M660
.PDF11
Рис. 3.4. Расположение связей по нижним поясам ферм
Рис. 3.5. Расположение вертикальных связей по колоннам и покрытию
12
4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАГРУЗОК, ДЕЙСТВУЮЩИХ НА РАМУ КАРКАСА ЗДАНИЯ
4.1. Постоянные нагрузки
Постоянные нагрузки на ригель рамы принимаются равномерно распределенными по длине ригеля.
Величину расчетной постоянной нагрузки на 1 м2 покрытия удобно определять в табличной форме в зависимости от принятой конструкции покрытия [1, табл. 11.3 и 12.5]. Для определения нагрузки на 1 п. м ригеля необходимо суммарную расчетную величину нагрузки на 1 м2 умножить на ширину грузовой площади для ригеля, равную шагу ферм. Давление ригеля передают на колонны.
Остальные постоянные нагрузки собирают в сосредоточенные силы, условно приложенные к низу подкрановой и надкрановой частей колонны по оси сечения. Определяют массу колонны, которая ориентировочно назначается, исходя из расхода стали на колонны на 1 м2 пола здания [1, табл. 12.1]. Масса навесных стен
принимается равной 200 кг/м2 и переплетов с остеклением 35 кг/м2.
Пример определения постоянных нагрузок на раму каркаса дан в п. 12.2.1 и 12.4.4 [1].
4.2. Снеговая нагрузка
Расчетная линейная снеговая нагрузка на ригель рамы определяется в зависимости от профиля кровли, района строительства. Пример определения расчетной снеговой нагрузки на ригель рамы приведен в п. 12.2.2 и 12.4.4 [1]. Расчетное значение снегового покрова на 1 м2 горизонтальной поверхности земли принимается по СНиП [3] или табл. П2.1 [1] в зависимости от снегового района строительства.
4.3. Ветровая нагрузка
Расчетная линейная ветровая нагрузка, действующая на
13
колонны рамы и сосредоточенные силы в уровне низа ригеля определяются по п. 12.2.2 [1]. Скоростной нормативный напор ветра принимается по СНиП [3] или табл. П2.2 [1] в зависимости от района строительства здания.
Примеры определения расчетной линейной и сосредоточенной ветровых нагрузок, действующих горизонтально на колонны рамы, приведены в п. 12.2.2 и 12.4.4 [1].
4.4. Нагрузки от мостовых кранов
Крановые нагрузки (вертикальное и горизонтальное давление) колес кранов передаются на раму подкрановыми балками в виде вертикальных опорных давлений Dmax и Dmin и горизонтальной силы Т. Максимальные давления на катки крана даны в приложении 1 [1].
Расчетные силы Dmax, Dmin и Т можно определить по п. 12.2.2
и примеру п. 12.4.4 [1].
Силы Dmax и Dmin приложены не по центру тяжести сечений нижней части колонны и передают на нее изгибающие моменты Мmax и Мmin, определяемые по формулам (12.7), п. 12.2.2 и примеру п. 12.4.4 [1].
Расчетную горизонтальную нагрузку, передаваемую подкрановыми балками на колонну, определяют по формуле (12.8)
п. 12.2.2 и примеру п. 12.4.4 [1].
5. СТАТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ПОПЕРЕЧНОЙ РАМЫ КАРКАСА ЗДАНИЯ
Расчет рамы можно производить любым способом строительной механики. Без большого ущерба для точности при расчете рам допускается принимать следующие допущения:
решетчатый ригель рамы заменяется условно сплошным, эквивалентным по прогибу или углу поворота;
расчет рам на вертикальные нагрузки, приложенные к ригелю, производится по общим правилам строительной механики с учетом конечной жесткости ригеля и симметричного расположения нагрузок;
14
при расчете рам на все нагрузки, приложенные к стойкам, ригель принимается бесконечно жестким (Jp=∞). Это допущение позволяет вести расчет рам по методу перемещений, причем неизвестными являются только горизонтальные смещения.
При расчете рам вместо жесткости участков колонн и ригеля принимают соотношения моментов инерции отдельных частей колонн и ригеля на основании уже выполненных аналогичных проектов. Указания, по выбору рекомендуемых соотношений моментов инерции элементов рамы, содержатся в п. 12.1 [1].
Практические приемы статического расчета рам с учетом пространственной работы каркаса даны в п. 12.3 и п. 12.4 [1]. Пример расчета поперечной рамы производственного здания с жестким сопряжением ригеля с колонной дан в п. 12.4 [1].
6. ОПРЕДЕЛНИЕ РАСЧЕТНЫХ УСИЛИЙ В КОЛОННЕ РАМЫ КАРКАСА
После нахождения изгибающих моментов и нормальных и поперечных сил от каждой из расчетных нагрузок находят их наиболее невыгодные сочетания в сечениях колонны рамы. Для удобства определения расчетных усилий составляют сводную таблицу усилий в характерных сечениях для колонн рамы каркаса здания (см. табл. 12.6 [1]).
Далее составляют комбинации нагрузок основных сочетаний нагрузок в сечения колонны рамы. Полученные усилия заносят в таблицу, подобную табл. 12.6 [1]. По составленным комбинациям усилий в каждом сечении колонны определяется самые невыгодные, а также расчетные значения усилий в сечениях колонны рамы.
7. РАСЧЕТ СЕЧЕНИЯ СТУПЕНЧАТОЙ КОЛОННЫ
7.1. Определение расчетных длин колонны
Расчетные длины в плоскости и из плоскости колонны определяются отдельно для каждого участка колонны с
15
постоянным моментом инерции. Такими участками в колонне являются подкрановые и надкрановые части.
Рекомендации для нахождения расчетных длин даны в п. 14.1 и п. 14.2 [1]. Пример определения расчетных длин ступенчатой колонны здания приведен в п. 14.4.2 [1].
7.2. Подбор сечения надкрановой части колонны
Поперечное сечение надкрановой части колонны производственного здания обычно принимается в виде сварного двутавра, составленного из листов.
Высота поперечного сечения колонны определяется на стадии компоновки поперечной рамы. Остальные геометрические размеры элементов сечения сварного двутавра требуется определить в процессе компоновки сечения колонны после определения требуемой площади.
Рекомендации по подбору сечения сварного двутавра верхней части колонны даны в п.14.1 и п. 14.2 [1]. Пример подбора сечения надкрановой части колонны дан в п. 14.4.3 [1].
7.3. Подбор сечения подкрановой части колонны
Сечение подкрановой части колонны состоит из двух ветвей, связанных между собой решеткой. Колонна сквозного сечения колонны работает как ферма с параллельными поясами. В ветвях колонны от действия расчетных усилий M и N возникают только продольные усилия. Поперечную силу Q воспринимает решетка.
Поперечные сечения ветвей колонны можно принимать из сварных или прокатных двутавров. Шатровая ветвь колонны может быть из гнутого или сварного швеллера. В курсовом проекте рекомендуется обе ветви (подкрановую и шатровую) колонны принять из широкополочных двутавров.
Рекомендации по подбору составного сечения сварного двутавра верхней части колонны даны в п.14.1 и п. 14.2 [1]. Пример подбора сечения подкрановой части колонны дан в п. 14.4.4 [1].
16
8.РАСЧЕТ СТРОПИЛЬНОЙ ФЕРМЫ
8.1.Определение нагрузок на ферму
При расчете стропильной фермы учитываются постоянная нагрузка от кровли, несущих конструкций покрытия и нагрузка от снега.
Расчетная постоянная нагрузка, действующая на любой узел стропильной фермы, определяется по формуле (9.4) [1], снеговая нагрузка по формуле (9.5) [1, с.275].
Пример сбора нагрузок на ферму дан в п.13.3.2
8.2 Определение усилий в стержнях фермы
Усилия в стержнях фермы определяются с помощью ЭВМ, построением диаграммы Максвелла-Кремоны п. 13.3.3 [1, с.386] или другими аналитическими методами.
Полученные усилия в стержнях фермы от постоянной и снеговой нагрузок, а также от опорных рамных моментов, сводятся в таблицу 13.1 [1, с.384]. Из таблицы выбирают расчетные максимальные усилия в стержнях фермы, на которые подбирают поперечные сечения элементов фермы.
Пример определения усилий в стержнях фермы приведен в п.13.3.3 [1, с.386].
8.3. Подбор сечений стержней стропильной фермы
Верхний и нижний пояса стропильной фермы покрытия здания могут быть запроектированы из прокатных широкополочных тавров, а раскосы и стойки из двух уголков таврового сечения.
Рекомендации и примеры по подбору сечений сжатых и растянутых стержней стропильной фермы даны в п. 9.5 [1].
Итоги подбора сечений сводятся в табл.13.2 [1, с.385]. Фермы пролетом 18 и 24 м рекомендуется составлять не более
чем из 6 профилей, пролетом 30 и 36 м – не более 7 профилей.
17
Соединительные прокладки между уголками устанавливают в сжатых стержнях на расстоянии 40 iх, а в растянутых – 80 iх (iх – радиус инерции одного уголка относительно вертикальной оси в см).
8.4. Конструирование и расчет узлов в ферме
В курсовом проекте для выполнения деталировочного чертежа (КМД) отправочной марки стропильной фермы необходимо законструировать и рассчитать ее узлы. Для этого необходимо произвести расчет сварных швов прикрепления раскосов и стоек к фасонкам в узлах фермы, см. п.13.3.5 [1]. Общие требования к конструированию узлов стропильной фермы приведены в п. 13.6 13.10 [2]. Рекомендации по конструированию легких ферм даны в п. 9.6, [1].
9. РАСЧЕТ ПОДКРАНОВОЙ БАЛКИ
9.1. Определение расчетных усилий
Основными расчетными усилиями для подкрановой балки являются изгибающие моменты (в вертикальной и горизонтальной плоскости) и поперечные силы.
Для определения максимального момента в пролете подкрановой балки необходимо воспользоваться правилом Винклера, см. п. 15.2.2 [1, с.433].
Наибольшая поперечная сила в подкрановой балке будет при таком расположении нагрузки, когда одна сила находится непосредственно над опорой, а остальные расположены как можно ближе к опоре. Необходимо построить линию влияния опорной реакции.
Рекомендации по определению расчетных значений изгибающих моментов и поперечных сил в подкрановых балках даны в п. 15.2.2 [1]. Пример определения расчетных значений изгибающих моментов и поперечных сил в подкрановых балках приведен в п. 15.6 [1].
18
9.2. Подбор сечения подкрановой балки
Подбор сечения подкрановой балки выполняется в том же порядке, что и обычных балок. Рекомендации по подбору сечения подкрановых балок сплошного сечения даны в п. 15.2.1 и п. 15.2.2 [1].
Подобранное сечение подкрановой балки следует проверить на прочность по формулам (15.6) и (15.7) [1, с.434], на общую устойчивость по формуле (15.8) [1, с.435], на местную устойчивость элементов балки по формуле (15.9) [1, с.435], а так же проверить прогиб в балке по формуле (15.16) [1, с.437].
Пример подбора сечения подкрановой балки сплошного сечения приведен в п. 15.6 [1].
10. КОНСТРУИРОВАНИЕ И РАСЧЕТ УЗЛОВ СОПРЯЖЕНИЯ НЕСУЩИХ КОНСТРУКЦИЙ КАРКАСА ЗДАНИЯ
В курсовом проекте необходимо запроектировать узлы сопряжения несущих конструкций каркаса здания в соответствии с принятыми расчетными условиями.
Узел сопряжения фермы с колонной по п. 5.1 или п.5.2 [4]. Узел сопряжения надкрановой и подкрановой частей колонны
подкрановой балки на колонну по п. 5.3 [4].
Узел опирания сквозной колоны на фундамент по п.5.4 [4].
11. ОФОРМЛЕНИЕ КУРСОВОГО ПРОЕКТА
Расчетно-пояснительная записка выполняется на листах А4. Записка должна включать подробные и последовательные расчеты конструкций со схемами, рисунками и формулами по всем разделам курсового проекта.
Все компоновочные решения конструкций должны сопровождаться также необходимыми эскизами и таблицами.
Оформление записки выполняется в соответствии с действующими на данный период ГОСТами.
Графическая часть проекта выполняется на двух листах А1.
19
На первом листе (КМ) изображается:
–поперечный разрез здания в масштабе 1:200;
–схемы расположения связей по нижним, верхним поясам стропильных ферм, вертикальных связей по покрытию, а также схема расположения вертикальных связей по колоннам в масштабе
1:400 (1:200);
–узлы сопряжения: фермы с колонной, опирания подкрановой балки на колонну, база колонны;
–ведомость элементов каркаса здания.
Узлы выполняются в одном из масштабов М 1:10 (М 1:15).
На втором листе (КМД) изображается:
– отправочный элемент стропильной фермы.
При вычерчивании отправочного элемента стропильной фермы необходимо применять два масштаба М 1:20, М 1:30 для осевых линий фермы и М 1:10 (М 1:15) для изображения профилей и фасонок.
На лист выносят следующие таблицы: спецификация стали на отправочный элемент фермы; таблицы отправочных элементов и заводских сварных швов.
На листах даются (примечания) сведения о применяемых способах сварки, сварочных материалах и болтах.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1.Металлические конструкции Текст : учебник для студентов вузов / Ю.И. Кудишин, Е.И. Беленя. В.С. Игнатьева и др. под ред. Ю.И. Кудишина, 8-е изд., перераб. и доп. М.:
Академия, 2006. 668 с.
2.СНИП 11-23-81*. Стальные конструкции. Нормы
проектирования Текст . М.: ГУП ЦПП, 2003. 90с.
3.СНИП 2.01.07-85*. Нагрузки и воздействия Текст . М.:
ГУП ЦПП, 2004.- 64с.
4.Белик А.З. Конструирование, расчет стыков и узлов
сопряжения стальных строительных конструкций Текст : учебное пособие для вузов / А.З. Белик; Курск. гос. техн. ун-т. Курск, 2007. 140 с. Библиогр.: с.124.