Поперечная рама производственного здания

↑

▷ Содержание

Стр 1 из 6Следующая ⇒

Поперечная рама производственного здания

Задание на проектирование

Необходимо запроектировать стальные конструкции механосборочного цеха пролетом 24 и длиной 72 метра. 6-снеговой, 6-ветровой районы. Продольный шаг колонн здания принять равным 6 метров. Покрытие теплое, состоящее из следующих перечисляемых сверху-вниз слоев:

1. Защитный слой (гравий)

2. Рубероид

3. утеплитель

4. пароизоляция

5. прогоны + профнастил

6. стальные фермы.

    Колонны здания принять ступенчатыми с верхней сплошной и нижней сквозной частями. Соединение ветвей нижней части колонны выполнить при помощи решетки из равнополочных уголков. Здание оборудовано двумя электромостовыми кранами грузоподъемностью 30т, проводящими технологические и перегрузочные работы средней интенсивности.

    Отметка головки кранового рельса 8.5м. Сопряжение колонны с фермой выполнить шарнирным. Класс бетона для фундаментов В15. Стены здания – навесные. Сталь для несущих конструкций здания принять самостоятельно по [6]. Объект нормального уровня ответственности. Здание строится на открытой местности.

Компоновка конструктивной схемы поперечной рамы

    Компоновка поперечной рамы заключается в определении ее основных вертикальных и горизонтальных размеров. Они зависят от грузоподъемности кранов, типа стенового ограждения и т.п. На рисунке 2.1 показан фрагмент поперечной рамы с указанием основных размеров.

Вертикальные размеры рамы

    Вертикальные габариты рамы зависят от технологических условий производства и определяются расстоянием от уровня пола до головки кранового рельса Н 1 и расстоянием от головки кранового рельса до низа несущих конструкций покрытия Н 2. В сумме эти размеры составляют полезную высоту цеха от уровня пола до низа несущих конструкций покрытия Н 0.

Н 2 ≥ Нк +100+ f,

где Нк – высота мостового крана на опоре, определяемая по ГОСТ или по таблице П.1. Приложения: Нк = 2750мм;

f = 200…400мм – размер, учитывающий прогиб конструкций покрытия, для пролетов от 24 до 36м. Принимаем f = 200мм.

Рис. 2.1

100мм - необходимый по технике безопасности зазор между краном и несущими конструкциями покрытия с учетом допусков на изготовление крана.

Н 2 ≥2750+100+200 = 3050 (мм).

По требованиям унификации размер Н 2 увеличивается в большую сторону до кратности 200мм:

Н2 = 3200мм.

Полезная высота цеха (от уровня пола до низа стропильных ферм)

Н 0 = Н 1 + Н 2 =8500+3200 = 11700 (мм).

С учетом стандартных размеров элементов стенового ограждения Н 0 назначается кратным:

  а) 1,2м при Н 0 <10,8м;

б) 1,8м при Н 0 ≥10,8м;

в) 0,6м при соответствующем обосновании.

         Принимаем Н 0 кратным 1,8м:

Н 0 =12600мм.

Если размер Н 0 изменился, то необходимо увеличить Н 1, а Н 2 оставить минимально необходимым.

Н 1 = Н 0 – Н 2 =12600-3200 = 9400 (мм).

Высота верхней части колонны:

Нв = Н 2 + h б + hр,

где hб – высота подкрановой балки, hб =600мм [5, с. 315];

              hр – высота подкранового рельса КР-120, hр = 120мм [5, с. 315]

Нв = 3200+600+120=3970 (мм).

Обычно Нв уточняется после расчета подкрановой балки, однако в рассматриваемом курсовом проекте такой расчет не выполняется, поэтому оставляем Нв = 3970мм.

Высота нижней части колонны Нн = Н 0 – Нв + Нз, причем

Нз – 600…1000мм – заглубление опорной плиты базы колонны ниже нулевой            

отметки. При грузоподъемности крана до 100тс Нз  обычно принимается 600мм, в

остальных случаях - 1000мм.

Нн =12600–3970+600= 9080(мм).

Общая высота колонны рамы от низа базы до низа ригеля

Н = Нв + Нн  = 4520 + 3970= 13200(мм).

Горизонтальные размеры рамы

    При определении горизонтальных размеров учитываются унифицированные привязки колонн ак к разбивочным осям, требования прочности и жесткости, предъявляемые к колоннам, а также эксплуатационные условия.

    Исходя из опыта проектирования, наружные грани колонн крайних рядов совмещают с продольными разбивочными осями, если в здании нет мостовых кранов, или последние имеют грузоподъемность до 30т включительно, при шаге колонн 6м и высоте от пола до низа несущих конструкций покрытия менее 16,2м.

    Наружные грани крайних колонн смещают с продольных разбивочных осей на 250мм в зданиях, оборудованных мостовыми кранами грузоподъемностью до 50 тонн включительно, при шаге колонн 6м и высоте от пола до низа несущих конструкций покрытия 16,2, 18 и 19,8м, а также при шаге колонн 12м и высоте от 8,4 до 18м. В прочих случаях следует использовать привязку 500мм.

    Принимаем а_к=500мм. Назначаем высоту сечения верхней части колонны (hв) с учетом унифицированных привязок наружной грани колонны к разбивочной оси, а также типовых размеров ферм:

bв ≥ Нв /12 =3970/12 = 330мм (рекомендуемые требования жесткости).

Принимаем hв = 400мм> 330мм.

b 1≥ B 1+(b в - aк)+50мм,

где В1 – размер части кранового моста, выступающей за ось кранового рельса (см. таблицу П.1 Приложения), В1 = 300мм;

75мм – минимальный зазор между краном и колонной согласно требованиям техники безопасности [3, с. 316];

b 1≥300+ 400– 250+ 50 = 500(мм).

Поскольку пролеты кранов кратны 500мм, размер L1 должен быть кратным 250мм с округлением в большую сторону:

b 1 = 500мм.

Высота сечения нижней части колонны

bн = b 1+ ак = 250+500 = 750 (мм).

По рекомендуемым требованиям жесткости высота сечения нижней части колонны

bн ≥ Hн /20 = 9080/20 = 454(мм).

bн = 750мм > 454мм.

Прочие размеры

Расстояние между центрами тяжести сечений верхней и нижней частей колонны

e ≈ (0,45 … 0,55) bн – 0,5 bв = 0,5*750 – 0,5*400 = 175(мм).

Расстояние от оси подкрановой балки до центра тяжести нижней части колонны.

eк ≈ 0,5 bн   = 0,5*750= 375(мм).

Постоянная нагрузка

Нагрузка на 1м² покрытия обычно подсчитывается в табличной форме на основании задания и принятого конструктивного решения. В Приложении приводятся справочные данные по нагрузкам и коэффициентам надежности по нагрузке γ_f для различных несущих и ограждающих элементов покрытия. Сбор нагрузок на ригель рамы для рассматриваемого примера представлен в таблице 2.1. При этом нагрузка от конструктивных элементов, не рассчитываемых в курсовом проекте, принимается ориентировочно.

Таблица 2.1

6 снеговой район, поэтому по таблице 10.1 [7] получаем Sg =3 кПа, тогда

S 0 = ce * ct * µ * S g =0,67*1*1*3=2.01 (кПа).

Грузовая площадь

=(3/2+3/2)*(6/2+6/2)=18

Узловая нагрузка

Погонная постоянная нагрузка

кН

Ветровая нагрузка

Согласно п.11.1.2 [7] нормативное значение ветровой нагрузки w следует определять как сумму средней wm  и пульсационной wp  составляющих.

Нормативное значение средней составляющей ветровой нагрузки wm  в зависимости от эквивалентной высоты ze  над поверхностью земли следует определять по формуле (11.2) [7]

wm =w0k(ze)c,

где w0 - нормативное, значение ветрового давления,

k(ze) - коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления для высоты ze и определяемый по таблице 11.2 или по формуле (11.4) [7] в зависимости от типа местности;

с - аэродинамический коэффициент, определяемый по приложению В.1 [7].

Нормативное значение ветрового давления w0 принимается в зависимости от ветрового района по таблице 11.1 [7]. II ветровой район, поэтому из таблицы 11.1 имеем w0=0,30кПа.

Эквивалентная высота ze определяется по п.11.1.5 [7] следующим образом.

1. Для башенных сооружений, мачт, труб и т.п. сооружений ze  = z.

2. Для зданий:

а) при h ≤ d → ze   = h;

б) при d < h ≤ 2 d:

для z ≥ h - d → ze   = h;

для 0 < z < h – d → ze   = d;

в) при h > 2 d:

для z ≥ h – d → ze   = h;

для d < z < h - d → ze   = z;

для 0 < z ≤ d → ze   = d.

Здесь z - высота от поверхности земли;

d - размер здания (без учета его стилобатной части) в направлении, перпендикулярном расчетному направлению ветра (поперечный размер);

h - высота здания.

В рассматриваемом случае высота здания от уровня земли до верха покрытия h = 15,8м, а длина здания по заданию d = 108 м, поэтому ze  = h и по таблице

11.2 [7] для типа местности «А» находим по интерполяции k (15,8) =1,15. Нам понадобятся также значения последнего коэффициента на уровне верха колонны и на высоте 10м  от уровня пола – k (12,6) = 1,075, k (10,0) = 1,0.

Согласно приложению В.1.2    [7], для наветренной стороны здания с = 0,8, а для подветренной стороны – c’ = 0,6.

Расчетная погонная ветровая нагрузка находится по формуле

причем, согласно п.11  [7],  коэффициент  надежности  по  нагрузке  для  ветровой нагрузки  f   =, поэтому

- для наветренной стороны здания

p l 2, 5= 0,17*0,75*0,8*1*1*6 =1,62  (кПа),

p l 2, к = 0,17*1,075*0,8*1*1*6 = 2.33 (кПа),

p l 2, ф = 0,17*1,15*0,8*1*1*6 = 2.48(кПа),

- для подветренной стороны

p` l 2, 5= 0,17*0,75*0,6*1*1*6 =2.16 (кПа),

p` l 2, к = 0,17*1,075*0,6*1*1*6 = 3.096 (кПа),

p` l 2, ф = 0,17*1,15*0,6*1*1*6 = 3.312 (кПа),

Рис. 2.2

- для наветренной стороны здания

pl   2, экв =  p l 2, 5*1,07=1.62*1,07 (кН/м),

- для подветренной стороны

p`l   2, экв= p` l 2, 5*0,92=2.16*1,07 =     (кН/м),

Помимо распределенной ветровой нагрузки на колонны здания следует учесть давление ветра на боковые плоскости покрытия (шатер). Это давление обычно прикладывается в уровне нижних поясов стропильных ферм в виде сосредоточенных сил. Значение величины давления ветра на шатер с наветренной стороны равно площади части фактической эпюры  ветрового давления ограниченной отметками низа стропильной фермы (+16,600) и верха (+20,100) покрытия:

- для наветренной стороны здания

- для подветренной стороны

Нагрузка от мостовых кранов

Поскольку, согласно заданию на курсовой проект, проектируется здание механосборочного цеха, в котором краны проводят технологические и перегрузочные работы средней интенсивности, по таблице А.1 приложения А [7] режим их работы 5К. Согласно п. 9.13 [7] вертикальные нагрузки при расчете прочности и устойчивости рам, колонн, фундаментов, а также оснований в зданиях с мостовыми кранами следует принимать не более чем от двух наиболее неблагоприятных по воздействию кранов.

Расчетное вертикальное давление двух сближенных кранов на колонну, к которой приближены тележки с грузом.

где   – коэффициент надежности по нагрузке для крановой нагрузки,   = 1,2 ([7], п. 9.8);

  = 1 – коэффициент сочетаний для крановой нагрузки([7], п. 9.18);

– коэффициент надежности по нагрузке для постоянной нагрузки от собственного веса подкрановых конструкций, = 1,1 ([7], табл. 7.1)

F_Kimax   – нормативное максимальное вертикальное давление колеса крана на путь (Приложение, таблица П.1). В проекте допускается принимать среднее значение.

F_{K, max} =315кН,

уi  – ординаты линии влияния опорного давления подкрановых балок на колонну.

Два сближенных крана устанавливают на подкрановых балках относительно расчетной рамы таким образом, чтобы значение F K max × å y i было наибольшим. Обычно это имеет место в случае, когда крайнее колесо одного крана расположено по оси рассматриваемой рамы (рис. 2.3).

D max= 315(0.15+0.8*1)*1,1 =675 (кН).

Dmin= 95(1+0,58+0.15)*1,1 = 203.75(кН), причем

n 0 =2– число колес с одной стороны крана;

Q – грузоподъемность крана (по основному крюку) в тс;

Gк – вес крана в кН.

Dmin определяется по той же формуле, что и Dmax, но с заменой FKmax  на Fmin.

В соответствии с п.9.4 [7] нормативное значение горизонтальной нагрузки , направленной поперек кранового пути и вызываемой торможением тележки, для кранов с гибким подвесом груза следует принимать равным 0,05 суммы подъемной силы крана и веса тележки. Эту нагрузку следует учитывать при расчете поперечных рам зданий и балок крановых путей. При этом принимается, что нагрузка передается на одну сторону (балку) кранового пути, распределяется поровну между всеми опирающимися на путь колесами крана и может быть направлена как внутрь, так и наружу рассматриваемого пролета.

Рис. 2.3

GТ =380кН – собственный вес тележки (Приложение, таблица П.1).

Расчетное горизонтальное давление мостовых кранов на колонну:

Т = g n × g f × y × T n _K  å y i = 10,5(1+0,575+0,9+0,475)*1,1= 23 (кН)

Согласно п.9.6 [7] горизонтальные нагрузки от торможения моста и тележки крана считаются приложенными в месте контакта ходовых колес крана с рельсом. В курсовом проекте для упрощения расчета допускается прикладывать давление Т на уровне уступа в месте изменения сечения колонны.

После окончания сбора нагрузок целесообразно изобразить расчетную схему рамы с действующими на нее нагрузками.

Расчет колонны

Проектирование ступенчатой колонны производственного здания – достаточно сложная и объемная задача. В курсовом проекте обычно по- дробно выполняется подбор сечений верхней сплошной и нижней сквозной частей колонны, осуществляется расчет узла сопряжения верхней и нижней ее частей, базы и соединительной решетки. Остальные узлы и детали принимаются по конструктивным соображениям без расчета, хотя это и не совсем правильно.

Рассмотрим далее основные выполняемые в курсовом проекте этапы проектирования колонны. Их порядок строго определен и должен совпадать с принятым в настоящем пособии.

Выбор невыгодного усилия

Поперечная рама производственного здания

Задание на проектирование

Необходимо запроектировать стальные конструкции механосборочного цеха пролетом 24 и длиной 72 метра. 6-снеговой, 6-ветровой районы. Продольный шаг колонн здания принять равным 6 метров. Покрытие теплое, состоящее из следующих перечисляемых сверху-вниз слоев:

1. Защитный слой (гравий)

2. Рубероид

3. утеплитель

4. пароизоляция

5. прогоны + профнастил

6. стальные фермы.

    Колонны здания принять ступенчатыми с верхней сплошной и нижней сквозной частями. Соединение ветвей нижней части колонны выполнить при помощи решетки из равнополочных уголков. Здание оборудовано двумя электромостовыми кранами грузоподъемностью 30т, проводящими технологические и перегрузочные работы средней интенсивности.

    Отметка головки кранового рельса 8.5м. Сопряжение колонны с фермой выполнить шарнирным. Класс бетона для фундаментов В15. Стены здания – навесные. Сталь для несущих конструкций здания принять самостоятельно по [6]. Объект нормального уровня ответственности. Здание строится на открытой местности.

Познавательные статьи:



Как правильно слушать собеседника

Типичные ошибки при выполнении бросков в баскетболе

Принятие христианства на Руси и его значение

Средства массовой информации США