Одноэтажное производственное здание

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

Пензенский Государственный Университет

Архитектуры и Строительства.

Кафедра «Строительных конструкций»

Пояснительная записка

к курсовому проекту №2 по металлическим конструкциям на тему:

«Одноэтажное производственное здание»

Автор проекта: Сульдин Е.В.

Специальность: ПГС группа 43

Руководитель проекта: Абрашитов В.С.

Пенза 2009

Оглавление

Введение

. Компоновка П-образной рамы

1.1 Исходные данные

.2 Назначение геометрических размеров рамы

1.2.1 Назначение вертикальных размеров рамы

.2.2 Назначение горизонтальных размеров рамы

2. Определение нагрузок, действующих на поперечную раму

2.1 Постоянные нагрузки

.2 Снеговая нагрузка

.3 Нагрузки от мостовых кранов

.4 Ветровая нагрузка

.5 Назначение соотношений моментов инерции ригеля и участков колонн

3. Расчет и конструирование стержня колонны

3.1 Исходные данные

.2 Определение расчетной длины колонны

.3 Подбор сечения верхней части колонны

3.3.1 Назначение сечения

.3.2 Проверка устойчивости в плоскости рамы

.3.3 Проверка устойчивости из плоскости рамы, как центрально-сжатого стержня

3.4 Подбор сечения нижней части колонны, состоящей из прокатного двутавра и сварного швеллера (базовый вариант)

3.4.1 Предварительная компоновка сечения

.4.2 Компоновка сечения

.4.4 Поверка устойчивости ветвей в плоскости рамы (относительно осей x₁- x₁ и x₂- x₂)

3.4.6 Проверка устойчивости колонны в плоскости действия момента как единого стержня

4. Проектирование базы колонны

4.1.1 Компоновка базы наружной ветви колонны

4.1.2 Определение высоты траверсы

.2 Расчёт анкерных болтов

5. Расчёт фермы

5.1 Сбор нагрузок на ферму

.2 Определение усилий в стержнях фермы

5.3 Подбор сечений стержней верхнего пояса

.3.1 Подбор сечений нижнего пояса

.3.2 Подбор сечения раскосов

5.3.3 Подбор сечения стоек

5.4 Расчёт узлов фермы

5.4.1 Опирание фермы в уровне верхнего пояса

.4.2 Опирание фермы в уровне нижнего пояса

.4.3 Определим длины сварных швов в узлах сопряжения нижних и верхних поясов

Библиографический список

Введение

В настоящее время конструкции одноэтажных промышленных зданий с мостовыми кранами (в особенности с кранами большой грузоподъемности средних и тяжелых режимов работы) весьма материалоемкости. Поэтому основной задачей данной работы является разработка эффективной П-образной рамы промышленного здания, снижение ее материалоемкости, а также повышение надежности основных узлов.

В конструкциях одноэтажных однопролетных зданий применяется каркас с жёсткими сопряжениями колонн с фундаментами и ригелями. Колонны применяются ступенчатые. В расчётной схеме рамы оси стоек совпадают с центрами тяжести верхнего и нижнего сечений колонны. Центры тяжести верхней и нижней части располагаются не на одной оси. Стойка рамы имеет горизонтальный уступ, равный расстоянию между геометрическими осями колонн. При большой грузоподъёмности нижняя часть колонны выполняется сквозной, состоящей из двух ветвей - наружной и подкрановой. Нагрузки от мостовых кранов приложены по оси подкрановой балки, которая в свою очередь располагается обычно соосно с подкрановой ветвью колонны, то есть нагрузка передаётся с эксцентриситетом e_кран = 0,5h_н, где h_н - высота сечения нижней части колонны.

Предлагается ряд конструктивных усовершенствований в конструкции колонны.

1. Совместить оси подкрановой балки и нижней части колонны, при этом выполнить смещение верхней части с целью обеспечения необходимых зазоров для движения мостового крана. Это позволит устранить эксцентриситет передачи нагрузки от мостовых кранов. При этом расчётные моменты M_max и M_min в опорном узле не только выравниваются, но и снижаются примерно на 10%.

Вместе с предыдущим усовершенствованием выполнить подкрановые части колонн наклонными навстречу друг другу под углом aa к вертикали. Преимуществом улучшенного варианта является не только уменьшение опорных моментов, но и перераспределение давлений крана D_max, и D_min на наружную ветвь равно, как и на внутреннюю ветвь подкрановой части колонны. Уменьшение опорных моментов в свою очередь влечёт за собой снижение эксцентриситета приложения силы N, и, как следствие этого, снижение растягивающих усилий в анкерных болтах. В связи с этим снижается металлоемкость опорного узла колонны. Перераспределение давлений крана делает сечение подкрановой части колонны более сбалансированным.

Разработано специальное программное средство для расчета П-образных рам - Metrama-99, позволяющее регулировать значение изгибающих моментов посредством изменения эксцентриситета установки подкрановых балок и изменением уклона стоек нижней части рамы.

Особое внимание уделено разработке нового типа подкрановых конструкций, так как они являются наиболее повреждаемыми конструкциями цеха.

В данной работе предлагаются новые конструкции узлов П-образной рамы, надежность которых повышена по сравнению с аналогами, при этом снижена их материалоемкость, а также обеспечивается безвыверочный монтаж конструкций.

1.1 Исходные данные

Параметры цеха:

1 Район строительства - г. Санкт-Петербург.

2 Термический цех.

3 Грузоподъемность мостовых кранов - Q_к=50 т, со средним режимом работы.

4 Пролет здания - 24м.

5 Длина здания - 120м.

6 Шаг поперечных рам В=12м

7 Отметка головки кранового рельса H₁=18 м.

Параметры крана:

Число колес с одной стороны крана .

1 Габариты крана:

Н_к=4800мм; В₁=500мм; В₂=10800мм; К=1500мм.

2 Масса тележки G_т= 10т.

3 Масса крана с тележкой G_к=66,5т.

4 Высота кранового рельса h_р=130мм.

5 Высота подкрановой балки h_пб=1500мм.

1.2 Назначение геометрических размеров рамы

.2.1 Назначение вертикальных размеров рамы

Расстояние от уровня пола до головки рельса по заданию .

Расстояние от головки кранового рельса до низа конструкции покрытия

,

где  - габаритный размер от головки рельса до верхней точки и крана;

Принимаем H₂ = 3400мм, что кратно 200мм.

Высота цеха от пола до низа конструкции покрытия

.