Мы поможем в написании ваших работ!



ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?

Компоновка конструктивной схемы каркаса

Поиск

Компоновка конструктивной схемы каркаса

 

Основной несущей системой для двухпролетного отапливаемого промышленного здания является двухпролетная поперечная рама.

Разбивка сетки колонн

 

Размещение колонн в плане принимаем в соответствии с требованиями унификации промышленного здания. Шаг колонн принимаем 12 м. У торцов здания колонны смещаем от оси на 500 мм для удобства оформления узлов здания стандартными стеновыми сэндвич-панелями. Устройство температурных швов не требуется, так как размеры здания в плане(длина 180 м< 230м; ширина

60м < 150м) не превышают предельных размеров температурных блоков, установленных нормами проектирования.

Рисунок 1 Размещение колонн двухпролетного здания

 

 

Выбираем для двухпролетного здания шарнирное сопряжение ригеля с колоннами и защемление колонн в фундаментах.

 

Выбор ограждающих конструкций для стен и покрытий

В качестве ограждающей конструкции стен для проектируемого отапливаемого здания используем трехслойные сэндвич-панели прямоугольного сечения со средним слоем из утеплителя. Панели применяем длиной 1.8м шириной 1,2 м.

 

 

 

 

Компоновка поперечной рамы каркаса здания

 

 

Рисунок 2 Фрагмент конструктивной схемы двухпролетной рамы

 

 

Вычислим отметку низа фермы:

,

где - отметка головки подкранового рельса, м;

;

- расстояние между отметками головки рельса и низа фермы, м,

,

где - высота мостового крана, принимается по справочным данным в зависимости от грузоподъемности крана и пролета здания, м;

Грузоподъемность крана по исходным данным 80/20тн, пролет здания 30 м. мм.

а- зазор, a =300мм;

;

- откорректированная отметка;

Полученная отметка кратна 1,8 м, что удовлетворяет требованиям модульности.

Найдем расстояние от низа подкрановой балки до низа фермы:

,

где - высота рельса по справочным данным, = 200мм;

- высота подкрановой балки, = 1/8*12=1,5 м;

.

Найдем расстояние от низа колонны до низа подкрановой балки:

,

где - величина заглубления колонны, ;

.

Найдем ширину нижней части колонны:

,

где - расстояние от оси до наружной грани колонны, для мостового крана = 0,5 м;

- расстояние от оси до внутренней грани колонны,

,

где - ширина верхней части колонны, ,

- технологический зазор между колонной и краном, = 0,075м,

- расстояние между боковой гранью крана и наружной гранью нижней части колонны, принимается по справочным данным, = 0,4 м,

,

.

Должно соблюдаться условие:

,

- условие выполняется

Связи между колоннами

 

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

 

Вертикальные связи между колоннами устраиваем в верхнем надкрановом ярусе и нижнем подкрановом. В состав вертикальных связей включаем подкрановые балки, которые служат распорками, расстояние между вертикальными связями не превышает 60 м. Систему связей применяем крестовую как более жесткую.

 

Рисунок 3 Размещение вертикальных связей

 

 

Связи по покрытию

 

Связи по покрытию включают вертикальные связи между фермами, горизонтальные связи по верхним и по нижним поясам ферм. Связи по верхним поясам устраиваем для того, чтобы воспринять часть ветровой нагрузки и предотвратить от выпучивания сжатые стержни верхних поясов. Поперечные связевые фермы устраиваем в торцах и в середине здания. Связи по нижним поясам устанавливаем для восприятия ветровых и крановых нагрузок продольного и поперечного направления. Дополняем связи контурными связевыми фермами, предназначенными для восприятия горизонтальных тормозящих усилий кранов.

 

Рисунок 4 Горизонтальные связи по верхним поясам ферм(шаг ферм 12м)

1 –распорка в коньке ферме

 

 

Рисунок 5 Горизонтальные связи по нижним поясам ферм (шаг ферм 12м)

2 –растяжка по нижнему поясу

 

 

 

Постоянные нагрузки

 

Постоянная нагрузка складывается из нагрузки на ригель и нагрузки на колонну.

Постоянную нагрузку на ригель рамы принимаем равномерно распределенной по длине ригеля. В распределенную поверхностную нагрузку входят: нагрузка от кровли, конструкций фермы, связи.

Все нагрузки подсчитываются с учетом коэффициента надежности по назначению

(табл.2 ГОСТ Р 54257- 2010)

Таблица 1 Постоянная поверхностная распределенная нагрузка от покрытия

 

Вид нагрузки Нормативная, кПа Коэффициент надёжности по нагрузке Расчетная, кПа
1. Прогоны 0,1 1,05 0,11
2. Кровельная сэндвич-панель с минватой (200мм) 0,31 1,2 0,37
   

q=g*B* –расчетная нагрузка на 1 погонный метр кровли от собственного веса покрытий, стропильных ферм и связей по фермам.

где g=0,48 кПа –расчетная нагрузка на 1 кровли от собственного веса покрытия;

В=12м –шаг стропильных ферм;

=1 –коэффициент надежности по назначению;

q= g*B* = *12/1=5,76кПа

 

Таблица 2 Расход стали на производственные здания общего назначения

Грузоподъемность мостового крана,т     Расход стали, кг/ здания
Шатер Колонны Подкрановые балки Всего
До 100 30-45 25-60 20-60 80-150

 

Расчетный вес колонны. Верхняя часть(20% веса), нижняя часть(80% веса)

 

=1

 

 

где (табл.2 (ГОСТ Р 54257- 2010 Надежность строительных конструкций и оснований)

к-т надежности для металлических конструкций(табл.7.1 (СП 20.13330.2011 Нагрузки и воздействия));

- расход металла на колонну, принимаемый по таблице 2;

 

Поверхностная масса стен, стеновая сэндвич-панель толщиной 120мм

(22,8, кг/ ), переплеты с остеклением (35 кг/ )

 

В верхней и нижней частях колонны (включая вес этих частей колонны):

,

,

где и - длина верхней и нижней части колонны;

- модуль оконных переплетов по высоте;

n- количество модулей оконных переплетов по высоте.

 

6,1-1 42,25кН

 

16,5-4 129,1кН

 

Снеговая нагрузка

 

Определяем полное расчетное значение снеговой нагрузки S на горизонтальную поверхность покрытия по формуле:

S 0 = 0,7· ce· ct ·Sg ·μ

где

-расчетное значение веса снегового покрова земли на 1м^2,для 5 снегового района РФ (г.Сим) (10.2 СП 20.13330.2011 Нагрузки и воздействия)

 

сe – коэффициент, учитывающий снос снега с покрытий зданий под действием ветра или иных факторов (10.5 СП 20.13330.2011 Нагрузки и воздействия);

сt – термический коэффициент (10.6 СП 20.13330.2011 Нагрузки и воздействия);

 

(1,2

 

b=60м –ширина покрытия;

V=4м/с; (карта№2 СП 20.13330.2011 Нагрузки и воздействия)

 

μ=1 (μ – коэффициент перехода от веса снегового покрова земли к снеговой нагрузке на покрытие (10.4 СП 20.13330.2011 Нагрузки и воздействия;

 

k=0,85 –коэффициент, зависящий от типа местности и высоты здания (тип местности В)

(табл.11.2 СП 20.13330.2011 Нагрузки и воздействия);

сt=1 (ф-ла 10.6 СП 20.13330.2011 Нагрузки и воздействия);

 

S = 0,7·0,76·1·1·3,2=1,7кН/

 

Расчетная снеговая нагрузка:

 

Sрасч=1,7·

-коэффициент надежности по снеговой нагрузке 10.12 (СП 20.13330.2011 Нагрузки и воздействия)

 

Линейная распределенная нагрузка от снега на ферму определяется по формуле:

 

=S·B·

 

Нагрузка на узел фермы от снеговой нагрузки:

 

P=p·a=

 

a –панель верхнего пояса фермы

 

Определяем опорную реакцию фермы в местах сопряжения с

~ колоннами крайнего ряда:

~ колоннами среднего ряда

 

 

Определяем сосредоточенные моменты в колонне

 

 

 

 

 

Рисунок 7 Расчетная схема рамы со снеговой нагрузкой

 

 

Расчетная ветровая нагрузка

Нормативное значение ветровой нагрузки w следует определять как сумму средней wm и пульсационной составляющих

w = wm + wp.

 

Нормативное значение средней составляющей ветровой нагрузки wm в зависимости от эквивалентной высоты над поверхностью земли следует определять по формуле:

 

wm = w 0 k(zе)c,

 

где w 0 – нормативное значение ветрового давления (11.1.4 СП 20.13330.2011 Нагрузки и воздействия);

 

k(ze) – коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления для высоты

(11.1.5 и 11.1.6 СП 20.13330.2011 Нагрузки и воздействия);

cf=0,8 –наветренная стена; cf=0,5 –подветренная стена(11.1.7, приложение Д1 СП 20.13330.2011 Нагрузки и воздействия);

 

w0=0,3кПа(2район,г.Сим)(табл 11.1,карта №3 СП 20.13330.2011 Нагрузки и воздействия);

 

k(zе)=0,85 (табл.11.2 СП 20.13330.2011 Нагрузки и воздействия);

 

при cf=0,8 –наветренная стена, wm =0,8·0,85·0,3=0,2кН/

 

при cf=0,5 –подветренная стена, wm =0,5·0,85·0,3=0,13 кН/

Нормативное значение пульсационной составляющей ветровой нагрузки wp на эквивалентной высоте следует определять следующим образом:

=0,3·0,92·0,63= кН/

где wm=0.3 – нормативное значение средней составляющей ветровой (11.1.3 СП 20.13330.2011 Нагрузки и воздействия);

 

=0,92 - коэффициент пульсации давления ветра (табл. 11.4 СП 20.13330.2011 Нагрузки и воздействия);

 

v = 0,63– коэффициент пространственной корреляции пульсаций давления ветра

(табл. 11.6 СП 20.13330.2011 Нагрузки и воздействия)

 

Нормативное значение ветровой нагрузки:

 

w = wm + wp=0,2+0,17=0,37 кН/

w = wm + wp=0,13+0,17=0,30 кН/

 

Крановая нагрузка

При движении колеса мостового крана на крановый рельс передаются силы трех направлений: вертикальная, горизонтальная и продольная.

Вертикальная сила (вес груза + вес крана вес тележки) динамическая, так как вследствие ударов колеса о рельс и рывков при подъеме груза возникают вертикальные инерционные силы, складывающиеся со статической составляющей. При движении крана происходит перераспределение вертикальных сил между колесами, движущимися по рельсу с одной стороны крана. Динамические воздействия колес крана и перераспределение усилий учитывается при расчете подкрановых балок, а при расчете рам вертикальная сила считается квазистатической и одинаковой для всех колес с одной стороны крана. Наибольшее вертикальное нормативное усилие определяется для крайнего положения тележки на мосту.

Горизонтальная сила возникает из-за перекоса крана, торможение тележки и т.п., и может быть направлена внутрь пролета или из пролета.

Продольная сила возникает от трения колес о рельс и от силы торможения крана и принимается равной 0,1 нормативной вертикальной нагрузки на тормозные колеса крана (половина колес с каждой стороны крана – тормозные).

 

В каждом пролете расположены по 1 крану грузоподъемностью 80/20т. Согласно

ГОСТ 25711-83 принимаем следующие характеристики крана:

грузоподъемность крана Q=80т,

давление на колесо крана F=380/400 кН,

количество колес крана с одной стороны n=4,

вес крана с тележкой Gкр=1300кН, вес тележки Gm=380кН

Вертикальная нагрузка

 

Для определения максимального давления крана на колонну, воспользуемся линией влияния опорного давления.

 

Рисунок 8 Схема крана

 

Определяем максимальное и минимальное давление кранов на колонну:

ψ

ψ

где =380/400 кН –максимальные давления на колеса крана(ГОСТ 25711-83)

СП 20.13330.2011 Нагрузки и воздействия);

ψ=0,85 –коэффициент сочетаний для крана режима работы(9.19 СП 20.13330.2011 Нагрузки и воздействия);

n=4 –количество колес крана с одной стороны;

–сумма ординат по линии влияния под колесами кранов;

–коэффициент надежности по назначению(ГОСТ Р 54257- 2010 Надежность строительных конструкций и оснований);

 

Из подобия треугольников определяем:

у1=1; у2=0,933; у3=0,571; у4=0,5

 

 

-среднее минимальное давление на колесо крана

 

 

;

 

Определяем моменты от давления крана на крайней и средней колоннах:

 

=1203,73*0,625=752,3кНм

 

=413,65*0,625=258,53кНм

 

=0,75*1203,73=902,8кНм

 

=413,65*0,75=310,2кНм

 

Горизонтальная сила

 

Горизонтальная крановая нагрузка возникает в результате торможения тележки крана

Расчетная нагрузка на колонну от торможения тележки определяется по формуле:

 

 

где =0,1

–сумма ординат по линиям влияния;

–коэффициент надежности по назначению(ГОСТ Р 54257- 2010 Надежность строительных конструкций и оснований);

СП 20.13330.2011 Нагрузки и воздействия);

Q –грузоподъемность крана (ГОСТ 25711-83)

Gм –вес тележки (ГОСТ 25711-83)

Т=

 

Расчет прогонов

 

На прогоны действуют нагрузка от собственного веса покрытия и снегового покрова. Нормативная равномерно распределённая погонная нагрузка на прогоны:

+ 0,1+0,31+1,7)=6,33кН/м

(ГОСТ Р 54257- 2010 Надежность строительных конструкций и оснований)

а=3м –размер панели верхнего пояса фермы;

+ –сумма нагрузок: вес покрытия, вес прогонов, снеговая нагрузка

Расчетная равномерная нагрузка на прогоны:

+ 0,1·1,05+0,31·1,2+1,7·1,4)=8,58кН/м

к-т по нагрузке (табл.7.1 (СП 20.13330.2011 Нагрузки и воздействия);

–коэффициент условий работы (табл.1 (СП 16.13330.2011 Стальные конструкции)

 

 

 

принимаем двутавр 40Б1 с параллельными гранями полок по СТО АСЧМ 20-93

Расчет на прочность (1ПС)

 

 

200 240

 

Проверка жесткости прогона(2ПС):

Балка пригодна к нормальной эксплуатации

Расчет стропильной фермы

 

Рисунок 9 Схема фермы

 

Постоянная нагрузка:

;

(ГОСТ Р 54257- 2010 Надежность строительных конструкций и оснований)

Снеговая нагрузка:

 

Sрасч -полная расчетная снеговая нагрузка на горизонтальную поверхность покрытия

Рисунок 10 Схема фермы из Лиры (длина 30м)

 

 

 

Рисунок 11 Отправочная марка фермы №1 (15м)

 

Рисунок 12Отправочная марка фермы №2 (15м)

 

 

 

Подбор сечений элементов

 

Подбор сечений элементов фермы осуществляется согласно следующим формулам:

· для растянутых элементов из условия прочности

· для сжатых элементов из условия прочности

 

–коэффициент условий работы(табл.1(СП 16.13330.2011 Стальные конструкции))

Таблица усилий (стержни)

 

№ элемента Усилие N (кН)
1.  
2.  
3.  
4.  
5.  
6.  
7. -757
8. -757
9. -1136
10. -1136
11. -1136
12. -1136
13. -757
14. -757
15.  
16. -50
17. -100
18. -100
19. -100
20. -100
21. -50
22. -618
23.  
24. -343
25.  
26. -68
27. -68
28.  
29. -343
30.  
31. -617


Таблица проверки сечений стержней фермы

 


№ элемента Расчетное усилие, кН Сечение Площадь А, см см   проверка
кН/ кН/
Верхний пояс
  -757 140*9 49,44   0,727   23,2 ≤24  
  -757 140*9 49,44   0,727   23,2 ≤24  
  -757 140*9 49,44   0,727   23,2 ≤24  
  -757 140*9 49,44   0,727   23,2 ≤24  
  -1136 160*12 74,78   0,727   20,8 ≤24  
  -1136 160*12 74,78   0,727   20,8 ≤24  
  -1136 160*12 74,78   0,727   20,8 ≤24  
  -1136 160*12 74,78   0,727   20,8 ≤24  
Нижний пояс
    80*6 18,76   -     22,7≤24
    80*6 18,76   -     22,7≤24
    125*9     -     22,6≤24
    125*9     -     22,6≤24
  1183,3 140*10 54,6   -     21,7≤24
Стойки
  -100 63*5 12,26   0,351 0,8 23,2 ≤24  
  -100 63*5 12,26   0,351 0,8 23,2 ≤24  
  -100 63*5 12,26   0,351 0,8 23,2 ≤24  
  -100 63*5 12,26   0,351 0,8 23,2 ≤24  
  -50 56*4 8,76   0,289 0,8 19,8 ≤24  
  -50 56*4 8,76   0,289 0,8 19,8 ≤24  
Опорные раскосы
  -617,7 140*10 54,6   0,489   23,1 ≤24  
  -617,7 140*10 54,6   0,489   23,1 ≤24  
Растянутые раскосы
  480,4 80*7 21,6   -     22,3 ≤24
  480,4 80*7 21,6   -     22,3 ≤24
  205,9 50*5 9,6   -     21,5 ≤24
  205,9 50*5 9,6   -     21,5 ≤24
Сжатые раскосы
  -343,2 110*7 30,3   0,476 0,8 23,9 ≤24  
  -343,2 110*7 30,3   0,476 0,8 23,9 ≤24  
  -68,6 75*5 14,78   0,28 0,8 16,6 ≤24  
  -68,6 75*5 14,78   0,28 0,8 16,6 ≤24  
                         

 

Верхний пояс –ВП;

Нижний пояс –НП;

Раскосы –Р; С –стойки;

 

Подобранные сечения для фермы:

Верхний пояс- 160*12

Нижний пояс - 140*10

Стойки – 63*5

Раскосы(опорные) -140*10

Раскосы(сжатые) – 110*7

Раскосы(растянутые) – 80*7

Проверка сжатых элементов:

 

Верхний пояс фермы

9 элемент

 

N= -1136 кН

 

1. Расчетные длины стержня:

 

 

– длина в плоскости фермы;

– длина из плоскости фермы;

 

2. Задаёмся гибкостью λ=70 и вычисляем условную гибкость (ф-ла 9(СП 16.13330.2011 Стальные конструкции)

 

–расчетное сопротивление стали (табл.В5(СП 16.13330.2011 Стальные конструкции))

Е-модуль упругости стали (табл.Г.10(СП 16.13330.2011 Стальные конструкции))

 

 

3. По таблице Д.1. СП 16.3330.2011 определяем в зависимости от условной гибкости –

 

 


–коэффициент условий работы(табл.1(СП 16.13330.2011 Стальные конструкции))


 

 

4. Принимаем два уголка 160х160х12 в виде тавра

 

Со следующими характеристиками:

 

· А=74,78 см2;

· =4,94см;

· =7,17см;

 

 

 

 

 

 

5. Определим условную гибкость:

 

 

 

 

6. Предельная гибкость сжатого элемента

 

(табл.32(СП 16.13330.2011 Стальные конструкции))

 

 

 

180-60* = 128-максимально допустимая гибкость;

61

 

Условие выполняется

 

7. Проверка на устойчивость:

 

ф-ла(7) (СП 16.13330.2011 Стальные конструкции)

 

 

 

 

Подобранное сечение отвечает требованиям прочности и устойчивости, и может быть принято в качестве элемента верхнего пояса стропильной фермы.

 

Элемент 10

 

N= -1136 кН

 

  1. Расчетные длины стержня:

 

 

– длина в плоскости фермы;

– длина из плоскости фермы;

 

  1. Задаёмся гибкостью λ=70 и вычисляем условную гибкость (ф-ла 9(СП 16.13330.2011 Стальные конструкции)

 

–расчетное сопротивление стали (табл.В5(СП 16.13330.2011 Стальные конструкции))

Е-модуль упругости стали (



Поделиться:


Последнее изменение этой страницы: 2016-12-17; просмотров: 569; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы!

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 3.142.135.121 (0.013 с.)