Учебники 80225

ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический университет»

Кафедра строительных конструкций, оснований и фундаментов имени профессора Ю.М. Борисова

24-2018

РАСЧЕТ ПОПЕРЕЧНОЙ РАМЫ ЖЕЛЕЗОБЕТОННОГО ПРОМЫШЛЕННОГО ЗДАНИЯ С МОСТОВЫМИ КРАНАМИ НА ЭВМ

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

для подготовки студентов, обучающихся по направлению 08.03.01 «Строительство», специальности 08.05.01 «Строительство уникальных зданий и сооружений»

всех форм обучения

Воронеж 2018

УДК 624.012.35 ББК 38.53

Составитель канд. техн. наук, доц. А.Э. Поликутин

Расчет поперечной рамы железобетонного промышленного здания с мостовыми кранами на ЭВМ: методические указания для подготовки студентов обучающихся по направлению 08.03.01 «Строительство», специальности 08.05.01 «Строительство уникальных зданий и сооружений» всех форм обучения. / ФГБОУ ВО “Воронежский государственный технический университет”; сост. А.Э. Поликутин.

Воронеж, 2018. - 27 с.

В методических указаниях приведены правила и последовательность компоновки поперечной рамы промышленного железобетонного здания с мостовыми кранами, сбора нагрузок, создания расчетной схемы, анализа результатов расчета на ЭВМ.

Предназначено для подготовки студентов по направлению 08.03.01 «Строительство», специальности 08.05.01 «Строительство уникальных зданий и сооружений» всех форм обучения, руководителей и консультантов ВКР, а также для инженеров-проектировщиков проектных институтов.

Ил. 20. Табл. 8. Библиогр.: 3 назв.

УДК 624.012.35 ББК 38.53

Рецензент канд. техн. наук, доц. С.Н. Колодежнов

Печатается по решению учебно-методического совета Воронежского государственного технического университета

©ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический университет», 2018

1

ВВЕДЕНИЕ

Впроцессе изучения дисциплины «Железобетонные и каменные конструкции» предполагается выполнение курсового проекта (КП-2),

вкотором разрабатываются несущие строительные конструкции одноэтажного производственного здания с мостовыми кранами.

С целью определения усилий в колоннах здания необходимо выполнить статический расчет поперечной рамы с учетов всех возможных комбинаций действующих нагрузок и воздействий (в том числе и от мостовых кранов). Данные методические указания предназначены в помощь обучающимся по составлению расчетной схемы поперечной рамы здания, сбору нагрузок и воздействий и определению усилий с учетом возможных комбинаций различных загружений на ЭВМ на примере ПК Лира-САПР (при этом допускается использование иных расчетных программных комплексов).

Результаты расчета поперечной рамы здания с мостовыми кранами, полученные с применением специализированных расчетных комплексов, представляются в виде снимков экрана (скриншотов, screenshot) или иными способам и в составе: расчетная схема, жёсткостные характеристики, загружения (с указанием номеров различных загружений), эпюры усилий (продольные, поперечные, изгибающие моменты), деформации рамы, а также в виде таблицы сочетания усилий для четырех сечений колонны по высоте. Указанные результаты расчета прикладываются к пояснительной записке курсового проекта КП-2 в соответствующий раздел.

Втексте методического указания приведены авторские рисунки.

1

1. КОМПОНОВКА КОНСТРУКТИВНОЙ СХЕМЫ

Каркас одноэтажного промышленного здания представляет собой пространственную систему, состоящую из защемленных в фундаментах колонн, объединенных (в пределах температурного блока) стропильными и подстропильными конструкциями, плитами покрытия, связями и т.д. Данная пространственная система расчленяется на поперечные и продольные плоские рамы, каждая из которых воспринимает горизонтальные и вертикальные нагрузки и воздействия.

Продольная рама включает один продольный ряд колонн в пределах температурного блока, плиты покрытия или прогоны, подстропильные конструкции, связи и подкрановые балки. Продольная рама обеспечивает жесткость здания в продольном направлении и воспринимает нагрузки от продольного торможения кранов и от ветра, действующего на торец здания и на торцы фонарей.

Поперечные рамы являются основным элементом каркаса и образуются из колонн и стропильных конструкций. Поперечная рама воспринимает нагрузку от массы покрытия, снега, мостовых кранов, стен, ветра и обеспечивает жесткость в поперечном направлении.

Компоновка поперечной рамы выполняется на основе исходных данных на проектирование конструкций одноэтажного промышленного здания (задание к КП-2). Примерные исходные данные представлены на рис. 1.

Схематичное изображение поперечной рамы здания представлено на рис. 2.

Тип сечения колонн принимается в зависимости от высоты здания, шага колонн и грузоподъемности крана.

При высоте здания до 10,8 м, В=6 м и грузоподъемности крана до 30 т принимаем сплошные колонны сечением шириной b=400 мм, высотой h=380 мм, при “нулевой” привязке, или высотой h=600 мм, при привязке колонн 250

мм(для надкрановой части колонны), h=600-800 мм для подкрановой части.

Вдругих случаях применяются сквозные колонны, ширина сечения b=500 мм, высотой h=380 мм, при “нулевой” привязке, или высотой h=600 мм, при привязке колонн 250 мм (для надкрановой части колонны), для подкрановой части колонны высота сечения h=1000 мм – “нулевая” привязка, h=1300…1400мм – привязка 250мм. Высоту сечения ветви колонны принимаем a=250 или 300 мм. При больших крановых нагрузках возможно увеличение размеров поперечного сечения колонны.

2

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

на проектирование конструкций одноэтажного промышленного здания

1.Место строительства – Тверь

2.Схема здания

3.Назначение здания – Сборочный цех

4.Пролет L, м – 30; количество пролетов m = 2;

5.Шаг поперечных рам В, м – 12;

8.Грузоподъемность крана, т = 20/5

9.Режим работы крана – 4К-6К

10.Количество кранов в пролете, шт. – 3

11.Расчетное давление на грунт, MПа – 0.25

12.Тип стропильной конструкции – Ферма сегментная

13.Класс бетона по прочности на сжатие:

Рис. 1. Исходные данные для проектирования

Рис. 2. Поперечная рама

Ветви сквозной колонны соединяют распорками, устанавливаемыми с шагом 2-3 м, при этом расстояние от пола до первой распорки должно составлять не менее 1.8 м в свету (с целью обеспечения возможности прохода). Ширину сечения распорок назначают равной ширине сечения колонн, высоту се-

3

чения распорок принимают равной 400 мм. Сечения сплошной (а), сквозной (б) колонны и распорки (в) показаны на рис. 3.

Высота верхней части колонны:

где H – отметка головки рельса;

150 – расстояние от обреза фундамента до отметки чистого пола (0.000). Расстояние в плане от разбивочной оси здания до оси подкрановой балки

принимается равным 750 мм.

4

Таблица 1 Нагрузки и габариты мостовых кранов среднего режима работы

Рис. 5. Обозначения основных габаритов крана (пояснение к табл. 1)

5

Очертание и габариты сегментной фермы приведены на рис. 6.

Рис. 6. Очертание и габариты сегментной фермы

Расчетный пролет фермы L0=L-2·150-2·25,

где L – номинальный пролет фермы (расстояние между разбивочными осями – пролет здания);

25 мм – монтажный зазор с каждой стороны фермы; 150 мм = 300/2 – половина величины (длины) опирания фермы на колон-

ну.

Высота фермы в середине пролета: Hф=(1/9…1/7)L0, принимается кратной

100 мм.

Ширину сечений элементов фермы принимаем одинаковой, для удобства создания опалубки под конструкцию.

При В=6 м ширину сечений фермы принимаем 200-250 мм, при В=12 м – 300-350 мм. Высота сечения верхнего и нижнего поясов фермы принимается равной ширине, а раскосов – 0.5-0.7 от ширины.

Расчетная схема поперечной рамы здания представлена на рис. 7. Поскольку оси надкрановой и подкрановой частей крайних колонн не

совпадают, в расчетной схеме крайние колонны представлены вертикальными смещенными (на величину, равную расстоянию между осями надкрановой и подкрановой частей колонн) стержнями, соединенными в уровне уступа колонны горизонтальным стержнем бесконечной жесткости (с жесткой вставкой).

6

Поскольку центр тяжести эпюры давления опоры фермы на колонну не совпадает с осью надкрановой частью колонны, в расчетной схеме верхний узел стержня, моделирующего надкрановую часть колонны, и крайний (опорный) узел фермы соединяем между собой горизонтальным стержнем бесконечной жесткости (с жесткой вставкой).

Рис. 7. Расчетная схема поперечной рамы

Далее этапы компоновки поперечной рамы промышленного здания с мостовыми кранами для создания ее расчетной схемы рассмотрим на примере.

Исходные данные для примера приведены на рис. 1 и 2. Пролет здания 30 м, количество пролетов 2. Основные несущие конструкции покрытия – сегментные фермы. Плиты покрытия железобетонные предварительно напряженные ребристые с номинальными размерами 3х12 м.

Надкрановая часть колонны принята сплошной, шириной 500 мм, высотой сечения 600 мм (т.к. привязка колонны к разбивочной оси здания 250 мм). Подкрановая часть колонн сквозная – двухветвевая: для крайних рядов шириной 500 мм, общей высотой сечения 1300 мм, высота сечения ветви колонны 350 мм; для средних рядов колонны шириной 500 мм, общей высотой сечения 2000 мм, высота сечения ветви колонны 550 мм.

Режим работы крана 4К-6К. Количество кранов в пролете 3. Грузоподъемность кранов 20/5 тс (20 тс – основной крюк, 5 тс – вспомогательный). Высота крана на опоре согласно таб. 1 (Hкр) составляет 2400 мм. Высоту подкрано-

вой балки принимаем равной 1400 мм. Высота верхней части колонны:

7

в.ч. = 100+2400+1400+150 = 4050 мм,

Для унификации размеров примем н.ч. = 4100 мм, увеличив монтажный зазор с=150 мм.

Отметка верха головки подкранового рельса H = 12.65 м Высота нижней части колонны:

н.ч. = 12650 −(150+1400)+150 = 11250 мм

Стропильная железобетонная ферма пролетом 30 м (рис. 8). Расчетная длина фермы = 30000 −350 = 29650 мм. Высота фермы Hф==3,5 м.

Ширина поясов фермы 350 мм, высота сечения верхнего и нижнего пояса 350 мм, ширина раскосов и стоек фермы 350 мм, высота сечения раскосов и стоек 170 мм.

Рис.8. Геометрические размеры стропильной фермы

Расчетная схема полученной поперечной рамы приведена рис. 9.

Рис.9. Расчетная схема поперечной рамы

8