Выбор схемы стропильной фермы

Примечание. Выбор схемы ферм покрытия ведется на основании разработанных типовых решений с возможным отступлением от них, обусловленными особенностями проектирования здания. Очертание верхнего пояса фермы должно удовлетворять требованиям ГОСТ 23838-79, который регламентирует уклоны кровель из различных материалов. Так для рулонных и мастичных материалов уклон следует принимать 1, 5…5%, что позволяет применять фермы с параллельными поясами, в которых необходимый для стока воды уклон верхнего пояса (1, 5%) обеспечивается строительным подъемом. При кровлях из листовых профилированных материалов требуется уклон 10…20%, поэтому фермы в этом случае следует применять трапецеидального очертания. Высота фермы на опоре для ферм с параллельными поясами - 3150мм, трапецеидальных – 2200мм.

Решетку ферм рекомендуется принимать треугольной с дополнительными стойками и первым восходящим раскосом. Размер панели верхнего пояса ферм определяется размерами несущих элементов беспрогонного покрытия (шириной железобетонных плит) или шагом прогонов, поддерживающих кровлю из профилированных листов; обычно длина панели 3м.

В курсовом проекте следует принимать наиболее экономичные фермы с поясами из широкополочных тавров и с перекрестной решеткой из одиночных уголков.

 

 

Проверочный расчет типовой подкрановой балки

Пролет подкрановой балки равен шагу колонн вдоль здания l = 12 м. Режим работы кранов - 8К. Материал подкрановых балок - сталь С375; R_y = 345 МПа (при t = 10...20 мм). Размеры сечения подкрановой и тормозной балок приведены в табл. П1.5.

Нагрузки на подкрановую балку

Для крана грузоподъемностью 125/20 тс группы режима работы 8К наибольшее вертикальное усилие на колесе F_к1max = 550 кН, F_к2max = 580 кН; вес тележки G_т = 430 кН; вес крана с тележкой G_к = 1750 кН; тип кранового рельса КР70. Схема крана и крановой нагрузки приведена на рис.2. В целях упрощения расчета принимаем:

= (F_к1max + F_к2max)/2 = (550 + 580)/2 = 565 кН.

Нормативное значение горизонтальной нагрузки на одно колесо, направленной поперек кранового пути, при расчете прочности подкрановых балок принимаем в соответствии с п.4.5 [5]:

= 0, 1× F_кmax = 0, 1× 565 = 56, 5 кН.

Примечание. Для кранов групп режимов К1... К6 следует определять по формуле:

= 0, 05× (9, 8× Q + G_т)/n_о,

где Q - номинальная грузоподъемность крана, в тс;

G_т - вес тележки, кН;

n_о - число колес с одной стороны крана.

Расчетные значения усилий на колесо крана определяем с учетом коэффициента надежности по назначению g_n = 0, 95.

F_к = g_n × g_f × y× g_f1 × F_кmax = 0, 95× 1, 1× 0, 95× 1, 2× 565 = 673 кН;

Т_к = g_n × g_f × y× g_f2 × = 0, 95× 1, 1× 0, 95× 1, 1× 56, 5 = 61, 7 кН,

где g_f = 1, 1 - коэффициент надежности по нагрузке, п.4.8 [5];

y = 0, 95 - коэффициент сочетаний для групп режимов работы мостовых кранов 7К и 8К, y = 0, 85 для групп режимов 1К…6К, п.4.17 [5];

g_f1 = 1, 2 и g_f2 = 1, 1 - коэффициенты динамичности для группы режимов работы мостовых кранов 8К, g_f1 = 1, 1 и g_f2 = 1, 0 для групп режимов 6К и 7К, g_f1 = g_f2 = 1, 0, п.4.9 [5];

 

Нагрузки на поперечную раму

Примечание. Данные о весе конструктивных элементов покрытия приведены в табл. П1.2. Данные о весе снегового покрова земли в [4].

Все нагрузки на поперечную раму подсчитываются с учетом коэффициента надежности по назначению g_n = 0, 95 (класс ответственности здания 2).

Постоянная нагрузка

Определяем величину постоянной нагрузки на 1 м² покрытия здания.

 

Таблица 1

Номер конструктивных элементов по таблице	Характеристики здания и конструкции покрытия	Коэффициент надежности по нагрузке,	Нагрузка, кН/м2
			нормативная, gn	расчетная, g
	Защитный слой d =20 мм из гравия, втопленного в мастику Водоизоляционный ковер из 3 слоев рубероида Утеплитель 120 мм из плитного пенопласта g =50 кг/м3 Пароизоляция из одного слоя фольгонзона Профилированный настил из стали толщиной 1 мм Стальной каркас комплексной панели 3 х 12 м Конструкция фонаря, включая бортовые стенки и остекления Связи покрытия	1, 3   1, 3   1, 3   1, 3   1, 05   1, 05   1, 05 1, 05	0, 40   0, 15   0, 06   0, 05   0, 15   0, 18   0, 18 0, 05	0, 52   0, 20   0, 08   0, 06   0, 16   0, 19   0, 19 0, 06
	Итого		gn= 1, 22	1, 46
	Стропильные фермы (6…9%)× ( gn+S0) = 09(1, 22+1, 5)	1, 05	0, 24	0, 25
	Всего		1, 46	1, 71

Примечание: S₀ – нормативное значение веча снегового покрова на 1 м² горизонтально поверхности [4].

Расчетная равномерно распределенная погонная нагрузка на ригель:

q = g_n× g × b_ф/cos a = 0, 95× 1, 71× 12/1 = 19, 5 кН/м.

Опорная реакция ригеля рамы:

F_ф = q × L/2 =19, 5× 36/2 = 351 кН.

Расчетный вес колонны (см.(22.6) [1]):

- кН - верхняя часть (20% веса)

кН - нижняя часть (80% веса)

Поверхностная масса стен g_с=50 кг/м²; вес крыши и оборудования g_к=0, 55 кг/м; ²переплетов с остеклением - 35 кг/м².

Нагрузка на верхнюю часть колонны от массы стен и остекления, лежащих выше отметки 10, 80 м (см.рис.5):

F_в.с. = g × h_с.в. × b× g_n× g_f = 0, 5× 12× 12× 0, 95× 1, 1 = 75, 24 кН.

Рис.5 Схема стенового ограждения

Полная постоянная нагрузка F₁, приложенная в верхней части колонны на уровне отметки 10, 80 м (см.рис.5):

F₁ = F_в + F_в.с. = 24 + 75, 24 = 99, 24 кН.

Нагрузка на нижнюю часть колонны от массы стен и остекления:

F_н.с. = g_с × h_с.н.× В× g_n× g_f = 0, 5× 4, 6× 12× 0, 95× 1, 1 = 28, 84 кН.

Продольная постоянная нагрузка F₂, приложенная к нижней части колонны на уровне верхнего обреза фундамента по оси сечения колонны (рис.5):

F₂ = F_н + F_н.с. = 96 + 28, 84 = 124, 84 кН.

Снеговая нагрузка

Расчетная снеговая нагрузка для статического расчета рамы принимается равномерно распределенной по длине ригеля. По табл.4 [3] нормативное значение веса снегового покрытия S_о на 1 м² горизонтальной поверхности для IV снегового района (г. Златоуст) составляет 1, 5 кПа. Линейная распределенная нагрузка от снега на ригель:

S = g_f × g_n× m × S_o× B_ф = 1, 40× 0, 95× 1× 1, 5× 12 = 24 кН/м.

Опорная реакция ригеля от снеговой нагрузки (рис.6):

F₃ = S× L/2 = 24× 36/2 = 432 кН.

Рис.6 Постоянная и снеговая нагрузка на раму

 

Нагрузки от мостовых кранов

Вертикальное давление кранов (D_max и D_min) определяем по линиям влияния от установки двух сближенных кранов, при их невыгоднейшем для колонны положении на подкрановых балках, расположенных на одной линии, т.е. колеса одного крана ставятся над опорой, а другой вплотную к первому (рис.7).

Расчетное давление на колонну, к которой приближена тележка крана:

где кН - нормативное вертикальное усилие колеса, см. п.2.1;

у - ординаты линии влияния (рис.10);

g_т = 1, 5 кН/м² - полезная нормативная нагрузка на тормозной площадке;

b = 1, 5 м - ширина тормозной площадки;

y - коэффициент сочетаний (y = 0, 85 - для групп режимов работы кранов 1К...6К);

y=0, 95 - для групп режимов работы кранов 7К, 8К);

G_n = g_п.б.× BL/2 = 0, 4× 12× 36/2 = 86, 4 кН –нормативный вес подкрановых конструкций, условно включенный во временную нагрузку.

Рис.7 К определению нагрузок на раму от мостовых кранов, Q=125/20 тс

1 – подкрановая балка; 2 – колонны; 3 – тележка крана; 4 – крановый мост; 5 - груз

 

Нормативное усилие, передаваемое колесами другой стороны крана:

кН.

Расчетное давление на противоположную колонну:

Вертикальное давление кранов приложено с эксцентриситетоме =0, 5× h_н = =0, 5× 1, 5 = 0, 75 м по отношению к геометрической оси колонны и в этом сечении возникают сосредоточенные моменты:

M_max = e× D_max = 0, 75× 2853 = 2140 кН× м;

M_min = e× D_min = 0, 75× 923 = 736, 5 кН× м.

Нормативнаое значение горизонтальной нагрузки, направленной поперек кранового пути и вызванной торможением тележки, передаваемое одним колесом:

кН.

Наибольшее горизонтальное давление от двух кранов на поперечную раму, вызванное торможением тележки, определяем при том же положении их, что и при определении вертикального давления:

кН.

Ветровая нагрузка

Нормативное значение ветрового давления для II-го ветрового района (принимается по карте 3 обязательного прил.5 СНиП 2.01.07-85) w=0, 3кПа. Для типа местности В коэффициенты k, учитывающие изменение ветрового давления по высоте z, определяем по табл.6 [5], составляют:

z = 10 м - k = 0, 65;

z = 20 м - k = 0, 85;

z = 40 м - k = 1, 1.

Расчетные значения средних составляющих ветровой нагрузки w_m на высоте z над поверхностью земли определяем по формуле:

w_m = g_n × g_f × w_o× k× c× B = 0, 95× 1, 4× 0, 3× k× 0, 8× 12 = 3, 83× k кН/м,

где с - аэродинамический коэффициент, для наветренной стороны - с = +0, 8, для подветренной стороны - с = -0, 6;

В = 12 - шаг рам;

g_f – коэффициент надежности по ветровой нагрузке, п.6.11 [5].

Линейная распределенная нагрузка при высоте:

z = 10 м - w₁₀ = 3, 83× 0, 65 = 2, 48 кН/м;

z = Н_о = 16, 8 м - w_{16, 8} = 3, 83× 0, 786 = 3, 0 кН/м,

z = 23, 3 м - w_{23, 3} = 3, 83× 0, 891 = 3, 4 кН/м,

где Н_о - отметки низа строительной конструкции, Н_о = 16, 8 м, (см.п.1.2.);

k = 0, 786 - коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте для z=H₀, определяется по линейной интерполяции;

23, 3 м - отметка верха фонаря (см.рис.3);

0, 891 - коэффициент k, соответствующий отметки 23, 3 м.

Изгибающий момент в защемленной стойке (колонне) от фактической ветровой нагрузки (рис.8).

Рис.8 К определению ветровой нагрузки

Эквивалентная равномерно распределенная нагрузка с наветренной стороны:

кН/м.

Эквивалентная равномерно распределенная нагрузка с подветренной стороны:

кН/м.

Ветровую нагрузку, действующую на участке от низа стропильной фермы до конька фонаря, заменяем сосредоточенными силами (W, W'), приложенными на уровне нижнего пояса фермы:

кН,

кН.

Схема приложения ветровой нагрузки показана на рис.9.

 

Рис.9 Схема приложения ветровой нагрузки

 

Для расчета на ПК необходимы следующие показатели:

1 - расчетная равномерно распределенная постоянная нагрузка на ригель, q = 1.95 тс/м, п.3.1;

2 – продольная постоянная нагрузка, приложенная в верхней части колонны, F₁ = 9.92 тс, п.3.1;

3 – продольная постоянная нагрузка на уровне верхнего обреза фундамента, F₂= 14.48 тс, п.3.1;

4 - расчетная равномерно распределенная нагрузка на ригель от снега, s =2.4 тс/м, п.3.2;

5 – сосредоточенный момент, M_max = 214 тс× м, п.3.3;

6 - сосредоточенный момент, M_min = 73.65 тс× м, п.3.3;

7 – расчетное давление на колонну, D_max = 285.3 тс, п.3.3;

8 - расчетное давление на колонну, D_min = 92.3 тс, п.3.3;

9 – наибольшее горизонтальное давление от двух сближенных кранов на поперечную раму, вызванное торможение тележки, T = 10.02 тс, п.3.3;

10 – эквивалентная равномерно распределенная нагрузка на раму с наветренной стороны, q_э = 0.264 тс/м, п.3.4;

11 – то же, подветренной стороны, q_э^¢ = 0.2 тс/м, п.3.4;

12 – ветровая нагрузка с наветренной стороны, действующая на участке от низа стропильной фермы до конька фонаря, W = 2.08 тс, п.3.4;

13 – то же, с подветренной стороны, W^¢ = 1.56 тс, п.3.4.

Полученные данные заносят в табл. П3.1.

Расчет колонны

Расчетные усилия в сечениях левой колонны приведены в табл. П3.1. Для верхней части колонны в сечении 1-1 М = 1116 кН× м; N = 849 кН; в сечении 2-2 при том же сочетании нагрузок (1, 2, 4, 6, 8) М = 169 кН× м. Для нижней части колонны М₁ = 950 кН× м; N₁ = -3454 кН (сечение 3-3 изгибающий момент догружает подкрановую ветвь); М₂ = -1861 кН× м; N₂ = -1894 кН (сечение 4-4 изгибающий момент догружает наружную ветвь); Q_max = 201, 5 кН.

Соотношение жесткостей верхней и нижней частей колонны J_в/J_н = 1/5; материал колонны - сталь С 245, бетон фундамента - В 12, 5. Конструктивная схема колонны показана на рис. 10.

 

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться: