Курсовая работа (т): Стальной каркас одноэтажного производственного здания

М_В^р = 1188,8 - 1320,6 = -131,8 кНм.

М_С^В = -78,4 - 35,3 = -113,7 кНм;

М_С^Н = 88,7 - 78,4 = 10,3 кНм;

Строим эпюры поперечных и продольных сил

Q_СВ = - (130,2 - 113,7)/5,3 = -3,10кН

Q_АС = - (59,6 - 10,3)/15,9 = -3,10кН

Снеговая нагрузка

Для определения значений усилий от снеговой нагрузки значения  и  от постоянной нагрузки умножаем на переходной коэффициент

Нагрузки приложенные к колонне

Вертикальная крановая нагрузка

Моменты и реакции от смещения узлов находим по коэффициентам в зависимости от значений n и α.

Моменты и реакции на левой стойке от нагрузки равны:

M_A = k_AM = 0,393∙1391 = 546,7 кНм;

M_B = k_BM = - 0,084∙1391 = - 116,8 кНм;

M_C^H = k_CM = - 0,715∙1391 = - 994,6 кНм;

M_C^B = (k_C+1)M = (1 - 0,715)∙1391 = 396,4 кНм;

F_RB = k’_BM/H = -1,477∙1391/21,2 = -96,91 кН.

Усилия на правой стойке получаем умножая усилия левой стойки на соотношение:

M_min/M_max = 309/1391 = 0,222 кНм.

Реакции верхних концов стоек:

r_1p = F_RB^A - F_PR^пр = -96,91 + 21,5 = - 75,4 кН

r₁₁ = 2F_RB = 2k’_Bt/H = 2∙6,315t/21,2 = 0,596t.

Смещение узлов плоской рамы:

∆ = - r1р/ r11 = 75,4/0,596t = 126,5/t

В расчете на крановые нагрузки учитываем пространственную работы каркаса, определяем α_пр и ∆_пр. Принимаем

∑I_н/I_п = 1/4.

Коэффициент d = k’_B/12 = 0,53; k’_B = 6,315.

По формуле:

β = b³∑ I_нd/H³I_п;

где b - шаг поперечных рам,

Н - высота колонны,

I_н - момент инерции нижней части колонны,

d - коэффициент приведения ступенчатой колонны к колонне постоянного сечения, эквивалентной по смещению.

I_п - момент инерции горизонтальных элементов (покрытия).

β = 12³∙1∙0,53/21,2³∙4 = 0,024

По табл. 12.2 [1] находим α = 0,722, α’ = - 0,228

α_пр = 1 - α - α’(n₀/∑y - 1);

где α, α’ - коэффициенты по табл. 12.2 [1];

n₀ - число колес кранов на одной нитке подкрановых балок,

∑y - сумма ординат линии влияния реакции рассматриваемой рамы.

αпр = 1 - 0,722 + 0,228(4/4,97 - 1) = 0,322.

∆пр = αпр∆ = 0,322∙126,5/t = 40,73 /t.

М_А = - 4,343t·40,73/t = -176,9 кНм;

М_В = 1,972t·40,73/t = 80,32 кНм;

М_C = 0,392t·40,73/t = 16,97 кНм;

Суммарная эпюра:

М_А = 546,7 - 176,9 = 369,8 кНм;

M_c^в = 396,4 + 16,97 = 413,37 кНм;

М_с^н = -994,6 + 16,97 = - 977,63 кНм;

М_в = - 116,8 + 80,32 = -36,5 кНм.

Стойка справа:

М_А = 121,37 + 176,91 = 298,28 кНм;

М_С^Н = - 220,8 - 16,97 = - 237,8 кНм;

М_С^В = 88,0 - 16,97 = 71,03 кНм;

М_В = -25,93 - 80,32 = -106,3 кНм.

Горизонтальные крановые нагрузки

Основная система, каноническое уравнение, коэффициент α_пр здесь такие же, как и при расчете на вертикальную нагрузку от мостовых кранов.

Моменты и реакции в основной системе от силы Т:

М_А = k_ATH = - 0,077·14,8 21,2 = - 24,16 кНм;

М_В = k_ВTH = - 0,101·14,8 21,2 = - 31,7 кНм;

М_С = k_СTH = 0,094·14,8 21,2 = 29,5 кНм;

F_RB = k_B^’T = - 0,775 14,8 = - 11,5 кНм.

Смещение верха колонн с учетом пространственной работы:

∆_пр = -α _прr_1p/r₁₁;

∆_пр = 0,322·11,5/0,596t = 6,21/t.

М_А = - 4,343t·6,21/t = -27,0 кНм;

М_В = 1,972t·6,21/t = 12,25 кНм;

М_C = 0,392t·6,21/t = 2,43 кНм;

Суммарная эпюра:

М_А = -27,0 - 24,16 = -51,18 кНм;

M_c = 2,43 + 29,5 = 31,93 кНм;

М_B = -31,7 + 12,25 = - 19,45 кНм;

Поперечные силы:

Q_B^л = - (19,45 + 31,7)/5,3 = -9,65 кН;

Q_А^л = +(51,18 + 27,0)/15,9 = 4,92 кН;

Q_B^пр = (12,25 - 2,43)/5,3 = 1,85 кН;

Q_А^пр = (2,43 + 27,0)/15,9 = 1,86 кН.

Ветровая нагрузка

Эпюра М_р на левой стойке q_э = 5,78кН/м, q_э^, = 3,61 кН/м:

М_А = k_Аq_эН² = - 0,101· 5,78·21,2² = -262,4 кНм;

М_В = k_Вq_эН² = - 0,053 5,78·21,2² = -137,7 кНм;

М_С = k_Сq_эН² = 0,029·5,78·21,2² = 75,3 кНм;

F_RB = k_B^’q_эН = - 0,451·5,78·21,2 = - 55,26 кН.

На правой стойке усилия определяем умножением усилий на левой стойке на коэффициент:

q_э^подв/q_э^нав = 3,61/5,78 = 0,625

Коэффициенты канонического уравнения:

r₁₁ = 0,596t;

r_1p = - (F_RB^нав + F_RB^подв + F_B^нав + F_B^подв);

r_1p = - (55,26 + 34,5 + 20,43 + 12,77) = -122,96

Смещение рамы

∆ = - r_1p/ r₁₁ = 122,96/0,596t = 206,3/ t.

Эпюра М = Мр + М1∆

Эпюра Q на левой стойке:

Q_А^л = (1158,4 + 269,1)/21,2 + 5,78·21,2/2 = 128,6 кН;

Q_B^л = Q_А^л - q_эН = 128,6 - 5,78∙21,2 = 6,10 кН.

На правой стойке:

Q_А^пр = (1060 + 320,7)/21,2 + 3,61·21,2/2 = 103,4 кН;

Q_В^пр = 103,4 - 3,61∙21,2 = 26,87 кН.

Продольные силы в опорных сечениях ригеля

Таблица 1

5.   Расчет подкрановой балки

Исходные данные: Пролет балки - 12 м

Сталь - С255

Грузоподъемность крана

,

Расчетное значение изгибающего момента

Расчетное значение вертикальной и горизонтальной поперечной силы

Подбор сечения балки

Приняли подкрановую балку симметричного сечения с тормозной конструкцией в виде листа из рифленой стали  и швеллера №36.

Задаемся

Сумма ординат линий влияний при загружении одним краном

Приняли  (кратно 200 мм)

Задаемся толщиной полок

Приняли толщину стенки

Определение размеров поясных листов

конструкция рама кран балка ферма

Приняли поясные листы 440х20

Устойчивость пояса обеспечена, т.к.

Проверка прочности сечения балки

Прочность подкрановой балки обеспечена

6.  Расчет и конструирование колонны

Материал конструкций колонны - сталь С235, бетон - В10.

в сечении 1 - 1 ;

в сечении 2 - 2

Для нижней части колонны:

в сечении 3 - 3 ;  при комбинации нагрузок (1, 2, 3, 4);

в сечении 4 - 4 ;  при комбинации нагрузок (1, 2, 3, 4,5*).

Соотношение жесткостей верхней и нижней частей колонны: .

Расчетные длины колонны.

Так как  и ,

то значения коэффициентов m₁ и m₂ находим по табл. 14.1 (стр. 342 учебника): ;

Расчетные длины колонны в плоскости рамы:

для нижней части колонны ;

для верхней части колонны

Расчетные длины колонны из плоскости рамы:

для нижней части колонны ;

для верхней части колонны .

 - высота подкрановой балки.

Подбор сечения верхней части колонны.

Сечение верхней части колонны принимаем в виде сварного двутавра высотой h_В = 1000 мм. Для симметричного двутавра по учебнику принимаем: ;

.

В таком случае приведённая гибкость верхней части колонн в плоскости рамы:

.

для стали С235 ; .