Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Исходные данные

Запроектировать стальной каркас однопролетного здания сборочного цеха со следующими исходные данными:

- пролет здания -- 18 м; длина здания -- 120 м; шаг колонн и ферм -- 12 м;

- крановое оборудование цеха - два электрических мостовых крана с грузоподъемностью Q= 1000/200 кН;

- отметка головки кранового рельса -- 14,5 м;

- район строительства -- г. Харьков;

- покрытие -- профелированный стальной настил по прогонам.

Все заводские соединения сварные, монтажные на болтах нормальной точности и монтажной сварки.

1. Компоновка конструктивной схемы каркаса

1.1 Разбивка сетки колонны

Разбивку сетки колонн здания производят с учетом требований унификации габаритных схем промышленных зданий и конструктивных элементов. В курсовом проекте длина здания поэтому температурный шов вдоль здания не требуется. Геометрические оси торцовых колонн основного каркаса смещаются от разбивочной оси на 500 мм. сталь сварный монтажный мостовой

1.2 Компоновка поперечной рамы каркаса

Для заданного кранового оборудования и пролета здания 18 м выписываем из каталога на краны из таблицы 1 следующие габаритные размеры и нагрузки:

Грузо-подъ-ёмность, Q, kH	Про-лёт зда-ния, L, м	Габаритные размеры, мм	Давление колеса, кН	Вес, кН
		Высота, Н	Ширина, В	База К	Свес моста крана В	F max	F max	Тележ-ки	Крана с тележ-кой
1000	18	3700	9350	4600	400	410	450	410	1250

1.3 Установление вертикальных размеров рамы

Полная (полезная) высота цеха -- расстояние от уровня пола до низа стропильных ферм - определяется по формуле:



Где

-расстояние от пола до головки кранового рельса. Оно задается технологическим условием производства как отметка головки кранового рельса. По условию данного проекта

-расстояние от отметки головки кранового рельса до низа стропильных ферм. Конструктивно оно определяется высотой крана по каталогам Н

Где

100 - минимальный зазор между верхом тележки крана и строительными конструкциями, установленный по требованиям техники безопасности, мм;

- размер, учитывающий прогиб конструкций покрытия и высоту выступающих вниз элементов связей, принимаемый равным 200...400 мм. Необходимо выбрать так, чтобы расстояние hбыло кратным 200 мм.

Высота верхней части колонн

Где - высота подкрановой балки, предварительно принимаемая равной 1/6...1/8 пролета балки (пролет подкрановой балки равен шагу колонн -- 12 м);



- высота кранового рельса, определяемого по ГОСТ 4121 -76*. Для крана с грузоподъемностью , .

Следовательно, высота верхней части колонн

.

Высота нижней части колонн ; где

,

,

- заглубление башмака колонн ниже уровня пола цеха.

.

Общая высота колонн от низа башмака до низа ригеля:

.

1.4 Установление горизонтальных размеров рамы

Принимаем привязку наружной грани колонны к разбивочной продольной оси 500 мм.

Устанавливаем ширину верхней части колонны

.

Размер .

Пролет мостового крана и пролет здания связан зависимостью:



; где

- наименьшее расстояние от оси кранового рельса до разбивочной оси колонны

.

Следовательно: .

Принимаем условие, что ось подкрановой балки совмещаетcя с осью подкрановой ветви нижней части колонны. В этом случае ширина нижней части колонны

Рис. Схема поперечной рамы



2. Нагрузки, действующие на раму

2.1 Постоянные нагрузки от массы конструкций покрытия

В постоянную нагрузку от кровельного покрытия включаются нагрузки от всех слоев кровли, ограждающих конструкций покрытия, несущих конструкций стропильных ферм, связей. Величину расчетной постоянной нагрузки на 1 м покрытия удобно определять в табличной форме (табл.2).

Таблица 2. Постоянная поверхностная распределенная нагрузка от покрытия

Тип и конструкция покрытия	Нормативная нагрузка,	Коэффициент надёжности по нагрузке.	Расчётная нагрузка, .
Профелированный металлический лист	0.15	1,05	0,156
Прогон	0,16	1,05	0,168
Стропильная ферма	0,3	1,05	0,315
	0.61	1,05	0.65

Имеем:

Нормативная постоянная нагрузка; .

Расчетная постоянная нагрузка: .

Расчетная постоянная погонная нагрузка: ,

Где

- угол между покрытием и горизонтальной плоскостью. Для малоуклонных ферм

- шаг стропильных ферм. =12м.

Следовательно, расчетная постоянная погонная нагрузка:

2.2 Снеговая нагрузка

Определение снеговых нагрузок по п.8 ДБН В.1.2-2:2006

; где

- характерестическое значение веса снегового покрова на 1 м горизонтальной поверхности земли. Оно определяется по ДБН В 1.2:2-2006 «Нагрузки и Воздействия» (По карте 1 приложения 5 находим нормативный вес снегового покрова для города Харьков ).

- коэффициент перехода от веса снегового покрова земли к снеговой нагрузке на покрытие. Для малоуклонной кровли (т.е. )

Расчетная снеговая нагрузка определяется по формуле:

где

- коэффициент надежности для снеговой нагрузки. Примем 1

Следовательно, расчетная снеговая нагрузка будет:

кН/м.



Расчетная погонная нагрузка на ригель рамы, кН/м, определяется по формуле:

где - шаг стропильных ферм =12 м.

Поэтому расчетная погонная нагрузка на ригель рамы будет:

кН/м.

2.3 Ветровая нагрузка

По карте ДБН В.1.2-2-2006 «Нагрузки и воздействия» находим, что город Харьков относится к 2-му ветровому району. Характерестическое значение ветрового давления w₀ =0,45 кН/м².

Запишем формулу ДБН В.1.2-2-2006 для определения нормативного значения средней составляющей ветровой нагрузки w_m на высоте z над поверхностью земли

w_m = w₀ СВ, где

- коэффициент надежности по предельному значению ветровой нагрузки, определяемый по 9.14 ДБН В.1.2-2-2006;

w₀ - характеристическое значение ветрового давления по 9.6;

С-коэффициент, определяемый по формуле:

, где

- аэродинамический коэффициент, определяемый по 9.8,

- коэффициент высоты сооружения, определяемый по 9.02,

- коэффициент географической высоты, определяемый по 9.10,

- коэффициент рельефа, определяемый по 9.11,

- коэффициент направления, определяемый по 9.12,

- коэффициент динамичности, определяемый по 9.13,

В коэфициенте С для удобства расчета примем все составляющие =1, кроме Сh,что и будет менять наше значение С.

Подставим в эту формулу выражение для нормативного значения ветровой нагрузки и значение шага поперечных рам , мы имеем:

- Расчетное значение ветровой нагрузки для наветренной стороны:

- Расчетное значение ветровой нагрузки для заветренной стороны:

Следовательно, расчетные ветровые нагрузки с наветренной стороны и с заветренной стороны будут иметь значения, как показано в табл. 3.

Таблица 3. Расчетные ветровые нагрузки с наветренной стороны и с заветренной стороны

Высота над поверхностью земли h(м)
10	0,40	1,73	1,30
20	0,65	2,81	2,11
40	1,00	4,32	3,24

Методом линейной интерполяции находим значения фактической ветровой нагрузки:

- в уровне нижнего пояса стропильной фермы:



- в уровне верхнего пояса стропильной фермы:

Рис. Схема ветровой нагрузки на раму проектируемого здания:

а - Фактическая эпюра ветровой нагрузки,

б -- Расчетная эквивалентная нагрузка

Для удобства расчета "ломаную" ветровую нагрузку заменяем эквивалентной равномерно распределенной по всей высоте (рис.1,б). Эквивалентные нагрузки активного и пассивного давлений ветра рассчитывают по формулам:

Получаем;



Ветровая нагрузка, действующая в пределах высоты ригеля, заменяется сосредоточенными силами и , приложенными в уровне низа ригеля рамы:

Окончательно получаем расчетную эквивалентную ветровую нагрузку, как показано на рис.1.б.

2.4 Крановые нагрузки

Невыгодным для поперечной рамы является такое положение кранов, при котором они сблизились для совместной работы, а их тележки находятся в одном из крайних положений. При этом со стороны крана, к которой приблизились тележка, через каждое колесо крана на крановый рельс будет передаваться максимальное давление F,max, а на каждое колесо противоположной стороны крана - минимальное давление F,min.

Максимальное давление колеса крана на рельс, кН, принимается в зависимости от грузоподъемности, пролета и режима работы крана.

F,max = 450 кН

Минимальное давление колеса крана на рельс, кН, определяется по формуле

где

- вес крана с тележкой

- грузоподъемность крана

- число колес по одну сторону крана

Определим характеристическое значение вертикального давления мостовых кранов

Определим расчетное значение давления мостовых кранов

где

- коэффициент сочетания крановых нагрузок. При совместной работе двух

кранов легкого и среднего режимов работы (1К…6К) он равен 0,85

-коэффициент надежности по крановой нагрузке

Определим расчетное значение давления мостовых кранов с учетом собственного веса подкрановой конструкции

кН

кН

Есцентриситет действия сил D_max та D_min:

;

.

Определим горизонтальные нагрузки от действия мостовых кранов

Соберем нагрузки от 8 ми колесных кранов

Рис. Вариант приложения боковых сил для многоколесных кранов

Характеристическое значение горизонтальной нагрузки р₀₁, направленной вдоль кранового пути и вызываемой торможением моста электрического крана, следует принимать равным 0,1 от характеристического значения вертикальной нагрузки на тормозные колеса рассматриваемой стороны крана.

слева

справа

Рис. Нагрузки от воздействия крана



3. Определение жесткости элементов рамы

Приближенные значения геометрических характеристик ригеля определяем из условия равенства максимальных прогибов сквозной фермы и эквивалентной ей сплошной балки [4]:

Эквивалентный момент инерции сквозного ригеля

где

- коэффициент, учитывающий влияние уклона верхнего пояса и податливость решетки. Для стропильной фермы выполненной из малоуглеродистой стали при уклоне верхнего пояса принимаем ;

- высота типовой фермы на опоре ;

- расчетное сопротивление материала ригеля по пределу текучести.

.

- максимальный расчетный момент в ферме как в сплошной балке пролетом L пролет поперечной рамы, т.е. от действия расчетной погонной постоянной нагрузки ( см.п.2.1) и расчетной погонной снеговой нагрузки ( см. п.2.2.).

Следовательно:

Отсюда имеем эквивалентный момент инерции сквозного ригеля



Площадь поперечного сечения поясов ригеля

Принимаем, значение модуля упругости малоуглеродистой стали:

Получаем значение жесткости ригеля на изгиб

и жесткости ригеля на сжатие

Момент инерции нижней части колонны определяем по формуле:

где

- опорная реакция фермы от постоянной и снеговой нагрузок



- наибольшее расчетное давление на колонну от вертикальной крановой нагрузки. ,

- ширина низа колонны, равная расстоянию от наружной грани колонны до оси подкрановой ветви. .

- коэффициент, зависящий от типа сечения колонн, шага рам и их высоты. При шаге рам , . Принимаем .

- расчетное сопротивление материала колонны.

.

Следовательно, момент инерции нижней части колонны:

Для определения площади поперечного сечения нижней части колонны используем зависимость

Принимаем, значение модуля упругости малоуглеродистой стали:

Получаем значение жесткости нижней части колонн на изгиб:



и жесткости нижней части колонн на сжатие:

- коэффициент, зависящий от типа сечения колонн, шага рам и их высоты. При шаге рам , . Принимаем .

- расчетное сопротивление материала колонны.

.

; где

- ширина верхней части колонны ;

- коэффициент, учитывающий фактическое неравенство площадей и радиусов инерции поперечных сечений верхней и нижней частей колонн, .

Следовательно, момент инерции верхней части колонны:

Для определения площади поперечного сечения верхней части колонны используем зависимость:

Принимаем, значение модуля упругости малоуглеродистой стали:



Получаем значение жесткости верхней части колонн на изгиб

и жесткости верхней части колонн на сжатие

Размещено на Allbest.ru

...