Проектирование стального каркаса одноэтажного промышленного здания (стр. 1 из 7)
Санкт-Петербургский Государственный Технический Университет.
КафедраСтроительных конструкций и материалов.
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
Дисциплина: "Металлические конструкции"
Тема: Проектирование стального каркаса одноэтажного
промышленного здания.
Выполнил студент гр. 3012/2 (подпись) Минникаев В.К.
Руководитель к.т.н., доц (подпись) СеменовК.В.
" "____________2010 г.
Санкт-Петербург
2010
Содержание
Введение 4
1. Статический расчет поперечной рамы каркаса промышленного здания 4
1.1 Определение нагрузок на поперечную раму 4
1.2 Cтатический расчет рамы на каждый вид накгрузок 8
1.3 Определение усилий в сечениях рамы при расчетных сочетаниях нагрузок
Построение эпюр M, N, Q; их анализ. 11
2. Проектирование стропильной фермы заданного очертания 12
2.1 Определение усилий в элементах фермы 12
2.2 Подбор сечение элементов фермы 13
2.3 Конструирование и расчет узлов фермы 19
3. Проектирование составной внецентренно сжатой колонны сплошного сечения 25
3.1 Подбор поперечного сечения колонны 25
3.2 Расчет и конструирование базы колонны 26
4. Литература 31
Задание на курсовой проект
«Стальной каркас производственного здания»
Запроектировать поперечную раму стального каркаса одноэтажного здания по следующим исходным данным:
- Сталь ВСт3пс6
- длина здания L = 90 м
- пролет здания l = 30 м
- шаг колонн B = 6 м
- строительная ферма: трапецеидальная
- отметка нижнего пояса >Hн.п. = 20,5 м
- сопряжение фермы с колонной: шарнирное
- тип покрытия: прогонное
- наружная стена: навесные керамзитожелезобетонные панели
Район строительства:
вес снегового покрова = 240 кг/м2
скоростной напор ветра = 30 кг/м2
Введение.
Цель работы: В рамках выполнения курсового проекта по Металлическим конструкциям сделать статический расчет поперечной рамы каркаса одноэтажного однопролетного промышленного здания без крановой нагрузки.
Содержание проекта:
- по заданным исходным данным: основным геометрическим размерам поперечника рамы, шагу колонны, заданному типу покрытия, конструкции стенового ограждения, климатическим условиям, типу местности и виду сопряжения фермы с колонной – определить расчетные нагрузки на раму и в расчетных сечениях определить три компонента внутренних усилий M, N, Q.
- Произвести расчет каркаса рамы на ЭВМ для ряда соотношений жесткостей ригеля и колонны.
- На основе анализа результатов определить расчетные значения M, N, Q для расчета сплошной колонны.
1. Статический расчет поперечной рамы каркаса промышленного здания.
На поперечную раму каркаса промышленного здания без крановой нагрузки от мостового крана действуют: постоянные нагрузки от веса конструкции, кратковременные нагрузки от веса снегового покрытия и давления ветра
1.1.Определение нагрузок на поперечную раму.
Постоянная нагрузка от веса шатра.
Постоянная нагрузка на раму каркаса создается весом конструкций покрытия (плиту покрытия, утеплитель, гидроизоляция, профильный настил, прогоны, фермы, связи и т.д.). На колонны непосредственно действуют нагрузки от веса снеговых панелей, собственного веса колонн.
Покрытия производственных зданий (в том числе и зданий энергетических объектов) подразделяются на: на утеплительные покрытия отапливаемых зданий и на не утепленные покрытия не отапливаемых зданий и зданий избыточным тепловыделением установленного в нем основного оборудования.
Конструкции покрытия условно можно разделить на ограждающие и несущие.
К ограждающим конструкциям относится: ЖБ плиты, металлические плоские или профилированные листы корытного сечения, расположенные на них элементы гидро и пароизоляции. В последнее время нашло применение покрытие, состоящие из готовых блоков заводского изготовления (покрытие типа «сэнгвич»).
Конструкция кровли.
Основное назначение кровельного покрытия – защита помещения от атмосферных воздействий. По конструкциям различают два вида покрытий: беспрогонное и по прогонам. В данном проекте используется покрытие по прогонам.
Нагрузки от веса покрытия приведены в табл.1
| Вид нагрузки | Норм. Кг/м2 | gf | Расч. Кг/м2 | |
| 1 | Защитный слой из гравия на битумной мастике. | 30 | 1,3 | 39 |
| 2 | Трехсл. гидроизол. ковер на кровельной маст. | 15 | 1,3 | 19,5 |
| 3 | Защитн. слой из одного слоя рубер.на мастике. | 5 | 1,3 | 6,5 |
| 4 | Утеплитель толщ. h и плотностью g | gh=5 | 1.3 | 6,5 |
| 5 | Пароизоляция: 1 слой руберойда на битуме. | 4 | 1.3 | 5 |
| 6 | Стальной профильный настил. | 15 | 1.05 | 15,7 |
| 7 | Прогон сплошного сечения пролёта 6м. | 10 | 1.05 | 10,5 |
| 8 | Стропильная ферма. | 30 | 1,05 | 31,5 |
| 9 | Связи. | 5 | 1,05 | 5,2 |
| Итого | gн 119 | g 139,4 |
В проекте можно принять h= 0,05 м ,g=50 кг/м3
Очевидно, что линейная нагрузка на ригель рамы от веса шатра собирается с грузовой полосы. Ширина которой равна расстоянию между соседними фермами. В случае нашего курсового проекта без подстропильных ферм ширина грузовой полосы равна шагу колонны В. Тогда линейная нагрузка на ригель от собственного веса шатра:
q =g*B, кг/м.
q = 139,4*6 = 836,4кr/м
В - шаг колонны.
Постоянная нагрузка от веса колонн
и типового ограждения
В зданиях без мостовых кранов колонны имеют, как правило, постоянное сечение по длине. В данном случае колонна представляет собой сварной двутавр.
Собственный вес колонны принимается из опыта проектированияqкн = 150... 250кг/м
для пролета 6м qкн=150кг/м
Расчетная линейная нагрузка от собственного веса колонны:
qк = g*qкн, кг/м.
Где gf = 1,2 коэффициент надежности по нагрузке
qк = gf*qкн = 150*1,2 = 180 кг/м.
Нагрузка qк приложена по оси колонны.
Нагрузка от стенового ограждения
Нагрузку от веса панелей полагаем распределённой равномерно по всей длине колонны.
В качестве стенового ограждения примем однослойные плиты из ячеистого бетона
Толщина плит принимается стандартной d = 0,3м. Плотность ячеистого бетона g = 1100 кг/м3.
Нормативная линейная нагрузка от веса стенового ограждения:
qст.н = d*В*1*g кг/м.
qст.н = 1980 кг/м.
Расчетная нагрузка: qст. = gf * qст.н кг/м.
где gf = 1,1 коэффициент надежности по нагрузке
qст. = 2178 кг/м.
Кратковременные нагрузки
Снеговая нагрузка.
Расчетная линейная снеговая нагрузка на ригель рамы от всего снегового покрова находится по формуле:
P = С*Р0*В, кг/м.
P = 240*1*6= 1440кг/м.
где р0- вес снегового покрова на 1м2 горизонтальной поверхности земли, принимаемой в зависимости от района строительства объекта.
Для 4 снегового района = 240кг/м2.
Р0 определено на основе статистической обработки многолетних метеонаблюдений.
С - коэффициент перехода, С=1
Ветровая нагрузка.
Расчетное ветровое давление на 1м2 площади вертикальной стены объекта на высоте H над уровнем поверхности земли определяется по формуле:
gп= К* Cx*g0*В, кг/м.
g = gf*gп, кг/м.
где gf = 1,4 – коэффициент надежности по ветровой нагрузке;
- g0 -нормативный скоростной напор на высоте 10м над поверхностью земли, принимаемый по таблице в зависимости от района строительства
Для II ветрового района qо = 30кг/м2.
Скоростной напор – это давление, которое оказывает воздушный поток на высоте 10м. над уровнем земли на плоскую поверхность расположенную вертикально и нормально к направлению потока.
Cx - коэффициент, характеризующий аэродинамические св-ва здания и принимаемый по СНиП 2.01.07-85. В данном случае C= 0,8., С’=0,6
К – коэффициент, учитывающий изменение скоростного напора по высоте, зависит от высоты и от типа местности. Принимается по таблице7 методического пособия. В данном случае для Н = 20,5, К= 1,26.
gп= 1,26*30*0,8*6 =181,44 кг/м. gп’ = 1,26*30*0,6*6 =136,08 кг/м.
g=181,44*1,4=254,02 кг/м. g’=136,08*1,4=190,51 кг/м.
gн= 1,26*30*0,8*6*1,4 =254,02 кг/м. gн’= 1,26*30*6*0,6*1,4=190,51 кг/м.
gв=1,32*30*0,8*6*1.4=266,11 кг/м. gв’=1,32*30*6*0,6*1,4=199,58 кг/м.
gэкв=Кср*g0*C*В*gf=1,067*30*0,8*6*1,4=215,11 кг/м.
g’экв=Кср*g0*C’*В*gf=1,067*30*0,6*6*1,4=161,33 кг/м.
Ветровая нагрузка, действующая на здание выше от ригеля, заменяется равнодействующими W и W , которые прикладываются в верхних узлах рамы на уровне от нижнего пояса фермы
Расчетная схема приложения кратковременных нагрузок
Для упрощения расчетов эпюра нагрузки qмг может быть заменена ступенчатой qст, в которой усреднена нагрузка в пределах каждой из зон высотой до 10м. Допускается еще большее упрощение, когда нагрузка усредняется в пределах высоты колонны (от фундамента до отметки от нижнего пояса фермы)