх = 4, 96 см, iу = 7, 04 см (принимаем толщину фасонки 14 мм). Проверим несущую способность подобранного сечения кН/см2. Проверим подобранное сечение на сжимающее воздействие. Расчетные гибкости стержня в плоскостях, перпендикулярных осям х–х и у–у, соответственно равны ; . По табл. 72 СНиПа II-23-81* находим, j = 0, 437. Проверим несущую способность подобранного сечения при сжатии: кН/см2. В соответствии с табл. 19 СНиПа II-23-81* предельная гибкость равна , . Оставляем принятое сечение из двух уголков 160´ 10.
Элемент Н – 5, Н – 8. Расчетное усилие N = 1801 кН. Требуемая площадь поперечного сечения: см2. Расчетные длины стержня: см; см. Принимаем тавровое сечение из двух равнополочных уголков 180´ 12. Для него выпишем из сортамента следующие величины: А = 42, 2´ 2 = 84, 4 см2, iх = 5, 59 см, iу = 7, 90 см (принимаем толщину фасонки 14 мм). Расчетные гибкости стержня в плоскостях, перпендикулярных осям х–х и у–у, соответственно равны , , Удовлетворяет условию: Проверим несущую способность подобранного сечения при растяжении: кН/см2. Оставляем принятое сечение из двух уголков 180´ 12.
5.3.3. Подбор сечений раскосов фермы Стержень 1 – 2. Расчетное усилие N = -984 кН. Расчетные длины стержня: см; см. Поскольку lу = 2´ lх, принимаем тавровое сечение из двух неравнополочных уголков, расположенных узкими полками вместе. Зададимся гибкостью в пределах рекомендуемых для ферм: . Тогда по табл. 72 СНиПа II-23-81* находим, j = 0, 686. Следовательно, требуемая площадь поперечного сечения: см2. ; . По сортаменту, принимаем сечение из двух неравнополочных уголков 160´ 100´ 14. Для него выпишем из сортамента следующие величины: А = 34, 7´ 2 = 69, 4 см2, iх = 2, 80 см, iу = 7, 93 см (принимаем толщину фасонки 14 мм). Расчетные гибкости стержня в плоскостях, перпендикулярных осям х–х и у–у, соответственно равны ; . По табл. 72 СНиПа II-23-81* находим, j = 0, 727. Проверим несущую способность подобранного сечения кН/см2. В соответствии с табл. 19 СНиПа II-23-81* предельная гибкость равна , . Оставляем принятое сечение из двух уголков 160´ 100´ 14.
Стержень 2 – 3. Расчетное усилие N = 1055 кН. Требуемая площадь поперечного сечения: см2. Расчетные длины стержня: см; см. Целесообразней принять тавровое сечение из двух равнополочных уголков 125´ 10. Для него выпишем из сортамента следующие величины: А = 24, 3´ 2 = 48, 6 см2, iх = 3, 85 см, iу = 5, 74 см (принимаем толщину фасонки 16 мм). Расчетные гибкости стержня в плоскостях, перпендикулярных осям х–х и у–у, соответственно равны , , Удовлетворяет условию: Проверим несущую способность подобранного сечения при растяжении: кН/см2. Оставляем принятое сечение из двух уголков 125´ 10.
Стержень 4 – 5. Расчетное усилие N = -534 кН. Расчетные длины стержня: см; см. Принимаем тавровое сечение из двух равнополочных уголков. Зададимся гибкостью в пределах рекомендуемых для ферм: . Тогда по табл. 72 СНиПа II-23-81* находим, j = 0, 612. Следовательно, требуемая площадь поперечного сечения: см2. ; . По сортаменту, принимаем сечение из двух равнополочных уголков 125´ 10. Для него выпишем из сортамента следующие величины: А = 24, 3´ 2 = 48, 6 см2, iх = 3, 85 см, iу = 5, 66 см (принимаем толщину фасонки 14 мм). Расчетные гибкости стержня в плоскостях, перпендикулярных осям х–х и у–у, соответственно равны ; . По табл. 72 СНиПа II-23-81* находим, j = 0, 619. Проверим несущую способность подобранного сечения кН/см2. В соответствии с табл. 19 СНиПа II-23-81* предельная гибкость равна , . Оставляем принятое сечение из двух уголков 125´ 10. Стержень 5 – 6. Расчетное усилие N = 318 кН. Требуемая площадь поперечного сечения: см2. Расчетные длины стержня: см; см. Целесообразней принять тавровое сечение из двух равнополочных уголков 75´ 5. Для него выпишем из сортамента следующие величины: А = 7, 39´ 2 = 14, 78 см2, iх = 2, 31 см, iу = 3, 56 см (принимаем толщину фасонки 14 мм). Расчетные гибкости стержня в плоскостях, перпендикулярных осям х–х и у–у, соответственно равны , , Удовлетворяет условию: Проверим несущую способность подобранного сечения при растяжении: кН/см2. Оставляем принятое сечение из двух уголков 75´ 5.
Стержень 7 – 8. Расчетное усилие N = -22 кН. Расчетные длины стержня: см; см. Так как сжимающее усилие незначительно, подберем сечение из условия: . В соответствии с табл. 19 СНиПа II-23-81* предельная гибкость равна . Определим сечение раскоса: ; . По сортаменту, принимаем сечение из двух равнополочных уголков 75´ 5. Для него выпишем из сортамента следующие величины: А = 7, 39´ 2 = 14, 78 см2, iх = 2, 31 см, iу = 3, 56 см (принимаем толщину фасонки 14 мм). Расчетные гибкости стержня в плоскостях, перпендикулярных осям х–х и у–у, соответственно равны ; . По табл. 72 СНиПа II-23-81* находим, j = 0, 284. Проверим несущую способность подобранного сечения кН/см2. . Оставляем принятое сечение из двух уголков 75´ 5.
5.3.4. Подбор сечений стоек фермы Стержень 3 – 4. Расчетное усилие N = -276 кН. Расчетные длины стержня: см; см. Принимаем тавровое сечение из двух равнополочных уголков. Зададимся гибкостью в пределах рекомендуемых для ферм: . Тогда по табл. 72 СНиПа II-23-81* находим, j = 0, 612. Следовательно, требуемая площадь поперечного сечения: см2. ; . По сортаменту, принимаем сечение из двух равнополочных уголков 90´ 7. Для него выпишем из сортамента следующие величины: А = 12, 3´ 2 = 24, 6 см2, iх = 2, 77 см, iу = 4, 21 см (принимаем толщину фасонки 14 мм). Расчетные гибкости стержня в плоскостях, перпендикулярных осям х–х и у–у, соответственно равны ; . По табл. 72 СНиПа II-23-81* находим, j = 0, 627. Проверим несущую способность подобранного сечения кН/см2. В соответствии с табл. 19 СНиПа II-23-81* предельная гибкость равна , . Оставляем принятое сечение из двух уголков 90´ 7.
Стержень 6 – 7. Расчетное усилие N = -221 кН. Расчетные длины стержня: см; см. Принимаем тавровое сечение из двух равнополочных уголков. Зададимся гибкостью в пределах рекомендуемых для ферм: . Пересчитаем все величины и подберем новое сечение. Тогда по табл. 72 СНиПа II-23-81* находим, j = 0, 542. Следовательно, требуемая площадь поперечного сечения: см2. ; . По сортаменту, принимаем сечение из двух равнополочных уголков 90´ 7. Для него выпишем из сортамента следующие величины: А = 102, 3´ 2 = 24, 6 см2, iх = 2, 77 см, iу = 4, 21 см (принимаем толщину фасонки 14 мм). Расчетные гибкости стержня в плоскостях, перпендикулярных осям х–х и у–у, соответственно равны ; . По табл. 72 СНиПа II-23-81* находим, j = 0, 627. Проверим несущую способность подобранного сечения кН/см2. В соответствии с табл. 19 СНиПа II-23-81* предельная гибкость равна , . Оставляем принятое сечение из двух уголков 90´ 7.
Таблица проверки сечений стержней ферм
5.4. Конструирование и расчет узлов стропильной фермы Перед конструированием узлов стропильной фермы проведем расчет швов. Для сварки узлов фермы применяем полуавтоматическую сварку проволокой Св-08Г2С диаметром d = 1, 4 – 2 мм, для которой по табл. 5 СНиП II-23-81* находим, что нормативное сопротивление металла шва кН/см2. Коэффициенты условий работы шва gwf = gwz = 1, 0 по п. 11.2 СНиП II-23-81*. Согласно табл. 5 СНиП II-23-81* расчетное сопротивление углового шва условному срезу по металлу шва: кН/см2, где gwm = 1, 25, - коэффициент надежности по материалу шва. По табл. 4 СНиП II-23-81* расчетное сопротивление углового шва условному срезу по металлу границы сплавления: кН/см2. По табл. 34 СНиП II-23-81* для выбранного типа сварки примем соответствующие коэффициенты для расчета углового шва: bf = 0, 9 – по металлу шва; bz = 1, 05 – по металлу границы сплавления. Определим, какое сечение в соединении является расчетным: кН/см2, следовательно расчетным является сечение по границе сплавления. Длина сварных швов определяется по формуле: . На основе табл. 4 составим таблицу расчета швов.
Расчет швов
Расчет и конструирование колонны
Для верхней части колонны в сечении 1-1 N = -650 кН; М = -940 кНм. В сечении 2-2 при том же сочетании нагрузок (1, 2, 3, 4, 5*) М = - 189 кНм. Для нижней части колонны N1 = -2288 кН; М1 = -1017 кНм (изгибающий момент догружает подкрановую ветвь), N2 = -2360 кН; М2 = 1968 кНм (изгибающий момент догружает наружную ветвь);. Соотношение жесткостей верхней и нижней частей колонны . Материал конструкций колонны – сталь С245. Расчетные длины колонны Так как и , то значения коэффициентов m1 и m2 находим по табл. 14.1 учебника: m1 = 2; m2 = 3. Расчетные длины колонны в плоскости рамы: - для нижней части колонны см; - для верхней части колонны см. Расчетные длины колонны из плоскости рамы: см; см.
Подбор сечения верхней части колонны.
Сечение верхней части колонны принимаем в виде сварного двутавра высотой h = 700 мм. Для симметричного двутавра по учебнику принимаем: см, см. В таком случае условная гибкость верхней части колонн в плоскости рамы . Относительный эксцентриситет: . Примем коэффициент влияния формы сечения в первом приближении . Тогда приведенный относительный эксцентриситет: . По прил. 9 учебника находим, что коэффициент jе = 0, 147. Требуемая площадь сечения см2.
|