Учебное пособие. Павлодар удк 624. 94. 014 001. 24 (07 8) ббк 38. 54 022 Я73

Кудерин М.К.


Расчет 1-этажного производственного строения

со железным каркасом


Павлодар

Министерство образования и науки Республики Казахстан

Павлодарский муниципальный институт им. С. Торайгырова.


Расчет 1-этажного производственного строения

со железным каркасом


Учебное пособие.


Павлодар

УДК 624.94.014.2. 001.24 (07.5.8)

ББК 38.54 – 022 Я73

К 88


Рекомендовано Учебное пособие. Павлодар удк 624. 94. 014 001. 24 (07 8) ббк 38. 54 022 Я73 ученным советом ПГУ им. С.Торайгырова


Рецензенты:

д.т.н., доктор Нурбатуров К.А. – генеральный директор “НИИСТРОМПРОЕКТ ”

к.т.н., доктор ПГУ Ельмуратов С.К.


В учебном пособие содержится лаконичный теоретический материал Учебное пособие. Павлодар удк 624. 94. 014 001. 24 (07 8) ббк 38. 54 022 Я73 и примеры сборки конструктивной схемы каркаса, статического расчета поперечной рамы, подкрановой балки, колонны, стропильной фермы.


© Кудерин М.К. 2005г.


© Павлодарский Муниципальный Институт им. С.Торайгырова 2005г.

Содержание


Вступление …………………………………………………… 3


Часть 1. Сборка поперечной рамы Учебное пособие. Павлодар удк 624. 94. 014 001. 24 (07 8) ббк 38. 54 022 Я73 1-этажного производственного строения.

1.1 Разбивка сетки колонн ………………………. 4

1.2 Установка габаритных размеров

поперечной рамы строения ………………………. 5

1.3 Сборка торцового фахверка ………………... 6

1.4 Система связей ……………………………………. 7

Пример 1. Сборка конструктивной схемы

каркаса строения ……………………………………. 9


Часть 2. Расчет подкрановой балки.

2.1 Определение усилий ……………………………… 11

2.2 Подбор сечения подкрановой балки …………. 13

2.3 Проверка прочности Учебное пособие. Павлодар удк 624. 94. 014 001. 24 (07 8) ббк 38. 54 022 Я73 подкрановой балки …………. 15

Пример 2. Расчет подкрановой балки ………………... 17


Часть 3. Расчет поперечной рамы каркаса производственного строения.

3.1 Схема рамы ……………………………... 26

3.2 Нагрузки, действующие на раму ………………… 27

3.2.1 Неизменная нагрузка ……………………………… 27

3.2.2 Снеговая нагрузка ……………………………… 28

3.2.3 Крановая нагрузка ……………………………… 29

3.2.4 Ветровая нагрузка ……………………………… 31

3.3 Статический расчет рамы Учебное пособие. Павлодар удк 624. 94. 014 001. 24 (07 8) ббк 38. 54 022 Я73 ………………………. 33

3.3.1 Усилия в стойках рамы

от неизменной нагрузки ………………………. 34

3.3.2 Усилия в стойках рамы от снеговой нагрузки …... 37

3.3.3 Усилия в стойках рамы от крановых моментов …… 37

3.3.4 Усилия в стойках рамы от силы

поперечного торможения ………………………. 39

3.3.5 Усилия в Учебное пособие. Павлодар удк 624. 94. 014 001. 24 (07 8) ббк 38. 54 022 Я73 стойках рамы от ветровой нагрузки …... 40

3.3.6 Определение расчетных усилий

в стойках рамы ……………………………………. 42

Пример 3. Статический расчет рамы ……………….. 42


Часть 4. Расчет и конструирование ступенчатой внецентренно - сжатой колонны.

4.1 Определение расчетных длин ………………… 58

4.2 Подбор сечения высшей части колонны …………. 58

4.3 Подбор сечения нижней Учебное пособие. Павлодар удк 624. 94. 014 001. 24 (07 8) ббк 38. 54 022 Я73 части колонны …………. 63

4.4 Расчет и конструирование узлов колонны ....... 65

Пример 4. Расчет и конструирование колонны …………. 70


Часть 5. Расчет строительной фермы .

5.1 Определение расчетных нагрузок ………………… 98

5.2 Определение расчетных усилий

в стержнях фермы ……………………………… 99

5.3 Подбор сечения частей фермы ………………… 99

5.4 Расчет узлов фермы Учебное пособие. Павлодар удк 624. 94. 014 001. 24 (07 8) ббк 38. 54 022 Я73 ……………………………… 101

Пример 5. Расчет стропильной фермы ………………… 103


Часть 6. Приложения …………………………………………… 118

Литература ………………………………………………….. 146

Вступление


Методическое пособие является управлением к выполнению курсового проекта по железным конструкциям для строй специальностей на тему «Металлические конструкции одноэтажных промышленных зданий». В нем содержится: лаконичный Учебное пособие. Павлодар удк 624. 94. 014 001. 24 (07 8) ббк 38. 54 022 Я73 теоретический материал и примеры сборки, определения нагрузок, статического расчета поперечной рамы, подбора и проверки сечений подкрановой балки, колонны, стропильной фермы. В приложении пособия приведён дополнительный справочный материал, нужный для практического расчета.

Целью Учебное пособие. Павлодар удк 624. 94. 014 001. 24 (07 8) ббк 38. 54 022 Я73 курсового проекта и методического пособия к нему является закрепление теоретических познаний, приобретение способностей реального проектирования железных конструкций.

В пособии использована интернациональная система единиц (СИ).



  1. ^ Сборка ПОПЕРЕЧНОЙ РАМЫ И КАРКАСА 1-этажного Учебное пособие. Павлодар удк 624. 94. 014 001. 24 (07 8) ббк 38. 54 022 Я73 ПРОИЗВОДСТВЕННОГО Строения.


Сборка конструктивной схемы каркаса содержит в себе:

- разбивку сетки колонн;

- установку схемы поперечной рамы и размеров главных несущих частей (колонн, ригелей);

- решение системы связей по шатру и по колоннам;

- установление Учебное пособие. Павлодар удк 624. 94. 014 001. 24 (07 8) ббк 38. 54 022 Я73 типа ограждающих конструкций и схемы фахверка стенок.


    1. ^ Разбивка сетки колонн.


Согласно СН 223-62 «Основные положения по унификации объемно-планировочных и конструктивных решений промышленных построек размеры просвета и шага колонн назначаются кратными 60 М – 6м. Торцовые колонны смещаются Учебное пособие. Павлодар удк 624. 94. 014 001. 24 (07 8) ббк 38. 54 022 Я73 от разбивочной оси на 500мм. Расстояния меж температурными швами должны приниматься в согласовании с чертой строения либо сооружения и климатическим районом по СНиП II–23-81 (приложение 1)





Рис.1.1




Рис. 1.2 Покрытие – прохладное

Нагрузки Учебное пособие. Павлодар удк 624. 94. 014 001. 24 (07 8) ббк 38. 54 022 Я73: силовая – 200 кгс/см2 (2кН/м2),

ветровая 45 кгс/см2 (0,45кН/м2)


    1. Установление габаритных размеров

поперечной рамы строения.

Габаритные размеры поперечной рамы по вертикали привязывают к отметке уровня пола (↓000). Размеры по горизонтали привязывают к Учебное пособие. Павлодар удк 624. 94. 014 001. 24 (07 8) ббк 38. 54 022 Я73 продольным осям строения (рис.1.1). В здании указываются последующие главные характеристики: величина просвета строения L и отметка головки подкранового рельса (↓ ур.г.р.) (рис. 1.2). Габариты мостовых электронных кранов принимаются по ГОСТ 6711-81.

Размеры просвета строения Учебное пособие. Павлодар удк 624. 94. 014 001. 24 (07 8) ббк 38. 54 022 Я73 L и просвета крана L к находятся в последующей зависимости:

L = L к + 2, (1.1)

где  - расстояние меж осью колонны и осью подкрановой

балки.

Высота строения от уровня пола до низа стропильных ферм:

Н = h1 + h Учебное пособие. Павлодар удк 624. 94. 014 001. 24 (07 8) ббк 38. 54 022 Я732 , (1.2)

где h1 – отметка головки кранового рельса, задается по условиям технологического процесса;

h2 – расстояние от головки кранового рельса до низа стропильных ферм.

Дальше инсталлируются главные размеры ступенчатых колонн поперечной рамы:

h в = hб Учебное пособие. Павлодар удк 624. 94. 014 001. 24 (07 8) ббк 38. 54 022 Я73 + hр + h2 , (1.3)

где hв – высота высшей части колонны;

hб – высота подкрановой балки;

hр -высота кранового рельса, за ранее принимается равной 200 мм.

h н = Н – hв + (600…1000), (1.4)

где (600…1000) мм – заглубление опорной плиты ботинка ниже нулевой Учебное пособие. Павлодар удк 624. 94. 014 001. 24 (07 8) ббк 38. 54 022 Я73 отметки пола, тогда h = hв + hн ,

Ширина высшей части колонны Вв из условия обеспечения жесткости должна быть Вв ≥(1/12)hв . Обычно Вв назначается равной 500 либо 1000 мм.

Ширина нижней части колонны Вн из условия Учебное пособие. Павлодар удк 624. 94. 014 001. 24 (07 8) ббк 38. 54 022 Я73 обеспечения жесткости должна быть Вн ≥ (1/20)h в обыденных промышленных зданиях и Вн ≥ (1/15)h в зданиях с кранами «особого» режима работы. Ось подкрановой ветки колонны совмещают с осью подкрановой балки Учебное пособие. Павлодар удк 624. 94. 014 001. 24 (07 8) ббк 38. 54 022 Я73, тогда Вн =+Во

где Во - привязка внешней грани колонны к оси колонны;

Чтоб кран при движении не задевал колонну  должно быть более

 ≥ В1 + (Вв – Во ) + (60…75) мм, (1.5)

где В1 – часть кранового моста, выступающая за ось рельса, принимаемая Учебное пособие. Павлодар удк 624. 94. 014 001. 24 (07 8) ббк 38. 54 022 Я73 по ГОСТ на краны. (60…75)мм, т.е зазор меж краном и колонной

При определении главных характеристик поперечной рамы должны быть обеспечены требования унификации.


    1. ^ Сборка торцового фахверка.

Торцовый фахверк образует несущий каркас для Учебное пособие. Павлодар удк 624. 94. 014 001. 24 (07 8) ббк 38. 54 022 Я73 ограждающих конструкций стенок и состоит из вертикальных стоек, устанавливаемых через 6 м. либо 12м. и распоров сокращающих их свободную длину. (рис. 1.3) Верхние концы стоек в горизонтальном направлении опирают на поперечную связевую Учебное пособие. Павлодар удк 624. 94. 014 001. 24 (07 8) ббк 38. 54 022 Я73 ферму в уровне нижних поясов.


    1. ^ Системы связей.

При проектировании железных каркасов промышленного строения должны предусматриваться связи по покрытию и вертикальные связи меж колоннами. Связи по покрытию и меж колоннами проектируют обычно с крестовой Учебное пособие. Павлодар удк 624. 94. 014 001. 24 (07 8) ббк 38. 54 022 Я73 решеткой (рис.1.4) но, вероятны и др. конструктивные решения  I .

Связи по покрытию располагают:

1) В плоскости верхних поясов стропильных ферм, в торцах строения (при большой длине строения инсталлируются дополнительные связевые фермы на расстоянии Учебное пособие. Павлодар удк 624. 94. 014 001. 24 (07 8) ббк 38. 54 022 Я73 менее 60м.) которые состоят из поперечных связевых ферм и продольных частей меж ними (рис.1.4а)

Продольные элементы (распорки) должны обеспечить предельную упругость верхних поясов ферм из плоскости  пр = 220

2) Поперечные связевые фермы Учебное пособие. Павлодар удк 624. 94. 014 001. 24 (07 8) ббк 38. 54 022 Я73 в плоскости нижних поясов ферм, в торцах строения, температурного блока, ( при большой длине строения промежные поперечные связи, расположенные в тех же панелях, что и поперечные связи по верхним поясам ферм), продольные связевые фермы Учебное пособие. Павлодар удк 624. 94. 014 001. 24 (07 8) ббк 38. 54 022 Я73 по бокам строения (рис.1.4,б)

3) Меж фермами – продольные вертикальные связи, устанавливаемые по длине строения в местах расположения поперечных связевых ферм, а в поперечном направлении – в коньке, на опорах и при просветах ферм более 30 м Учебное пособие. Павлодар удк 624. 94. 014 001. 24 (07 8) ббк 38. 54 022 Я73. в четвертях просвета.


ВЕРТИКАЛЬНЫЕ СВЯЗИ Меж КОЛОННАМИ РАСПОЛАГАЮТ: (рис.1.4,в)


1) Ниже подкрановых балок – посредине строения либо температурного блока, а при длине строения более 120 м. обычно ставят две системы вертикальных Учебное пособие. Павлодар удк 624. 94. 014 001. 24 (07 8) ббк 38. 54 022 Я73 связей. Расстояние меж связями и торцом строения не должно превосходить допустимого  1 .

2) Выше подкрановых балок – в средней части длины строения и по торцам.





Рис. 1.3


а)


б)





в)


Рис. 1.4

Пример 1.


^ Сборка КОНСТРУКТИВНОЙ СХЕМЫ КАРКАСА 1-этажного Учебное пособие. Павлодар удк 624. 94. 014 001. 24 (07 8) ббк 38. 54 022 Я73 ПРОИЗВОДСТВЕННОГО Строения.


Просвет строения L = 36м

Длина строения = 108м

Продольный шаг колонн b = 12,0м


Сопряжение ригеля с колонной рамы принимаем - жёсткое.

Здание оборудовано 2-мя мостовыми кранами в пролёте грузоподъемностью по Q = 800/200 кН.

Отметка головки рельса Учебное пособие. Павлодар удк 624. 94. 014 001. 24 (07 8) ббк 38. 54 022 Я73 h1 = 12,4 м.

а) Согласно п. 1,2: определяем вертикальные размеры:

Высота цеха Н = h + h2;

h2 = (hкр + 100) + α = 4000+100+3 00=4400мм.

где hкр - габаритный размер крана (расстояние от головки рельса до верхней точки телеги крана) см Учебное пособие. Павлодар удк 624. 94. 014 001. 24 (07 8) ббк 38. 54 022 Я73. прилож. 100 мм - зазор меж высочайшей точкой телеги крана и низом стропильной конструкции, принимаемый по просьбе техники безопасности.

α = 200...400 мм размер, учитывающий вероятный прогиб конструкции покрытия. Тогда

Н - h1 + h2 – 12400 + 4400 = 16800 мм.

Этот размер должен быть кратно 600 мм Учебное пособие. Павлодар удк 624. 94. 014 001. 24 (07 8) ббк 38. 54 022 Я73. В оборотном случае, делается корректировка размера h1.


^ Высота высшей части колонны


hв = h2 + (hп.б + hр) = 4400 + (hп.б + hр);

(hп.б + hр) = 1/8в = 12м/8 = 1,5м =1500мм- общая высота подкрановой балки и Учебное пособие. Павлодар удк 624. 94. 014 001. 24 (07 8) ббк 38. 54 022 Я73 рельса.

Принимаем (hп.б + hр) = 1600мм (кратно 200)

тогда hв = 4400 + 1600 = 6000мм


^ Высота нижней части колонны


hн = Н – hв (600...1000) мм = 16800 – 6000 + 1000 = 11800мм.

где 1000мм - заглубление опорной плиты ботинка (базы колонны)

тогда h = hв + hн = 11800 + 6000 = 17800мм.


^ Высота шатра


hш = hо Учебное пособие. Павлодар удк 624. 94. 014 001. 24 (07 8) ббк 38. 54 022 Я73 + hф + i L/2 + δп;


где h0 = 3150мм - высота типовых стропильных ферм с параллельными поясами и уклоном ската i = 1,5 %

hф - 4000мм - высота фонаря с 2-мя лентами остекления по 1750 мм.

δп - толщина Учебное пособие. Павлодар удк 624. 94. 014 001. 24 (07 8) ббк 38. 54 022 Я73 слоя покрытия, принимаем из таблицы сбора нагрузок на покрытие.

Тогда

hш = 3150мм + 4000мм + 0,015 36000/2 + 430 = 7850мм.


б) ^ Горизонтальные размеры рамы.

Для здании при грузоподъёмности крана Q = 800кН принимается привязка внешней грани колонны к оси в0 = 500мм.

Требуемая ширина Учебное пособие. Павлодар удк 624. 94. 014 001. 24 (07 8) ббк 38. 54 022 Я73 высшей части колонны по условию жёсткости:

bв ≥ 1/2 hb = 6000/12 = 500мм.


принимаем bв = 1000 м м > 500мм.

Расстояние от оси подкрановой балки до оси колонны:


λ ≥ В1 + (bВ - b0) + 75 мм = 400 + 500 + 75 = 975мм.


Принимаем λ = 1000мм (кратное Учебное пособие. Павлодар удк 624. 94. 014 001. 24 (07 8) ббк 38. 54 022 Я73 250)


^ Ширина нижней части колонны


bн = b0 + λ = 500 + 1000 = 1500мм


по условию жёсткости


bн ≤ 1/20h - 17800/20 = 890мм < 1500мм


условие жёсткости соблюдается.

Принимаем высшую часть колонны сплошного сечения, нижнюю - сквозного.


Определяем пролёт мостового крана

Lкр = L - 2λ = 36000 – 2 * 1000 = 34000мм

Lкр - 34м.

^ 2. РАСЧЕТ ПОДКРАНОВОЙ БАЛКИ.


2.1. Определение Учебное пособие. Павлодар удк 624. 94. 014 001. 24 (07 8) ббк 38. 54 022 Я73 усилий в подкрановой опоре.


Расчет подкрановой балки создают на совместное действие 2-ух сближенных кранов большей грузоподъемности. Расчетные значения вертикальных и горизонтальных нагрузок определяют по формулам:

F = Fn ·Į · · Кd ·nс 2.1)


Т = Тn ·Į · · Кd Учебное пособие. Павлодар удк 624. 94. 014 001. 24 (07 8) ббк 38. 54 022 Я73 ·nс (2.2)

где Fn – нормативная сила вертикального давления колеса крана на рельс, принимаемая по ГОСТ. (прилож.2)

Į - коэффициент надежности по нагрузке, принимаемый по СНиП 2.01.07-85 (см. прилож. 3)

 - коэффициент надежности по предназначению, принимаемый по прилож.4.

Кd Учебное пособие. Павлодар удк 624. 94. 014 001. 24 (07 8) ббк 38. 54 022 Я73 - коэффициент динамичности при вертикальных крановых нагрузках равный:

при шаге колонн В 12м – 1,2 для мостовых кранов очень томного режима работы и 1.1 при томном режиме, также для навесных кранов:

При В 12м – 1,1 – для мостовых кранов Учебное пособие. Павлодар удк 624. 94. 014 001. 24 (07 8) ббк 38. 54 022 Я73 очень томного режима работы

Горизонтальные крановые нагрузки должны учитываться с коэффициентом :

Кd = 1,1 только для мостовых кранов очень томного режима работы. В других случаях принимают Кd = 1;

nс - коэффициент сочетания, равный 0,85 при 2-ух кранах Учебное пособие. Павлодар удк 624. 94. 014 001. 24 (07 8) ббк 38. 54 022 Я73 лёгкого и среднего режимов работы 0,95 при 2-ух кранах томного и очень томного режимов работы;

Тn - нормативная горизонтальная сила торможения грузовой телеги, приходящаяся на одно колесо крана.

Полная сила поперечного торможения:

То = f Учебное пособие. Павлодар удк 624. 94. 014 001. 24 (07 8) ббк 38. 54 022 Я73 (P+G)  nв / n (2.3)

Отсюда Тп = То / nо (2.4)

где f - коэффициент трения при торможении телеги, принимаемый 0,05 для кранов с гибким подвесом груза и 0,1 – с жестким;

Р – грузоподъемность крана;

G – вес телеги, принимаемый Учебное пособие. Павлодар удк 624. 94. 014 001. 24 (07 8) ббк 38. 54 022 Я73 по ГОСТ (при отсутствии данных допускается принимать G = 0,3 Р);

nв – число тормозных колес телеги;

n - общее число колес телеги;

nо – число колес на одной стороне моста крана.

При расчете балок под Учебное пособие. Павлодар удк 624. 94. 014 001. 24 (07 8) ббк 38. 54 022 Я73 краны томного и очень томного режимов работы горизонтальные силы бытового давления определяются по формуле:

Тt = 0,1· Fn · Į · n · Кd ·nс (2.5)

Расчетные усилия в подкрановой опоре находят при помощи линий воздействия.

Расчетный изгибающий Учебное пособие. Павлодар удк 624. 94. 014 001. 24 (07 8) ббк 38. 54 022 Я73 момент от временной нагрузки

Mx = Mf =  Fi Yi (2.6)

где - коэффициент, учитывающий свой вес подкрановых конструкций и временную нагрузку на тормозных площадках:

для балок просветом ℓ = 6м, = 1,05

при ℓ ≥ 12м. , = 1,07

 Fi Yi - сумма произведений расчетных сил давления Учебное пособие. Павлодар удк 624. 94. 014 001. 24 (07 8) ббк 38. 54 022 Я73 крановых колес, определенных по формуле (2.1), на надлежащие ординаты линий воздействия

Более нерентабельным нагружением подкрановой балки является размещение колес, когда критичный груз находится над верхушкой треугольной полосы воздействия.(рис.2.1)




Набросок 2.1


Нужный и достаточный признак Учебное пособие. Павлодар удк 624. 94. 014 001. 24 (07 8) ббк 38. 54 022 Я73 критичного груза определяется системой 2-ух неравенств.


(2.7)

(2.8)


где Ra - равнодействующая грузов, расположенных слева от критичного;

Rв - то же, справа;

α и в – расстояния от критичного груза до опор.

Расчетный изгибающий момент от поперечной тормозной Учебное пособие. Павлодар удк 624. 94. 014 001. 24 (07 8) ббк 38. 54 022 Я73 нагрузки


Му = Мт = Т ∑ Уi (2.9)





Набросок 2.2


Расчетные значения поперечной силы от обеих нагрузок находят располагая краны таким макаром, чтоб один из грузов находился конкретно над опорой, а другие – как можно поближе Учебное пособие. Павлодар удк 624. 94. 014 001. 24 (07 8) ббк 38. 54 022 Я73 к ней. (рис.2.2)

Qx = Qf = α ∑ Fi Уi (2.10)


Qу = Qт = Т ∑ Уi (2.11)


2.2. Подбор сечения подкрановой балки.

Требуемый момент сопротивления подкрановой балки.


(2.12)


где Mmax - наибольший расчетный изгибающий момент;

Ry - расчетное сопротивление металла поясов извиву, установленное по Учебное пособие. Павлодар удк 624. 94. 014 001. 24 (07 8) ббк 38. 54 022 Я73 лимиту текучести, принимаемой по прилож.5.

c - коэффициент критерий работы, принимаемой по прилож.6.

Высота симметричной подкрановой балки из условия меньшего расхода металла




(2.13)


где k - коэффициент, зависящий от конструктивного дизайна балки; при неизменном Учебное пособие. Павлодар удк 624. 94. 014 001. 24 (07 8) ббк 38. 54 022 Я73 сечении его принимают равным 1,1-1,15;

t - толщина стены балки.

Высота подкрановой балки из условия требуемой жесткости балки:


(2.14)


где ℓ - длина балки; Е – модуль упругости;

fи – предельный прогиб, принимаемый по табл.

- нормативный изгибающий момент от вертикальной Учебное пособие. Павлодар удк 624. 94. 014 001. 24 (07 8) ббк 38. 54 022 Я73 нагрузки;

- расчётный изгибающий момент;

Совсем принимают высоту, близкую к хорошей, но не меньше малой. В целях унификации высота балки должна быть кратной 100мм.

Для балок высотой до 3м. толщина стены в мм определяется Учебное пособие. Павлодар удк 624. 94. 014 001. 24 (07 8) ббк 38. 54 022 Я73 по эмпирической формуле:


(2.15)


где h – высота подкрановой балки, приближенно можно принять (1/6…1/8) ℓ,

где ℓ - просвет подкрановой балки.


Толщина стены из условия прочности на срез:


(2.16)

где Qmax – наибольшая расчетная поперечная сила;

Rs - расчетное Учебное пособие. Павлодар удк 624. 94. 014 001. 24 (07 8) ббк 38. 54 022 Я73 сопротивление металла стены сдвигу, принимаемое Rs = 0,58 Rу;

Толщина стены из условия местной стойкости:

(2.17)

где h - высота стены;

Ry - расчетное сопротивление металла стены сжатию;

Е - модуль упругости стали, равный 206103МПа.

В любом случае Учебное пособие. Павлодар удк 624. 94. 014 001. 24 (07 8) ббк 38. 54 022 Я73 толщина стены должна быть более 8мм. При всем этом соотношение h/t условия прочности и стойкости стены должны находиться в последующих границах:


Таблица 2.1

h,

м

1

1,5

2

3

4

5

t,

мм

8…10

10…12

12…14

16…18

20…22

22…24



100…125

125…150

145…165

165...185

185…200

210…230



2.3. Проверка прочности подкрановой балки.

Проверку прочности подкрановых балок Учебное пособие. Павлодар удк 624. 94. 014 001. 24 (07 8) ббк 38. 54 022 Я73 создают по обычным, касательным и местным обычным напряжениям от сосредоточенной силы давления колеса.

Обычные напряжения определяют по формуле:


(2.18)


где Mf – расчетный изгибающий момент от вертикальной нагрузки;

Mт – расчетный изгибающий момент от горизонтальных поперечных Учебное пособие. Павлодар удк 624. 94. 014 001. 24 (07 8) ббк 38. 54 022 Я73 сил;

Wв,nt – момент сопротивления нетто для верхних волокон подкрановой балки;

Wy,nt - момент сопротивления тормозной балки относительно вертикальной оси у-у;


В расчетное сечение тормозной балки врубается верхний Учебное пособие. Павлодар удк 624. 94. 014 001. 24 (07 8) ббк 38. 54 022 Я73 пояс подкрановой балки, горизонтальный лист, окаймляющий пояс.

Rу – расчетное сопротивление стали.

с - коэффициент критерий работы.


Касательные напряжения по формуле:


(2,19)


где Qmax – наибольшая расчетная поперечная сила;

Sx - статический момент площадки половины сечения (при симметричном сечении).

Jx Учебное пособие. Павлодар удк 624. 94. 014 001. 24 (07 8) ббк 38. 54 022 Я73 - момент инерции площадки всего сечения относительно нейтральной оси;

t - толщина стены.

Rs – расчетное сопротивление металла стены сдвигу;

c - коэффициент критерий работы.

Местные вертикальные напряжения в стене под сосредоточенным грузом, приложенным к поясу Учебное пособие. Павлодар удк 624. 94. 014 001. 24 (07 8) ббк 38. 54 022 Я73 балки инспектировать по формуле:


(2.20)


где f - коэффициент, учитывающий неравномерность давления кранового колеса и завышенную динамичность под соединениями рельсов

он равен 1,6 для балок под краны очень томного режима работы с жестким Учебное пособие. Павлодар удк 624. 94. 014 001. 24 (07 8) ббк 38. 54 022 Я73 подвесом груза, 1,4 – при тех же кранах, но с гибким подвесом, 1,3 – при кранах томного режима работы, 1,1 – для иных подкрановых балок;

- расчетная сила вертикального давления колеса без учета коэффициента динамичности;

- условная длина рассредотачивания местного давления Учебное пособие. Павлодар удк 624. 94. 014 001. 24 (07 8) ббк 38. 54 022 Я73, определяемая в сварных опорах по формуле:


(2.21)


Jf - сумма моментов инерции площади сечения верхнего пояса балки и подкранового рельса относительно собственных центральных осей Х1 и Х2 (рис.2.3) либо общий момент инерции Учебное пособие. Павлодар удк 624. 94. 014 001. 24 (07 8) ббк 38. 54 022 Я73 пояса и рельса в случае приварки 1-го к другому швами, обеспечивающими их совместную работу.





Рис. 2.3


Проверка жесткости подкрановой балки определяется по формуле:

(2.22)


где MFn – изгибающий момент от нормативной нагрузки;

- предельный относительный прогиб.


Пример Учебное пособие. Павлодар удк 624. 94. 014 001. 24 (07 8) ббк 38. 54 022 Я73 2.

^ РАСЧЕТ ПОДКРАНОВОЙ БАЛКИ.


Пролёт подкрановой балки = 12м.

Режим работы кранов - средний.

Материал балки - сталь марки 18ГПС.

Из приложения 2 либо по ГОСТу 6711-81 для крана Q = 800кН избираем нужные данные: Lкр = 34000мм - пролёт Учебное пособие. Павлодар удк 624. 94. 014 001. 24 (07 8) ббк 38. 54 022 Я73 крана

В = 9100мм - ширина

К - 4350мм-база

= 900мм - расстояние меж колёсами

F1п =392кН; F2п = 422кН; - сила давления колеса

Вес крана с телегой - 1500кН

Вес телеги G = 380кН

Тип кранового рельса КР 100. (приложение 7).


Схема характеристик крана




Набросок 2.4


Определяем Учебное пособие. Павлодар удк 624. 94. 014 001. 24 (07 8) ббк 38. 54 022 Я73: расчётные силы вертикального давления колёс при γп = Кd = 1


F1 =

F2 =


Расчётная сила поперечного торможения:





^ Определяем больший изгибающий момент:

Согласно правила Винклера, больший изгибающий момент от системы подвижных грузов появляется в этом Учебное пособие. Павлодар удк 624. 94. 014 001. 24 (07 8) ббк 38. 54 022 Я73 случае, когда равнодействующая всех сил, находящихся на опоре, и наиблежайшая к ней сила равноудалены от середины пролёта балки.

Для этого нужно расположить два сближенных крана в невыгоднейшее положение.

Тогда




Определяем расстояние меж критичным грузом и равнодействующей Учебное пособие. Павлодар удк 624. 94. 014 001. 24 (07 8) ббк 38. 54 022 Я73 (С)


С = Z – (е + 2d) = 3,64 – (0,9 + 1,475) = - 0,21м


Символ «минус» значит, что критичный груз размещен правее равнодействующей.

Определяем расстояние от критичного груза до опор:




b = – a = 12 – 6,105 = 5,895м


проверяем условия


и


т.к. согласно схеме (2.5) Fср = F Учебное пособие. Павлодар удк 624. 94. 014 001. 24 (07 8) ббк 38. 54 022 Я732, то


т.е




Рис. 2.5


Положение равнодействующей всех сил определяются относительно оси последнего левого колеса, т.е.




где



т.е.


Условия соблюдаются.

Строим линию воздействия изгибающего момента для сечения балки под критичным грузом Учебное пособие. Павлодар удк 624. 94. 014 001. 24 (07 8) ббк 38. 54 022 Я73 (2.5)





Другие ординаты находим из подобия треугольников, тогда больший расчетный изгибающий момент от вертикальной нагрузки (формула 2.6):









Больший нормативный момент:





Больший расчётный изгибающий момент от поперечной тормозной нагрузки, (формула 2.9)




Определяем самую большую поперечную силу Qmах





Набросок Учебное пособие. Павлодар удк 624. 94. 014 001. 24 (07 8) ббк 38. 54 022 Я73 2.6





Производим подбор сечения балки


Предельный относительный прогиб подкрановой балки для среднего режима работы крана


Малая высота подкрановой балки:





Требуемый момент сопротивления





Определяем толщину стены:





Нужно принять больше , беря во внимание вероятные огромные местные напряжения Учебное пособие. Павлодар удк 624. 94. 014 001. 24 (07 8) ббк 38. 54 022 Я73 в стене балки под катком крана.

Лучшая высота





т.е. hopt > hmin


Из условия, что


И в целях унификации высота балки должна быть кратной 100мм тогда можно принять размеры стены балки 1400x14 мм и проверить Учебное пособие. Павлодар удк 624. 94. 014 001. 24 (07 8) ббк 38. 54 022 Я73 на срез.





где


Условие местной стойкости





Требуемый момент инерции поясов балки:





Площадь сечения 1-го пояса:





По приобретенным данным компануем сечение балки (рис. 2.7)


Из условия:











Принимаем bƒ = 40см

tƒ = 2,5см






Набросок 2.7


Лист тормозной Учебное пособие. Павлодар удк 624. 94. 014 001. 24 (07 8) ббк 38. 54 022 Я73 балки можно принять из рифленной стали поддерживающий швеллер № 16


^ Проверка прочности балки


а) Найдём геометрические размеры балки относительно

горизонтальной оси х-х:


Момент инерции:







Момент сопротивления





Статический момент полусечения





б) Геометрические свойства тормозной балки относительно вертикальной оси у-у:


Расстояние Учебное пособие. Павлодар удк 624. 94. 014 001. 24 (07 8) ббк 38. 54 022 Я73 от оси подкрановой балки до центра масс сечения:







Момент инерции сечения тормозной балки:





Момент сопротивления последнего волокна на поясе подкрановой

балки:




Проверка обычных напряжений


Определяем обычные напряжения в верхнем поясе по формуле

(2.18)






Недонапряжение составляет





Проверка касательных Учебное пособие. Павлодар удк 624. 94. 014 001. 24 (07 8) ббк 38. 54 022 Я73 напряжений на опоре по формуле (2.19)







Проверяем крепкость стены на местное давление кранового колеса. Согласно ГОСТ 4121-76* для рельса марки КР 100

А2 = 113,32см2, 2 = 2865см4;


Сумма моментов инерции верхнего пояса и рельса относительно Учебное пособие. Павлодар удк 624. 94. 014 001. 24 (07 8) ббк 38. 54 022 Я73 их фактически центральных осей:





Условная длина рассредотачивания давления колеса (формула 2.21)





Расчётная сила вертикального давления колеса:





Местные напряжения (формула 2.20)





Проверка жесткости балки.


Относительный прогиб балки определяем по формуле (2.22)





Твердость балки обеспечена.


^ 3. РАСЧЕТ ПОПЕРЕЧНОЙ РАМЫ КАРКАСА Учебное пособие. Павлодар удк 624. 94. 014 001. 24 (07 8) ббк 38. 54 022 Я73 ПРОИЗВОДСТВЕННОГО Строения.


Поперечные рамы промышленных построек – статически неопределимые системы. Для расчета рамы нужно найти ее расчетную схему, собрать действующие на раму нагрузки, произвести статический расчет и выявить композиции больших расчетных усилий Учебное пособие. Павлодар удк 624. 94. 014 001. 24 (07 8) ббк 38. 54 022 Я73. По этим композициям подбирают сечения частей рамы.


3.1 ^ Схема рамы.

В процессе разработки компоновочной части проекта устанавливается конструктивная схема поперечной рамы, в какой показываются главные размеры ее частей – колонн и ригелей. При расчете Учебное пособие. Павлодар удк 624. 94. 014 001. 24 (07 8) ббк 38. 54 022 Я73 конструктивная схема рамы должна быть преобразована в расчетную схему с учетом ряда условностей и упрощений.

Потому что центры тяжести сечений колонн неопознаны, инсталлируются геометрические оси колонн, проходящих в центре высоты сечения колонн.

За Учебное пособие. Павлодар удк 624. 94. 014 001. 24 (07 8) ббк 38. 54 022 Я73 геометрическую ось решетчатого ригеля принимается ось нижнего пояса. Заделка стержня колонны считается на уровне низа ботинка.

На рис.3.1 показана конструктивная схема однопролетной рамы с жестким зацеплением ригеля в ступенчатых колоннах и схема Учебное пособие. Павлодар удк 624. 94. 014 001. 24 (07 8) ббк 38. 54 022 Я73 этой же рамы.

В продольном направлении в расчетную схему рамы врубается вырезанная 2-мя параллельными плоскостями ячейка строения, именуемая расчетным блоком.





Рис. 3.1

В продольном направлении в расчетную схему рамы врубается вырезанная 2-мя Учебное пособие. Павлодар удк 624. 94. 014 001. 24 (07 8) ббк 38. 54 022 Я73 параллельными плоскостями ячейка строения, именуемая расчетным блоком.


3.2 Нагрузки, действующие на раму.

На поперечную раму действуют последующие нагрузки:

а) неизменная нагрузка – вес каркаса, ограждающих конструкций;

б) снеговая нагрузка;

в) крановая нагрузка Учебное пособие. Павлодар удк 624. 94. 014 001. 24 (07 8) ббк 38. 54 022 Я73 (вертикальная и горизонтальная от поперечного торможения).

г) ветровая нагрузка (активное давление с наветренной стороны и отсос с заветренной стороны).


3.2.1. Неизменная нагрузка.

Определяется как погонная распределенная нагрузка на ригель рамы.

В промышленных зданиях используются прогонные и Учебное пособие. Павлодар удк 624. 94. 014 001. 24 (07 8) ббк 38. 54 022 Я73 беспрогонные покрытия зависимо от технологических и экономических причин. При прогонном покрытии на стропильные фермы инсталлируются прогоны через 1,5…3м., на которые укладываются мелкоразмерные кровельные листы, настилы.

При беспрогонном покрытии на стропильные Учебное пособие. Павлодар удк 624. 94. 014 001. 24 (07 8) ббк 38. 54 022 Я73 фермы укладываются крупноразмерные железобетонные плиты размерами 3х6 м либо 3х12 м. Вес стропильных ферм, связей, фонарей можно принимать от 0,2 до 0,5 кН/м2; Наименьшие значения принимаются при просветах рам 18…30метров и шаге 6м., огромные Учебное пособие. Павлодар удк 624. 94. 014 001. 24 (07 8) ббк 38. 54 022 Я73 – при просветах рам 30…36м. и шаге – 12м.


Вес прогонов принимается: 0,05-0,1 кН/м2 при шаге 6м. и

0,1…0,2 кН/м2 при шаге 12м. Огромные значения принимать при теплой кровле.

Постоянную нагрузку рекомендуется Учебное пособие. Павлодар удк 624. 94. 014 001. 24 (07 8) ббк 38. 54 022 Я73 и комфортно собирать в табличной форме (табл.3.1)


Таблица 3.1

Состав нагрузки

Норматив-

ная кН/м2

Коэф-т перегр.

Расч.

кН/м2

Слой защиты (битумная мастика с втопленным гравием), γ =21кН/м3, h =10 мм.

Водоизоляционный ковер (4 слоя рубероида на Учебное пособие. Павлодар удк 624. 94. 014 001. 24 (07 8) ббк 38. 54 022 Я73 битумной мастике).

Теплоизолятор (пенопласт ФРП-I), γ=0,5 кН/м2 , h =50мм.

Пароизоляция (один слой пергамина)

Металлической профилированный настил

Прогоны

Свой вес металлич. констр. шатра

0,21


0,2


0,025

0,04

0,15

0,2


0,5

1,3


1,2


1,3

1,3

1,05

1,05


1,05

0,27


0,24


0,03

0,05

0,16

0,21


0,53

Итого:

1,325




1,49


Расчетная нагрузка на 1м. длины ригеля рамы:


q Учебное пособие. Павлодар удк 624. 94. 014 001. 24 (07 8) ббк 38. 54 022 Я73= q' В = 1,49  12 = 17,88 кН/м (3.1)


Где q' - расчетная нагрузка 1м2 кровли;

В – шаг стропильных ферм.

Опорное давление ригеля от неизменной нагрузки:


(3.2)


3.2.2. Снеговая нагрузка.

Принимается умеренно распределенной по длине ригеля, определяется по формуле:


P = f  Po  C Учебное пособие. Павлодар удк 624. 94. 014 001. 24 (07 8) ббк 38. 54 022 Я73  В (3.3)


где Po – вес снегового покрова на 1м2 горизонтальной поверхности, принимаемой зависимо от района строительства по прил.9.

С – коэффициент, учитывающий неравномерность снежного покрова при сложной кровле;

Для расчета рамы Учебное пособие. Павлодар удк 624. 94. 014 001. 24 (07 8) ббк 38. 54 022 Я73 С = 1

В – шаг стропильных ферм;

f – коэффициент перегрузки, устанавливаемый зависимо от дела неизменной нормативной нагрузки к нормативной снеговой по табл.3.2.


Таблица 3.2

qн / Po

1

0,8

0,6

0,4

f

1,4

1,5

1,55

1,6

Расчетная нагрузка на 1м длины ригеля рамы по формуле (3.3)

P = f Учебное пособие. Павлодар удк 624. 94. 014 001. 24 (07 8) ббк 38. 54 022 Я73  Po  C  В = 1,4  0,7  1  12 = 11,76 кН/м


где Po =0,7 кН/м2 – нормативный вес снегового покрова для г. Павлодар

Опорное давление ригеля от снеговой нагрузки:




3.2.3 Крановая нагрузка.

Вертикальные и горизонтальные давления колес кранов передаются на Учебное пособие. Павлодар удк 624. 94. 014 001. 24 (07 8) ббк 38. 54 022 Я73 раму подкрановыми и тормозными опорами в виде вертикальных опорных давлений Dmax и Dmin приложенных с эксцентриситетом eк и горизонтальной силой Т max .

Вертикальные опорные давления подкрановых балок определяются по формулам:

Dmax = nc Учебное пособие. Павлодар удк 624. 94. 014 001. 24 (07 8) ббк 38. 54 022 Я73  Fmax ∑ y (3.4)

Dmin = nc  Fmin ∑ y (3.5)

где nc – коэффициент сочетаний при совместной работе нескольких кранов.

При совместной работе 2-ух кранов среднего режима работы nc = 0,85

Fmax = f  F2n - наибольшее расчетное давление колеса крана Учебное пособие. Павлодар удк 624. 94. 014 001. 24 (07 8) ббк 38. 54 022 Я73, принимаемое по соответственному ГОСТу;

f =1,1 - коэффициент надежности по нагрузке;

- малое расчетное давление колеса крана, тут:

Р - грузоподъемность крана

G – вес крана (по ГОСТ на краны)

no - число колес на одной стороне крана Учебное пособие. Павлодар удк 624. 94. 014 001. 24 (07 8) ббк 38. 54 022 Я73,

∑ y - сумма ординат полосы воздействия по рис. 3.2.

Сосредоточенные моменты от вертикального давления кранов.





рис. 3.2


Мmax = D max ℓк ,

(3.6)

Mmin = Dmin ℓк

где ℓк – расстояние от оси подкрановой балки до центра масс сечения подкрановой части Учебное пособие. Павлодар удк 624. 94. 014 001. 24 (07 8) ббк 38. 54 022 Я73 колонны;

ℓк ≈ (0,5 …. 0,8) в м.

Расчетное горизонтальное давление на колонну Тmax от силы поперечного торможения определяется по формуле:


(3.7)


где - нормативная горизонтальная сила торможения грузовой телеги , приходящаяся на одно колесо по формулам (2.3 и 2.4.)

f - коэффициент Учебное пособие. Павлодар удк 624. 94. 014 001. 24 (07 8) ббк 38. 54 022 Я73 надежности по нагрузке,

nc - коэффициент сочетания,

у – сумма ординат воздействия давления на колонну по рис.3.2.


Вертикальные опорные давления подкрановых балок:


Dmax = 0,85  1,1  422  4,96 = 1957 кН

Fmin = 1.1 - 1,1  422 = 168,3 кН

Dmin = 0,85  1,1  168,3  4,96 = 780,5 кН


Сосредоточенные моменты от вертикального давления кранов:


Мmax = 1957 кН Учебное пособие. Павлодар удк 624. 94. 014 001. 24 (07 8) ббк 38. 54 022 Я73  0,75м. = 1467,8 кН  м

Mmin = 780,5 кН  0,75м. = 585,4 кН  м


Расчетное горизонтальное давление на колонну:


Тmax = 13,8  4,96 = 68,5 кН


3.2.4 Ветровая нагрузка.

Определяется как с наветренной (активное давление), так и с заветренной (отсос) стороны. (рис.3.3)

Ветровая нагрузка до нижнего Учебное пособие. Павлодар удк 624. 94. 014 001. 24 (07 8) ббк 38. 54 022 Я73 пояса стропильной фермы принимается эквивалентной умеренно распределенной по длине колонны.




Рис. 3.3


Расчетная нагрузка на 1м. длины колонны с наветренной стороны (активное давление)


q =f  qo,экв  С  В (3.8)


С заветренной стороны (отсос Учебное пособие. Павлодар удк 624. 94. 014 001. 24 (07 8) ббк 38. 54 022 Я73)


q =f  qo,экв  С  В (3.9)


где f =1,2 – коэффициент надежности по нагрузке;

С и С' – аэродинамические коэффициенты, принимаемые по СНиП 2.01-07-85, равные с наветренной стороны С = 0,8 и с заветренной стороны С' = 0,6

qо Учебное пособие. Павлодар удк 624. 94. 014 001. 24 (07 8) ббк 38. 54 022 Я73.экв = - эквивалентная равномерно-распределенная нагрузка по длине колонны с учетом – коэффициента, учитывающего изменение высокоскоростного напора зависимо от высоты и типа местности, принимаемого по табл.3.3

h – высота колонны;

M – изгибающий момент в консольной стойке высотой h Учебное пособие. Павлодар удк 624. 94. 014 001. 24 (07 8) ббк 38. 54 022 Я73 от фактической эпюры ветрового давления, приходящегося на колонну;

B – шаг колонны.


Таблица 3.3

Тип местности

Высота над поверхностью земли, м

 10

20

40

60

А – открытое

1

1,25

1,50

1,70

Б – с препят- ствиями

0,65

0,85

1,1

1,3


uchebnoe-posobie-dlya-letnih-uchilish-grazhdanskoj-aviacii-m-transport-1978-s-illyustraciyami-i-tablicami.html
uchebnoe-posobie-dlya-samostoyatelnoj-vneauditornoj-raboti-studentov-iii-kursa-po-obshej-hirurgii-stranica-4.html
uchebnoe-posobie-dlya-studentov-3-klassa-sergiev-posad-stranica-7.html