Добавил:

Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Северный (Арктический) федеральный университет им. М. В. Ломоносова

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

KR2_Antona.docx

Скачиваний:

Добавлен:

13.02.2015

Размер:

1.44 Mб

Скачать

☆

1 / 41 2 3 4 > Следующая >>>

ЛИСТ ДЛЯ ЗАМЕЧАНИЙ

Содержание

СОДЕРЖАНИЕ 5

1.4 Разработка системы связей каркаса 10

1.5 Связи по покрытию 12

2.1 Выбор расчетной схемы 14

3 РАСЧЕТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ КОЛОННЫ 25

3.1 Определение расчетной длины надкрановой и подкрановой частей колонны в плоскости и из плоскости рамы 25

3.2Подбор сечения стержня колонны и проверка общей и местной устойчивости. 28

1 КОМПОНОВКА КОНСТРУКТИВНОЙ СХЕМЫ КАРКАСА ЗДАНИЯ

Разбивка сетки колонн

В соответствии с требованиями унификации промышленных зданий расстояние между колоннами поперек и вдоль здания принимаем кратно 6 м. для создания возможно большей жесткости каркаса и снижения нагрузок на колонны их шаг принимаем равным = 6 м. Крайние колонны смещаем от оси на 500 мм для удобства оформления углов здания ограждающими панелями.

На рисунке 1 приведем эскиз плана здания.

Рисунок 1 – Схема колонн в плане

Выбор ограждающих конструкций

В качестве ограждающих конструкций стен для проектирования отапливаемого здания принимаем сплошные железобетонные трехслойные панели со средним слоем утеплителя шириной 1,8 м, длиной 6 м.

Покрытие принимаем беспрогонного типа, несущая конструкция – стропильная ферма пролетом 30 м. ограждающей конструкцией покрытия являются железобетонные ребристые плиты длиной 6 м, шириной 1,5 м и 1,2 м. Здание отапливаемое, поэтому принимаем утеплитель. Конструкция покрытия – в таблице сбора нагрузок.

1.3 Компоновка поперечной рамы каркаса здания

Поперечная рама состоит из ступенчатых колонн, жестко защемленных в фундаменте, и ригелей в виде решетчатых стропильных ферм, жестко или шарнирно соединенных с колоннами. Сопряжение ферм с колоннами целесообразнее принять жесткими при значительных воздействиях мостовых кранов.

Компоновка поперечной рамы включает установление основных вертикальных и горизонтальных размеров. Эти размеры принимаем в соответствии с требованиями унификации и ГОСТ «Мостовые краны». Размеры по вертикали привязываем к отметке пола.

Устанавливаем вертикальные размеры рамы:

H₂ = H_к+ а + 100 мм

где H₂– высота мостового крана;

H_к– габаритный размер (высота) мостового крана (от головки подкранового рельса до верхней точки тележки),H_к= 3150 мм (принимается в зависимости от грузоподъемности крана и пролета здания);

а – возможный прогиб фермы,300 мм;

100 мм – зазор между верхней точкой тележки и низом фермы.

H₂ = 3150 + 300 + 100 = 3550 мм

Находим расстояние от уровня пола до низа фермы:

H = H₂+H₁

где H₁– расстояние от уровня пола до головки подкранового рельса,H₁= 14000 мм.

H = 3550 +14000 = 17550 мм

Величина H должна быть кратна ширине стеновой панели, равной 1800 мм, окончательно принимаемH = 18000 мм. В соответствии с кратностью принимаем величинуH₁= 14450 мм иH₂ =3550 мм.

Высота верхней части колонны:

H_В = H₂+h_п.б.+ h_р

где h_п.б= 1000 мм (при шаге колонн 6 м);

h_р– высота подкранового рельса,h_р= 130 мм (тип рельса КР-80).

H_В = 3550 + 1000_.+ 130 = 4680 мм

Высота нижней части колонны:

H_Н = H–H_В+ h_з

где h_з– величина заделки,h_з= 1200 мм

H_Н = 18000 – 4680+ 1200 = 14520 мм

Определяем горизонтальные размеры.

Ширина верхней части колонны:

b_В = 2b₀

где b₀– привязка наружной грани колонны, для грузоподъемности 500 кН при среднем режиме работыb₀= 250 мм.

b_В = 2 · 250 = 500 мм

Ширина нижней части колонны:

b_Н = b₀+

где – расстояние от оси колонны до оси подкрановой балки.

(b_b-b₀) + + B₁

где B₁– расстояние от габарита крана до середины рельса,B₁= 300 мм;

– расстояние между крайней точной крана и гранью колонны,мм.

= (500 – 250) + 300 +75 = 625 мм

Величина должна быть кратна 250 мм, окончательно принимаем= 750 мм.

b_Н = 250 +750 = 1000 мм

Проверка местной устойчивости нижней и верхней частей колонны:

b_В	500 мм390мм
b_Н	1000 мм900мм

Местная устойчивость нижней и верхней частей колонны обеспечена.

Поперечную раму покажем на рисунке 2.

Рисунок 2 – Поперечная рама здания

1.4 Разработка системы связей каркаса

При проектировании стального каркаса промышленного здания устраиваем две системы связей – по колоннам и по покрытию, которые необходимы для:

1) обеспечения неизменяемости пространственной системы каркаса и устойчивости его сжатых элементов;

2) восприятие ветровых нагрузок и инерционных воздействий крана;

3) создания жесткости каркаса, необходимой для обеспечения нормальных условий эксплуатации в течение всего периода службы здания;

4) обеспечения условий для качественного и удобного монтажа элементов сооружения.

1.4.1 Связи между колоннами

Вертикальные связи между колоннами устраиваем двух видов:

верхние (надкрановый ярус);
нижние (образуют вместе с колоннами и подкрановыми балками жестокую в продольном направлении конструкцию).

Расстояние между вертикальными связями не должно превышать 60 м, поэтому устанавливаем вертикальные связи в торцах здания и посередине длины. Применяем крестовую систему связей, в которой угол решетки связи к горизонтали от 35 до 55°.

Схема связей между колоннами изображены на рисунке 3.

Рисунок 3 – Схема связей между колоннами

1.5 Связи по покрытию

Связи по конструкциям покрытия шатра располагаем:

1) в плоскости верхних стропильных ферм (поперечная связевая ферма) и продольной распорки между ними;

2) в плоскости нижних поясов стропильных ферм (поперечная и продольная связевая ферма).

Связи располагают в тех же разбивных осях, что и вертикальные связи между колонн.

Назначение верхних связей – восприятие части ветровой нагрузки, а также предотвращение от выпучивания сжатых стержней верхних поясов. Нижние связи предназначены для восприятия ветровых, крановых нагрузок, а так же крановых тормозящих усилий поперечного направления.

Схема связей по верхним и нижним поясам ферм изображены на рисунках 4 и 5 соответственно.

Рисунок 4 – Схема связей по верхним поясам ферм

Рисунок 5 – Схема связей по нижним поясам ферм

1.6 Разработка схемы фахверка

Фахверком называется система конструктивных элементов, служащих для поддержания стенового ограждения и восприятия ветровой нагрузки.

Поскольку в курсовом проекте принимаем длину стеновых панелей равной шагу колонн В = 6 м, то необходимости в дополнительной конструкциях фахверка вдоль здания нет, следовательно проектируем только торцевой фахверк, то есть в торцах здания устанавливаем фахверковые колонны с шагом 6 м.

Рисунок 6 – Схема торцевого фахверка

2 РАСЧЕТ ПОПЕРЕЧНОЙ РАМЫ КАРКАСА

2.1 Выбор расчетной схемы

При расчете поперечной рамы ее конструктивную схему приводим к расчетной, в которой стержни рамы заменяем их центральными осями. При этом опирание стержней колонны считаем на уровне низа базы (плиты). Опирание ригеля вверху считаем на уровне низа фермы. Сопряжение колонны с фундаментом принимаем жестким, сопряжение фермы с колонной также жесткое.

Рисунок 7 – Расчетная схема рамы

Принимаем ,,.

2.2 Сбор нагрузок действующих на раму

На поперечную раму цеха действуют постоянные нагрузки – от веса ограждающей и несущей конструкции; временные нагрузки – от мостовых кранов и атмосферные (снег и ветер). Эпюра строится от каждой нагрузки отдельно.

2.2.1 Постоянные нагрузки

Постоянные нагрузки на ригель рамы составляем в табличной форме (табл. 1), принимая в качестве утеплителя пенобетон. Основной ограждающей конструкции покрытия является ж/б плита.

Таблица 1 – Постоянные нагрузки, действующие на раму

№	Состав покрытия	Нормативная нагрузка, кН/м²	Коэффициент надежности по нагрузке γ_f	Расчетная нагрузка, кН/м²
1	2	3	4	5
1	Защитный слой из гравия на битумной мастике	0,18	1,3	0,23
2	Гидроизоляция в четыре слоя гидроизола	0,16	1,3	0,21
3	Асфальтовая стяжка (δ = 0,02 м, γ = 18 кН/м³)	0,36	1,2	0,43
4	Утеплитель – пенобетон (δ = 0,12 м, γ = 5 кН/м³)	0,6	1,2	0,72
5	Пароизоляция	0,04	1,2	0,05
6	Ж/б плита покрытия	2,0	1,1	2,2
	Итого	3,34		= 3,84 кН/м²

Нагрузка от кровли, кН/м:

кН/м

Нагрузка от собственного веса фермы и связей, кН/м:

где – коэффициент надежности по нагрузке для металлических конструкций,=1,05;

L– пролет фермы,L = 30 м;B – шаг колонн,B = 6 м;

– коэффициент, зависящий от пролета фермы, для фермы пролетом 30 м принимаем= 0,9.

кН/м

2.2.2 Временные нагрузки

Снеговая нагрузка, кН/м:

где S₀ – расчетный вес снегового покрова по району. Для г. ОмскS₀= 1,8 кН/м², так какIIIснеговой район.

кН/м.

Крановые нагрузки, кН:

где – максимальное давление колеса крана, для крана грузоподъемностью 500 кН со средним режимом работы и здания пролетом 30 м принимаемкН;– вес одного погонного метра кранового рельса, для рельса типа КР-80= 0,642 кН/м.

кН.

Рисунок 8 – Линия влияния крановых нагрузок на опорную реакцию подкрановой балки

где В₂– длина тележки,В₂ = 6860 мм.

К – расстояние между колесами,К= 5600 мм.

мм

;

где – коэффициент надежности по нагрузке для крановых нагрузок;

– коэффициент сочетания усилий для работы двух кранов, для среднего режима работы кранов принимаем;

– сумма значений ординат с линии влияния крановой нагрузки;

– максимальное давление колеса крана,кН;

– минимальное давление колеса крана:

где – грузоподъемность крана;

– вес крана с тележкой, для крана с грузоподъемностью 500 кН принимаемкН;– количество тормозных колес, для крана с грузоподъемностью 500 кН принимаемn₀=2;

кН.

Определяем значения ординат линии влияния из подобия треугольников:

;;.

кН;

кН.

;

где – эксцентриситет. Значение определяется по формуле:

м.

кН·м;

Вес стеновых панелей не учитываем, так как вес передается на фундамент.

где – вес тележки крана, для крана с грузоподъемностью 500 кН принимаемкН;

кН.

Расчетная горизонтальная сила на колонну от поперечного торможения тележек крана определяется по формуле:

где – нормативная горизонтальная сила на одно колесо крана, направленная поперек кранового пути;

кН;

кН.

Ветровые нагрузки:

Полное расчетное значение ветровой нагрузки определяем по формуле:

, где

- нормативное значение ветрового давления. Для ветрового района, к которому относится город Омск,кПа;

- коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте;

- аэродинамический коэффициент. Принимаем равным- для наветренной стороны,для подветренной стороны;

- коэффициент надежности для ветровой нагрузки.

Расчетное значение ветровой нагрузки определяем на определенных уровнях высоты здания. Для данного здания определяем значения ветровой нагрузки на высотах соответственно 10 м, 20м и 40м от уровня земли. Для этого определяем значения коэффициентав соответствии со СНиП 2.01.07-85* «Нагрузки и воздействия» для соответствующего типа местности:

;;.

Значения ветровой нагрузки для наветренной поверхности на соответствующих высотах:

;

Значения ветровой нагрузки для подветренной поверхности на соответствующих высотах:

;

Рисунок 9 - Расчетная схема ветровых нагрузок

Для статического расчета рамы необходимо ветровую нагрузку заменить эквивалентной ей по действию. Вычисляем величину эквивалентной нагрузки для наветренной поверхности по формуле:

, где