Proiect - constructii metalice

UNIVERSITATEA 'OVIDIUS' CONSTANTA

PROIECT

CONSTRUCTII METALICE

CUPRINS

A Piese scrise

tema proiectului

-memoriu tehnic :-situatie existenta

-situatie proiectata

-breviar de calcul :-evaluarea incarcarilor

-gruparea incarcarilor

-determinarea eforturilor in bare

-dimensionarea si verificarea elementelor grinzii cu zabrele si a stalpilor

-calculul imbinarilor

B.Piese desenate

plan de arhitectura

-profil transversal hala

-detaliu imbinare

A.Piese scrise

TEMA PROIECTULUI

Sa se proiecteze structura de rezistenta principala a unei hale metalice de forma celei din figura avand urmatoarele dimensiuni:

Destinatia acestei hale este spatiu de depozitare pentru materiale de constructii.

Amplasamentul halei este in zona industriala a orasului Constanta.

Ferma pentru acoperis va avea ca structura o grinda cu zabrele.Elementele se vor dimensiona in functie de eforturile din fiecare bara de otel din diferite sectiuni.

Materialul utilizat la realizarea halei este OL37.

Imbinarile dintre elemente se vor reliza prin sudura de inalta rezistenta.

Pentru elementele grinzii cu zabrele vom folosi profile I iar stalpii vor avea sectiune variabila sau constanta in functie de calculele de dimensionare.Dimensionarea si verificarea stalpilor se face cu metoda de calcul la stari limita.

Memoriu tehnic

• Situatie existenta

In tema proiectului s-a precizat ca destinatia halei este spatiu de depozitare pentru materiale de constructii.

Hala este amlpasata in intravilanul municipiului Constanta in zona industriala .

Hala proiectata este o constructie industriala cu regim de inaltime parter ,cu o deschidere de 12m si doua travei de 8m fiecare.

Din studiul geotehnic a rezultat ca terenul aferent amplasamentului este bun de fundare.

• Situatia proiectata

Suprastructura metalica:

-elementele grinzii cu zabrele au urmatoarele sectiuni:

-talpa superioara :2 corniere 70x70x7

-talpa inferioara corniere 50x50x5

-montantii corniere 60x60x6

-diagonalele corniere 70x70x7

-stalpii au sectiune U24 economic

-imbinarile elementelor se realizeaza prin sudura.

Breviar de calcul

Evaluarea incarcarilor

1.Incarcari permanente

a)Incarcarea din invelitoare(doua straturi de tabla ondulata cu grosime de 1 mm si un strat de polistiren cu grosime de 5mm)

q_tabla=120N/m²

q_polistiren=3N/m²

q_inv=120x2+3x5=255N/m²

S_inv=6,32x2x2x8=202.24m²

b)Incarcarea din pane(profile U10- G=10.6kg/m)

Nr.pane=9 L_pana=16m

Q_pane=10.6x9,8x16x9=14.96KN

c)Incarcare din rigle(profile I8- G=5,95kg/m)

Riglele sunt dispuse la distante de 1m.

Nr.rigle=28 L_rigla=6,32m

Q_rigle=5,95x9,8x6,32x28=10.32KN

d)Incarcare din grinda cu zabrele(profile I8- G=5,95kg/m)

Nr.montanti=9 L_montant=2m

Nr.diagonale=8 L_diag=1,58m

Q_gr=5,95x9,8x(9x2+8x1,58+6,32x4)x3=9.78KN

2.Incarcari variabile

a)Incarcare din zapada(conform CR 1-1-1/2005)

q_zap=μc_ec_ts_ok

μ=coeficient de forma pentru incarcarea din zapada pe acoperis

=20,48^o <=30^o →μ=0,8

c_e=coeficient de expunere al amplasamentului constructiei

c_e=0,8(expunere completa)

c_t=coeficient termic

c_t=1,0

s_ok=valoarea caracteristica a incarcarii din zapada pe sol in amplasament

Pentru Constanta → s_ok=2KN/m²

q_zap=0,8x0,8x1x2=1,28KN/m²

Q_zap=Ψq_zapS

Q_zap=1,4x1,28x202.24=362.42KN

b)Incarcare din vant(conform NP-082-04)

Vantul actioneaza pe jumatate din acoperis(o jumatate de deschidere si doua travei).

W_z=q_ref c_pec_e(z)

q_ref=0,5Kpa

c_e(z)=factor de expunere la inaltime

H=10m→ c_e(z)=1,2

c_pe=coeficient aerodinamic de subpresiune

c_pe,10=0,36

W_z=0,5x0,36x1,2=0,216KN/m²

Q_vant=1,2x0,216x(6,32x16)=21.84KN

Gruparea incarcarilor : ∑n_iP_i+n_g∑n_iV_i=103.95+0.9x388.63=453.72KN

n_g=coeficient de grupare pentru incarcarile variabile

Q=453.72KN

Eforturi axiale pe elementele grinzii cu zabrele :

Diagrama de forta axiala pentru montanti [KN]-

N_max=-112.06KN(compresiune)

N_max=110.053KN(intindere)

-Diagrama de forta axiala pentru diagonale[KN]-

N_max=-101.309KN(compresiune)

N_max=103.618KN(intindere)

-Diagrama de forta axiala pentru talpa superioara[KN]-

N_max=-167.256KN(compresiune)

-Diagrama de forta axiala pentru talpa inferioara[KN]-

N_max=177.046KN(intindere)

Diagrama de forta axiala pentru stalpi :

N=-113.440KN(compresiune)

Dimensionarea elementelor grinzii cu zabrele

('Constructii metalice'-Petre Siminea)

Dimensionarea montantilor

a)La intindere(schema 3.3,pag29)

1.Elemente cunoscute :

-N=110,053KN

-Sectiunea barei nu are slabiri,prinderea elementelor in noduri se realizeaza cu sudura.

2.Propun

-otel OL37→R=220N/mm² (t<=16mm)

-sectiune I

-coeficientul de slabire a sectiunii ,α=1

3.Calculez aria bruta necesara a sectiunii barei :

A_nec=500.24mm²=5cm²

4.Propun o sectiune cu aria efectiva egala aproximativ cu aria necesara:

A_ef=5.09cm² →cornier 50x50x6 m=4.47kg/m; i_x=i_y=1.50cm

Verificarea sectiunii(schema 3.2,pag.28)

1.Elemente cunoscute:

-N=110,053KN

-otel OL37→R=220N/mm²

-sectiunea barei este cornierul 50x50x6

Sectiunea barei nu are slabiri,prinderea elementelor in noduri se realizeaza cu sudura

2.Calculez aria neta A_n a sectiunii barei:A_n=A_ef=5.09cm²

3.Verific tensiunea:

σ<R

N mm < R N mm

i_x i_y cm

5.Calculez lungimile de flambaj ale barei(anexa3,tab.3.12,pag.283)

6.Verific zveltetea barei:

λ_x <= λ_a →λ_x=106.67 < 400

_y <= _a → _y=106.67 < 400

b)Compresiune(schema 5.8,pag.77)

Metoda coeficientului de profil,k

1.Elemente cunoscute:

-N=112,06KN

-l=2000mm

-Sectiunea barei nu are slabiri,prinderea elementelor in noduri se realizeaza cu sudura

2.Propun:

-sectiunea barei I

-otel OL37 R=220N/mm²

3.Calculez lungimile de flambaj ale barei:

4.Extrag,din anexa 2 tabelul 2.20,coeficientii de profil K_x si K_y

K_x=0,580

K_y=9,650

5.Calculez coeficientii :

ξ_x= λ_x=51 ;φ_x=0.878

ξ_y= λ_y=134 ;φ_y=0.364

6.φ=min(φ_x, φ_y)=0.364

7.Calculez aria necesara :

A_nec=13.81cm²

8.Propun o sectiune cu aria efectiva A_ef=13.82cm² 2x60x60x6 m=10.84kg/m

Verificarea sectiunii(schema5.2,pag65):

1.Elemente cunoscute:

-N=112.06KN

-otel OL37

-sectiunea barei 2x60x60x6

-lungimea barei l=2000mm

-sectiunea barei nu are slabiri,prinderea elementelor in noduri se realizeaza cu sudura
2.Aria bruta a sectiunii A=13.82cm²

3.Razele de inertie i_x si i_y fata de axele principale centrale ale sectiunii sunt :

i_x=1.82cm

i_y=1.82cm

4.Lungimile de flambaj ale sectiunii :

5.Calculul coeficientilor de zveltete(anexa3,tab3.22)

λ_x=87.91 < λ_a

λ_x=87.91 < λ_a=120

6.λ_x=87.91 ;φ_x=0.636

λ_y=87.91 ;φ_y=0.636

7. φ= min(φ_x, φ_y)=0.636

8.Verificarea conditiei de stabilitate :

<=R    125.22N/mm² < 220N/mm²

Dimensionarea diagonalelor :

a)La intindere(schema 3.3,pag29)

1.Elemente cunoscute :

-N=103,618KN

-Sectiunea barei nu are slabiri,prinderea elementelor in noduri se realizeaza cu sudura.

2.Propun :

-otel OL37→R=220N/mm² (t<=16mm)

-sectiune I

-coeficientul de slabire a sectiunii ,α=1

3.Calculez aria bruta necesara a sectiunii barei :

A_nec=47.1cm²

4.Propun o sectiune cu aria efectiva egala aproximativ cu aria necesara:

A_ef=4.80cm² →cornier 50x50x5 m=3.77kg/m; i_x=i_y=1.51cm

Verificarea sectiunii(schema 3.2,pag.28)

1.Elemente cunoscute:

-N=103,618KN

-otel OL37→R=220N/mm²

-sectiunea barei este cornierul 50x50x5

Sectiunea barei nu are slabiri,prinderea elementelor in noduri se realizeaza cu sudura

2.Calculez aria neta A_n a sectiunii barei:A_n=A_ef=4.80cm²

3.Verific tensiunea:

<R

=215,87N/mm² < R=220N/mm²

4.i_x=i_y=1.51cm

5.Calculez lungimile de flambaj ale barei(anexa3,tab.3.12,pag.283)

6.Verific zveltetea barei:

→λ_x <= λ_a =400 →λ_x=135 < 400

_y <= _a → _y=135 < 400

b)Compresiune(schema 5.8,pag.77)

Metoda coeficientului de profil,k

1.Elemente cunoscute:

-N=103,618KN

-l=2548mm

-Sectiunea barei nu are slabiri,prinderea elementelor in noduri se realizeaza cu sudura

2.Propun:

-sectiunea barei I

-otel OL37 R=220N/mm²

3.Calculez lungimile de flambaj ale barei:

4.Extrag,din anexa 2 tabelul 2.20,coeficientii de profil K_x si K_y

K_x=0,580

K_y=9,650

5.Calculez coeficientii :

ξ_x= λ_x=65 ;φ_x=0.797

ξ_y= λ_y=157 ;φ_y=0.280

6.φ=min(φ_x, φ_y)=0.280

7.Calculez aria necesara :

A_nec=16.45cm²

8.Propun o sectiune cu aria efectiva A_ef=18.80cm² 2x70x70x7 m=14.76kg/m

Verificarea sectiunii(schema5.2,pag65):

1.Elemente cunoscute:

-N=101.309KN

-otel OL37

-sectiunea barei 2x70x70x7

-lungimea barei l=2548mm

-sectiunea barei nu are slabiri,prinderea elementelor in noduri se realizeaza cu sudura
2.Aria bruta a sectiunii A=18.80cm²

3.Razele de inertie i_x si i_y fata de axele principale centrale ale sectiunii sunt :

i_x=2.12cm

i_y=2.12cm

4.Lungimile de flambaj ale sectiunii :

5.Calculul coeficientilor de zveltete(anexa3,tab3.22)

λ_x=96.15 < λ_a=120

_x=96.15 < _a

_{x x}=0.572

_{y y}

= min( _{x, y}

8.Verificarea conditiei de stabilitate :

<=R    94.21N/mm² < 220N/mm²

Dimensionarea talpii superioare :

Compresiune(schema 5.8,pag.77)

Metoda coeficientului de profil,k

1.Elemente cunoscute:

-N=167,256KN

-l=1580mm

-Sectiunea barei nu are slabiri,prinderea elementelor in noduri se realizeaza cu sudura

2.Propun:

-sectiunea barei I

-otel OL37 R=220N/mm²

3.Calculez lungimile de flambaj ale barei:

4.Extrag,din anexa 2 tabelul 2.20,coeficientii de profil K_x si K_y

K_x=0,580

K_y=9,650

5.Calculez coeficientii :

ξ_x= λ_x=42 ;φ_x=0.919

ξ_y= λ_y=119 ;φ_y=0.437

6.φ=min(φ_x, φ_y)=0.437

7.Calculez aria necesara :

A_nec=17.39cm²

8.Propun o sectiune cu aria efectiva A_ef=18.80cm² 2x70x70x7 m=14.76kg/m

Verificarea sectiunii(schema5.2,pag65):

1.Elemente cunoscute:

-N=167.256KN

-otel OL37

-sectiunea barei 2x70x70x7

-lungimea barei l=1580mm

-sectiunea barei nu are slabiri,prinderea elementelor in noduri se realizeaza cu sudura
2.Aria bruta a sectiunii A=18.80cm²

3.Razele de inertie i_x si i_y fata de axele principale centrale ale sectiunii sunt :

i_x=2.12cm

i_y=2.12cm

4.Lungimile de flambaj ale sectiunii :

5.Calculul coeficientilor de zveltete(anexa3,tab3.22)

λ_x=74.53 < λ_a

λ_x=74.53 < λ_a=120

6.λ_x=74.53 ;φ_x=0.729

λ_y=74.53 ;φ_y=0.729

7. φ= min(φ_x, φ_y)=0.729

8.Verificarea conditiei de stabilitate :

<=R    122N/mm² < 220N/mm²

Dimensionarea talpii inferioare :

La intindere(schema 3.3,pag29)

1.Elemente cunoscute :

-N=177,046KN

-Sectiunea barei nu are slabiri,prinderea elementelor in noduri se realizeaza cu sudura.

2.Propun :

-otel OL37→R=220N/mm² (t<=16mm)

-sectiune I

-coeficientul de slabire a sectiunii ,α=1

3.Calculez aria bruta necesara a sectiunii barei :

A_nec=8.05cm²

4.Propun o sectiune cu aria efectiva egala aproximativ cu aria necesara:

A_ef=9.60cm² →2x 50x50x5 m=7.54kg/m; i_x=i_y=1.51cm

Verificarea sectiunii(schema 3.2,pag.28)

1.Elemente cunoscute:

-N=177,046KN

-otel OL37→R=220N/mm²

-sectiunea barei este 2x 50x50x5

Sectiunea barei nu are slabiri,prinderea elementelor in noduri se realizeaza cu sudura

2.Calculez aria neta A_n a sectiunii barei:A_n=A_ef=9.60cm²

3.Verific tensiunea:

<R

=184.42N/mm² < R=220N/mm²

4.i_x=i_y=1.51cm

5.Calculez lungimile de flambaj ale barei(anexa3,tab.3.12,pag.283)

6.Verific zveltetea barei:

→λ_x <= λ_a =400 →λ_x=104.64 < 400

λ_y <= λ_a =400 →λ_y=104.64 < 400

Dimensionarea stalpilor:

Compresiune(schema 5.8,pag.77)

Metoda coeficientului de profil,k

1.Elemente cunoscute:

-N=113.44KN

-l=8000mm

-Sectiunea barei nu are slabiri,prinderea elementelor in noduri se realizeaza cu sudura

2.Propun:

-sectiunea barei 2U

-otel OL37 R=220N/mm²

3.Calculez lungimile de flambaj ale barei:

4.Extrag,din anexa 2 tabelul 2.20,coeficientii de profil K_x si K_y

K_x=1,20

K_y=1,90

5.Calculez coeficientii :

ξ_x= λ_x=181;φ_x=0.218

ξ_y= λ_y=199 ;φ_y=0.183

6.φ=min(φ_x, φ_y)=0.183

7.Calculez aria necesara :

A_nec=28.18cm²

8.Propun o sectiune cu aria efectiva A_ef=30.60cm² U24economic m=24kg/m

Verificarea sectiunii(schema5.2,pag65):

1.Elemente cunoscute:

-N=113.44KN

-otel OL37

-sectiunea barei U24economic

-lungimea barei l=8000mm

-sectiunea barei nu are slabiri,prinderea elementelor in noduri se realizeaza cu sudura
2.Aria bruta a sectiunii A=30.60cm²

3.Razele de inertie i_x si i_y fata de axele principale centrale ale sectiunii sunt :

i_x=9.73cm

i_y=2.60cm

4.Lungimile de flambaj ale sectiunii :

5.Calculul coeficientilor de zveltete(anexa3,tab3.22)

λ_x=82.22 < λ_a

λ_x=307.69 > λ_a=120 alegem alta sectiune

2U24 A_ef=84.60cm² i_x=9.22cm λ_x=86.77 < λ_a

i_y=6.72cm λ_y=119.05 < λ_a

6.λ_x=86.77 ;φ_x=0.643

λ_y=119.05 ;φ_y=0.432

7. φ= min(φ_x, φ_y)=0.432

8.Verificarea conditiei de stabilitate :

<=R    31.04N/mm² < 220N/mm²

Dimensionarea imbinarilor sudate

Elementele grinzii cu zabrele se prind de un guseu prin intermediul sudurii.

Talpa superioara

-sectiune :2 corniere 70x70x7 ;

-l_fx=l_fy=1580mm=158cm

1.Se stabilesc caracteristicile barei :

i_x=i_y=2,12cm

A=18,8cm² ; e₁=1,97cm ;e₂=5,03cm

2.Se calculeaza zveltetea maxima a barei:

λ_x

λ_x=74.53

4.Se calculeaza efortul capabil al barei :

N_cap= φ·A·R    N_cap=0,729·18,8·10²·220=301,5·10³N

5.Se calculeaza ariile A₁ si A₂ :

6.Se stabileste a₁ si a₂:

3mm<=a₁<=(7 ;6)

3mm<=a₂<=(7 ;4,9)

Se propune :a₁=5mm ;a₂=4mm

7.Se stabilesc lungimile de calcul ale cordoanelor :

8.Se verifica daca lungimile cordoanelor se incadreaza in limite :

 ;70)<=l₁<=300

 ;70)<=l₂<=240 l₁si l₂ se incadreaza in limite

9.Se calculeaza lungimile efective ale cordoanelor de sudura :

l_1s=l₁+2 a₁=154,4mm≈155mm

l_2s=l₂+2·a₂=78,71mm≈80mm

Diagonalele

-sectiune :2 corniere 70x70x7 ;

-l_fx=l_fy=2038,4mm=203,84cm

1.Se stabilesc caracteristicile barei :

i_x=i_y=2,12cm

A=18,8cm² ; e₁=1,97cm ;e₂=5,03cm

2.Se calculeaza zveltetea maxima a barei:

λ_x

λ_x=96,15

4.Se calculeaza efortul capabil al barei :

N_cap= φ·A·R    N_cap=0,572·18,8·10²·220=236,6·10³N

5.Se calculeaza ariile A₁ si A₂ :

6.Se stabileste a₁ si a₂:

3mm<=a₁<=(7 ;6)

3mm<=a₂<=(7 ;4,9)

Se propune :a₁=5mm ;a₂=3mm

7.Se stabilesc lungimile de calcul ale cordoanelor :

8.Se verifica daca lungimile cordoanelor se incadreaza in limite :

 ;70)<=l₁<=300

 ;70)<=l₂<=180 l₁si l₂ se incadreaza in limite

9.Se calculeaza lungimile efective ale cordoanelor de sudura :

l_1s=l₁+2 a₁=123,3mm≈125mm

l_2s=l₂+2·a₂=79,984mm≈80mm

Montantii

-sectiune :2 corniere 60x60x6 ;

-l_fx=l_fy=1600mm=160cm

1.Se stabilesc caracteristicile barei :

i_x=i_y=1,82cm

A=13,82cm² ; e₁=1,69cm ;e₂=4,31cm

2.Se calculeaza zveltetea maxima a barei:

λ_x

λ_x=87,91

4.Se calculeaza efortul capabil al barei :

N_cap= φ·A·R    N_cap=0,636·13,82·10²·220=193,4·10³N

5.Se calculeaza ariile A₁ si A₂ :

6.Se stabileste a₁ si a₂:

3mm<=a₁<=(7 ;5,1)

3mm<=a₂<=(7 ;4,2)

Se propune :a₁=5mm ;a₂=3mm

7.Se stabilesc lungimile de calcul ale cordoanelor :

8.Se verifica daca lungimile cordoanelor se incadreaza in limite :

 ;70)<=l₁<=300

 ;70)<=l₂<=180 l₁si l₂ se incadreaza in limite

9.Se calculeaza lungimile efective ale cordoanelor de sudura :

l_1s=l₁+2 a₁=102,62mm≈105mm

l_2s=l₂+2·a₂=66,53mm≈70mm