Пример ПЗ КП МК

Добавил:

Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Уфимский Государственный Нефтяной Технический Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

КП №2 2013 ПГ-09-02 СК

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

17.03.2015

Размер:

2.16 Mб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 12 / 42 3 4 > Следующая >>>

Подпись и дата Взам. инв. № подл. Взам. инв. № дубл. Подпись и дата

Инв. № подл.

Узловые силы: F = qснBd.

а) 1 вариант снеговой нагрузки:

N1=N11 = 2,01*6*1,5 = 18,09 кН,

N2= N3=N9 = N10 = 2,01*6*3 = 36 кН, N4=N8 = (1,413+2,01)/2*6*3 = 30,72 кН;

N5=N7 = 1,413·6·4,5=38,151 кН.

б) 2 вариант снеговой нагрузки:

N1=N11 = 1,77*6*1,5= 15,93 кН,

N2=N10 = 1,77*6*3 = 43,20 кН,

N3=N9 = (0,6+0,9)·3,53·6+0,9·1,77·6 = 54 кН, N4=N5 =3,53·1,5·6= 32 кН,

3.2.3 Нагрузки от мостовых кранов

При движении колеса мостового крана на крановый рельс передаются силы трех направлений (рис. 9, а).

Рисунок 9 — К определению крановых нагрузок

Вертикальные усилия от мостовых кранов (рисунок 9). База крана 5 м [3], количество кранов в пролете по заданию – 1. Расчетное усилие Dmax, передаваемое на колонну колесами крана, можно определяется по формуле

Dmax н	(nnc Fk max y n а Gн n g н			bt b) 0,95 (1,1 1 (1 0,167)
170 103	Н 1,1 1,03 15м 6м 350	Н	2	1,1 1500 Н	м	2 1м 6м)	(16)
		м			м

250627,6Н 250,6кН

где n –коэффициент надежности по нагрузке для крановых нагрузок для кранов групп режима 6К n=1,1 [11, п 4.8];

nc – коэффициент сочетаний, принимаемый равным 1 для одного крана; Fkmax = 170 кН – нормативное вертикальное усилие от колеса по [3];

y – ордината линии влияния;

Gн= 350 Н/м2– нормативный вес подкрановых конструкций, определяемый по [1, табл. 12.1]; gн – полезная нормативная нагрузка на тормозной площадке (1,5 кН/м2);

bт – ширина тормозной площадки, 1000 мм; b – шаг колонн, 6 м.

Подпись и дата Взам. инв. № подл. Взам. инв. № дубл. Подпись и дата

Инв. № подл.

а – коэф., учитывающий влияние собственного веса подкрановых конструкций и временной нагрузки на тормозных балках, равный: для балок пролетом 6 м-1,03;

На другой ряд колонны также будут передаваться усилия Dmin

	9,8(Q QК )		9800	Н	(15т 33,7т)
Fк '		Fk max		т		170 10	3	Н 68630Н
	n0				2

где Q – грузоподъемность крана, 15 т;
QК – масса крана с тележкой, 4,7т+29т=33,7 т; по табл.2 (3)
n0 – число колес с одной стороны крана, 2;
Dmin	н (nnc Fk max y n а Gн n g н bt b) 0,95 (1,1 1 (1 0,167)

68630Н 1,1 1,05 15м 6 м 350 Н м2 1,1 1500 Н м2 1м 6 м)

127663,69Н 127,65кН

Силы Dmax и Dmin приложены по оси подкрановой части колонны и поэтому не только сжимают нижнюю часть колонны, но и передают на нее изгибающие моменты.

M max Dmax ek 350,6кН 0,65м 227,89кНм M min Dmin ek 127,65кН 0,65м 82,98кНм

где eк bн / 2 1,25 / 2 0,65 м – расстояние от оси подкрановой балки до центра тяжести

сечения подкрановой части колонны.

Горизонтальная сила Tк возникает из-за торможения тележки, распирания колес

Tнк 0,05 9,8(Q Gт ) 0.05 9,8 кН т (15т 4,7т) / 2 4,83кН n0

Где Q –грузоподъемность крана, 15 т по заданию; G – вес тележки, 4,7 т [3, табл. 2]; n0 – число колес с одной стороны крана, 2.

Расчетная горизонтальная сила Т, передаваемая на колонну подкрановыми балками определяется при том же положении мостового крана, т.е.

T н nnc Tкн y 0,95 1 1,2 (1 0,167) 4,83кН 6,426кН

Полный упругий отпор во второй от торца раме равен:

R PЭ (

) 1,714

5,13 (

(48м)2

) 2,1кН

2 [(59м)2 (48м)2

(36м)2 (24м)2

(12м)2 ]

где

PЭ /

3,9мм / 0,76мм 5,13кН -

эквивалентная

сила, вызывающая такое же

перемещение

рамы как

и внешние

силы. - перемещение рамы от единичной

горизонтальной силы приложенной на уровне связей.

1,714 -

отношение

полной крановой

нагрузки на

все рамы блока к

(1 0,167)

нагрузке на рассчитываемую раму.

где n0 – число колес рассматриваемых кранов на одной нитке подкрановых балок.

Рисунок 10 – Нагрузки от мостового крана

Подпись и дата Взам. инв. № подл. Взам. инв. № дубл. Подпись и дата

Инв. № подл.

3.2.4 Нагрузки ветровые

Ветровая распределенная нагрузка определена при помощи программы Вест ПВК SCAD Office [12], результаты расчета отражены в приложении А. Ветровая нагрузка, действующая от низа ригеля до наиболее высокой точки здания, заменяется сосредоточенной силой, приложенной в уровне низа ригеля рамы. Величина этой силы определяется по формуле:

F	q1	q2	(H				H		) 0,5 (1,16 1,34) (3.15 3.60) 8,44кН
F			(H			ф	H	фон	) 0,5 (1,16 1,34) (3.15 3.60) 8,44кН
в		2				ф		фон
		2
Fв '	q1	* q2		*	(H ф H				фон ) 0,5 (0,87 1,01) (3,15 3.60) 6,34кН
Fв '		2			(H ф H				фон ) 0,5 (0,87 1,01) (3,15 3.60) 6,34кН
		2

Рисунок 11 – Схемы ветровой нагрузки

3.3 Статический расчет и определение усилий от комбинаций нагрузок

Расчет производится с использованием МКЭ на ПВК SCAD Office [12]. Результаты расчета и вычисления усилий от комбинаций представлены в приложении Б.

4. РАСЧЕТ КОЛОННЫ

4.1 Определение расчетных длин колонн Расчетные усилия для верхней части колонны:

-в сечении 1-1 N=-319,036 кН, M=106,862 кН*м, Q=14,35 кН; -в сечении 2-2 N=-158,566кН, M=-14,274кН*м;

для нижней части колонны:

всечении 3-3 N1=-603,116 кН, M1=119,457 кН*м (изгибающий момент догружает подкрановую ветвь);

всечении 4-4 при том же сочетании нагрузок (L1+0.8*L2+L4+L6+0.6*L9) N2=-603,116 кН,

M2=-168,813 кН*м (изгибающий момент догружает наружную ветвь); Qmax=30,743 кН.

l2 l2

J2 J2

l1	J1 l1	F1
		J1
	F2	F1

Рисунок 10 – Расчетная схема для определения коэффициентов расчетной длины 1 и 2 для одноступенчатых колонн с неподвижным верхним концом, закрепленных от поворота

Так как Нв / Нн = l2 / l1 =3,4/11,6=0,29<0,6 и Nн / Nв =603,116/319,036=2,68<3, значения

коэффициентов μ1

и μ2

определяем по [3, табл.14.1].

В однопролетной раме с жестким сопряжением ригеля с колонной верхний конец колонны

закреплен только от поворота:

1 =2; 2 =3.

Для нижней части колонны: lx1 1l1=2*1160см=2320 см; (24)

Для верхней части колонны: lx2 2l2 =3*340см=1020 см.

Расчетные длины из плоскости рамы, для нижней и верхней частей равны соответственно:

=1160 см;

y 2

h 340см-60см=280 см.

4.2. Подбор сечения верхней части колонны

Сечение верхней части колонны принимаем в виде сварного двутавра высотой hb =450 мм.

По формуле 14.16[3] определяем требуемую площадь сечения:

Для симметричного двутавра:

радиус инерции сечения ветви относительно оси x-x: ix 0,42 h 0,42 45см 18,9 см;

ядровое расстояние px

0,35 h 0,35* 45см 15,75 см;

дата

условная гибкость:

x 2

Rу

(1020/18,9) 230 / 2,06 *100000 1,8

где Ry- расчетное сопротивление стали (С235) растяжению, сжатию, изгибу по пределу

Подпись

текучести по табл. 51* [1];

тх= ех/рх = M/(N 0,35h )=10686,2/(319,036*0,35*45) = 2,13

где mх - относительный эксцентриситет.

Значение коэффициента

определим по табл. Ж.2 [2].

Примем в первом приближении Ап / Аст 1, где Ап - площадь полки, Аст- площадь стенки,

№ дубл

тогда

инв.

(1,9 0,1mx ) 0,02(6 mx ) * x =(1,90-0,1*2,13)-0,02*(6-2,13)*1,8=1,55;

т 1х= mх= 1,55*2,13 = 3,3- приведенный эксцентриситет.

Взам

Согласно табл. Ж.3 [2] вн

0,31022;

319,036кН

44,71см2

подл

тр

вн Rу

0,31022* 230МПа * 0,1*1

№

Компоновка сечения

. инв.

Высота стенки hст

hв

2tп 45 2 *1,0 43 см

Взам

(принимаем предварительно толщину полок tп=1,0 см).

По табл. 14.2 [3] при m>1и x >0,8 из условия местной устойчивости:

и дата

hст / tст

(0,9

0,5 )

E / R

(0,9 0,5 1,8) 2,06 *100000МПа / 230МПа 53,87;

tст ≥hст/( hст/ tст)=43/53,87=0,798 см.

Подпись

Поскольку сечение с такой толстой стенкой не экономично, принимаем толщину стенки

tст=0,6 см и включаем в расчетную площадь сечения колонны два крайних участка стенки

шириной по 0,85* tст

E / R 0,85 0,6

2,06 *100000МПа / 230МПа 15,26 см (стр. 345 [3]).

Требуемая площадь полки (стр. 345 [3]):

подл.

( А

2 0,85 t 2

ст

E / R ) / 2

(44,71 2 0,85 (0,6см)2

2,06 *100000МПа / 230МПа) / 2

п.тр

тр

=13,19см .

Инв. №

КП №2 2013 ПГ-09-02 СК

Лист

Изм. Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Подпись и дата Взам. инв. № подл. Взам. инв. № дубл. Подпись и дата

Инв. № подл.

Из условия устойчивости верхней части колонны из плоскости действия момента ширина

полки bп ≥ ly2/20 = 280/20 = 14 см;

Из условия местной устойчивости полки:



b	/ t	п	≤ (0,36 0,1 x )	E / R (0,36 0,1*1,8)	2,06 *105 / 230 16,2 см,
св		п

где bсв=(bп-tст)/2,

bп ≤ 32,4*tп+ tст=32,4*1,0+0,6=33см.

Принимаем: bп =20 см; tп =1,0 см; bсв=(bп-tст)/2=(20-0,6)/2=9,7см; Ап=bп *tп=20*1,0=20 см2> Ап тр=13,19 см2.

Рисунок 11 – Сечение верхней части колонны

Геометрические характеристики сечения Полная площадь сечения:

А0 2*bп*tп + tст *hст=2*20*1,0+0,6*43=65,8 см2;

Расчетная площадь сечения с учетом только устойчивой части стенки:

А А	2 * b * t		2 0,85 t 2
		п		ст E / R =
п.тр	п

=2*20*1,0+2*0,85*(0,6см)2 * 2,06*100000МПа / 230МПа) =58,32 см2;

Осевые моменты инерции:

				45 0,5			2	20 *1,03		0,6 * 433	4
	I x 2 * (20 *1.0								)		18781,2 см ;
	I x 2 * (20 *1.0								)		18781,2 см ;
					2			12		12
I y	2 *	1,0 * (20)3		43* 0,83		1335,168 см4.
I y	2 *		12		12	1335,168 см4.
			12		12

Момент сопротивления относительно оси Х-Х:

Wx	I x	18781,2	790,3	3
				см .
	h / 2	45 / 2

Расстояние до ядровой точки:

790,3

11,01см.

65,8

Радиусы инерции:

I y

17781

15,44 см; i

1335,168

4,51

см.

65,8

65,7

Проверка устойчивости верхней части колонны в плоскости действия момента:

x =lx2/ix=1020/15,44=66,06;

Ry / E =66,06*

230МПа / 2,06*100000МПа =2,21;

тх= Mх /(Nρх)= 10686,2/(319,036*11,01) =3,04;

Ап / Аст

1,0 * 20 /(0,6 43) 0,775

КП №2 2013 ПГ-09-02 СК

Лист

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Подпись и дата Взам. инв. № подл. Взам. инв. № дубл. Подпись и дата

Инв. № подл.

Значение коэффициента определяем по табл. Ж.2 [2] при Ап / Аст 0,775,

(1,75 0,1mx ) 0,02(5 mx ) * x =1,359

(42)

тх1= mх=1,359*3,04=4,132

(43)

Согласно таблице Ж.3 [2] вн

0,246 .

319,036

22,24кН / см

2 R

230МПа *1 230МПа .

(43)

вн А

0,246 * 58,32

230 222,4

*100 3,3% – недонапряжение менее 5%.

230

Сечение принимаем окончательно.

Проверка устойчивости верхней части колонны из плоскости действия момента. По

формуле 14.10 [3] находим:

(ly2/i y )

280

62,1;

, по прил. 7

[3] у 0,8 ;

4,51

Для определения mх находим максимальный момент в средней трети расчетной длины

стержня:

M 1/ 3

(М

) / l

* (l

1/ 3l

) 54,051

108,934 54,051

* (3,4м

* 2,8) 152,085кН * м

y 2

3,4

По модулю: М х 152,085кН * м М мах / 2 108,934кН * м / 2 254,467 кН*м.

A0 / N *W (15208,5кН * см * 65,8см2 ) /(319,036кН * 790,3см3) 3,97 ;

По формуле 14.11 [3] при mх<5 с=β/(1+α*mx)=1/(1+0,85*3,97)=0,229

y 38,91< c 3.14E / R 3,142,06*100000МПа / 230МПа 93,97 ; 1.0

0,65 0,05* mx 0,65 0,05*3,97 0,85 ;

hст/tст=43/0,6=71,67≤3,8 E / R =3,8* 2,06*100000МПа / 230МПа =113,72,

В расчетное сечение колонны при проверке устойчивости из плоскости действия момента включается полное сечение стенки.

N		319,036кН	29,861кН / см2	Ry c	230МПа *1 230 МПа.

с у
	А	0,229* 0,8 * 58,32см2

4.3 Подбор сечения нижней части колонны Сечение нижней части колонны сквозное, состоящее из двух ветвей, соединенных

решеткой. Высота сечения hн = 1250 мм. Подкрановую ветвь колонны принимаем из двутавра по сортаменту, а наружную из составного сварного сечения, которое состоит из трех листов.

Определим ориентировочное положение центра тяжести. Принимаем z0 =5см;

по формуле 14.25 [3] h0 = h – z0= 125 – 5 = 120 см;

M 2

* h0

119,457кН * м

*1,2м 49,73

см;

168,813кН * м 119,457кН * м

у2

h0 y1 120см 49,73см 70,27 см.

Усилия в подкрановой ветви по формуле 14.19 [3]

N1 * y2

603,116кН * 0,7027м

168,813кН * м

493,85кН;

в1

1,20м

в наружной ветви по формуле 14.20 [3]

N 2 * y1

M 2

603,116кН * 0,4973м

119,457кН * м

349,49 кН,

в 2

1,2м

КП №2 2013 ПГ-09-02 СК

Лист

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Подпись и дата Взам. инв. № подл. Взам. инв. № дубл. Подпись и дата

Инв. № подл.

где N, M - расчетные продольная сила и изгибающий момент;

y1 ,y 2 - расстояние от центра тяжести сечения колонны до центра тяжести соответствующих ветвей;

h0 = y1 + y 2 - расстояние между центрами тяжести ветвей колонны.

Определяем требуемую площадь ветвей и назначаем сечение по формуле 14.26 [3]: для подкрановой ветви:

Nв1

493,85кН

26,84 см2.

в1

0,8 * 23кН / см2

для наружной ветви

Nв2

349,49кН

18,994 см2.

в2

0,8 * 23кН / см2

Назначаем сечение ветвей по сортаменту. Для подкрановой ветви – принимаем двутавр 20Б1 (Ав1=28,49 см2; ix=2,23 см; iy=8,26 см) по ГОСТ 26020-83; для наружной ветви – принимаем листовой прокат из стали С245 по ГОСТ 82-70*.

Для удобства прикрепления элементов решетки просвет между внутренними гранями полок принимаем таким же, как в подкрановой ветви (183 мм). Толщину стенки швеллера tст для удобства ее соединения встык с полкой надкрановой части колонны принимаем равной 10 мм; высота стенки из условия размещения сварных швов hст= 210 мм.

Требуемая площадь полок:

Aп ( Ав 2 tст hст ) / 2 (19 см2– 1,0см*21 см)/2=-1 см2

Из условия местной устойчивости полки швеллера bn / tn (0,38 0,08 )

Принимаем bп= 10 см; tn=0,85 см; Ап=10 см*0,85 см=8,5 см2

Рисунок 12 – Сечение нижней части колонны

Геометрические характеристики ветви:

Ав 2 =hст*tст+2* Аn =21см*1,0см +2*8,5см2=38 см2; z0=(1,0*21*0,5+8,5*6*2)/38=2,96= 3 см;

Ix2 =
Iу=	2331,3см4;

ER 12 .

см4;

Подпись и дата Взам. инв. № подл. Взам. инв. № дубл. Подпись и дата

Инв. № подл.

Рисунок 13– Результаты расчета в программе «Конструктор сечений»

iх2 =

см; iу =

см.

Уточняем положение центра тяжести сечения колонны:

h0= hн-z0=125 см - 3,00см= 122см;

y1= Ав2h0/(Aв1+ Ав2) =38 см2*122см/(28,49см2+38см2)=69,72см;

у2=h0 – у1 =122см-66,87см=52,28см.

Уточняем усилия в ветвях:

В подкрановой ветви:

N1 * y2

603,116кН * 0,5228м

168,813кН * м

396,82 кН;

(46)

в1

1,22м

в наружной ветви

N 2 * y1

M 2

603,116кН * 0,6972м

119,457кН * м

442,58 кН,

(47)

в 2

1,22м

Проверка устойчивости ветвей.

По формулам 14.21 и 14.22 из плоскости рамы (относительно оси у - у) ly1=1160см. Подкрановая ветвь:

у=1у/iy=1160см/8,26 см = 140,436; у=0,315;

Nв1 / y Aв1 396,82кН / 0,315 28,49см2 44,22 кН/см2>Ry=24 кН/см2

Наружная ветвь: ' у=1у/i'y=1160см/7,83см=148,15; у =0,283;

N в 2 / y Aв 2 442,58кН / 0,283 38см 2 41,18 кН/см2>Ry=24 кН/см2.

Устойчивость ветвей из плоскости рамы не обеспечена. Изменяем сечение.

Определяем требуемую площадь подкрановой ветви:

А	Nв1		496,82кН		36 см2.

в1	R		0,6 * 23кН / см2	*1
		c
	y
для наружной ветви:

А		Nв2		442,58кН		32,1 см2

в2	R			0,6 * 23кН / см2	*1
			c
		y

Назначаем сечение ветвей по сортаменту. Для подкрановой ветви – принимаем двутавр 30Б1 (Ав1=41,92 см2, ix=3,05 см, iy=12,29 см) по ГОСТ 26020-83; для наружной ветви – принимаем листовой прокат из стали С245 по ГОСТ 27772-88.

Для удобства прикрепления элементов решетки просвет между внутренними гранями полок принимаем таким же, как в подкрановой ветви (426 мм). Толщину стенки швеллера tст для удобства ее соединения встык с полкой надкрановой части колонны принимаем равной 14 мм; высота стенки из условия размещения сварных швов hст= 210 мм.

Требуемая площадь полок:

( А

ст

) / 2 (32,1 см2– 1,4 см*21,0см)/2=1,35 см2

в 2

ст

КП №2 2013 ПГ-09-02 СК

Лист

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Подпись и дата Взам. инв. № подл. Взам. инв. № дубл. Подпись и дата

Инв. № подл.

			E
Из условия местной устойчивости полки швеллера: b / t	n	(0.38 0.08 )	E	21
Из условия местной устойчивости полки швеллера: b / t		(0.38 0.08 )		21
n			R
			R
Принимаем bп= 15 см; tn=1,2 см; Ап=15 см*1,2 см=15,3см2

Рисунок 14 – Сечение нижней части колонны

Геометрические характеристики ветви:

Ав 2 =hст*tст+2* Аn =30,5 см*1,4 см+2*15,3см2=60см2; z0 = (1,4*21*0,7+15,3*10,4*2)/60 = 5,65=6 см;

Уточняем положение центра тяжести сечения колонны: h0= hн-z0=125 см – 5,65см= 119,35 см;

Рисунок 15 – Результаты расчета в программе «Конструктор сечений»

iх2 = см; iу = см.

y1= Ав2h0/(Aвl+ Ав2) =60 см2*119,35 см/ (41,92 см2+60 см2)=70,26 см; у2=h0 – у1 =119,35 см-70,26 см= 49,1 см.

Оставим усилия без изменений. Проверка устойчивости ветвей.

По формулам 14.21 и 14.22 из пл. рамы (относительно оси у - у) ly1=1160см.

Подкрановая ветвь: у=1у/iy=1160 см/12,29см = 94,38; у=0,6;

N в1 / y Aв1 396,82кН / 0,6 41,92см 2 15,78 кН/см2<Ry=24 кН/см2

Наружная ветвь: ' у=1у/i'y=1160 см/8,05 cм = 144,1; у = 0,33;

N в 2 / y Aв 2 442,58кН / 0,33 60см 2 22,35 кН/см2<Ry=24 кН/см2

Из условия равноустойчивости подкрановой ветви в плоскости и из плоскости рамы

определяем			требуемое			расстояние между узлами решетки: x1 lв1 / ix1		y	94,38
lв1 x1		ix1	94,38 3,05см 287,86 см
	Принимаем			lв1 232см, разделив нижнюю часть колонны на целое число панелей - 5
панелей. Проверяем устойчивость ветвей в плоскости рамы (относительно осей х-х ).
							КП №2 2013 ПГ-09-02 СК			Лист


										19
Изм.	Лист	№ докум.			Подпись	Дата				19
Изм.	Лист	№ докум.			Подпись	Дата

Подпись и дата Взам. инв. № подл. Взам. инв. № дубл. Подпись и дата

Инв. № подл.

Для подкрановой ветви x1 232см / 3,05см 86,07; x 0,641;

N в1 / y Aв1 396,82кН / 0,641* 41,92см 2 14,8 кН/см2<Ry=24кН/см2;

Для наружной ветви: x1 232см / 6,11см 38, x 0,9;

Nв 2 / y Aв 2 442,58кН / 0,9 * 60см2 8,2 кН/см2<Ry=23 кН/см2.

Условия выполняются. Принимаем данное сечение.

4.4. Расчет решетки подкрановой части колонны Поперечная сила в сечении колонны Qmax=30,742кН.

Условная поперечная сила: Qусл 7,15*10 6 (2330	E	)	N	или

	Ry
Q fic 0,2A 0,2(41,92см 2 60см 2 ) 20,4кН Qmax	30,742кН кН (48)