Расчётно - конструктивный раздел.

Исходные данные по шифру 05063

·	Пролет производственного здания (L)	- 24 м;
·	Грузоподъемность мостового крана (Q)	- 80/20т;
·	Режим работы	- С(средний);
·	Группа здания	- Ι;
·	Длина промышленного здания	- 48 м;
·	Район строительства	- Рязань;
·	Тип здания	- отапливаемое;
·	Уклон верхнего пояса фермы	- i = 1: 8;
·	Отметка головки рельса (Н1)	- 14 м;
·	Шаг ферм (Вф)	- 6 м;
·	Шаг рам (В)	- 12 м;
·	Снеговой район	- I I I;
·	Вес снегового покрова (Sg)	-1, 8 кН/м;
·	Ветровой район	- I;
·	Ветровое давление (Wo)	- 0, 23 кН/м .

 

Шифр 863

 

Расчётно - конструктивный раздел.

 

Компоновка конструктивной схемы каркаса

 

Размещение колонн в плане в данном курсовом проекте принимаем в соответствии с заданием; шаг колонн – 12м, пролет 24м. Схема размещения колонн представлена на рис. 1.1.

 

Рис. 1.1.

Важной задачей является решение системы связей каркаса. Связи между фермами, создавая общую пространственную жесткость каркаса, обеспечивают устойчивость сжатых элементов ригеля из плоскости ферм, перераспределение местных нагрузок, приложенных к одной из рам, на соседние рамы, удобство монтажа, заданную геометрию каркаса, восприятие и передачу на колонны некоторых нагрузок.

Система связей покрытия состоит из горизонтальных и вертикальных связей. Горизонтальные связи располагаются в плоскостях нижнего и верхнего пояса ферм. Горизонтальные связи состоят из продольных и поперечных (рис. 1.2; 1.3, а).

 

Рис.1.2. Горизонтальные связи по верхнему поясу

Система связей между колоннами обеспечивает во время эксплуатации и монтажа геометрическую неизменяемость каркаса, его несущую способность и жесткость в продольном направлении, а также устойчивость колонн из плоскости поперечных рам (рис.1.3, б, в).

Рис.1.3.

а) схема горизонтальных связей по нижнему поясу; б) схема вертикальных связей между фермами; в) схема вертикальных связей между колоннами

 

2.2.. Компоновка однопролетных рам

 

Компоновку рамы начинают с установления генеральных размеров элементов конструкций в плоскости поперечника по вертикали и по горизонтали.

 

Определение вертикальных размеров

где h_к – высота крана по ГОСТу, принимаемая для данного крана 3700 мм (при уклоне верхнего пояса 1: 8, и пролете здания 24 м);

а = 200 мм учитывает прогиб фермы;

100 мм – зазор безопасности.

Н₂ = 3700 + 200 + 100 = 4000 мм.

По рис.6 имеем

Н₀ = Н₁ + Н₂ = 14000 + 4000 = 18000 мм.

В соответствии с «Основным положением по унификации» размер Н₀ принимаем кратным 1, 8 м при Н₀ > 10, 8 м. Следовательно, принимаем Н₀ =18 м.

 

Далее находим высоту верхней части колонны (рис.1)

Н_в = Н₂ + h_p + h_п.б.,

где h_p = 150 мм, h_п.б. = 1600 мм – соответственно высота рельса, высота подкрановой балки.

Н_в = 4000 + 120 + 1600 = 5750 мм.

Принимаем Н_в =5800мм

Высота нижней части колонны будет

Н_н = Н₀ + h_б - Н_в = 18000 + 800 – 5800 = 13000 мм,

Н_н =13000 мм

 

где h_б = 800 мм – высота заглубления базы колонны.

Общая высота стоек рамы

Н = Н_н + Н_в = 13000 + 5800 = 18800 мм.

Высота фермы у опоры ( ) зависит от уклона верхнего пояса. Принимаем

Высоту фонаря определяем светотехническим или теплотехническим расчетами в соответствии с требованиями унификации.

Высота фонаря: 2500+300=2800 мм.

 

 

Определение горизонтальных размеров

 

Принимаем b₀ = 250 мм.

Ширину верхней части колонны b_в Н_в/12 = 5800/12 =443 мм. Принимаем b_в =450 мм

Ширина нижней части колонны будет:

b_н = 0, 5 b₀ + = 0, 5 250 + 1000 = 1125 мм,

Принимаем b_н =1250 мм

где = 1000 мм при грузоподъемности крана Q = 80 т.с.

Для обеспечения жесткости цеха в плоскости рамы для цехов среднего режима работы кранов необходимо принять

b_н Н_н /20 = 13000/20 = 650 мм.

Условие выполняется.

Пролет крана будет

L_к = L - 2 =24000 – 2^.1250 = 21500 мм.

 

ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАГРУЗОК НА РАМУ

Снеговая нагрузка

На этом этапе расчетов распределение снега принимают равномерно по всему покрытию, поэтому

s = s₀ B_ф,

здесь S_g – расчетная снеговая нагрузка, принимаемая по III району строительства, 1, 8 кН/м²;

s = 1, 8^. 6 = 10, 8 кН/м.

Сосредоточенная сила на колонну от снеговой нагрузки:

V_р = s × L /2 = 10, 8 ^. 24/2 = 129, 6 кН.

 

Нагрузки от мостовых кранов

 

При расчете однопролетных промзданий крановая нагрузка учитывается от одного крана грузоподъемностью 80т с учетом сочетания крановых нагрузок n_c. Для цехов среднего режима n_c = 0, 85.

Вертикальное давление кранов определяем по линиям влияния опорной реакции общей опоры двух соседних подкрановых балок.

 

 

Рис. 3.3 Линия влияния при загружении двумя кранами и схема загружения колонн

 

Максимальное давление колеса крана принимаем из справочных данных по мостовым кранам. Для кранов Q 80 т.с. допускается принимать:

Р_max = кН.

Минимальное давление колеса крана определяется по формуле:

где G_k =1029кН – вес крана с тележкой;

n₀ = 4 – количество колес на одной стороне моста крана.

 

Расчетные давления на колонну будут:

где:

n = 1, 2 – коэффициент перегрузки;

G_п.к. = B × G = 12·5·1, 05 = 63 кН – вес подкрановых конструкций.

 

Подкрановые балки устанавливают с эксцентриситетом e₁ по отношению к оси нижней части колонны, поэтому от вертикальных давлений возникают сосредоточенные изгибающие моменты:

Величина e₁ определяется в зависимости от положения оси нижней части колонны, т.к. на этом этапе сечение колонны неизвестно, то можно принять:

e₁ = 0, 5b_н = 0, 5^.1250 = 625 мм = 0, 625 м

Расчетное горизонтальное давление T от торможения тележки с грузом определяется по формуле:

где f = 0, 1 – коэффициент трения;

G_T = 323 кН – вес тележки.

В действительности сила Т приложена на уровне верхнего пояса подкрановой балки. Для упрощения расчета допускается прикладывать ее на уровне уступа колонны, т.е. в том же месте, где приложены вертикальные давления.

Определить именно какой колонне передается сила поперечного торможения не представляется возможным, поэтому расчет рамы от этой силы следует выполнять по четырем схемам загружений.

Ветровая нагрузка

 

Для одноэтажных производственных зданий учитывается только статическая составляющая ветровой нагрузки. Она вызывает активное давление с наветренной стороны и отсос – с противоположной стороны.

 

Нормативное значение давления ветра на вертикальную поверхность продольной стены зависит от района строительства, типа местности и высоты от уровня земли. Согласно СНиП “Нагрузки и воздействия” давление ветра на произвольной отметке от уровня земли определяется по формуле:

 

 

где w₀ = 0, 23кН/м² – нормативная ветровая нагрузка для I-го ветрового района;

с – аэродинамический коэффициент учета конфигурации здания:

для активного давления с = 0, 8;

для отсоса с’ = 0, 6;

k – коэффициент учета изменения высоты и типа местности.

 

- нормативная скорость напора ветра на высоте 5 м.

- нормативная скорость напора ветра на высоте 10 м.

- нормативная скорость напора ветра на высоте 20 м.

- нормативная скорость напора ветра на высоте 30 м.

 

Для определения ветровой нагрузки рассматривается расчетный блок шириной В (часть продольной стены). При этом давление ветра до низа ригеля прикладывается к стойкам рамы в виде распределенных нагрузок, а давление от шатровой части – в виде сосредоточенной силы, приложенной к верхушкам стоек.

С целью упрощения расчетов фактическая эпюра давления ветра до отметки низа ригеля (по высоте Н=18 м) заменяется эквивалентной равномерно распределенной нагрузкой:

Где к_э =1, 031 – коэффициент приращения напора за счет увеличения давления по высоте, для высоты 18 м.

Для определения сосредоточенной силы от давления ветра в пределах шатра необходимо принимать фактическое давление ветра, изменение которого по высоте показано на рисунке.

Определяем ветровые нагрузки, действующие с наветренной стороны:

а) погонная нагрузка на колонну:

- активная:

где В_фахв – шаг колонн В, а если имеются фахверковые стойки, то шаг этих стоек.

б) расчетная сосредоточенная сила от давления ветра на шатер цеха представляет собой равнодействующую давления на грузовую площадь с размерами Н_ш ´ В.

Для случая с наличием фахверка и шатровой нагрузки имеем:

 

- для активного давления:

- нормативная скорость напора ветра на высоте 18 м.

 

Общие указания

 

Целью статического расчета является определение расчетных усилий в характерных сечениях элементов рамы, которые необходимы для подбора сечения элементов, для расчета сопряжений и узлов.

Принято усилия определять от каждой нагрузки в отдельности, затем на основе сочетаний нагрузок выявить неблагоприятное загружение для каждого сочетания и соответствующие расчетные усилия.

В первую очередь необходимо принять расчетную схему рамы на основании конструктивной схемы поперечника. Принятая расчетная схема на рис. 9.

 

 

 

 

Рис. 4.1. Расчетная схема

На этом этапе сечения стоек и ригеля неизвестны, приходится задаваться отношением жесткостей элементов рамы:

Получим I_В=1, I_Н=6, I_Р=18.

 

Из опыта проектирования известно:

мм.

Коэффициент пространственной работы каркаса a_пр зависит от типа кровли, которая классифицируется на жесткие и нежесткие. При жестких кровлях из ж/б плит с замоноличиванием швов a_прнаходится по формуле:

где m_p =5 – число рам в блоке;

h₂, h_i – определяются согласно рис. 10.

β – коэффициент, учитывающий разгружающее влияние смежных рам по отношению к

рассматриваемой, находится по формуле:

,

здесь 2n₀ – общее число колес у двух сближенных кранов на одном пути;

∑ y_i – сумма ординат при определении D_max.

Рис. 4.2. Расчетная схема

Дальнейший статический расчет рамы производим на ЭВМ с помощью программы “СТАТРАСЧЕТ 3”.Все исходные данные для выполнения расчета занесены в табл.2.

Таблица 2

L, м

Н, м

Н2, м

НВ, м

IH

IB

IP

E, м

АПР

К

N

S

Dmax, кН

Dmin, кН

18, 8

5, 8

5, 8

0, 4

0, 483

0, 778

1902, 08

540, 5

 

Mmax, кНм	Mmin, кНм	G, кН/м	P, кН/м	T, кН	GEK, кН/м	W, кН	GEK1, кН/м	W1, кН	NB	NH
1188, 8	337, 81	19, 99	10, 8	71, 12	1, 365	24, 1568

 

Определение нагрузок

Постоянные нагрузки

Таблица 1

Конструктивные элементы	Нормативная нагрузка, gнкр, кН/м2	Коэффициент надежности по нагрузке, γ f	Расчетная нагрузка, gкр, кН/м2
Ограждающие элементы кровли
Защитный слой из гравия на битумной мастике (20 мм)	0, 4	1, 3	0, 52
Гидроизоляция из 2 слоев линокрома	0, 09	1, 2	0, 108
Цементная стяжка 20мм	0, 4	1, 3	0, 52
Минераловатные плиты δ =80мм плотностью ρ = 100 кг/м3	0, 08	1, 2	0, 096
Пароизоляция из 1 слоя рубероида	0, 05	1, 3	0, 065
Несущие элементы кровли
Ж/б панели из тяжелого бетона (с заливкой швов) размером 3х12 м	1, 6	1, 1	1, 75
	Σ =2, 62 кН/м2		Σ =3, 059кН/м2
Металлические конструкции покрытия
Стропильные фермы	0, 1	1, 05	0, 105
Связи покрытия	0, 04	1, 05	0, 042
Каркас фонаря	0, 12	1, 05	0, 125
	Σ =0, 26 кН/м2		S=0, 272кН/м2

 

Величину сосредоточенной силы от постоянных нагрузок определяем с учетом грузовой площади bxd, где b – шаг ферм; d – длина панели верхнего пояса

Р=b× d(g/cosα +1, 05g)_.=6·3(3, 059/0, 992+1, 05·0, 272)=60, 65 кН,

где α =7, 28 - угол наклона верхнего пояса;

g=0, 272 кН/м² -нагрузка от собственной массы металлоконструкций покрытия.

Снеговая нагрузка

Для определения сосредоточенных сил в узлах ферм от снеговой нагрузки рассматривают различные возможные варианты загружения покрытия снегом.

Коэффициенты перераспределения снега Ci определяются по формуле:

Расчетная интенсивность снеговой нагрузки:

кН

 

Рис.5.5.Обозначение узлов.

 

 

 

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. СНиП 2.01.0.7-85*.Нагрузки и воздействия. Нормы проектирования. - М., 1982

2. СНиП II-23-81*. Стальные конструкции. Нормы проектирования. - М., 1982

3. Металлические конструкции. Под. Ред. Беленя Е. И. - М.: Стройиздат, 1976

4. Телоян А. Л. Конструктивные схемы и узлы стальных конструкций одноэтажных производственных зданий. Методические указания для курсового и дипломного проектирования. Альбом №2. - Иваново, ИСИ, 1985

5. Телоян А. Л. Расчет и конструирование стальных стропильных ферм. Методическое указание для курсового и дипломного проектирования. - Иваново, ИИСИ, 1984

6. Телоян А. Л. Статический расчет рам одноэтажных однопролетных производственных зданий. Методические указания по курсовому и дипломному проектированию для специальностей: 1402, 1205. - Иваново, ИИСИ, 1985

7. Телоян А. Л. Металлические конструкции: Нормативные и справочные материалы для курсового и дипломного проектирования. Иваново - ИГАСА, 2005.

8. Строительные конструкции: «Металлические конструкции», «Железобетонные и каменные конструкции», «Конструкции из дерева и пластмасс». Учебное пособие «Контроль знаний студентов по курсовому проектированию, экзаменам и зачетам» специальности 2903 «Промышленное и гражданское строительство» всех форм обучения / Иван. гос. архит.-строит. универ.; Сост.: С.А. Малбиев, А.Л. Телоян, А.Н. Лопатин - Иваново, 2006.

 

Исходные данные по шифру 05063

·	Пролет производственного здания (L)	- 24 м;
·	Грузоподъемность мостового крана (Q)	- 80/20т;
·	Режим работы	- С(средний);
·	Группа здания	- Ι;
·	Длина промышленного здания	- 48 м;
·	Район строительства	- Рязань;
·	Тип здания	- отапливаемое;
·	Уклон верхнего пояса фермы	- i = 1: 8;
·	Отметка головки рельса (Н1)	- 14 м;
·	Шаг ферм (Вф)	- 6 м;
·	Шаг рам (В)	- 12 м;
·	Снеговой район	- I I I;
·	Вес снегового покрова (Sg)	-1, 8 кН/м;
·	Ветровой район	- I;
·	Ветровое давление (Wo)	- 0, 23 кН/м .

 

Шифр 863

 

Расчётно - конструктивный раздел.

 

1234Следующая ⇒

Поделиться: