Компоновка поперечной рамы.

Компоновку поперечной рамы начинают с установления габаритных основных размеров элементов конструкций в плоскости рамы. Размеры по вертикали привязывают к отметке уровня пола, принимая ее нулевой. Размеры по горизонтали привязывают к продольным осям здания. Вертикальные габариты здания зависят от технологических условий производства и определяются расстояниями от уровня пола до головки кранового рельса H₁ и от головки кранового рельса до низа несущих конструкций покрытия H₂ .В сумме эти размеры составляют полезную высоту цеха Но. Размер H₂ диктуется высотой мостового крана

H₂= (Н_к+100)+f где:

Н_к+100— расстояние от головки рельса до верхней точки тележки крана плюс установленный по требованиям техники безопасности зазор между этой точкой и строительными конструкциями равный 100мм.

f-размер, учитывающий прогиб конструкций покрытия (ферм, связей) и принимаемый равным 200÷400мм. в зависимости от пролета (для

больших пролетов - больший размер)

Габариты мостовых кранов см. приложение-1.

Окончательный размер H₂ принимается кратным 200мм. Высота цеха от

уровня пола до низа стропильных ферм

H_o=H₂+H₁

где:

H₁- наименьшая отметка головки кранового рельса (по заданию).

Н_о - принимается кратным 1,2м. до высоты 10,8м, а при большей высоте - кратным 1,8м. из условия соизмеряемости с типовыми ограждающими конструкциями. Если приходится несколько увеличить высоту цеха, то изменяют отметку головки рельса, а размер Н₂ оставляют минимально необходимым. В отдельных случаях размер Н_о принимают кратным 0,6м.

Далее устанавливают размеры верхней части колонны Н_в, нижней части колонны Н_н, и высоту у опоры ферм Н_ф. Высота верхней части колонны (от верхней грани консоли до низа фермы)

H_в=h_б+h_p+H₂,

Где:

h_б - высота подкрановой балки, предварительно принимается 1/8÷1/10 - пролета балки.

h_p - высота кранового рельса, предварительно принимается - 200мм. или по приложению - 1.

Окончательно уточняют значение Н_в после расчета подкрановой балки. Размер нижней части колонны, мм.

Н_н=Н_о-Н_в+(600÷1000),

Где:

(600÷1000) мм. - обычно принимаемое заглубление опорной плиты башмака колонны ниже нулевой отметки пола.

Общая высота колонны рамы от низа базы до низа ригеля

Н=Н_в+Н_н.

Если на здании есть светоаэрационные и аэрационные фонари, их высоту Н_фн определяют светотехническим расчетом с учетом высот типовых фонарных переплетов (1250 и 1750мм.), бортовой стенки и карнизного элемента (в сумме обычно принимаемых 1000мм.)

При определении горизонтальных размеров учитываются привязки колонн к разбивочным осям, требования прочности и жесткости, предъявляемые к колоннам, эксплуатационные требования.

Привязка наружной грани колонны к оси колонны «а» может быть

нулевой; 250мм.; 500мм.

Нулевую привязку принимают в зданиях без мостовых кранов, а также в

невысоких зданиях , (при шаге колонн 6м.), оборудованных кранами

грузоподъемностью до 30т.

Привязку размером «а=500мм.» принимают для относительно высоких

зданий с кранами грузоподъемностью 100т. и выше, а также если в

верхней части колонны устраиваются проемы для прохода. В остальных

случаях «а=250мм.»

Высоту сечения верхней колонны h_к назначают с

учетом унифицированных привязок наружных граней колонн к

разбивочным осям.

нужно учесть, что для того чтобы кран при движении вдоль цеха не

задевал колонну, расстояние от оси подкрановой балки до оси колонны

должно быть не менее, мм.

L₁≥В₁+(h_к- а)+75

где:

B₁-размер части кранового моста, выступающий за ось рельса,

принимаемый по ГОСТу на краны (см. приложение 1);

75мм. – зазор между краном и колонной, по требованиям безопасности принимаемый по ГОСТУ на краны. L₁.принимается кратным-250мм.

Тогда L_cr =L-2L₁

С учетом обеспечения жесткости цеха в поперечном направлении высота сечения колонны назначается не менее 1/25 Н, а в цехах с интенсивной работой кранов - не менее 1/15 Н.

Привязку примем нулевую. В качестве стержня колонны предварительно примем двутавр по сортаменту (желательно широкополочный), с учетом обеспечения жесткости цеха.

Обозначим расстояние между центром тяжести сечения консоли и другими точками, предварительно приняв сечение консоли «h_c» из прокатного двутавра:

Н_v^*= Н_в- h_c/2 ; Н_n^* =Н_н- h_c/2.

Расчет подкрановой балки.

Подкрановые конструкции воспринимают воздействия от различного подъемно-транспортного оборудования. Основным видом такого оборудования являются мостовые краны.

Подкрановые конструкции под мостовые краны обычно состоят из подкрановых балок, воспринимающих вертикальные нагрузки от кранов, тормозных балок, воспринимающих поперечные горизонтальные воздействия, узлов крепления подкрановых конструкций, передающих крановые воздействия на колонны, крановых рельсов с элементами их крепления и упоров.

Основные несущие элементы подкрановых конструкций: подкрановые балки могут иметь различную конструктивную форму. Наиболее часто применяются сплошные разрезные подкрановые балки. Разрезные подкрановые балки просты в монтаже, нечувствительны к осадке опор, однако имеют повышенный расход стали.

Нагрузки от крана передаются на подкрановую конструкцию через колеса (катки) крана, расположенные на концевой балке кранового моста. В зависимости от грузоподъемности крана с каждой стороны моста могут быть два, четыре катка и более.

Подкрановые конструкции рассчитывают, как правило, от двух сближенных кранов наибольшей грузоподъемности, с тележками, приближенными к одному ряду колонн, т. е. в положении, при котором на подкрановые конструкции действуют наибольшие вертикальные силы. Одновременно к балке прикладываются и максимальные поперечные горизонтальные усилия.

Наибольшие вертикальные усилия на колесе F_кⁿ и другие характеристики принимаются по приложению1.

Поперечное горизонтальное усилие на колесе при расчете подкрановых балок определяется по формулам:

= 0,05 (9,8 Q +G_t)/n₀ -

-для кранов среднего и легкого режимов работы с гибким подвесом груза.

где Q-номинальная грузоподъемность крана;

G_t -вес тележки, кН; n_o- число колес с одной стороны крана. Расчетное значение усилий на колесе крана определяется с учетом коэффициента надежности по назначению γ_n

F_k= γ_n *n*n_c*k₁ * F_кⁿ

Т_к= γ_n *n*n_c* k₂ *

где:

n- коэффициент надежности по нагрузке (коэффициент перегрузки) принимается равным n= 1.1 - для крановых нагрузок.

n_c -коэффициент сочетания, равного при учете нагрузок от двух кранов среднего и

легкого режима работы 0,85.

k₁ , k₂ - коэффициены динамичности , учитывающий ударный характер нагрузки при движении крана по неровностям пути и на стыках рельсов и принимаемый по табл. 3

Таблица 3- коэффициенты динамичности.

Режим работы кранов	Шаг колонн, м	k	k
Легкий, средний	Независимо от В	1	1
Тяжелый	B≤12	1,1	1
	B>12	1	1
весьма тяжелый	B≤12	1,2	1,1
	B>12	1,1	1,1

Для определения расчетных моментов от вертикальной и горизонтальной нагрузок загружаем линию влияния момента в среднем сечении т. к. максимальный момент возникает в сечении ,близком к середине пролета, устанавливая краны невыгоднейшим образом .

Расчетный момент от вертикальной нагрузки:

М_х=α*ΣF_k*y_i

где y_i - ординаты линий влияния; α - коэффициент учитывающий влияние собственного веса подкрановых конструкций и временной нагрузки на тормозной площадке равный:

α - для балок пролетом 6м. - 1,03; для балок пролетом 12м. - 1,05. Расчетный момент от горизонтальной нагрузки:

М_y=ΣT_k*y_i

Для определения максимальной поперечной силы загружаем линию влияния поперечной силы на опоре. Расчетные значения вертикальных и горизонтальных поперечных сил:

Q_х=α*ΣF_k*y_i

Q_y=ΣT_k*y_i

Подбор сечения подкрановых балок выполняют в том же порядке, что и

о бычных балок. Влияние горизонтальных поперечных нагрузок на напряжение в верхнем поясе учитывают коэффициентом

Для балок без тормозных конструкций значения этого коэффициента принимают: при кранах грузоподъемностью:

5т.- 1,2; 10т.и 12,5т.-1,25; 20т.- 1,35; 32т.- 1,45.

высотой балки задаются в пределах (1/6÷1/10) *l

где:

l- пролет подкрановой балки.

_{Требуемый момент сопротивления балки}

см³

Из условия жесткости максимальный прогиб балки.

_{f = Fkn l}³_{/48 EIx < fu}

_где:

f_u - максимальный регламентируемый нормами прогиб подкрановых конструкций установлен из условия обеспечения нормальной эксплуатации кранов и зависит от режима их работы.

для легкого режима работы [ f _u]=l/400.

для среднего режима работы [ f_u ]=l/500.

для тяжелого и весьма тяжелого режима работы [f_u ]=l/600.

Требуемый момент инерции балки

I_xтр = F_kn l³ /48Ef_u

Из условий: W_x > W_xтр и I_x > I_xтр

Принимаем сечение балки по сортаменту из условия обеспечения крепления рельса (ширина пояса должна быть не менее 220мм.)

Выписываем геометрические характеристики выбранного двутавра.

I_x ; I_y ; W_x ;W_y ; h ; t_w ; b_f ; t_f ; S_1/2.Ỉ

Момент инерции верхнего пояса относительно оси «у»

I_fy = I_y /2

Момент сопротивления верхнего пояса относительно оси «у»

W_ay = W_y /2

Проверка прочности балки по нормальным напряжениям.

Проверка прочности балки по касательным напряжениям.

T = Q_max S_1/2 / I_xt_w < R_s

Проверяем прочность стенки балки от действия местных напряжений под колесом крана.

- расчетная нагрузка на колесе крана без учета динамичности,

-коэффициент увеличения нагрузки на колесе, учитывающий возможное перераспределение усилий между колесами и динамический характер нагрузки, принимается равным:

1,6 - для кранов с жестким подвесом груза,

1 ,4 - при кранах особого режима работы с гибким подвесом груза,

1,1 - при прочих кранах;

t _w - толщина стенки;

- условная расчетная длина распределения усилия зависит от жесткости пояса, рельса и сопряжения пояса со стенкой, определяется по формуле:

Для сортаментного профиля

l₀=c ^.√J_p /t_w

гле с- коэффициент учитывающий степень податливости соединения пояса истенки балки, для балок из прокатного профиля с=3,25

J_p- момент инерции кранового рельса в случае приварки рельса швами, обеспечивающими совместную работу рельса и пояса. (см. табл.4)

t_w толщина стенки двутавра.

Таблица 4- Геометрические характеристики подкрановых рельсов

.