Файл: Федеральное агентство по образованию иркутский государственный технический университет.doc
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 09.12.2023
Просмотров: 845
Скачиваний: 2
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
СОДЕРЖАНИЕ
торцевой поверхности (при наличии пригонки)
Расчетные сопротивления срезу и растяжению болтов
Основные размеры элементов подкрановых балок
Расчетные сопротивления растяжению фундаментных болтовRba
Рис. 9.1 К определению расчетных усилий в разрезной подкрановой балке:
г – схема загружения балки одним краном для определения прогиба
+Gст,н +Gк,в =
= 358,85 + 1246,65 + 25,34 + 101,25 + 3,94 = 1736 кН,
где вес стенового ограждения, расположенного в пределах подкрановой части колонны от нулевой отметки, равен:
Gст,н= gст(Hн – Hф) (1 – α)В =2,5 (14,1 – 0,6) (1 – 0,5) 6 = 101,25 кН;
Dmax – вертикальное давление на колонну от двух сближенных мостовых кранов наибольшей грузоподъемности (в цехе, обслуживаемом одним краном, – от одного крана). Схема расположения колес одного крана на рельсе показана на рис. 7.2. Dmax определяется по линии влияния опорной реакции подкрановой балки (рис. 7.3).
Рис. 7.3. Схема загружения линии влияния опорной реакции подкрановых балок нагрузками от колес мостовых кранов:
а – при шаге колонн 6 м; б – при шаге колонн 12 м
Невыгодное расположение кранов на балке: одно колесо ставят на колонну, другие приближают на минимально возможное расстояние к колонне.
где γf = 1,1 – коэффициент надежности по нагрузке для крановых нагрузок;
ψ – коэффициент сочетаний, равный ψ = 0,85 при учете двух кранов с режимами работы 1К – 6К; ψ = 0,95 при учете двух кранов с режимами работы 7К – 8К и ψ = 1 при учете одного крана.
Fk,max– максимальное нормативное давление на колесо крана, приводимое в стандартах на краны:
Fk1,max = 450 кН и Fk2,max = 480 кН для крана Q = 100/20(см. табл. 6.2);
yi – ордината линии влияния опорной реакции подкрановой балки;
n – число колес двух кранов, передающих нагрузку через подкрановые балки на рассматриваемую колонну.
Вес подкрановой части колонны
Gк,н = (∑Fнρψкlк,н/кМ)/Ry=
= (1736 · 78,5 · 2 · 14,1 / 0,45) / (24 · 104) = 35,58 кН = 3558 кг,
здесь ψк = 2; lк н = Hн = 14,1 м; кМ = 0,45.
Вес ступенчатой колонны
Gк = Gк,в + Gк,н = 394 + 3558 = 3952 кг.
Расход стали на 1 м2
площади цеха
gк = 2Gк/(ВL) = 2 · 3952 / (6 · 30) = 43,91кг/м2.
Вес ступенчатой колонны при шаге В = 12 м
1. Надкрановая часть колонны.
Продольная сжимающая сила
∑Fв = (gпк + gпр + gф+ Sg)BL/2 +Gст,в =
= (1,43 + 0,119 · 1,05 + 0,167 · 1,05 + 1,2) 12 · 30 / 2 + 199,5 = 726,9 кН,
где вес стенового ограждения, расположенного в пределах надкрановой части колонны и шатра, равен:
Gст,в = gст[Hв(1 – α) + Hш]В =2,5 [6,3 (1 – 0,5) + 3,5] 12 = 199,5 кН.
Вес надкрановой части колонны
Gк,в = (∑Fвρψкlк в/кМ)/Ry=
= (726,9 · 78,5 · 1,5 · 6,3 / 0,25) / (24 · 104) = 8,99 кН = 899 кг,
где lк в=Hв = 6,3 м.
2. Подкрановая часть колонны.
Продольная сжимающая сила
∑Fн = ∑Fв+ Dmax + Gпб +Gст,н + Gк,в =
= 726,9 + 2109,98 + 84,38 + 202,5 + 8,99 = 3132,75 кН,
здесь вес стенового ограждения, расположенного в пределах подкрановой части колонны от нулевой отметки, равен:
Gст,н= gст(Hн – Hф) (1 – α)В =2,5 (14,1 – 0,6) (1 – 0,5) 12 = 202,5 кН;
Вес подкрановой части колонны
Gк,н = (∑Fнρψкlк,н/кМ)/Ry=
= (3132,75 · 78,5 · 2 · 14,1 / 0,45) / (24 · 104) = 64,21 кН = 6421 кг.
Вес ступенчатой колонны
Gк =Gк,в +Gк,н = 899 + 6421 = 7320 кг.
Расход стали на 1 м2 площади цеха
gк = 2Gк/(ВL) = 2 · 7320 / (12 · 30) = 40,67 кг/м2.
Вес ступенчатой колонны при шаге В = 12 м с применением подстропильных ферм
1. Надкрановая часть колонны.
Продольная сжимающая сила
∑Fв = (gпк + gпр + gф+ Sg)BL/2 +Gст,в + Gпф =
= (1,43 + 0,0684 · 1,05 + 0,224 · 1,05 + 1,2) 12 · 30 / 2 + 199,5 + 15,55 · 1,05 =
= 744,49 кН.
Вес надкрановой части колонны
Gк,в = (∑Fвρψкlк,в/кМ)/Ry=
= (744,49 · 78,5 · 1,5 · 6,3 / 0,25) / (24 · 104) = 9,2 кН = 920 кг.
2. Подкрановая часть колонны.
Продольная сжимающая сила
∑Fн = ∑Fв + Dmax + Gпб +Gст,н + Gк,в=
= 744,49 + 2109,98 + 84,38 + 202,5 + 9,2 = 3150,55 кН.
Вес подкрановой части колонны
Gк,н = (∑Fнρψкlк,н/кМ)/Ry=
= (3150,55 · 78,5 · 2 · 14,1 / 0,45) / (24 · 104) = 70,69 кН = 6459 кг.
Вес ступенчатой колонны
Gк =Gк,в +Gк,н = 920 + 6459 = 7379 кг.
Расход стали на 1 м2 площади цеха
gк = 2Gк/(ВL) = 2 · 7379 / (12 · 30) = 41кг/м2.
7.3. Нагрузки, действующие на поперечную раму
Поперечную раму (см. пример 6.1) рассчитывают на воздействие основных нагрузок: постоянных от веса несущих и ограждающих конструкций; снеговой; крановой и ветровой. Для расчета рамы каждую нагрузку определяют отдельно.
7.3.1. Постоянные нагрузки
Постоянные нагрузки от ограждающих и несущих конструкций покрытия принимают равномерно распределенными по длине ригеля. Вес кровли подсчитывают по фактическим показателям в соответствии с принятыми ограждающими конструкциями покрытия (см. табл. 7.2).
Общая равномерно распределенная постоянная нагрузка на ригель рамы (см. пп. 7.2.1 и 7.2.2) при шаге колонн 12 м
q = (gnk+gnрγf +gфγf)В =
= (1,43 + 0,1192 · 1,05 + 0,167 · 1,05) 12 = 20,77 кН/м.
При наличии фонарной надстройки учитывают:
– gфон,n= 0,12 – 0,18 кН/м2 – вес каркаса фонаря со связями на 1 м2 горизонтальной проекции фонаря;
– gост,n= 0,35 – 0,4 кН/м2 – вес остекления фонаря на 1 м2 остекленной поверхности;
– gб,n= 0,06 – 0,08 кН/м2 – фактический вес бортовой плиты с учетом утеплителя, выравнивающего слоя и рубероидного ковра на 1 м2 поверхности плиты.
Расчетное давление ригеля на колонну от постоянной нагрузки
Vg = qL/2 = 20,77 · 30 / 2 = 311,55 кН.
Расчетный сосредоточенный момент, действующий в уровне верха подкрановой части колонны и возникающий от постоянной нагрузки вследствие излома оси колонны, равен:
Mg = Vge1 = 311,55 · 0,275 = 85,68 кН·м.
В конструктивной схеме с подстропильными фермами (рис. 7.4), кроме погонной постоянной нагрузки на ригель рамы
q1 = (g
nk+gnрγf +gфγf)bф=
= (1,43 + 0,0684 · 1,05 + 0,224 · 1,05) 6 = 10,42 кН/м,
на колонны передается еще сосредоточенная сила F, равная двум опорным реакциям подстропильных ферм Fпф и собственному весу подстропильной фермы Gпф:
F = 2Fпф+ Gпф,nγf = 2 · 78,15 + 15,55 · 1,05 = 172,63 кН,
где Fпф= 0,5Rсф= 0,5 · 156,3 = 78,15 кН,
здесь Rсф – реакция стропильной фермы, опирающейся на подстропильную:
Rсф = q1L/2 = 10,42 · 30 / 2 = 156,3 кН.
Рис. 7.4. Схема нагружения рамы постоянной нагрузкой от элементов
покрытия с применением подстропильных ферм
Передача нагрузок на колонны от веса стеновых навесных панелей, подкрановых балок осуществляется в местах их приложения с учетом эксцентриситетов. Эксцентриситет приложения нагрузки от стенового ограждения по отношению к центру тяжести сечения надкрановой части колонны равен:
eст = (hв+ tст)/2 = (0,7 + 0,3) / 2 = 0,5.
Для упрощения расчета без использования ЭВМ нагрузки от стенового ограждения и собственного веса частей колонны условно прикладываются к низу подкрановой и надкрановой частям колонны по осям их сечения.
Сила Fн включает в себя собственный вес нижней части колонныGк,н и
нагрузки от стен на участке от низа рамы до уступаколонныFст,н:
Fн =Gк,н + Fст,н= 64,21 + 202,5 = 266,7 кН.
Сила Fввключает в себя собственный вес верхней части колонны и вес стен выше уступа:
Fв =Gкв + Fст,в= 8,99 + 199,5 = 208,49 кН.
Суммарная сила, приложенная на уровне обреза фундамента,
Fфун = Fн + Fв = 266,7 + 208,49 = 475,49 кН.
Вес подкрановой конструкции при пролете 12 м
Gпб=Gпб,nγf = 84,38 · 1,05 = 88,6 кН.
7.3.2. Снеговая нагрузка
Расчетное значение веса снегового покрова на 1 м2 горизонтальной поверхности земли для г. Иркутска Sg = 1,2 кН/м2. Полное расчетное значение
снеговой нагрузки на горизонтальную поверхность покрытия
S= Sgμ = 1,2 · 1 = 1,2 кН/м2,
гдеμ = 1 (при уклоне кровли φ ≤ 25°) – коэффициент перехода от веса снегового покрова земли к снеговой нагрузке на покрытие.
Воздействие снеговой нагрузки через покрытие на поперечную раму аналогично воздействию нагрузки от веса покрытия.
Равномерно распределенная снеговая нагрузка на ригель поперечной рамы
p = SB = 1,2 · 12 = 14,4 кН/м.
Расчетное давление ригеля на колонну от снеговой нагрузки
Vp = pL/2 = 14,4 · 30 / 2 = 216 кН.
Расчетный сосредоточенный момент, действующий в уровне верха подкрановой части колонны от снеговой нагрузки:
Мp = Vpe1 = 216 · 0,275 = 59,4 кН·м.
7.3.3. Нагрузки от мостовых кранов
Нагрузки от мостовых кранов определяют с учетом группы режимов работы кранов, вида привода и способа подвески груза.
На крановый рельс от колес крана передаются: вертикальные силы Fk, которые зависят от веса крана, грузоподъемности крана и положения тележки на крановом мосту; горизонтальные поперечные силы Tk, возникающие при торможении тележки с грузом; горизонтальная продольная силаTkр, возникающая при продольном торможении крана с грузом и воспринимаемая вертикальными связями по колоннам.
Вертикальные и горизонтальные поперечные нагрузки воспринимаются поперечной рамой. Максимальные вертикальные нагрузки передаются на колонну рамы подкрановыми балками на уровне их нижнего пояса в виде вертикального опорного давленияDmax, когда тележки с грузом при совместной работе двух кранов наибольшей грузоподъемности расположены в непосредственной близости от колонны. Минимальные вертикальные нагрузки в виде вертикального опорного давления Dmin передаются на колонну рамы с противоположной стороны крана.
Горизонтальные нагрузки передаются на колонну через те же колеса тормозными конструкциями на уровне верхних поясов подкрановых балок, полагая, что эта нагрузка целиком передается на одну сторону кранового пути, распределяется поровну между всеми колесами и может быть направлена как внутрь, так и наружу рассматриваемого пролета.
Вертикальное давление определяют по линии влияния опорной реакции подкрановой балки (см. рис. 7.3). Расчетное вертикальное давление на колонну
= 358,85 + 1246,65 + 25,34 + 101,25 + 3,94 = 1736 кН,
где вес стенового ограждения, расположенного в пределах подкрановой части колонны от нулевой отметки, равен:
Gст,н= gст(Hн – Hф) (1 – α)В =2,5 (14,1 – 0,6) (1 – 0,5) 6 = 101,25 кН;
Dmax – вертикальное давление на колонну от двух сближенных мостовых кранов наибольшей грузоподъемности (в цехе, обслуживаемом одним краном, – от одного крана). Схема расположения колес одного крана на рельсе показана на рис. 7.2. Dmax определяется по линии влияния опорной реакции подкрановой балки (рис. 7.3).
Рис. 7.3. Схема загружения линии влияния опорной реакции подкрановых балок нагрузками от колес мостовых кранов:
а – при шаге колонн 6 м; б – при шаге колонн 12 м
Невыгодное расположение кранов на балке: одно колесо ставят на колонну, другие приближают на минимально возможное расстояние к колонне.
где γf = 1,1 – коэффициент надежности по нагрузке для крановых нагрузок;
ψ – коэффициент сочетаний, равный ψ = 0,85 при учете двух кранов с режимами работы 1К – 6К; ψ = 0,95 при учете двух кранов с режимами работы 7К – 8К и ψ = 1 при учете одного крана.
Fk,max– максимальное нормативное давление на колесо крана, приводимое в стандартах на краны:
Fk1,max = 450 кН и Fk2,max = 480 кН для крана Q = 100/20(см. табл. 6.2);
yi – ордината линии влияния опорной реакции подкрановой балки;
n – число колес двух кранов, передающих нагрузку через подкрановые балки на рассматриваемую колонну.
Вес подкрановой части колонны
Gк,н = (∑Fнρψкlк,н/кМ)/Ry=
= (1736 · 78,5 · 2 · 14,1 / 0,45) / (24 · 104) = 35,58 кН = 3558 кг,
здесь ψк = 2; lк н = Hн = 14,1 м; кМ = 0,45.
Вес ступенчатой колонны
Gк = Gк,в + Gк,н = 394 + 3558 = 3952 кг.
Расход стали на 1 м2
площади цеха
gк = 2Gк/(ВL) = 2 · 3952 / (6 · 30) = 43,91кг/м2.
Вес ступенчатой колонны при шаге В = 12 м
1. Надкрановая часть колонны.
Продольная сжимающая сила
∑Fв = (gпк + gпр + gф+ Sg)BL/2 +Gст,в =
= (1,43 + 0,119 · 1,05 + 0,167 · 1,05 + 1,2) 12 · 30 / 2 + 199,5 = 726,9 кН,
где вес стенового ограждения, расположенного в пределах надкрановой части колонны и шатра, равен:
Gст,в = gст[Hв(1 – α) + Hш]В =2,5 [6,3 (1 – 0,5) + 3,5] 12 = 199,5 кН.
Вес надкрановой части колонны
Gк,в = (∑Fвρψкlк в/кМ)/Ry=
= (726,9 · 78,5 · 1,5 · 6,3 / 0,25) / (24 · 104) = 8,99 кН = 899 кг,
где lк в=Hв = 6,3 м.
2. Подкрановая часть колонны.
Продольная сжимающая сила
∑Fн = ∑Fв+ Dmax + Gпб +Gст,н + Gк,в =
= 726,9 + 2109,98 + 84,38 + 202,5 + 8,99 = 3132,75 кН,
здесь вес стенового ограждения, расположенного в пределах подкрановой части колонны от нулевой отметки, равен:
Gст,н= gст(Hн – Hф) (1 – α)В =2,5 (14,1 – 0,6) (1 – 0,5) 12 = 202,5 кН;
Вес подкрановой части колонны
Gк,н = (∑Fнρψкlк,н/кМ)/Ry=
= (3132,75 · 78,5 · 2 · 14,1 / 0,45) / (24 · 104) = 64,21 кН = 6421 кг.
Вес ступенчатой колонны
Gк =Gк,в +Gк,н = 899 + 6421 = 7320 кг.
Расход стали на 1 м2 площади цеха
gк = 2Gк/(ВL) = 2 · 7320 / (12 · 30) = 40,67 кг/м2.
Вес ступенчатой колонны при шаге В = 12 м с применением подстропильных ферм
1. Надкрановая часть колонны.
Продольная сжимающая сила
∑Fв = (gпк + gпр + gф+ Sg)BL/2 +Gст,в + Gпф =
= (1,43 + 0,0684 · 1,05 + 0,224 · 1,05 + 1,2) 12 · 30 / 2 + 199,5 + 15,55 · 1,05 =
= 744,49 кН.
Вес надкрановой части колонны
Gк,в = (∑Fвρψкlк,в/кМ)/Ry=
= (744,49 · 78,5 · 1,5 · 6,3 / 0,25) / (24 · 104) = 9,2 кН = 920 кг.
2. Подкрановая часть колонны.
Продольная сжимающая сила
∑Fн = ∑Fв + Dmax + Gпб +Gст,н + Gк,в=
= 744,49 + 2109,98 + 84,38 + 202,5 + 9,2 = 3150,55 кН.
Вес подкрановой части колонны
Gк,н = (∑Fнρψкlк,н/кМ)/Ry=
= (3150,55 · 78,5 · 2 · 14,1 / 0,45) / (24 · 104) = 70,69 кН = 6459 кг.
Вес ступенчатой колонны
Gк =Gк,в +Gк,н = 920 + 6459 = 7379 кг.
Расход стали на 1 м2 площади цеха
gк = 2Gк/(ВL) = 2 · 7379 / (12 · 30) = 41кг/м2.
7.3. Нагрузки, действующие на поперечную раму
Поперечную раму (см. пример 6.1) рассчитывают на воздействие основных нагрузок: постоянных от веса несущих и ограждающих конструкций; снеговой; крановой и ветровой. Для расчета рамы каждую нагрузку определяют отдельно.
7.3.1. Постоянные нагрузки
Постоянные нагрузки от ограждающих и несущих конструкций покрытия принимают равномерно распределенными по длине ригеля. Вес кровли подсчитывают по фактическим показателям в соответствии с принятыми ограждающими конструкциями покрытия (см. табл. 7.2).
Общая равномерно распределенная постоянная нагрузка на ригель рамы (см. пп. 7.2.1 и 7.2.2) при шаге колонн 12 м
q = (gnk+gnрγf +gфγf)В =
= (1,43 + 0,1192 · 1,05 + 0,167 · 1,05) 12 = 20,77 кН/м.
При наличии фонарной надстройки учитывают:
– gфон,n= 0,12 – 0,18 кН/м2 – вес каркаса фонаря со связями на 1 м2 горизонтальной проекции фонаря;
– gост,n= 0,35 – 0,4 кН/м2 – вес остекления фонаря на 1 м2 остекленной поверхности;
– gб,n= 0,06 – 0,08 кН/м2 – фактический вес бортовой плиты с учетом утеплителя, выравнивающего слоя и рубероидного ковра на 1 м2 поверхности плиты.
Расчетное давление ригеля на колонну от постоянной нагрузки
Vg = qL/2 = 20,77 · 30 / 2 = 311,55 кН.
Расчетный сосредоточенный момент, действующий в уровне верха подкрановой части колонны и возникающий от постоянной нагрузки вследствие излома оси колонны, равен:
Mg = Vge1 = 311,55 · 0,275 = 85,68 кН·м.
В конструктивной схеме с подстропильными фермами (рис. 7.4), кроме погонной постоянной нагрузки на ригель рамы
q1 = (g
nk+gnрγf +gфγf)bф=
= (1,43 + 0,0684 · 1,05 + 0,224 · 1,05) 6 = 10,42 кН/м,
на колонны передается еще сосредоточенная сила F, равная двум опорным реакциям подстропильных ферм Fпф и собственному весу подстропильной фермы Gпф:
F = 2Fпф+ Gпф,nγf = 2 · 78,15 + 15,55 · 1,05 = 172,63 кН,
где Fпф= 0,5Rсф= 0,5 · 156,3 = 78,15 кН,
здесь Rсф – реакция стропильной фермы, опирающейся на подстропильную:
Rсф = q1L/2 = 10,42 · 30 / 2 = 156,3 кН.
Рис. 7.4. Схема нагружения рамы постоянной нагрузкой от элементов
покрытия с применением подстропильных ферм
Передача нагрузок на колонны от веса стеновых навесных панелей, подкрановых балок осуществляется в местах их приложения с учетом эксцентриситетов. Эксцентриситет приложения нагрузки от стенового ограждения по отношению к центру тяжести сечения надкрановой части колонны равен:
eст = (hв+ tст)/2 = (0,7 + 0,3) / 2 = 0,5.
Для упрощения расчета без использования ЭВМ нагрузки от стенового ограждения и собственного веса частей колонны условно прикладываются к низу подкрановой и надкрановой частям колонны по осям их сечения.
Сила Fн включает в себя собственный вес нижней части колонныGк,н и
нагрузки от стен на участке от низа рамы до уступаколонныFст,н:
Fн =Gк,н + Fст,н= 64,21 + 202,5 = 266,7 кН.
Сила Fввключает в себя собственный вес верхней части колонны и вес стен выше уступа:
Fв =Gкв + Fст,в= 8,99 + 199,5 = 208,49 кН.
Суммарная сила, приложенная на уровне обреза фундамента,
Fфун = Fн + Fв = 266,7 + 208,49 = 475,49 кН.
Вес подкрановой конструкции при пролете 12 м
Gпб=Gпб,nγf = 84,38 · 1,05 = 88,6 кН.
7.3.2. Снеговая нагрузка
Расчетное значение веса снегового покрова на 1 м2 горизонтальной поверхности земли для г. Иркутска Sg = 1,2 кН/м2. Полное расчетное значение
снеговой нагрузки на горизонтальную поверхность покрытия
S= Sgμ = 1,2 · 1 = 1,2 кН/м2,
гдеμ = 1 (при уклоне кровли φ ≤ 25°) – коэффициент перехода от веса снегового покрова земли к снеговой нагрузке на покрытие.
Воздействие снеговой нагрузки через покрытие на поперечную раму аналогично воздействию нагрузки от веса покрытия.
Равномерно распределенная снеговая нагрузка на ригель поперечной рамы
p = SB = 1,2 · 12 = 14,4 кН/м.
Расчетное давление ригеля на колонну от снеговой нагрузки
Vp = pL/2 = 14,4 · 30 / 2 = 216 кН.
Расчетный сосредоточенный момент, действующий в уровне верха подкрановой части колонны от снеговой нагрузки:
Мp = Vpe1 = 216 · 0,275 = 59,4 кН·м.
7.3.3. Нагрузки от мостовых кранов
Нагрузки от мостовых кранов определяют с учетом группы режимов работы кранов, вида привода и способа подвески груза.
На крановый рельс от колес крана передаются: вертикальные силы Fk, которые зависят от веса крана, грузоподъемности крана и положения тележки на крановом мосту; горизонтальные поперечные силы Tk, возникающие при торможении тележки с грузом; горизонтальная продольная силаTkр, возникающая при продольном торможении крана с грузом и воспринимаемая вертикальными связями по колоннам.
Вертикальные и горизонтальные поперечные нагрузки воспринимаются поперечной рамой. Максимальные вертикальные нагрузки передаются на колонну рамы подкрановыми балками на уровне их нижнего пояса в виде вертикального опорного давленияDmax, когда тележки с грузом при совместной работе двух кранов наибольшей грузоподъемности расположены в непосредственной близости от колонны. Минимальные вертикальные нагрузки в виде вертикального опорного давления Dmin передаются на колонну рамы с противоположной стороны крана.
Горизонтальные нагрузки передаются на колонну через те же колеса тормозными конструкциями на уровне верхних поясов подкрановых балок, полагая, что эта нагрузка целиком передается на одну сторону кранового пути, распределяется поровну между всеми колесами и может быть направлена как внутрь, так и наружу рассматриваемого пролета.
Вертикальное давление определяют по линии влияния опорной реакции подкрановой балки (см. рис. 7.3). Расчетное вертикальное давление на колонну