Курсовая работа (т): Стальной каркас одноэтажного производственного здания

Относительный эксцентриситет:

По приложению 10 учебника находим, что коэффициент влияния формы сечения в первом приближении:

Тогда приведенный относительный эксцентриситет:

.

По  и  в приложении 8 учебника находим, что коэффициент j_вн = 0,176.

Требуемая площадь сечения:

Компоновка сечения

Предварительно примем толщину полки t_П = 1,1 см,

тогда высота стенки:

.

Требуемую толщину стенки подберем из условия ее местной устойчивости. По табл.27 СНиП II-23-81* предельная условная гибкость стенки двутаврового сечения (при т > 1 и λ` > 0,8) определяется как

С целью экономии стали принимаем , включаем в расчётную площадь сечения колонны два крайних участка стенки шириной по:

Требуемая площадь полки:

Принимаем ,

,

Геометрические характеристики сечения:

полная площадь поперечного сечения:

;

расчётная площадь сечения с учётом только устойчивой части стенки

момент инерции сечения относительно оси х-х

;

момент инерции сечения относительно оси у-у:

;

радиус инерции сечения относительно оси х-х:

радиус инерции сечения относительно оси у-у:

;

момент сопротивления:

;

Проверка устойчивости верхней части колонны в плоскости действия момента.

Гибкости стержня верхней части колонны:

,

;

Относительный эксцентриситет:

Отношение площадей полки и стенки:

.

По приложению 10 учебника находим, что коэффициент влияния формы сечения h = 1,25. Тогда приведенный относительный эксцентриситет:

По табл. 74 СНиП II-23-81 находим, что коэффициент j_вн = 0,163.

Проверим устойчивость

.

Недонапряжение:

Проверка устойчивости из плоскости действия момента.

Эту проверку выполним по формуле:

,

где j_у - коэффициент продольного изгиба, определяемый по прил.10 учебника

;

с - коэффициент, учитывающий влияние момента M_x при изгибно-крутильной форме потери устойчивости.

За расчетный момент, примем максимальный момент в средней трети расчётной длинны стержня:

где  - момент в сечении 1-1

 - момент в сечении 2-2

.

При 5 < т_х < 10

где a, b, n - коэффициенты, определяемые по прил. 11 учебника.

где  - коэффициент снижения расчётного сопротивления при потере устойчивости балок.

так как , то в расчётное сечение включаем полное сечение

Подбор сечения нижней части колонны

Сечение нижней части колонны - сквозное, состоящее из двух ветвей, соединенных решеткой, высота сечения h_н = 1500 мм, подкрановую ветвь колонны принимаем из широкополочного двутавра, наружную - составного сечения из трех листов.

Предварительно примем, что ось симметрии наружной ветви отстает от торца на z₀ = 5 см. Тогда расстояние между центрами тяжести ветвей -

Положение центра тяжести сечения нижней части колонны определим по формуле:

.

Усилия в ветвях:

в подкрановой ветви

;

в наружной ветви

.

так как усилия примерно равны, то сечение колонны принимаем в виде двух двутавров, соединённых между собой решёткой.

Компоновка сечения

Задаёмся j = 0,75, R = 23 кН/см²

.

По сортаменту принимаем двутавр 60Б1 с А = 135,3 см², i_x1 = 4,8 см, i_y = 24,1 см.

Уточняем положение центра тяжести сечения колонны:

;

;

.

Пересчитаем усилия:

Проверка устойчивости ветвей.

Из плоскости рамы.

Подкрановая ветвь: , следовательно коэффициент j_у = 0,866.

Из условия равноустойчивости подкрановой ветви в плоскости и из плоскости рамы определяем требуемое расстояние между узлами решётки:

Принимаем

В плоскости рамы.

,

принимаем j_x = 0,878

Расчет решетки подкрановой части колонны

Поперечная сила в сечении колонны Q_max = -240,4 кН.

Определим условную поперечную силу для стали с R = 23 кН/см²:

,

следовательно, расчет решетки проводим на действие Q_max.

Усилие сжатия в раскосе:

,

где ,

.

Зададим, что гибкость раскоса l_р = 105.

По табл. 72 СНиП II-23-81 находим, что коэффициент j_р = 0,532.

Тогда требуемая площадь сечения раскоса:

Принимаем равнополочный уголок 100х10, для него A_р = 19,2 см, i_min = 1,96 см. Тогда максимальное значение гибкости:

,

следовательно коэффициент j = 0,604.

Получим напряжение в раскосе:

Проверка устойчивости колонны в плоскости действия момента как единого стержня.

Геометрические характеристики всего сечения:

;

;

;

Определим приведенную гибкость:

,

где A_р1 - площадь сечения раскосов в одном сечении, равняется 2´A_р = 2´19,2 = 38,4 см²;

a₁ - коэффициент зависящий от угла наклона раскосов

Получим:

,

.

Для комбинации усилий, догружающую наружную ветвь (сечение 4-4),

N₂ = 2303,2кН; М₂ = 1508,6кНм:

Принимаем коэффициент j_вн = 0,514.

Для комбинации усилий, догружающих подкрановую ветвь (сечение 3-3),

N₁ = -2168,6 кН; М₁ = -1435,5 кНм:

Принимаем коэффициент j_вн = 0,511.

Устойчивость сквозной колонны как единого стержня из плоскости действия момента проверять нет необходимости, так как она обеспечена проверкой устойчивости отдельных ветвей.

7. Расчёт и конструирование стропильной фермы

Сбор нагрузок на ферму:

нагрузка от покрытия

; ;

;

приведём найденные нагрузки к упрощённой схеме и найдём узловые силы:

.

Крайние силы, приложенные к колоннам, в расчёте фермы не учитываются.

Опорные реакции:

;

снеговая нагрузка

Нагрузка на 1 м² горизонтальной проекции составит ;

Линейная нагрузка от снега на ферму:

;

 - узловая сила;

 - опорная реакция.

нагрузка от рамных моментов

Первая комбинация.

Из таблицы расчётных усилий находим максимальный момент в сечении 1-1 на левой стойке (сочетание 1, 2, 3* ,4 ,5*): ;

Соответствующий ему момент на правой стойке (сочетание 1, 2, 3, 4*,5):

Вторая комбинация (без учёта снеговой нагрузки) аналогично первой комбинации, получаем:

;

;

нагрузка от распора рамы.

Первая комбинация.

Значения нормальных сил в ригеле слева (берётся с эпюр Q а в ветровой добавляем поперечную силу):

;

Значение нормативных сил в ригеле справа:

Вторая комбинация.

Аналогично первой комбинации без учёта снеговой нагрузки, получаем значения нормальных сил в ригеле слева:

,

Значение нормативных сил в ригеле справа:

Определение усилий в стержнях фермы.

;

;

;

;

;

;

;

;

;

- 5 и 5 - 6 ;

- 8 и 8 - 9 ;

- 4 ;

- 7 ;

- 10 ;