Курсовая работа: Металлические каркасные здания

Таблица 7. Сводная таблица усилий в назначенных сечениях рамы

Теперь построим эпюры с учетом коэффициентов сочетания.

Таблица 8

Построение огибающий эпюр

Для построения огибающих эпюр составим таблицы комбин.

Цель построения таблиц комбинаций состоит в определении наиневыгоднейших суммарных положительных и отрицательных (в алгебраическом смысле) усилий в заданных сечениях рамы при самых неблагоприятных, но физически возможных сочетаниях нагрузок.

Таблицы комбинаций удобно строить, пользуясь данными таблицы эпюр 8. В случае для расчетного сочетания, учитывающего одну постоянную нагрузку (собственный вес), одну временную длительно-действующую (технологические нагрузки) и три временные кратковременные (крановые, снеговые и ветровые нагрузки) строятся две комбинации усилий:

– максимальные и минимальные изгибающие моменты (M+max и M-min) и соответствующие им продольные усилия N;

– максимальные и минимальные продольные усилия (Nmax и Nmin) и соответствующие им изгибающие моменты M+ и M-.

Полученные результаты используются при выполнении проверок устойчивости и прочности элементов рамы с целью подбора или уточнения ранее назначенных размеров их поперечного сечения.

На рис. 3 представлены огибающие эпюр M и N.

Расчет несущей способности ступенчатой решетчатой колонны

Определение наиневыгоднейших вариантов комбинаций усилий в сечениях колонны

Для верхней части колонны повторим:

Используем прокатный двутавр 70Б2:

А=178 см2;

Yy=146000 cм4;

Wy=4170 см3;

Yх=5490 cм4;

Wх=422 см3.

Огибающая эпюр представлена на рис. 3.

Для верхней части колонны (сечение 4–4) критерием выбора наиневыгоднейшего варианта комбинации является тот, который дает максимальное сжатие в крайнем волокне полки колонны. N=74,1 тс,

.

Для сечения 3–3:

т.о. мы получили, что напряжение  максимальное, момент и сила, вызвавшие это напряжение: М=41 тс·м, N=110.4 тс.

Нижняя часть колонны: осуществляется анализ наиневыгоднейших комбинаций для сечений 1–1 и 2–2. Мы ограничимся рассмотрением сечения 1–1 для наиневыгоднейшей комбинации усилий. Получаем 4 значения. Критерий: приближенным критерием назначения наиневыгоднейшей комбинации для нижней части колонны является максимальное усилие сжатия в ветвях колонны (в каждой ветви поотдельности).

Для подкрановой ветви:

Для наружной ветви:

т.о находим комбинацию М и N, которая дает максимальное напряжение: М=215 тс·м, N=340 тс.

Проверка устойчивости ветвей колонны

Наиневыгоднейшие усилия сжатия ветвей колонны получены в П 4.1.

Расчет на устойчивость ветвей осуществляется как центральносжатых стержней.

Расчет осуществляется и в плоскости и из плоскости рамы. В нашем случае Nп<Nн (усилие в наружной ветви больше усилий в подкрановой).

Дано: используем прокатный двутавр 70Б2:

А=178 см2;

Yх=146000 cм4;

Wх=4170 см3;

Yyп=5490 cм4;

Wy=422 см3;

hв=70 см;

bв=26 см;

d=1.15cм, t=1.87cм.

,            .

В качестве материала колонны используется сталь марки 14Г2 с расчетным сопротивлением по пределу текучести: Ry=3250 кгс/см2.

По [5, табл. 72] коэффициент jа продольного изгиба центрально-сжатых элементов: jа=0,931.

В плоскости рамы:

.

Из плоскости рамы:

  =>jх=0,9091 [5, табл. 72];

.

Расчет стержней соединительной решетки

В качестве стержней соединительной решетки используются, как правило, равнобокие уголки, которые соединяются с ветвями сваркой, либо непосредственно полкой, либо через фасонку.

Задача: определение усилия в стержнях решетки, установить причину их возникновения, подобрать сечение.

Для стержней решетки Ry=2450 кгс/см2.

, где d – длина стержня решетки

,

Q=Qmax – алгебраическая сумма поперечных сил в сечении 1–1, взятая как максимум из рассмотрения всех 4-х вариантов комбинаций M и N в таблице комбинаций.

1)  Задаемся начальной гибкостью λ=90;

2)  φ – коэффициент продольного изгиба, φ=0,612;

3)  площадь сечения:

Будем использовать равнополочный уголок L63x4 c площадью поперечного сечения А=4,96см2.

Расчет нижней части колонны на устойчивость, как сквозного внецентренно сжатого стержня

Эта проверка осуществляется только в плоскости действия момента (плоскости рамы). Из плоскости не проверяем, т. к.каждая ветвь проверялась отдельно.

Проверка делается для всех 4-х комбинаций.

1)   Определяем приведенную гибкость сквозной колонны:

, где λefy – гибкость всего стержня нижней часть колонны ; ; ; ΣАр=2Ар=2·4,96см2=9,92см2 – сумма площадей раскосов.

2)  Определим приведенную гибкость.

3) 

4)  Определим начальный эксцентриситет.

e1=M1/N1= 133.5 тс·м/213 тс=0,63 м;

e2=M2/N2= 215 тс·м/340 тс=0,63 м;

e3=M3/N3= 130,3 тс·м/445,5 тс=0,29 м;

e4=M4/N4= 215 тс·м/340 тс=0,63 м.

5)  Радиус ядра сечения.

.

6)  Приведенный эксцентриситет.

m1=e1/ρy=0.63 м/0,847 м=0.74;

m2=e2/ρy=0.63 м/0,847 м=0.74;

m3=e3/ρy=0.29 м/0,847 м=0,34;

m4=e1/ρy=0.63 м/0,847 м=0.74.

7)  По значениям λ’ и mef [5, табл. 75] определяем φе=f (λ’, mef).

При m1=0.74 φе=0.423, .

При m2=0.74 φе=0,423, .

При m3=0.34 φе=0,572, .

При m4=0.74 φе=0,423, .

Конструирование узла соединения верхней и нижней частей колонны

1)  Конструирование поперечного сечения траверсы.

2)  Проверка заданной толщины траверсы из условия смятия.

, Асм=lсм·δтр;

σсм≤Rсм·γсм, т.о.:, мы приняли δтр=2 см.

3)  Проверка прочности траверсы на изгиб, при этом в запас прочности считается, что траверса работает как балка на двух опорах.

Поиск центра тяжести:

a)  

б)   теперь определим момент инерции относительно вновь найденной оси:

в

Wmin=0.068м3

Теперь определим σmax:

σmax=Mтр/W, где Мтр=R1·(hн-hв’ – hв’’), R1=M/hн+N/hн·hв’=41 тс·м/1,47 м+110,4 тс/1,47 м·0,22 м=44,4 тс,

Мтр=44,4 тс·(1,47 м-0,22 м-0,35 м)=39,96 тс·м,

σmax=39,96 тс·м/0,068м3=587.6 тс/м2=58.76 кгс/см2

4)  Проверка прочности траверсы на срез.

эпюра планировочный схема каркас

Q=R1’=R1+K(Dmax+Gп.б.)·0,5=44,4 тс+1.2 (200 тс+5,54 тс)·0,5=167,7 тс

Основная проверка для траверсы прошла.

Литература

1. Купцов И.П., Иоффе Ю.Г. Проектирование и строительство ТЭС. М.: Энергия, 1984;

2. Богданов Ю.В., Соколов В.А. компоновка главного корпуса и расчет элементов каркаса. Учебное пособие. Л.: ЛПИ – 1985;

3. Соколов В.А. Конструирование и расчет элементов каркаса главного корпуса электростанций. Метод.указания. СПб.: СПбГТУ – 1996;

4. СНиП 2.01.07–85. Нагрузки и воздействия. М.: Стройиздат, 1987;

5. СНиП 11–23–81. Стальные конструкцию. М.: Стройиздат, 1982;

6. вычислительный программный комплекс;

7. методические указания по оформлению пояснительных записок к курсовым и дипломным проектам. – Л.:ЛПИ, 1985.