 |
Определение нагрузок на раму
|
|
|
|
Введение
Металлические конструкции благодаря своим качествам получили широкое распространение во всех отраслях хозяйства. Проектирование экономически эффективных металлических конструкций основывается на комплексном учете требований эксплуатации, надежности и долговечности, изготовления и монтажа, на знании особенностей работы этих конструкций под нагрузкой, правильность выбора конструктивных форм, использование типовых и унифицированных решений и соответствующем расчете.
Целью данного курсового проекта является разработка схемы компоновки каркаса одноэтажного производственного здания, расчет подкрановой балки, компоновка и расчет поперечной рамы каркаса, конструирование и расчет строительной фермы, колонны.
Компоновка поперечной рамы
Исходные данные
По заданию здание одноэтажное, однопролетное, оборудованное двумя электрическими мостовыми кранами с режимом работы 7К, грузоподъемностью Q = 50/10 т. Назначение здания – трубоэлектросварочный цех с кранами особого режима. Район строительства – г. Минск. Шаг колонн в продольном направлении – 12 м, пролет - 24 м, длина здания - 96 м. Отметка оголовка подкранового рельса - 13 м. Материал конструкций – сталь С235. Тип покрытия – стальной профилированный настил. Уклон кровли 1:12.
Данные по мостовому крану приведены в таблице 1.1.
Таблица 1.1. Справочные данные по мостовому крану
| Грузоподъемность крана, Q, тс | Пролет зд., м | Размеры, мм | Максимальное давление колеса, кН | Минимальное давление колеса, кН | Горизонтальная сила на колесо Тk,кН | Крановый рельс ГОСТ 4121-96 | Высота подкрановой балки, hb, мм | Вес подкрановой балки Gb, кН | Вес тележки Gт, кН | Вес крана с тележкой Gк, кН | ||||||
| Нк | В1 | В2 | К | F1max | F2max | F1min | F2min | тип | высота hp, мм | Шаг колонн 12 м | Шаг колонн 12 м | |||||
| 50/10 | 16,9 | КР-80 | 24,5 | |||||||||||||
Разработка системы связей
|
|
|
Связи предназначаются для создания жесткости каркаса, обеспечения устойчивости элементов конструкций, восприятия тормозных и ветровых усилий, создания условий пространственной работы каркаса, обеспечения необходимых условий монтажа элементов сооружения.
Связи покрытия
Стропильные фермы обладают большой жесткостью в вертикальной плоскости и очень малой в горизонтальной. Для нормальной работы ферм в системе каркаса необходимо позаботиться о том, чтобы они были надлежащим образом закреплены. Достигается это постановкой горизонтальных и вертикальных связей, образующих вместе со стропильными фермами жесткую пространственную конструкцию.
Связи по верхним поясам ферм. В плоскости верхних поясов ферм применяют только поперечные связи.
Панель связевой фермы в данном проекте принимаем крестовую. Стропильные фермы, расположенные в промежутках между поперечными связевыми фермами, раскрепляют прогонами.
Связи по нижним поясам стропильных ферм: по торцам здания – крестовая решетка, вдоль пролета по всей длине здания – панель решетки 12 м, шириной 6м (диагональные элементы вписываются в квадрат размером 6м и опираются на продольные элементы длиной 12м)
Поперечные связевые фермы у торцов здания предназначены для восприятия ветровой нагрузки со стороны торца здания, передаваемой стойками торцового фахверка.
Продольные связевые фермы соединяют отдельные плоские рамы каркаса в жесткую пространственную систему, создавая условия для перераспределения местных нагрузок (крановых моментов и сил поперечного торможения кранов).
|
|
|
Связи между колоннами
Эти связи предназначены для создания продольной жесткости каркаса и закрепления колонн из плоскости рамы, а также для восприятия сил продольного торможения кранов и давления ветра на торцы здания.
В верхней (надкрановой) части колонн при жестком сопряжении ригеля с колоннами применяют две вертикальные связи: верхнюю в плоскости шатра и нижнюю между нижними поясами стропильных ферм и тормозными балками.
При шаге колонн 12 м верхнюю вертикальную связь проектируют в виде двухпанельной фермочки одинаковой высоты со стропильными фермами на опоры, нижнюю — в виде креста.
Вертикальные связи в верхней части колонн устанавливают у торцов здания и в средней части температурного отсека, как правило, между осями, где поставлены поперечные связи шатра.
В нижней части колонн связи устанавливают между подкрановой балкой и базой колонны. При шаге колонн 12 м и при 11> 9 м принимаем портальные связи.
Компоновка поперечной рамы
Вертикальные размеры
Расстояние от головки рельса до низа конструкций покрытия:
где 
- зазор между краном и стропильными конструкциями;
- размер учитывающий прогиб конструкций покрытия, принимаемый равным 200-400 мм.
Высота от пола до низа фермы:
Высота верхней части колонны:
Высота нижней части колонны:
где hз - заглубление колонны ниже уровня пола, принимаемое 600 мм.
Полная высота колонны:
Высота стропильной фермы в осях:
Горизонтальные размеры
Проход устраиваем в теле колонны, поэтому принимаем привязку а = 500 мм, высоту сечения верхней части колонны hв = 1000 мм.
Из условия жёсткости 
Привязка кранового рельса к разбивочной оси:
Принимаем 
.
Высота сечения нижней части колонны:
Из условия жёсткости для режима работы кранов 7К:
Пролёт мостового крана:
Cхема поперечной рамы представлена на рисунке 2.1.
Рисунок 2.1 – Схема поперечной рамы
Определение нагрузок на раму
Постоянная нагрузка
Нагрузка на 1 м2 кровли определяем в таблице 2.1.
Таблица 2.1 – Подсчет интенсивности нагрузок от массы покрытия (на 1 м2)
| № п/п | Состав покрытия | Нормативная нагрузка
| Коэффициент надёжности по нагрузке 
| Расчётная нагрузка
|
| Защитный слой из гравия на битумной мастике p=2100 кг/м3, t=20 мм. | 0,42 | 1,35 | 0,567 |
Продолжение таблицы 2.1
|
|
|
| Три слоя «Технониколя» | 0,12 | 1,35 | 0,162 | |
| Полужесткие минераловатные плиты p=40 кг/м3, t=100 мм. | 0,04 | 1,35 | 0,054 | |
| Пароизоляция (один слой «Технониколя») | 0,04 | 1,35 | 0,054 | |
| Стальной профилированный настил | 0,15 | 1,35 | 0,203 | |
| Стальные прогоны пролётом 12 м | 0,10 | 1,35 | 0,135 | |
| Собственный вес металлических конструкций (ферм, связей) | 0,36 | 1,35 | 0,486 | |
| Итого: | gn = 1,23 | - | g = 1,661 |
Расчётная равномерно распределённая постоянная нагрузка на ригель рамы:
Узловая постоянная нагрузка на ферму:
где 3м - длина панели верхнего пояса фермы.
Опорная реакция ригеля рамы:
|
|
|
