 |
РУБРИКИ |
Курсовая: Проектирование металлической фермы |
РЕКЛАМА |
||
|
Курсовая: Проектирование металлической фермыКурсовая: Проектирование металлической фермы1. Исходные данные Необходимо рассчитать и законструировать стропильную ферму покрытия пролётом 27 м. Шаг ферм 8 м, сечение элементов решетки фермы выполнены из парных уголков, пояса из тавров. Покрытие тёплое. Климатический район по снеговому покрову – IV. Материал фермы – сталь марки 14Г2 (ГОСТ 19282 – 73*), соответствует марке С345 по ГОСТ 27772-88*, соединения стержней в узлах фермы сварные, коэффициент надёжности по назначению зданий
. Высота фермы по наружным граням поясов 3150 мм.
Рис. 1. Схема стропильной фермы
2. Сбор нагрузок на ферму
На ферму действуют два вида нагрузок:
1) постоянная от собственного веса конструкций покрытия;
2) временная снеговая, которую можно отнести только к кратковременной с
полным нормативным ее значением.
Величины расчетных нагрузок на 1 м2 (горизонтальной проекции)
площади покрытия от собственного веса конструкции удобно определять в табличной
форме.
Таблица 1.
Определение нагрузок, действующих на ферму
Тогда, опорная реакция равна :
0,5 × (2× F2+9× F1) =5 × F1 = 0,5 × (2×63,83 + 9×127,66) =638,3 кН
Рис. 2. Схема загружения фермы.
3. Разработка схемы связей.
Сквозная плоская система (ферма) легко теряет свою устойчивость из плоскости.
Чтобы придать ферме устойчивость, ее необходимо присоединить к какой-либо
жесткой конструкции или соединить с другой фермой в результате чего образуется
пространственно устойчивый брус.
Для обеспечения устойчивости такого бруса (блока) необходимо, чтобы все грани
его были геометрически неизменяемы в своей плоскости.
Грани блока образуются двумя вертикальными плоскостями спаренных ферм, двумя
перпендикулярными им горизонтальными плоскостями связей, расположенными по
обоим поясам ферм, и тремя вертикальными плоскостями поперечных связей (две в
торцах ферм и одна в коньке). Поскольку этот пространственный брус в
поперечном сечении замкнут и достаточно широк, он обладает очень большой
жесткостью при кручении и изгибе, поэтому потеря его общей устойчивости в
изгибаемых системах невозможна.
Рис. 3. Связи, обеспечивающие устойчивость стропильных ферм.
4. Определение усилий в стержнях фермы
Значения усилий определяем методом сечений. За расчетную нагрузку фермы
принимается расстояние между осями поясов. Уклоном верхнего пояса фермы при i =
0,015 можно пренебречь.
cosa =  ; sina =
Рис.5. Расчетная схема фермы
Принимаем профиль 17,5ШТ1, А = 47 см2, ix =4,5 см, iy= 5,96 см.
Гибкость стержня
lx = |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
)
)
(kH)
Требуемая площадь сечения
< [lx] = 132;
jх = jmin =0,783
ly = 
< [ly] = 136,2; jy = 0,849
Предельные гибкости
;
;
;
.
Проверка устойчивости стержня
<
.
Недонапряжение составляет 20%, но при меньшем профиле возникает
перенапряжение. Если принять тавр 25БТ1 и тавр 30БТ1 для стержней 8 – 10 и 10 –
11, получим перерасход металла. Окончательно принимаем профиль 17,5ШТ1
Подбираем сечение для стержней 8 - 10, 10 – 11, для нагрузки N = -1313,07 kH
Задаемся гибкостью – l = 90, Ry=315 МПа, по табл. 72 /1/ j = 0, 527.
Принимаем профиль 20ШТ1, А = 62 см2, ix =5,13 см, iy= 7,19 см.
Гибкость стержня
lx = 
< [lx] = 127,8;
jх = jmin = 0,816
ly = 
< [ly] = 133,2; jy = 0,909
Предельные гибкости
;
;
;
.
Проверка устойчивости стержня
<
.
Недонапряжение составляет 13%, но при меньшем профиле возникает
перенапряжение. Окончательно принимаем профиль 20ШТ1
Проверка местной устойчивости стенки сжатого пояса
Проверяем местную устойчивость стенок сжатого пояса для
|
 |
 |
|
 |
 |
Требуемая площадь сечения
Принимаем тавр 13БТ1 , А = 17,65 см2, ix = 3,78 см, iy= 2,64 см.
Гибкость стержня
lx = 
< [l] = 400;
ly = 
< [l] = 400.
Проверка прочности стержня 5-7
<
.
Условие соблюдается.
Подбираем профиль для стержня 5 – 7, 7 - 9 и рассчитываем его на
усилие – N = 1367,79 кН.
Требуемая площадь сечения
Принимаем тавр 25БТ1 , А = 45,9 см2, ix = 7,57 см, iy= 4,22 см.
Гибкость стержня
lx = 
< [l] = 400;
ly = 
< [l] = 400.
Проверка прочности стержня 5-7
<
.
Условие соблюдается.
Подбор сечений сжатых раскосов и стоек производим по методике подбора сечений
сжатых верхних поясов фермы, растянутых раскосов – по методике подбора сечений
растянутых поясов фермы.
Подбираем сечение из парных уголков для стержней 5 - 6, 7 – 10 – не опорный
раскос (сжатый) с внутренним усилием N = - 127,66 кН
Задаемся гибкостью – l = 100, по табл. 72 /1/ j = 0,433.
Требуемая площадь сечения
Принимаем ┘└ 70x6, А = 16,3 см2, ix =2,15 см, iy= 3,25 см.
Гибкость стержня
lx = 
< [lx] = 156
jx = jmin = 0,324
ly = 
< [ly] = 171,6; jy = 0,456
Предельные гибкости
;
;
;
.
Проверка устойчивости стержня
<
.
Условие соблюдается.
Сечение для стойки 9 – 11 принимаем конструктивно, для уменьшения количества
типа профилей принимаем ┘└ 70x6
Стержень 5 - 8.
Задаемся гибкостью – l = 100, по табл. 72 /1/ j = 0,433.
Требуемая площадь сечения
Принимаем 2└ 125 x 80x8, А = 32 см2, ix =4 см, iy= 5,98 см.
Гибкость стержня
lx = 
< [lx] = 157,8
jx = jmin = 0,564
ly = 
< [ly] = 166,8; jy = 0,678
Предельные гибкости
;
;
;
.
Проверка устойчивости стержня
<
.
Условие соблюдается.
Стержень 7 – 11.
Задаемся гибкостью – l = 100, по табл. 72 /1/ j = 0,433.
Требуемая площадь сечения
Принимаем 2└ 90x 56x6, А = 23,74 см2, ix =2,88 см, iy= 4,42 см.
Гибкость стержня
lx = 
< [lx] = 180
jx = jmin = 0,336
ly = 
< [ly] = 180; jy = 0,477
Предельные гибкости
;
;
;
.
Проверка устойчивости стержня
<
.
Условие соблюдается.
Стержень 2 - 4
Задаемся гибкостью – l = 100, по табл. 72 /1/ j = 0,433.
Требуемая площадь сечения
Принимаем 2└125x80x10, А = 39,4 см2, ix =3,98 см, iy= 5,98 см.
Гибкость стержня
lx = 
< [lx] =135
jx = 0,817
ly = 
< [ly] = 126; jy = jmin = 0,675
Предельные гибкости
;
;
;
.
Проверка устойчивости стержня
<
.
Условие соблюдается.
Подбираем профиль для стержня 4 - 5 и рассчитываем его на
усилие – N =588,45 кН.
Требуемая площадь сечения
Принимаем тавр 2└ 75×50×8 , А = 18,94 см2, ix = 2,35 см, iy= 3,75 см.
Гибкость стержня
lx = 
< [l] = 400;
ly = 
< [l] = 400.
Проверка прочности стержня 4 - 5
<
.
Условие соблюдается.
Подбираем профиль для стержня 7 - 8 и рассчитываем его на
усилие – N =252,19 кН.
Требуемая площадь сечения
Принимаем тавр 2└ 63×40×6 , А = 11,8 см2, ix = 1,99 см, iy= 3,21 см.
Гибкость стержня
lx = 
< [l] = 400;
ly = 
< [l] = 400.
Проверка прочности стержня 7 - 8
<
.
Условие соблюдается.
Что бы уменьшить количество типов профилей для не напряженного раскоса 1 - 3
конструктивно принимаем сечение 2└ 63×40×5.
Опорную стойку принимаем конструктивно из сварного симметричного двутавра.
Конструктивные особенности, катеты швов указаны в графической части проекта и
главе «Конструирование монтажных узлов» данной пояснительной записки.
Результаты расчета стержней фермы приведены в табл.3
6. Расчет сварных швов.
Для присоединения стержней применяем полуавтоматическую сварку в
среде углекислого газа сварочной проволокой СВ-10НМА d = 2 мм по
ГОСТ 2246-70*.
Коэффициенты и расчетные сопротивления, принимаемые при расчете по металлу шва:
bf = 0,9; gwf = 1; R wf = 240 МПа
bf gwfR wf = 0,9×1×240 = 216 МПа,
где : #G0
-
расчетное сопротивление угловых швов срезу (условному) по металлу шва,
принимается по табл. 56*/1/ ;
#G0
- коэффициенты
для расчета углового шва по металлу шва, принимается по табл. 34*/1/ ;
При расчете по металлу границы сплавления
bz = 1,05; gwz = 1; R wz = 0,45R un = 0,45×490 = 220,5 МПа, bz gwzR wz = 1,05×1×220,5 = 231,5 МПа; где : #G0
= 490 МПа -
временное сопротивление стали разрыву, принимаемое равным минимальному значению 
по государственным стандартам и техническим условиям на сталь ;
- коэффициенты для
расчета углового шва по металлу границы сплавления табл 56*/1/;
- расчетное
сопротивление угловых швов срезу (условному) по металлу границы сплавления;
bf gwfR wf = 216 МПа < bz gwzR wz = 231,5 МПа,
Расчет ведем по металлу шва
#G0
#G0
Несущая способность сварных швов определяется прочностью металла сварного шва
и вычисляется по формуле
,
где Nоб(п) – усилие, действующее на обушок (перо) уголков;
n – количество швов (n = 2);
a – длина шва на непровар (а = 1-2 см);
kf – катет сварного шва.
kf, min £ kf £ kf, max,
где kf, min – минимальный катет шва, определяемый по табл. 38* /1/;
kf, max – максимальный катет шва, равный:
для шва по обушку 1,2 tуг;
для шва по перу
kf, max = tуг – 1мм, при tуг £ 6мм;
kf, max = tуг – 2мм, при tуг = 7 – 16мм;
здесь tуг – толщина прикрепляемого уголка.
Стержень 2 - 4
Шов по обушку
см. Принимаем lw = 15 см.
Шов по перу
см. Принимаем lw = 10 см.
Стержень 4 - 5
Шов по обушку
см. Принимаем lw = 12 см.
Шов по перу
см. Принимаем lw = 8 см.
Стержень 5 - 8
Шов по обушку
см. Принимаем lw = 9 см.
Шов по перу
см. Принимаем lw = 6 см.
Стержень 7 - 8
Шов по обушку
см. Принимаем lw = 8 см.
Шов по перу
см. Принимаем lw = 6 см.
Стержень 7 - 11
Шов по обушку
см. Принимаем lw = 6 см.
Шов по перу
см. Принимаем lw = 6 см.
Стержень 5 – 6 (7 - 10)
Шов по обушку
см. Принимаем lw = 6 см.
Шов по перу
см. Принимаем lw = 6 см.
Результаты расчета размеров сварных швов сводим в табл. 4.
Таблица 4
Таблица расчета швов
Номер стер-жня | Сечение | [N], кН | Шов по обушку | Шов по перу | ||||
Nоб, кН | kf, мм | lw, см | Nп кН | kf, мм | lw, см | |||
2 – 4 | 2└125x80x10 | 756,64 | 529,64 | 9 | 15 | 227 | 6 | 10 |
4 – 5 | 2└75x50x8 | 588,45 | 411,9 | 9 | 12 | 176,55 | 6 | 8 |
5 – 8 | 2└125x80x8 | 420,32 | 294,22 | 9 | 9 | 126,1 | 6 | 6 |
7 – 8 | 2└75x50x6 | 252,19 | 176,53 | 6 | 8 | 75,66 | 5 | 6 |
7 – 11 | 2└90x56x6 | 84,03 | 58,83 | 6 | 6 | 25,2 | 5 | 6 |
5 – 6 (7 - 10) | ┘└ 70x6 | 127,66 | 89,36 | 6 | 6 | 38,3 | 5 | 6 |
8. Список использованной литературы
1. СНиП II-23-81*. Стальные конструкции. Нормы проектирования. -М.: Стройиздат, 2001.- 96 с. 2. СНиП 2.01.07-85. Нагрузки и воздействия. Нормы проектирования. - М.: Стройиздат, 1986.- 35 с. 3. Металлические конструкции / под общей редакцией Е. И. Беленя /. Издание 6-е, переработанное и дополненное. -М.: Стройиздат, 1985.- 560 с. 5. Мандриков А. П. Примеры расчета металлических конструкций.-М.: Стройиздат, 1991.- 429 с. Министерство образования РФ Тульский государственный университет. Кафедра ССМиК Пояснительная записка к курсовой работе по дисциплине : «Металлические конструкции» на тему «Стропильная ферма промздания» Выполнил : студент гр.321291 Чепелюк И.Л. Проверил: доцент Иванов А.А. Тула, 2002|
|
© 2007 |
|