п =0.95.
За условную отметку 0.000 принят уровень чистого пола, соответствующий абсолютной отметке 132.60.
1.2 Архитектурно-планировочное решение
Пристраиваемый корпус представляет собой однопролетное здание с размерами в плане 42x24 м. В нем располагаются участок ремонта средств управления и погружных насосов, участок испытания кабеля, участок испытания средств управления и погружных насосов, участок промывки, сушки и механической очистки.
Производственная часть корпуса представляет собой одноэтажное каркасное здание с отметкой низа стропильных конструкций +8.400. Каркас здания запроектирован стальным. Отметка уровня головки рельса мостовых кранов +6,400. Для въезда и выезда машин предусмотрено двое распашных ворот размером 4 x 4.5 м в осях 3 - 4 и 7 - 8.
В осях 5 - 6 здание имеет административно-подсобные помещения, расположенные в два этажа. Для сообщения между этажами предусмотрена металлическая лестница, расположенная со стороны главного фасада. Блок включает в себя помещения административно-технического и бытового назначения: санузлы, лаборатория, кабинеты, мастерская, склады, технические и подсобные помещения. Высота этажа 3,6 м.
Вентиляция помещений корпуса предусмотрена приточно-вытяжная с механическим и естественным побуждением. Для локализации вредностей предусмотрены местные отсосы в местах их выделения.
Отопление помещений корпуса - водяное от внешнего источника; теплоноситель - вода 150 0С - 70 0С и воздушное, совмещенное с вентиляцией.
Водоснабжение корпуса решается от сетей хозяйственно-питьевого и производственно-противопожарного водопровода предприятия. Качество воды должно удовлетворять требованиям ГОСТ 2874-82 «Вода питьевая».
Электроснабжение - от сети 380/220В через встроенную трансформаторную подстанцию. Электроосвещение - лампами накаливания и люминисцентное.
Сброс бытовых и производственных сточных вод предусматривается в одноимённые сети канализации. Производственные сточные воды перед сбросом в наружные сети канализации должны проходить локальную очистку в очистных сооружениях.
1.3 Конструктивное решение
Строительный объём здания образован стальными несущими конструкциями каркаса (стропильные фермы, колонны со связями) и стальными ограждающими конструкциями покрытия и стен (настил кровли и стеновые панели).
Покрытие здания запроектировано из ферм с поясами из тавров и решеткой из уголков. Для естественного удаления атмосферных осадков очертание стропильной ферма принято трапецеидальным с уклоном верхнего пояса 5%.
В поперечном направлении здание представляет собой однопролётную раму с жестким сопряжением колонн с фундаментами и шарнирным соединением с подстропильной фермой.
Устойчивость каркаса обеспечивается:
в поперечном направлении - жесткостью поперечной рамы;
в продольном направлении - системой связей по фермам, прогонам, колоннам.
Колонны каркаса - из сварных двутавров. Привязка наружных граней колонн, а также фахверковых торцевых стоек к разбивочным осям здания принята нулевой.
База колонны - в виде плиты, привариваемой к стержню колонны. Опирание колонны на фундамент осуществляется через подливку из цементного раствора между опорной плитой и поверхностью фундамента.
Настил кровли и покрытие - прогонное решение.
Кровельное покрытие - рулонная кровля. Основанием конструкции покрытия является профилированный оцинкованный настил Н75-750-0,8, укладываемый по стальным прогонам с креплением к ним самонарезающими винтами; между собой листы настила соединяются комбинированными заклепками. Прогоны обеспечивают неизменяемость покрытия в горизонтальной плоскости, поэтому горизонтальные связи по покрытию устанавливаются только в уровне нижних поясов ферм. Пароизоляция устроена из одного слоя полиэтиленовой пленки (ГОСТ 10354-82). Теплоизоляционный слой - плиты минераловатные «DACHROCK» - верхний слой и «SPODROCK» - нижний слой. Основными достоинствами минераловатных теплоизоляционных изделий является недефицитность сырья, малая объемная масса, низкий коэффициент теплопроводности, огне-, тепло-, био- и морозостойкость. Гидроизоляционное покрытие выполнено из слоя материала К-СТ-БТ-К/ПП-3.5 по слою материала К-СТ-БТ-ПП/ПП-3.5 с защитным слоем из минеральной посыпки.
Наружное стеновое ограждение принято:
по оси Д в осях 1-8 - из газосиликатных блоков марки 188х400х588-2.5-500-35-2 СТБ 1117-98 на цементно-известковом растворе М50 морозостойкостью F100;
по оси А в осях 1-8, по осям 1 и 8 в осях А-Д - из утепленных панелей фирмы «Изобуд» д=100 мм.
Подкрановые балки запроектированы стальные сварные сечением в виде двутавра несимметричного сечения.
Для навески стеновых панелей в торцах блока предусматривается установка стоек фахверка из прокатного двутавра и устанавливаемых с шагом 1.5 м по их длине ригелей фахверка из гнутых профилей коробчатого и Z-образного сечения.
Окна запроектированы в виде оконных панелей из спаренных труб с двойным остеклением. Ворота запроектированы распашные из панелей типа «сэндвич».
Пол в блоке бетонный, выполненный с уклонами к сливным колодцам для стока агрессивных жидкостей.
Отмостка вокруг здания асфальтовая шириной 0.8 м по щебёночному основанию, пропитанному горячим битумом.
Для создания нормального освещения естественным светом над производственными помещениями запроектированы световые фонари, а также оконные проемы.
Технические решения, принятые в проекте, соответствуют требованиям экономических, санитарно-гигиенических и других действующих норми правил, и обеспечивают безопасную для жизни и здоровья людей эксплуатацию объекта при соблюдении предусмотренных предприятий.
1.4 Выбор ограждающих конструкций по теплотехническим требованиям
Ограждающие конструкции совместно с системами инженерного оборудования (отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха) должны обеспечивать нормируемые параметры микроклимата помещений при минимальном энергопотреблении.
Основанием ограждающей конструкции покрытия является профилированный оцинкованный настил Н75-750-0,8, укладываемый по прогонам. Пароизоляция устроена из одного слоя полиэтиленовой пленки (ГОСТ 10354-82). Теплоизоляционный слой - плиты минераловатные «DACHROCK» - верхний слой и «SPODROCK» - нижний слой. Гидроизоляционное покрытие выполнено из слоя материала К-СТ-БТ-К/ПП-3.5 по слою материала К-СТ-БТ-ПП/ПП-3.5 с защитным слоем из минеральной посыпки. Конструктивное решение покрытия представлено на рис. 1.1.
В соответствии с таблицей 4.1 [4] расчетная температура внутреннего воздуха =18 0С, относительная влажность = 50%.
Влажностный режим помещений согласно таблице 4.2 [4] - сухой, условия эксплуатации ограждений - «А».
Рис. 2.1. Конструкция покрытия:
- профилированный настил; 2 - 1 слой полиэтиленовой пленки; 3 - минераловатный плитный утеплитель «DACHROCK»; 4 - минераловатный плитный утеплитель «SPODROCK»; 5 - слой огрунтовки «Аутокрин»; 6 - два слоя материала наплавляемого материала.
Расчетные значения коэффициентов теплопроводности и теплоусвоения s материалов приняты из Интернета [9] при условиях эксплуатации «А»:
плиты минераловатной «SPODROCK» = 0,041 Вт/(м0С), = 0,36 Вт/(м0С),
плиты минераловатной «DACHROCK» = 0,042 Вт/(м0С),
, = 0,36 Вт/(м0С),
- наплавляемый рулонный материал = 0,17 Вт/(м0С);
, = 3,53 Вт/(м0С)
Термическое сопротивление отдельных слоев конструкции определяем по формуле (5.5) [4]:
материала «Изопласт»
== 0,047;
плиты минераловатной «PAROC ROB 80 t»
== 0,48;
теплоизоляционного слоя
=
где = 3,0 /Вт - нормативное сопротивление теплопередаче для совмещенных покрытий согласно таблице 5.1 [4].
Тепловая инерция покрытия
.
Согласно таблице 5.2 [4] для ограждающей конструкции с тепловой инерцией до 1,5 включительно за расчетную зимнюю температуру наружного воздуха следует принимать среднюю температуру наиболее холодных суток обеспеченностью 0,98, которая в соответствии с таблицей 4.3 [4] для г. Гродно равна = -31 0С.
Требуемое сопротивление теплопередаче
м2 0С /Вт,
где n=1 - коэффициент, учитывающий положение наружной поверхности ограждающей конструкции по отношению к наружному воздуху, принимаемый по таблице 5.3 [4];
0С - расчетный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограж-дающей конструкции, принимаемый по таблице 5.5 [4].
Определяем экономически целесообразное сопротивление теплопередаче по формуле (5.1) [4]:
м2 0С /Вт,
где руб./ГДж - стоимость тепловой энергии (в ценах 1991 года);
cут - продолжительность отопительного периода, принимаемая по таблиц 4.4 [4];
0С - средняя за отопительный период температура наружного воздуха, принимаемая по таблице 4.4 [4];
руб./м3 - стоимость теплоизоляционного слоя ограждающей конструкции.
Таким образом, в соответствии с п. 5.1 [4] сопротивление тепло-передаче рассчитываемой конструкции принимается максимальным из ,,. Принимаем м2 0С /Вт.
Толщину теплоизоляционного слоя находим из выражения
Назначаем .
Стена из «Сэндвич» - панелей толщиной 100 мм.
Элементы ограждающей конструкции.
1.Лист металла толщ. 0,5 мм
с=2600 кг/м3; л=221Вт/(м°С).
2.Минвата толщ. 99 мм
с =125 кг/м3; л=0,054Вт/(м°С).
3.Лист металла толщ. 0,5 мм
с=2600 кг/м3; л=221Вт/(м°С).
Сопротивление теплопередаче , , ограждающей конструкции следует определять по формуле:
,
где - коэффициент теплопередачи, , внутренней поверхности ограждающей конструкции, принимаемый по табл. 5.4 (Строительная теплотехника ТКП 45-2.04-43-2006);
- термическое сопротивление, ;
- коэффициент теплоотдачи, , наружной поверхности ограждающей конструкции для зимних условий, принимаемый по таблице 5.7.
Термическое сопротивление многослойной ограждающей конструкции с последовательно расположенными слоями, следует определять по формуле:
Rк= R1+ R2+ … + Rn,
где R1, R2, Rn - термическое сопротивление отдельных слоев конструкции, м2°С / Вт.
Сопротивление теплопередаче стены:
Rт.тр=0,528 м2°С / Вт<Rстены=2,023 м2°С / Вт.
Т.о. стеновая «Сэндвич» - панель толщиной 100 мм удовлетворяет требованиям по теплопроводности.
2. Расчетно-конструктивный раздел
.1 Статический расчет поперечной рамы цеха
На поперечную раму цеха действуют постоянные нагрузки от веса ограждающих и несущих конструкций здания, временные от мостовых кранов и атмосферные воздействия снега и ветра.
На здание может действовать одновременно несколько нагрузок и возможно несколько их комбинаций с учетом отсутствия некоторых из них или возможного изменения схем их приложения. Поэтому раму рассчитываем на каждую из нагрузок отдельно, а затем составляем расчетную комбинацию усилий при самом невыгодном сочетании нагрузок.
Определение постоянной нагрузки от покрытий, стеновых ограждений и от собственной массы конструкций
Постоянные нагрузки на ригель рамы от веса кровли, стропильных ферм и связей по покрытию принимаются обычно равномерно-распределенными по длине ригеля.
Покрытие состоит из стального профилированного настила, опирающегося на прогоны, пароизоляции, теплоизоляционного слоя, водоизоляционного ковра и защитного слоя. Толщина теплоизоляционного слоя (жесткие минераловатные плиты фирмы Rockwool) принята согласно теплотехническому расчету д=120 мм.
Нагрузка от покрытия определяется суммированием отдельных элементов, значения которых сведены в таблицу 2.1
Таблица 2.1 Сбор нагрузок на 1 м2 покрытия
№Вид нагрузкиНормативная, кПаgfРасчетная, кПа12 слоя наплавляемого материала с=600 кг/м3, д=10 мм0,061,30,0782Утеплитель DACHROCK с=175 кг/м3, t=50 мм0,08751,30,1143Утеплитель SPODROCK с=140 кг/м3, t=70 мм0,0981,30,1274Пароизоляция0,051,30,0655Стальной профнастил Н75-750-0,80,11,050,1056Стальные прогоны сплошные0,081,050,0847Собственный вес металлоконструкций шатра (фермы, связи)0,211,050,220ИтогоPн=0,686-P=0,793
Постоянная расчетная нагрузка на ригель составит Pрасч=P∙B=0,793∙6 =4,758 кН/м.
Узловая нагрузка на ферму покрытия Рузл=4,758∙3 = 14,274 кН.
Определение нагрузки от крановых воздействий
Производственное здание оборудовано мостовым краном в грузоподъемностью 5т (ГОСТ 25546-82).
Режим работы крана - 5К.
Ширина крана: B=6500 мм.
База крана: А=5000 мм.
Высота крана на опоре: hк=1650 мм
Рис. 2.1 Габариты мостового крана
Вес тележки: Gт=22 кН.
Вес крана общий: Gт+Gкр=250 кН.
Соответственно максимальное и минимальное давление колеса на рельс подкранового пути:Рmax=101 кН;
кН.
гдеQ ─ грузоподъемность крана, т;─ полный вес крана с тележкой, т;o ─ число колес на одной стороне крана.
Рис. 2.2 Линия влияния подвижной нагрузки от крана
Определяю максимальное и минимальное давление на колонну по формулам:
Dmax =;= ;
где = 0,85 ─ коэффициент сочетаний;
= 1,1 ─ коэффициент надежности по нагрузке для крановых нагрузок;
= 1,05 ─ коэффициент надежности по нагрузке для подкрановых балок;
─ собственный вес подкрановой балки;─ наибольшее вертикальное давление колес на подкрановую балку;= 0,85∙1,1∙(101∙0,75+101∙1+101∙0,167)+1,24∙6∙1,05=188,84 кН;= 0,85∙1,1∙(49∙0,767+49∙1+49∙0,125)+1,24∙6∙1,05=95,64 кН.
Подкрановые балки устанавливаются с эксцентриситетом по отношению к оси нижней части колонны, поэтому в раме возникают сосредоточенные моменты:= Dmax∙ek = 188,84∙0,5 = 94,42 кНм;= Dmin∙ek = 95,64∙0,5 = 47,82 кНм,
гдеek ─ расстояние от оси подкрановой балки до центра тяжести сечения подкрановой части колонны.
Горизонтальная поперечная сила (нормативная величина), действующая поперек цеха:
Тоn = f∙(Q + Gt)∙;
гдеf = 0,1 ─коэффициент трения при торможении тележки с гибким подвесом груза;─ вес тележки;
─ число тормозных колес тележки;
─ общее количество колес.
Тоn = 0,1∙(50 + 22)∙ = 3,6 кН;
Одним колесом передается усилие:
Ткn = = 1,8 кН;
Расчетное горизонтальное давление на колонну равно:
Т = шс∙гf ∙ Ткn∙∑ yi = 0,85∙1,1∙1,8∙(1+0,75+0,167) = 3,23 кН.
Определение нагрузок от давления снега и ветра
Расчетную погонную снеговую нагрузку на ригель рамы определяем по формуле:
сн = sо∙м∙B∙гf,
гдеso - нормативное значение веса снегового покрова на 1 м2 горизонтальной поверхности земли, принимаемая в зависимости от района строительства. Город Гродно расположен во I снеговом районе. Нормативное значение снеговой нагрузки для него so = 0,8 кПа;
м - коэффициент, учитывающий конфигурацию покрытия; для расчета рамы принимается м = 1, так как б < 25°;
гf - коэффициент надежности по нагрузке;- шаг стропильных конструкций.
Расчетная погонная снеговая нагрузка на ригель рамы составит:сн = 0,8∙1∙6∙1,5=7,2 кН/м.
Сосредоточенная снеговая нагрузка
кН.
Определяем значение погонной ветровой нагрузки на отметках, установленных нормами, по формуле:
= wo×k×c×гf∙B,
гдеwo - нормативное значение ветрового давления, принимаемое в зависимости от района строительства. Для города Гродно wo = 0,6 кПа;- коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте здания;
с - аэродинамический коэффициент; c = 0,8 - для наветренной стороны.
Определим ординаты фактических эпюр расчётной погонной нагрузки на раму на высоте 5, 10, 20 м для напора при направлении действия ветровой нагрузки слева. Значения заносим в таблицу 2.2.
Таблица 2.2 Ветровые нагрузки
h, мkqw, кН/м5,00,50,77310,01,01,00520,00,851,314
Отобразим на рис. 2.3 эпюры ветровых давлений на раму при действии ветра слева, определив промежуточные значения интерполяцией.,4 =0,931 кН/м;,83 =1,062 кН/м.
Рис. 2.3 Ветровая нагрузка на раму
Фактическую ветровую нагрузку заменяем эквивалентной, равномерно распределенной по высоте колонны. Величину эквивалентной нагрузки находим из условия равенства изгибающих моментов в защемлённой стойке от фактической эпюры ветрового давления и от равномерно распределённой нагрузки. Ветровую нагрузку на шатёр (от низа до верха фермы), заменяем сосредоточенной силой W, приложенной в уровне ригеля рамы (см. рис. 2.3).
Найдем эквивалентную равномерно-распределенную нагрузку на раму с наветренной стороны:
.2 Расчет стропильной фермы
Определение расчетных усилий в стержнях фермы. Подбор сечений стержней фермы
Рис. 2.4 Геометрическая схема фермы, геометрические размеры стержней
Определение усилий в элементах фермы производим графическим способом - путем построения диаграммы Максвелла-Кремоны (см. рис. 2.6) от действия единичных узловых нагрузок (P=1), нахождения по ней усилий в элементах (см. табл. 2.3) и последующего перемножения их на фактические узловые нагрузки (табл. 2.4).
Рис. 2.5 Расчетная схема фермы
Рис. 2.6 Диаграмма Максвелла-Кремоны
Таблица 2.3 Усилия от единичной нагрузки
№ места стержня№ стержнейУсилия от Pузл=1ВПб-10в-3-8.165г-4-8.165д-6-9.648е-7-9.648и-9-6.35к-10-6.35л-120НПа-24.936а-59.611а-88.48а-113.377Р1-2-6.0512-33.8394-5-1.825-60.037-81.5168-9-2.80610-114.0911-12-4.864См-1-0.53-4-16-7-19-10-112-н-0.5
Таблица 2.4 Расчетные усилия в стержнях фермы
МестоНаименование стержнейУсилия в стержняхPузл=1Pузл=14.274кНPузл, сн=14.274кНРасчетные усилияВПб-100.000.000.00в-3-8.165-116.55-176.36-292.91г-4-8.165-116.55-176.36-292.91д-6-9.648-137.72-208.40-346.11е-7-9.648-137.72-208.40-346.11и-9-6.35-90.64-137.16-227.80к-10-6.35-90.64-137.16-227.80л-1200.000.000.00НПа-24.93670.46106.62177.07а-59.611137.19207.60344.79а-88.48121.04183.17304.21а-113.37748.2072.94121.15Р1-2-6.051-86.37-130.70-217.072-33.83954.8082.92137.724-5-1.82-25.98-39.31-65.295-60.030.430.651.087-81.51621.6432.7554.388-9-2.806-40.05-60.61-100.6610-114.0958.3888.34146.7211-12-4.864-69.43-105.06-174.49См-1-0.5-7.14-10.80-17.943-4-1-14.27-21.60-35.876-7-1-14.27-21.60-35.879-10-1-14.27-21.60-35.8712-н-0.5-7.14-10.80-17.94
Таблица 2.5 Подбор сечений стержней фермы
МестоНаименование стержняРасчет-ное усилие, кНСечениеПлощадь сечения, смІДлина, смРадиусы инерцииГибкостьцminгcу, МпаПринятое сечениегеометричрасчетнаяixiyлxлylef, xlef, yВПб-10.0010ШТ118.52752752752.513.59109.676.60.4810.950.010ШТ1в-3-292.9113ШТ127.3300.4300.4300.43.344.2789.970.40.6130.95175.013ШТ1г-4-292.9113ШТ127.3300.4300.4300.43.344.2789.970.40.6130.95175.013ШТ1д-6-346.1113ШТ127.3300.4300.4300.43.344.2789.970.40.6130.95206.813ШТ1е-7-346.1113ШТ127.3300.4300.4300.43.344.2789.970.40.6130.95206.813ШТ1и-9-227.8011.5ШТ121.9300.4300.4300.42.953.67101.881.90.5300.95196.311.5ШТ1к-10-227.8011.5ШТ121.9300.4300.4300.42.953.67101.881.90.5300.95196.311.5ШТ1л-120.0010ШТ118.52752752752.513.59109.676.60.4810.950.011.5ШТ1НПа-2177.0710ШТ118.55755755752.513.59229.1160.20.9595.710ШТ1а-5344.7910ШТ118.560060012002.513.59239.0334.30.95186.410ШТ1а-8304.2110ШТ118.560060012002.513.59239.0334.30.95164.410ШТ1а-11121.1510ШТ118.55755755752.513.59229.1160.20.9565.510ШТ1Р1-2-217.072∟90x724.6337.1337.1337.12.773.99121.784.50.410.95215.22∟100x6.52-3137.722∟50x59.6357.8286.2357.81.532.38187.1150.30.95143.52∟50x54-5-65.292∟70x513.72375.0300.0375.02.163.16138.9118.70.320.8176.62∟70x55-61.082∟50x59.6375.0300.0375.01.532.38196.1157.60.951.12∟50x57-854.382∟50x59.6393.7315.0393.71.532.38205.9165.40.9556.72∟50x58-9-100.662∟75x514.78397.7318.2397.72.313.35137.7118.70.3330.8242.92∟75x510-11146.722∟50x59.6413.8331.0413.81.532.38216.4173.90.95152.82∟50x511-12-174.492∟100x6.525.6396.0396.0396.03.094.36128.290.80.3740.95182.22∟100x6.5См-1-17.942∟50x59.6180144.01801.532.3894.175.60.5830.9532.02∟50x53-4-35.872∟50x59.6210168.02101.532.38109.888.20.4790.892.62∟50x56-7-35.872∟50x59.6240192.02401.532.38125.5100.80.3890.8114.12∟50x59-10-35.872∟50x59.6270216.02701.532.38141.2113.40.310.8143.12∟50x512-н-17.942∟50x59.6300240.03001.532.38156.9126.10.2540.9573.62∟50x5
Расчет узлов, стыков фермы и стыков поясов
Рис. 2.7 Геометрическая схема фермы
Все сварные швы узлов фермы выполняются полуавтоматической сваркой в среде углекислого газа. По таблице 55 СНиП II-23-81* для второй группы конструкций, климатического района II5 и стали С245 принимаем сварочную проволоку Св-08Г2С (ГОСТ 2246-70*). По таблице 56 СНиП II-23-81* для сварочной проволоки Св-08Г2С принимаем расчетное сопротивление углового шва по металлу шва Rwf = 215 МПа.
По таблице 51 СНиП II-23-81* для стали С245 при толщине проката от 2 до 20 мм. принимаем Run = 370 МПа.
Расчетные сопротивления шва по металлу границы сплавления:= 0,45·Run = 0,45 · 370 = 166,5 МПа.
Принимаем положение шва в лодочку, диаметр сварочной проволоки d<1,4 мм, тогда по таблице 34 СНиП II-23-81* коэффициенты формы шва для полуавтоматической сварки вf = 0,7; вz = 1,0. Коэффициенты условий работы сварного шва для климатического района II8 .
Определяем расчетное сечения шва:
;
.
Так как , расчет ведем по металлу шва.
Минимальная расчетная длина шва lw = 40 мм.
Узел 1
Рис. 2.8 Схема узла 1
Принимаю толщину фасонки tф = 6 мм.
Определяю требуемую длину сварных швов, прикрепляющих опорный раскос 2100x6,5 к фасонке:
По таблице 38 СНиП II-23-81* принимаю минимальный катет шва kf, min = 4 мм.
Максимальные катеты швов определим из условий:
для обушка . Принимаю = 6 мм.
для пера уголка . Принимаю = 4 мм.
Определяю требуемые длины сварных швов:
Принимаю .
Принимаю .
Определяю длину стыкового шва, соединяющего фасонку со стенкой тавра:
;
где:;
.
Принимаю
Для опорного фланца и фасонок принимаю сталь С255 (первая группы конструкций), для которой:
- при толщине проката от 4 до 10 мм.
- при толщине проката свыше 10 до 20 мм.
Run = 380 МПа - при толщине проката от 4 до 10 мм
Run = 370 МПа - при толщине проката свыше 10 до 20 мм.
Rwz, 1 = 0,45 · Run = 0,45 · 380 = 171 МПа - при толщине проката от 4 до 10 мм.
Rwz, 2 = 0,45 · Run = 0,45 · 370 = 166,5 МПа - при толщине проката свыше 10 до 20 мм.
Rwf = 215 МПа.
В результате конструирования узла длина сварного шва
Размеры опорного фланца определим из условий работы его на смятие от опорной реакции в ферме. Требуемая площадь фланца:
,
где- опорная реакция фермы.
- расчетное сопротивление стали на смятие торцевой поверхности при наличии пригонки= 370 МПа таблице 52 СНиП II-23-81*.
Из условия расстановки болтов принимаем ширину фланца bфл = 180 мм. Тогда толщина фланца: tфл Aфл / bфл = 406 / 180 = 2,26 мм.
Принимаю tфл = 16 мм.
Для шарнирного сопряжения фермы с колонной (Моп=0) прочность швов W1 проверяем по формуле:
Для наложения швов W1 принимаем полуавтоматическую сварку в среде углекислого газа. По таблице 55 СНиП II-23-81* для первой группы конструкций в климатическом районе II5 и стали С255 принимаем сварочную проволоку Св-08Г2С (ГОСТ 2246-70*).
По таблице 56 СНиП II-23-81* для сварочной проволоки Св-08Г2С принимаем расчетное сопротивление углового шва по металлу шва Rwf = 215 МПа.
По таблице 51 СНиП II-23-81* для стали С255 принимаем Run = 370 МПа.
= 0,45·Run = 0,45 · 370 = 166,5 МПа.
По таблице 38 СНиП II-23-81* принимаем минимальный катет шва kf, min = 4 мм.
Максимальный катет шва определим из условия: . Принимаем = 4 мм.
.
Условие выполняется.
Узел 2
Рис. 2.9 Схема узла 2
Принимаем по таблице 58 СНиП II-23-81* болты класса точности 4.8. По таблице 62 СНиП II-23-81* расчетное сопротивление растяжению .
По таблице 62 СНиП II-23-81* принимаем диаметр болтов d=16 мм с Аbn=1,57 см2
.
Принимаю .
Принимаю толщину фасонки tф = 10 мм.
По таблице 38 СНиП II-23-81* минимальный катет шва, соединяющего фасонку с полкой двутавра kf, min = 4 мм. Максимальный катеты швов определим из условия: . Принимаю .
Узел 3
Рис. 2.10 Схема узла 3
Принимаем толщину фасонки tф = 7 мм.
Определим требуемую длину сварных швов, прикрепляющих опорный раскос 2100x6,5 к фасонке:
По таблице 38 СНиП II-23-81* принимаем минимальный катет шва kf, min = 4 мм.
Максимальные катеты швов определим из условий:
для обушка . Принимаю = 4 мм.
для пера уголка . Принимаю = 6 мм.
Определяем требуемые длины сварных швов:
Принимаю .
Принимаю .
Определим требуемую длину сварных швов, прикрепляющих раскос 250x5 к узловой фасонке:
По таблице 38 СНиП II-23-81* принимаем минимальный катет шва kf, min = 4 мм.
Максимальные катеты швов определим из условий:
для обушка . Принимаю = 4 мм.
для пера уголка . Принимаю = 4 мм.
Принимаю .
Принимаю .
В данном узле изменяется сечения пояса, стык смещается от центра узла в панель с меньшим усилием на расстояние 300 мм.
Длину вертикальной вставки определяем из условия, что уклон ее внутренней грани должен быть не более 1/5:
Принимаю .
Рассчитываем площадь вставки на усилие .
Горизонтальная накладка, а также швы ее крепления (2 шт.) рассчитываются на усилие .
Но, так, как , то по конструктивным соображениям принимаем:
Толщину вставки принимаем равной . Толщину горизонтальной накладки принимаем .
Ширина горизонтальной накладки . По таблице 50* СНиП II-23-81* для накладки принимаем сталь С255.
Швы W1, крепящие накладку к поясным таврам принимаем:
По таблице 38 СНиП II-23-81* принимаем минимальный катет шва kf, min = 4 мм.
Максимальный катет шва определим из условия: .
Принимаю = 4 мм. Длину каждого из этих восьми швов принимаю равной .
В результате конструирования узла длина стыкового шва, соединяющего фасонку с поясом, равна . Проверяем его на сдвигающее усилие и на изгиб, вызванный моментом
.
,
;
.
Условие выполняется. Прочность стыкового шва обеспечена.
Узел 4
Рис. 2.11 Схема узла 4
Определим требуемую длину сварных швов, прикрепляющих стойку 250x5 к узловой фасонке.
По таблице 38 СНиП II-23-81* принимаем минимальный катет шва kf, min = 4 мм.
Максимальные катеты швов определим из условий:
для обушка . Принимаю = 4 мм.
для пера уголка . Принимаю = 4 мм.
Принимаю .
Принимаю .
Узел 5
Рис. 2.12 Схема узла 5
Определим требуемую длину сварных швов, прикрепляющих раскос 250x5 к узловой фасонке.
По таблице 38 СНиП II-23-81* принимаем минимальный катет шва kf, min = 4 мм.
Максимальные катеты швов определим из условий:
для обушка . Принимаю = 4 мм.
для пера уголка . Принимаю = 4 мм.
Принимаю .
Принимаю .
Определим требуемую длину сварных швов, прикрепляющих стойку 250x5 к узловой фасонке.
По таблице 38 СНиП II-23-81* принимаем минимальный катет шва kf, min = 4 мм.
Максимальные катеты швов определим из условий:
для обушка . Принимаю = 4 мм.
для пера уголка . Принимаю = 4 мм.
Принимаю .
Принимаю .
Определим требуемую длину сварных швов, прикрепляющих раскос 275x5к узловой фасонке.
По таблице 38 СНиП II-23-81* принимаем минимальный катет шва kf, min = 4 мм.
Максимальные катеты швов определим из условий:
для обушка . Принимаю = 6 мм.
для пера уголка . Принимаем = 4 мм.
Принимаю .
Принимаю .
Толщину фасонки принимаем tф = 6 мм. В результате конструирования узла длина стыкового шва, соединяющего фасонку с поясом, равна . Толщину фасонки принимаем tф = 7 мм.
Проверяем его на сдвигающее усилие и на изгиб, вызванный моментом
.
,
;
.
Условие выполняется. Прочность стыкового шва обеспечена.
Узел 6
Рис. 2.13 Схема узла 6
Принимаем толщину фасонки tф = 7 мм.
Определим требуемую длину сварных швов, прикрепляющих раскос 275x5 к фасонке.
По таблице 38 СНиП II-23-81* принимаем минимальный катет шва kf, min = 4 мм.
Максимальные катеты швов определим из условий:
для обушка . Принимаю = 4 мм.
для пера уголка . Принимаю = 4 мм.
Определяем требуемые длины сварных швов:
Принимаю .
Принимаю .
Определим требуемую длину сварных швов, прикрепляющих раскос 250x5 к узловой фасонке:
По таблице 38 СНиП II-23-81* принимаем минимальный катет шва kf, min = 4 мм.
Максимальные катеты швов определим из условий:
для обушка . Принимаю = 4 мм.
для пера уголка . Принимаю = 4 мм.
Принимаю .
Принимаю .
Узел 7
Рис. 2.14 Схема узла 7
Определим требуемую длину сварных швов, прикрепляющих стойку 250x5 к тавру.
По таблице 38 СНиП II-23-81* принимаем минимальный катет шва kf, min = 4 мм.
Максимальные катеты швов определим из условий:
для обушка . Принимаем = 4 мм.
для пера уголка . Принимаем = 4 мм.
Принимаем .
Принимаем .
Принимаем толщину горизонтальной накладки . Ширина горизонтальной накладки . Для накладки принимаем сталь С255, для которой .
Проверим прочность в ослабленном сечении:
,
где:.
Условие выполняется - прочность ослабленного сечения обеспеченна.
Усилие, приходящееся на горизонтальную накладку:
По таблице 38 СНиП II-23-81* принимаем минимальный катет шва kf, min = 5 мм.
Максимальный катет шва определим из условия:
.
Принимаем = 6 мм. Тогда длина шва по одну сторону от стыка составит:
Принимаем .
Швы определяющие размеры вертикальной накладки расчитываем на большее из усилий:
Принимаем толщину вертикальной накладки . Длина сварного шва, крепящего вертикальную накладку к фасонке:
Катет сварного шва:
Принимаем .
Узел 8
Рис. 2.15 Схема узла 8
Определим требуемую длину сварных швов, прикрепляющих стойку 250x5 к тавру.
По таблице 38 СНиП II-23-81* принимаем минимальный катет шва kf, min = 4 мм.
Максимальные катеты швов определим из условий:
для обушка . Принимаем = 4 мм.
для пера уголка . Принимаем = 4 мм.
Принимаем .
Принимаем .
Определим требуемую длину сварных швов, прикрепляющих раскос 250x5 к тавру.
По таблице 38 СНиП II-23-81* принимаем минимальный катет шва kf, min = 4 мм.
Максимальные катеты швов определим из условий:
для обушка . Принимаем = 4 мм.
для пера уголка . Принимаем = 4 мм.
Принимаем .
Принимаем .
Принимаем тощину горизонтальной накладки . Ширина горизонтальной накладки . Для накладки принимаем сталь С255, для которой .
Проверим прочность в ослабленном сечении:
где.
Условие выполняется - прочность ослабленного сечения обеспеченна.
Усилие, приходящееся на горизонтальную накладку:
По таблице 38 СНиП II-23-81* принимаем минимальный катет шва kf, min = 5 мм.
Максимальный катет шва определим из условия:
.
Принимаем = 6 мм. Тогда длина шва по одну сторону от стыка составит:
Принимаем .
Швы определяющие размеры вертикальной накладки расчитываем на большее из усилий:
Принимаем толщину вертикальной накладки . Длина сварного шва, крепящего вертикальную накладку к фасонке:
Катет сварного шва:
Принимаем .
Узел 9
Рис. 2.16 Схема узла 9
Принимаем толщину фасонки tф = 7 мм.
Определим требуемую длину сварных швов, прикрепляющих раскос 270x5 к фасонке.
По таблице 38 СНиП II-23-81* принимаем минимальный катет шва kf, min = 4 мм.
Максимальные катеты швов определим из условий:
для обушка . Принимаю = 4 мм.
для пера уголка . Принимаю = 4 мм.
Определяем требуемые длины сварных швов:
Принимаю .
Принимаю .
Определим требуемую длину сварных швов, прикрепляющих раскос 250x5 к узловой фасонке:
По таблице 38 СНиП II-23-81* принимаем минимальный катет шва kf, min = 4 мм.
Максимальные катеты швов определим из условий:
для обушка . Принимаю = 4 мм.
для пера уголка . Принимаю = 4 мм.
Принимаю .
Принимаю .
В данном узле изменяется сечения пояса, стык смещается от центра узла в панель с меньшим усилием на расстояние 300 мм.
Длину вертикальной вставки определяем из условия, что уклон ее внутренней грани должен быть не более 1/5:
Принимаю .
Рассчитываем площадь вставки на усилие