Реконструкция прокатно-ремонтного участка электроустановок

ДИПЛОМНЫЙ ПРОЕКТ

Реконструкция прокатно-ремонтного участка электроустановок

Строительство занимает одно из первых мест в экономике страны. Это многопрофильная и многофункциональная структура. Отрасль объединяет более 4 тысяч субъектов хозяйствования различных форм собственности, в том числе 109 строительных трестов и объединений, 200 предприятий промышленности строительных материалов и стройиндустрии, более 40 проектных институтов, около 20 научно-исследовательских и конструкторско-технологических организаций. Строительный комплекс имеет развитую производственную базу. Заводы отрасли производят более 130 видов строительных материалов и изделий, в т. ч. асбестоцементные изделия, легкие металлоконструкции, кровельные и стеновые материалы, щебень, пористые заполнители, облицовочную керамику, черепицу, полированное оконное стекло, линолеум, столярные изделия, изделия из стекла, хрусталя, фарфора и многое другое.

Металлические конструкции применяются сейчас во всех видах зданий и инженерных сооружений, особенно если необходимы значительные пролёты, высота и нагрузки. Благодаря значительной прочности и плотности металла, эффективности соединений элементов, высокой степени индустриальности изготовления и монтажа, возможности сборности и разборности элементов металлические конструкции характеризуются сравнительно малым собственным весом, обладают газои водонепроницаемостью, обеспечивают скоростной монтаж зданий и сооружений и тем самым ускоряют ввод их в эксплуатации.

Недостатками металлических конструкций являются их подверженность коррозии и сравнительно малая огнестойкость. При грамотном проектировании и соответствующей эксплуатации эти недостатки не представляют опасности для выполнения конструкцией своих функций, но приводят к повышению начальных и эксплуатационных затрат.

Суммарная трудоёмкость изготовления и монтажа зданий из металлических конструкций на 18-30% ниже, чем здания из традиционных железобетонных конструкций. Годовые эксплуатационные расходы на отопление зданий из металлических конструкций в 1.5-1.6 раза меньше, чем для зданий из сборного железобетона вследствие лучших теплотехнических свойств ограждений металлоконструкций с полимерными утеплителями. Экономия эксплуатационных расходов составляет довольно большую сумму на 1 м² площади здания. По приведённым затратам лёгкие металлоконструкции эффективнее сборных железобетонных. Продолжительность монтажа металлоконструкций за счет большого совмещения работ на 25-30% меньше, чем аналогичных конструкций из сборного железобетона.

В настоящее время для всех развитых стран мира ведущим направлением эффективного металлостроительства является применение легких металлических конструкций в зданиях промышленного, гражданского, сельскохозяйственного и иного назначения.

Под легкими металлическими конструкциями комплектных поставок

(ЛМК) подразумеваются здания сравнительно небольших пролетов, в которых ограждения выполнены с использованием тонколистового профильного металла и облегченного синтетического утеплителя. Эти мероприятия наряду с использованием в каркасе зданий эффективных профилей из стали повышенной прочности и новых конструктивных форм позволили снизить расход металла в 1.5−2 раза, а общую массу здания в 3−4 раза по сравнению с традиционными конструкциями, что способствовало снижению общих трудозатрат в 1.3−1.5 раза.

Двадцатилетний опыт строительства и эксплуатации зданий и сооружений из легких металлических конструкций комплектной поставки подтверждает перспективность использования, целесообразность и долговременную потребность в этих конструкциях.

В дипломном проекте рассчитаны и запроектированы следующие конструкции здания: стропильная ферма с поясами из широкополочных тавров и решеткой из парных уголков, подкрановая? балка,?колонна, стойка фахверка. Объемно-планировочные и конструктивные решения рассмотрены в архитектурно-строительном разделе. Технология монтажа конструкций покрытия, организация строительного процесса и вопросы по организации строительной площадки рассмотрены в соответствующих разделах. Также рассчитаны технико-экономические показатели объекта, определен предел огнестойкости колонны и указаны мероприятия по охране труда на период строительства здания.

Перечень графического материала: 10 листов формата А1.

1. Архитектурно-строительный раздел

1.1 Общая часть

монтаж конструктивный ограждающий архитектурный

Дипломный проект «Реконструкция прокатно-ремонтного участка электроустановок» разработан на основании задания на дипломное проектирование.

Здание корпуса расположено в г. Гродно. Рельеф местности спокойный, площадка горизонтальная. Основанием фундаментов служат пески средней крупности. Грунтовые воды расположены на отметке -5.8 м.

Проектируемый объект привязан применительно к следующим условиям строительства:

— скоростной напор ветра для I географического района;

— вес снегового покрова для климатического подрайона - IIб;

— расчетная температура наружного воздуха - 260С.

Характеристика здания:

— относительная влажность в помещении 55%;

— степень агрессивного воздействия среды на конструкции - неагрессивная;

— расчетная температура воздуха в помещении +180С.

Класс ответственности здания по СНиП 2.01.07-85 - II.

Степень огнестойкости здания по СНиП 2.01.02-85* - IVа, по СНБ 2.02.01-98* - VII.

Класс по функциональной пожарной опасности — Ф5.1 по СНБ 2.02.01-98*

Коэффициент надежности по назначению - п =0.95.

За условную отметку 0.000 принят уровень чистого пола, соответствующий абсолютной отметке 132.60.

1.2 Архитектурно-планировочное решение

Пристраиваемый корпус представляет собой однопролетное здание с размерами в плане 42x24 м. В нем располагаются участок ремонта средств управления и погружных насосов, участок испытания кабеля, участок испытания средств управления и погружных насосов, участок промывки, сушки и механической очистки.

Производственная часть корпуса представляет собой одноэтажное каркасное здание с отметкой низа стропильных конструкций +8.400. Каркас здания запроектирован стальным. Отметка уровня головки рельса мостовых кранов +6,400. Для въезда и выезда машин предусмотрено двое распашных ворот размером 4×4.5 м в осях 3 — 4 и 7 — 8.

В осях 5 — 6 здание имеет административно-подсобные помещения, расположенные в два этажа. Для сообщения между этажами предусмотрена металлическая лестница, расположенная со стороны главного фасада. Блок включает в себя помещения административно-технического и бытового назначения: санузлы, лаборатория, кабинеты, мастерская, склады, технические и подсобные помещения. Высота этажа 3,6 м.

Вентиляция помещений корпуса предусмотрена приточно-вытяжная с механическим и естественным побуждением. Для локализации вредностей предусмотрены местные отсосы в местах их выделения.

Отопление помещений корпуса - водяное от внешнего источника; теплоноситель — вода 150 0С — 70 0С и воздушное, совмещенное с вентиляцией.

Водоснабжение корпуса решается от сетей хозяйственно-питьевого и производственно-противопожарного водопровода предприятия. Качество воды должно удовлетворять требованиям ГОСТ 2874-82 «Вода питьевая».

Электроснабжение - от сети 380/220 В через встроенную трансформаторную подстанцию. Электроосвещение - лампами накаливания и люминисцентное.

Сброс бытовых и производственных сточных вод предусматривается в одноимённые сети канализации. Производственные сточные воды перед сбросом в наружные сети канализации должны проходить локальную очистку в очистных сооружениях.

1.3 Конструктивное решение

Строительный объём здания образован стальными несущими конструкциями каркаса (стропильные фермы, колонны со связями) и стальными ограждающими конструкциями покрытия и стен (настил кровли и стеновые панели).

Покрытие здания запроектировано из ферм с поясами из тавров и решеткой из уголков. Для естественного удаления атмосферных осадков очертание стропильной ферма принято трапецеидальным с уклоном верхнего пояса 5%.

В поперечном направлении здание представляет собой однопролётную раму с жестким сопряжением колонн с фундаментами и шарнирным соединением с подстропильной фермой.

Устойчивость каркаса обеспечивается:

— в поперечном направлении — жесткостью поперечной рамы;

— в продольном направлении — системой связей по фермам, прогонам, колоннам.

Колонны каркаса — из сварных двутавров. Привязка наружных граней колонн, а также фахверковых торцевых стоек к разбивочным осям здания принята нулевой.

База колонны — в виде плиты, привариваемой к стержню колонны. Опирание колонны на фундамент осуществляется через подливку из цементного раствора между опорной плитой и поверхностью фундамента.

Настил кровли и покрытие — прогонное решение.

Кровельное покрытие — рулонная кровля. Основанием конструкции покрытия является профилированный оцинкованный настил Н75-750-0,8, укладываемый по стальным прогонам с креплением к ним самонарезающими винтами; между собой листы настила соединяются комбинированными заклепками. Прогоны обеспечивают неизменяемость покрытия в горизонтальной плоскости, поэтому горизонтальные связи по покрытию устанавливаются только в уровне нижних поясов ферм. Пароизоляция устроена из одного слоя полиэтиленовой пленки (ГОСТ 10 354-82). Теплоизоляционный слой - плиты минераловатные «DACHROCK» - верхний слой и «SPODROCK» - нижний слой. Основными достоинствами минераловатных теплоизоляционных изделий является недефицитность сырья, малая объемная масса, низкий коэффициент теплопроводности, огне-, тепло-, биои морозостойкость. Гидроизоляционное покрытие выполнено из слоя материала К-СТ-БТ-К/ПП-3.5 по слою материала К-СТ-БТ-ПП/ПП-3.5 с защитным слоем из минеральной посыпки.

Наружное стеновое ограждение принято:

— по оси Д в осях 1-8 — из газосиликатных блоков марки 188×400×588-2.5-500-35-2 СТБ 1117-98 на цементно-известковом растворе М50 морозостойкостью F100;

— по оси, А в осях 1-8, по осям 1 и 8 в осях А-Д — из утепленных панелей фирмы «Изобуд» д=100 мм.

Подкрановые балки запроектированы стальные сварные сечением в виде двутавра несимметричного сечения.

Для навески стеновых панелей в торцах блока предусматривается установка стоек фахверка из прокатного двутавра и устанавливаемых с шагом 1.5 м по их длине ригелей фахверка из гнутых профилей коробчатого и Z-образного сечения.

Окна запроектированы в виде оконных панелей из спаренных труб с двойным остеклением. Ворота запроектированы распашные из панелей типа «сэндвич».

Пол в блоке бетонный, выполненный с уклонами к сливным колодцам для стока агрессивных жидкостей.

Отмостка вокруг здания асфальтовая шириной 0.8 м по щебёночному основанию, пропитанному горячим битумом.

Для создания нормального освещения естественным светом над производственными помещениями запроектированы световые фонари, а также оконные проемы.

Технические решения, принятые в проекте, соответствуют требованиям экономических, санитарно-гигиенических и других действующих норми правил, и обеспечивают безопасную для жизни и здоровья людей эксплуатацию объекта при соблюдении предусмотренных предприятий.

1.4 Выбор ограждающих конструкций по теплотехническим требованиям

Ограждающие конструкции совместно с системами инженерного оборудования (отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха) должны обеспечивать нормируемые параметры микроклимата помещений при минимальном энергопотреблении.

Основанием ограждающей конструкции покрытия является профилированный оцинкованный настил Н75-750-0,8, укладываемый по прогонам. Пароизоляция устроена из одного слоя полиэтиленовой пленки (ГОСТ 10 354-82). Теплоизоляционный слой - плиты минераловатные «DACHROCK» - верхний слой и «SPODROCK» - нижний слой. Гидроизоляционное покрытие выполнено из слоя материала К-СТ-БТ-К/ПП-3.5 по слою материала К-СТ-БТ-ПП/ПП-3.5 с защитным слоем из минеральной посыпки. Конструктивное решение покрытия представлено на рис. 1.1.

В соответствии с таблицей 4.1 расчетная температура внутреннего воздуха =18 ⁰С, относительная влажность = 50%.

Влажностный режим помещений согласно таблице 4.2 - сухой, условия эксплуатации ограждений - «А».

Рис. 2.1. Конструкция покрытия:

1 — профилированный настил; 2 - 1 слой полиэтиленовой пленки; 3 - минераловатный плитный утеплитель «DACHROCK»; 4 - минераловатный плитный утеплитель «SPODROCK»; 5 - слой огрунтовки «Аутокрин»; 6 - два слоя материала наплавляемого материала.

Расчетные значения коэффициентов теплопроводности и теплоусвоения s материалов приняты из Интернета при условиях эксплуатации «А»:

— плиты минераловатной «SPODROCK» = 0,041 Вт/(м0С), = 0,36 Вт/(м0С),

— плиты минераловатной «DACHROCK» = 0,042 Вт/(м0С),

, = 0,36 Вт/(м0С),

— наплавляемый рулонный материал = 0,17 Вт/(м0С);

, = 3,53 Вт/(м0С)

Термическое сопротивление отдельных слоев конструкции определяем по формуле (5.5) [4]:

— материала «Изопласт»

== 0,047;

— плиты минераловатной «PAROC ROB 80 t»

== 0,48;

— теплоизоляционного слоя

=

где = 3,0 /Вт — нормативное сопротивление теплопередаче для совмещенных покрытий согласно таблице 5.1.

Тепловая инерция покрытия

.

Согласно таблице 5.2 для ограждающей конструкции с тепловой инерцией до 1,5 включительно за расчетную зимнюю температуру наружного воздуха следует принимать среднюю температуру наиболее холодных суток обеспеченностью 0,98, которая в соответствии с таблицей 4.3 для г. Гродно равна = -31 ⁰С.

Требуемое сопротивление теплопередаче

м^{2 0}С /Вт,

где n=1 - коэффициент, учитывающий положение наружной поверхности ограждающей конструкции по отношению к наружному воздуху, принимаемый по таблице 5.3 [4];

⁰С - расчетный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограж-дающей конструкции, принимаемый по таблице 5.5.

Определяем экономически целесообразное сопротивление теплопередаче по формуле (5.1) [4]:

м^{2 0}С /Вт,

где руб./ГДж - стоимость тепловой энергии (в ценах 1991 года);

cут - продолжительность отопительного периода, принимаемая по таблиц 4.4 [4];

⁰С - средняя за отопительный период температура наружного воздуха, принимаемая по таблице 4.4 [4];

руб./м³ - стоимость теплоизоляционного слоя ограждающей конструкции.

Таким образом, в соответствии с п. 5.1 сопротивление тепло-передаче рассчитываемой конструкции принимается максимальным из ,. Принимаем м^{2 0}С /Вт.

Толщину теплоизоляционного слоя находим из выражения

Назначаем .

Стена из «Сэндвич» — панелей толщиной 100 мм.

Элементы ограждающей конструкции.

1. Лист металла толщ. 0,5 мм

с=2600 кг/м³; л=221Вт/(м°С).

2. Минвата толщ. 99 мм

с =125 кг/м³; л=0,054Вт/(м°С).

3. Лист металла толщ. 0,5 мм

с=2600 кг/м³; л=221Вт/(м°С).

Сопротивление теплопередаче, , ограждающей конструкции следует определять по формуле:

где — коэффициент теплопередачи,, внутренней поверхности ограждающей конструкции, принимаемый по табл. 5.4 (Строительная теплотехника ТКП 45-2.04-43-2006);

- термическое сопротивление, ;

- коэффициент теплоотдачи,, наружной поверхности ограждающей конструкции для зимних условий, принимаемый по таблице 5.7.

Термическое сопротивление многослойной ограждающей конструкции с последовательно расположенными слоями, следует определять по формуле:

R_к= R₁+ R₂+ … + R_n,

где R₁, R₂, R_n — термическое сопротивление отдельных слоев конструкции, м²°С / Вт.

Сопротивление теплопередаче стены:

R_т.тр=0,528 м²°С / Вт<R_стены=2,023 м²°С / Вт.

Т.о. стеновая «Сэндвич» — панель толщиной 100 мм удовлетворяет требованиям по теплопроводности.

2. Расчетно-конструктивный раздел

2.1 Статический расчет поперечной рамы цеха

На поперечную раму цеха действуют постоянные нагрузки от веса ограждающих и несущих конструкций здания, временные от мостовых кранов и атмосферные воздействия снега и ветра.

На здание может действовать одновременно несколько нагрузок и возможно несколько их комбинаций с учетом отсутствия некоторых из них или возможного изменения схем их приложения. Поэтому раму рассчитываем на каждую из нагрузок отдельно, а затем составляем расчетную комбинацию усилий при самом невыгодном сочетании нагрузок.

Определение постоянной нагрузки от покрытий, стеновых ограждений и от собственной массы конструкций

Постоянные нагрузки на ригель рамы от веса кровли, стропильных ферм и связей по покрытию принимаются обычно равномерно-распределенными по длине ригеля.

Покрытие состоит из стального профилированного настила, опирающегося на прогоны, пароизоляции, теплоизоляционного слоя, водоизоляционного ковра и защитного слоя. Толщина теплоизоляционного слоя (жесткие минераловатные плиты фирмы Rockwool) принята согласно теплотехническому расчету д=120 мм.

Нагрузка от покрытия определяется суммированием отдельных элементов, значения которых сведены в таблицу 2.1

Таблица 2.1 Сбор нагрузок на 1 м² покрытия

Постоянная расчетная нагрузка на ригель составит PрасчP•B0,793•6 4,758 кН/м.

Узловая нагрузка на ферму покрытия Рузл=4,758•3 = 14,274 кН.

Определение нагрузки от крановых воздействий

Производственное здание оборудовано мостовым краном в грузоподъемностью 5 т (ГОСТ 25 546−82).

Режим работы крана — 5К.

Ширина крана: B=6500 мм.

База крана: А=5000 мм.

Высота крана на опоре: hк=1650 мм

Рис. 2.1 Габариты мостового крана Вес тележки: Gт=22 кН.

Вес крана общий: Gт+Gкр=250 кН.

Соответственно максимальное и минимальное давление колеса на рельс подкранового пути: Рmax=101 кН;

кН.

где Q — грузоподъемность крана, т;

G — полный вес крана с тележкой, т;

n_o — число колес на одной стороне крана.

Рис. 2.2 Линия влияния подвижной нагрузки от крана

Определяю максимальное и минимальное давление на колонну по формулам:

Dmax =;

Dmin = ;

где = 0,85 — коэффициент сочетаний;

= 1,1 — коэффициент надежности по нагрузке для крановых нагрузок;

= 1,05 — коэффициент надежности по нагрузке для подкрановых балок;

— собственный вес подкрановой балки;

Pmax — наибольшее вертикальное давление колес на подкрановую балку;

Dmax = 0,85•1,1•(101•0,75+101•1+101•0,167)+1,24•6•1,05=188,84 кН;

Dmin = 0,85•1,1•(49•0,767+49•1+49•0,125)+1,24•6•1,05=95,64 кН.

Подкрановые балки устанавливаются с эксцентриситетом по отношению к оси нижней части колонны, поэтому в раме возникают сосредоточенные моменты:

Mmax = Dmax•ek = 188,84•0,5 = 94,42 кНм;

Mmin = Dmin•ek = 95,64•0,5 = 47,82 кНм, где ek — расстояние от оси подкрановой балки до центра тяжести сечения подкрановой части колонны.

Горизонтальная поперечная сила (нормативная величина), действующая поперек цеха:

Тоn = f•(Q + Gt)•/

;

где f = 0,1 -коэффициент трения при торможении тележки с гибким подвесом груза;

Gt — вес тележки;

— число тормозных колес тележки;

— общее количество колес.

Тоn = 0,1•(50 + 22)• = 3,6 кН;

Одним колесом передается усилие:

Ткn = = 1,8 кН;

Расчетное горизонтальное давление на колонну равно:

Т = шс•гf? Ткn•? yi = 0,85•1,1•1,8•(1+0,75+0,167) = 3,23 кН.

Определение нагрузок от давления снега и ветра

Расчетную погонную снеговую нагрузку на ригель рамы определяем по формуле:

qсн sо•м?B?гf,

где so — нормативное значение веса снегового покрова на 1 м² горизонтальной поверхности земли, принимаемая в зависимости от района строительства. Город Гродно расположен во I снеговом районе. Нормативное значение снеговой нагрузки для него so 0,8 кПа;

м — коэффициент, учитывающий конфигурацию покрытия; для расчета рамы принимается м = 1, так как б < 25°;

гf - коэффициент надежности по нагрузке;

B - шаг стропильных конструкций.

Расчетная погонная снеговая нагрузка на ригель рамы составит:

qсн = 0,8•1•6•1,5=7,2 кН/м.

Сосредоточенная снеговая нагрузка

кН.

Определяем значение погонной ветровой нагрузки на отметках, установленных нормами, по формуле:

qi = wokcгf?B,

где wo — нормативное значение ветрового давления, принимаемое в зависимости от района строительства. Для города Гродно wo 0,6 кПа;

k - коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте здания;

с - аэродинамический коэффициент; c 0,8 для наветренной стороны.

Определим ординаты фактических эпюр расчётной погонной нагрузки на раму на высоте 5, 10, 20 м для напора при направлении действия ветровой нагрузки слева. Значения заносим в таблицу 2.2.

Таблица 2.2 Ветровые нагрузки

Отобразим на рис. 2.3 эпюры ветровых давлений на раму при действии ветра слева, определив промежуточные значения интерполяцией.

q8,4 =0,931 кН/м;

q11,83 =1,062 кН/м.

Рис. 2.3 Ветровая нагрузка на раму

Фактическую ветровую нагрузку заменяем эквивалентной, равномерно распределенной по высоте колонны. Величину эквивалентной нагрузки находим из условия равенства изгибающих моментов в защемлённой стойке от фактической эпюры ветрового давления и от равномерно распределённой нагрузки. Ветровую нагрузку на шатёр (от низа до верха фермы), заменяем сосредоточенной силой W, приложенной в уровне ригеля рамы (см. рис. 2.3).

Найдем эквивалентную равномерно-распределенную нагрузку на раму с наветренной стороны:

2.2 Расчет стропильной фермы

Определение расчетных усилий в стержнях фермы. Подбор сечений стержней фермы

Рис. 2.4 Геометрическая схема фермы, геометрические размеры стержней

Определение усилий в элементах фермы производим графическим способом — путем построения диаграммы Максвелла-Кремоны (см. рис. 2.6) от действия единичных узловых нагрузок (P=1), нахождения по ней усилий в элементах (см. табл. 2.3) и последующего перемножения их на фактические узловые нагрузки (табл. 2.4).

Рис. 2.5 Расчетная схема фермы

Рис. 2.6 Диаграмма Максвелла-Кремоны

Таблица 2.3 Усилия от единичной нагрузки

Таблица 2.4 Расчетные усилия в стержнях фермы

Таблица 2.5 Подбор сечений стержней фермы

Расчет узлов, стыков фермы и стыков поясов

Рис. 2.7 Геометрическая схема фермы Все сварные швы узлов фермы выполняются полуавтоматической сваркой в среде углекислого газа. По таблице 55 СНиП II-23-81* для второй группы конструкций, климатического района II5 и стали С245 принимаем сварочную проволоку Св-08Г2С (ГОСТ 2246-70*). По таблице 56 СНиП II-23-81* для сварочной проволоки Св-08Г2С принимаем расчетное сопротивление углового шва по металлу шва Rwf = 215 МПа.

По таблице 51 СНиП II-23-81* для стали С245 при толщине проката от 2 до 20 мм. принимаем Run = 370 МПа.

Расчетные сопротивления шва по металлу границы сплавления:

Rwz= 0,45· Run = 0,45 · 370 = 166,5 МПа.

Принимаем положение шва в лодочку, диаметр сварочной проволоки d<1,4 мм, тогда по таблице 34 СНиП II-23-81* коэффициенты формы шва для полуавтоматической сварки вf = 0,7; вz = 1,0. Коэффициенты условий работы сварного шва для климатического района II8 .

Определяем расчетное сечения шва:

;

.

Так как, расчет ведем по металлу шва.

Минимальная расчетная длина шва lw = 40 мм.

Узел 1

Рис. 2.8 Схема узла 1

Принимаю толщину фасонки tф = 6 мм.

Определяю требуемую длину сварных швов, прикрепляющих опорный раскос 2100×6,5 к фасонке:

По таблице 38 СНиП II-23-81* принимаю минимальный катет шва kf, min = 4 мм.

Максимальные катеты швов определим из условий:

— для обушка. Принимаю = 6 мм.

— для пера уголка. Принимаю = 4 мм.

Определяю требуемые длины сварных швов:

Принимаю .

Принимаю .

Определяю длину стыкового шва, соединяющего фасонку со стенкой тавра:

;

где: ;

.

Принимаю

Для опорного фланца и фасонок принимаю сталь С255 (первая группы конструкций), для которой:

— — при толщине проката от 4 до 10 мм.

— — при толщине проката свыше 10 до 20 мм.

— Run = 380 МПа - при толщине проката от 4 до 10 мм

— Run = 370 МПа - при толщине проката свыше 10 до 20 мм.

— Rwz, 1 = 0,45 · Run = 0,45 · 380 = 171 МПа - при толщине проката от 4 до 10 мм.

— Rwz, 2 = 0,45 · Run = 0,45 · 370 = 166,5 МПа - при толщине проката свыше 10 до 20 мм.

— Rwf = 215 МПа.

В результате конструирования узла длина сварного шва

Размеры опорного фланца определим из условий работы его на смятие от опорной реакции в ферме. Требуемая площадь фланца:

где — опорная реакция фермы.

— расчетное сопротивление стали на смятие торцевой поверхности при наличии пригонки

Run = 370 МПа таблице 52 СНиП II-23-81*.

Из условия расстановки болтов принимаем ширину фланца bфл = 180 мм. Тогда толщина фланца: tфл Aфл / bфл = 406 / 180 = 2,26 мм.

Принимаю tфл = 16 мм.

Для шарнирного сопряжения фермы с колонной (Моп=0) прочность швов W1 проверяем по формуле:

Для наложения швов W1 принимаем полуавтоматическую сварку в среде углекислого газа. По таблице 55 СНиП II-23-81* для первой группы конструкций в климатическом районе II5 и стали С255 принимаем сварочную проволоку Св-08Г2С (ГОСТ 2246-70*).

По таблице 56 СНиП II-23-81* для сварочной проволоки Св-08Г2С принимаем расчетное сопротивление углового шва по металлу шва Rwf = 215 МПа.

По таблице 51 СНиП II-23-81* для стали С255 принимаем Run = 370 МПа.

Rwf= 0,45· Run = 0,45 · 370 = 166,5 МПа.

По таблице 38 СНиП II-23-81* принимаем минимальный катет шва kf, min = 4 мм.

Максимальный катет шва определим из условия:. Принимаем = 4 мм.

.

Условие выполняется.

Узел 2

Рис. 2.9 Схема узла 2

Принимаем по таблице 58 СНиП II-23-81* болты класса точности 4.8. По таблице 62 СНиП II-23-81* расчетное сопротивление растяжению .

По таблице 62 СНиП II-23-81* принимаем диаметр болтов d=16 мм с Аbn=1,57 см²

.

Принимаю .

Принимаю толщину фасонки tф = 10 мм.

По таблице 38 СНиП II-23-81* минимальный катет шва, соединяющего фасонку с полкой двутавра kf, min = 4 мм. Максимальный катеты швов определим из условия:. Принимаю .

Узел 3

Рис. 2.10 Схема узла 3

Принимаем толщину фасонки tф = 7 мм.

Определим требуемую длину сварных швов, прикрепляющих опорный раскос 2100×6,5 к фасонке:

По таблице 38 СНиП II-23-81* принимаем минимальный катет шва kf, min = 4 мм.

Максимальные катеты швов определим из условий:

— для обушка. Принимаю = 4 мм.

— для пера уголка. Принимаю = 6 мм.

Определяем требуемые длины сварных швов:

Принимаю .

Принимаю .

Определим требуемую длину сварных швов, прикрепляющих раскос 250×5 к узловой фасонке:

По таблице 38 СНиП II-23-81* принимаем минимальный катет шва kf, min = 4 мм.

Максимальные катеты швов определим из условий:

— для обушка. Принимаю = 4 мм.

— для пера уголка. Принимаю = 4 мм.

Принимаю .

Принимаю .

В данном узле изменяется сечения пояса, стык смещается от центра узла в панель с меньшим усилием на расстояние 300 мм.

Длину вертикальной вставки определяем из условия, что уклон ее внутренней грани должен быть не более 1/5:

Принимаю .

Рассчитываем площадь вставки на усилие .

Горизонтальная накладка, а также швы ее крепления (2 шт.) рассчитываются на усилие .

Но, так, как, то по конструктивным соображениям принимаем:

Толщину вставки принимаем равной. Толщину горизонтальной накладки принимаем .

Ширина горизонтальной накладки. По таблице 50* СНиП II-23-81* для накладки принимаем сталь С255.

Швы W1, крепящие накладку к поясным таврам принимаем:

По таблице 38 СНиП II-23-81* принимаем минимальный катет шва kf, min = 4 мм.

Максимальный катет шва определим из условия: .

Принимаю = 4 мм. Длину каждого из этих восьми швов принимаю равной .

В результате конструирования узла длина стыкового шва, соединяющего фасонку с поясом, равна. Проверяем его на сдвигающее усилие и на изгиб, вызванный моментом

.

;

.

Условие выполняется. Прочность стыкового шва обеспечена.

Узел 4

Рис. 2.11 Схема узла 4

Определим требуемую длину сварных швов, прикрепляющих стойку 250×5 к узловой фасонке.

По таблице 38 СНиП II-23-81* принимаем минимальный катет шва kf, min = 4 мм.

Максимальные катеты швов определим из условий:

— для обушка. Принимаю = 4 мм.

— для пера уголка. Принимаю = 4 мм.

Принимаю .

Принимаю .

Узел 5

Рис. 2.12 Схема узла 5

Определим требуемую длину сварных швов, прикрепляющих раскос 250×5 к узловой фасонке.

По таблице 38 СНиП II-23-81* принимаем минимальный катет шва kf, min = 4 мм.

Максимальные катеты швов определим из условий:

— для обушка. Принимаю = 4 мм.

— для пера уголка. Принимаю = 4 мм.

Принимаю .

Принимаю .

Определим требуемую длину сварных швов, прикрепляющих стойку 250×5 к узловой фасонке.

По таблице 38 СНиП II-23-81* принимаем минимальный катет шва kf, min = 4 мм.

Максимальные катеты швов определим из условий:

— для обушка. Принимаю = 4 мм.

— для пера уголка. Принимаю = 4 мм.

Принимаю .

Принимаю .

Определим требуемую длину сварных швов, прикрепляющих раскос 275×5к узловой фасонке.

По таблице 38 СНиП II-23-81* принимаем минимальный катет шва kf, min = 4 мм.

Максимальные катеты швов определим из условий:

— для обушка. Принимаю = 6 мм.

— для пера уголка. Принимаем = 4 мм.

Принимаю .

Принимаю .

Толщину фасонки принимаем tф = 6 мм. В результате конструирования узла длина стыкового шва, соединяющего фасонку с поясом, равна. Толщину фасонки принимаем tф = 7 мм.

Проверяем его на сдвигающее усилие и на изгиб, вызванный моментом

.

;

.

Условие выполняется. Прочность стыкового шва обеспечена.

Узел 6

Рис. 2.13 Схема узла 6

Принимаем толщину фасонки tф = 7 мм.

Определим требуемую длину сварных швов, прикрепляющих раскос 275×5 к фасонке.

По таблице 38 СНиП II-23-81* принимаем минимальный катет шва kf, min = 4 мм.

Максимальные катеты швов определим из условий:

— для обушка. Принимаю = 4 мм.

— для пера уголка. Принимаю = 4 мм.

Определяем требуемые длины сварных швов:

Принимаю .

Принимаю .

Определим требуемую длину сварных швов, прикрепляющих раскос 250×5 к узловой фасонке:

По таблице 38 СНиП II-23-81* принимаем минимальный катет шва kf, min = 4 мм.

Максимальные катеты швов определим из условий:

— для обушка. Принимаю = 4 мм.

— для пера уголка. Принимаю = 4 мм.

Принимаю .

Принимаю .

Узел 7

Рис. 2.14 Схема узла 7

Определим требуемую длину сварных швов, прикрепляющих стойку 250×5 к тавру.

По таблице 38 СНиП II-23-81* принимаем минимальный катет шва kf, min = 4 мм.

Максимальные катеты швов определим из условий:

— для обушка. Принимаем = 4 мм.

— для пера уголка. Принимаем = 4 мм.