Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Расчет поперечной рамы одноэтажного здания, оборудованного мостовыми кранами. Методические указания к выполнению курсового проекта по дисциплине «Желе
.pdf
грузоподъемность мостовых кранов Q = 20 т;
высота помещения от уровня пола до низа несущих конструкций –
14,4 м;
место строительства – г. Тула.
4.1. Компоновка поперечной рамы
Покрытие здания утепленное. Плиты покрытия железобетонные размером
3х12м. Стропильные конструкции – железобетонные фермы с параллельными
поясами пролетом 24м.
В покрытии предусмотрено устройство светоаэрационных фонарей
шириной 12м и высотой 3,0м.
Колонны проектируются сквозными двухветвевыми ( серия КЭ-01-52).
Отметка верха кранового рельса Н1 = 11,75м. Высота кранового рельса
150мм (тип КР-100) . Подкрановые балки железобетонные предварительно
напряженные высотой 1,4 м.
Наружные стены панельные (толщина стеновых панелей 300мм),
остекление ленточное.
Колонны имеют длину от обреза фундамента до верха подкрановой
консоли
,
от верха подкрановой консоли до низа стропильной конструкции – в
соответствии с габаритом мостового крана, согласно стандарту на мостовые
краны; высотой подкрановой балки, рельса, размером зазора
,
где Нкр – габаритный размер крана;
hпб – высота подкрановой балки;
а1 – расстояние от пола до верха фундамента;
а2 – зазор между верхом крановой тележки и низом железобетонных
стропильных конструкций.
21
Окончательно принимаем Нв = 4,2 м, что отвечает модулю кратности 1,2 м
для длины от нулевой отметки до низа стропильной конструкции.
При этом полная длина Н = Нн + Нв = 10,35 + 4,2 =14,55 м.
Привязку крайних колонн к разбивочным осям при шаге 12 м, кране
грузоподъемностью 20 т (< 30 т) при длине 14,55 м (< 16,2 м) принимают
250 мм.
Соединение колонн с фермами выполняется сваркой закладных деталей и в
расчетной схеме поперечной рамы считается шарнирным.
Сквозные колонны имеют в нижней подкрановой части две ветви,
соединенные короткими распорками-ригелями. Для средних колонн в нижней
подкрановой части допускают смещение оси ветви с оси подкрановой балки, и
принимают высоту всего сечения h1=1200…1600 мм (принимаем 1400 мм), а
для крайних колонн – h1=1000…1300 мм (принимаем 1300 мм). При этом
высота сечения ветви h=250 мм и ширина b=500 мм из условия, что
b=(1/25…1/30)H = (582…485) мм. Расстояние между осями распорок
принимают (8…10)h = (2000…2500 мм). Высоту сечения распорки принимают
(1,5…2)h=(375…500 мм).
В надкрановой части из условия опирания на колонну двух ферм
принимаем h=600 мм, b=500мм.
Рис. 6 Компоновка поперечной рамы
22
Требуется получить геометрическую схему плоской рамы, изображенную
на рис. 7, и загрузить ее действующими нагрузками.
Вычислим действующие на раму нагрузки, сгруппировав их по
загружениям и присвоив им порядковые номера.
Рис. 7. Геометрическая схема рамы
23
Загружение № 1. Постоянная нагрузка
№
п.п
.
Вид нагрузки
Нормативн
ая
нагрузка,
кН/м2
Коэффициент
надежности
по нагрузке
Расчетная
нагрузка,
кН/м2
Постоянная
1
Железобетонные
ребристые плиты
покрытия размером
в плане 3х12м с
учетом заливки
швов
2,05
1,1
2,255
2
Обмазочная
пароизоляция
0,05
1,3
0,065
3
Утеплитель (готовые
плиты)
0,4
1,2
0,48
4
Асфальтовая стяжка
толщиной 2 см
0,35
1,3
0,455
5
Рулонный ковер
0,15
1,3
0,195
ИТОГО
3,0 3,45
6
Конструкция фонаря
с остеклением
0,12
1,1
0,13
ИТОГО с фонарем
3,12
3,58
Нагрузки от собственного веса покрытия
Таблица 3
В расчетах учтем собственный вес элементов расчетной схемы, покрытия,
стеновых панелей и подкрановых конструкций. Конструкции покрытия и
стеновых панелей принимаются в зависимости от температурного режима,
места строительства и согласовываются с руководителем курсового проекта.
а) Элементы расчетной схемы. Их собственный вес вычисляется
автоматически программой «SCAD Structure».
24
б) Покрытие. Расчетный собственный вес покрытия с фонарем равен g1 =
3,58кН/м2(в осях Б-В), без фонаря g2 = 3,45кН/м2(в осях А-Б).
Нагрузки от покрытия приводятся к следующей системе сил.
Сосредоточенные силы, действующие на верхние узлы фермы (с фонарем).
Сосредоточенные силы вычисляются умножением распределенной нагрузки на
грузовые площади.
Величины сил, приложенных в узлы 22…28: P1 = g1 Sf 3м = 128,88 кН
(3 м – расстояние между узлами).
Величины сил, приложенных в узлы 21, 29: P2 = g1 Sf 1,5м = 64,44 кН.
Сосредоточенные силы, действующие в верхние узлы фермы (без фонаря).
Сосредоточенные силы вычисляются умножением распределенной нагрузки на
грузовые площади.
Величины сил, приложенных в узлы 7…13: P3 = g1 Sf 3м = 124,2 кН (3
м – расстояние между узлами).
Величины сил, приложенных в узлы 6, 14: P4 = g1 Sf 1,5м = 62,1 кН.
в) Стеновые панели. Расчетный собственный вес стеновых панелей
составляет g2=1,13 кН/м2 .
Влияние стеновых панелей учитывается в виде следующих нагрузок.
Распределенные силы, приложенные к элементам, так как показано на
рис. 8:
q1 = g2 Sk = 13,6 кН/м.
Распределенные моменты относительно оси Y (ось Y направлена из
плоскости рамы), приложенные к верхним частям колонн с эксцентриситетом,
равным 0,18 (по формуле на стр. 12):
m1 = q1 0,18м = 2,45 (кНм)/м.
Аналогично, распределенные моменты относительно оси Y,
приложенные к нижней части колонн: m2 = q1 0,35м = 4,76 (кНм)/м.
г) Подкрановые конструкции.
25
В нагрузке от подкрановых конструкций учитывается собственный вес
подкрановых балок с тормозными конструкциями и собственный вес кранового
рельса.
G = 115 кН – вес подкрановой балки. Расчетная сосредоточенная сила от
подкрановой балки вычисляется с учетом коэффициента надежности по
нагрузке (f=1,05) и коэффициента, учитывающего вес тормозных конструкций
(kt = 1,5): P51 = G
= 120,2 кН.
f kt
По табл. П3.3 [2] принимаем для крана грузоподъемностью 20 т крановый
рельс КР70. Его нормативный вес равен q = 0,5277 кН/м (см. табл. П3.4 [2]).
Нагрузка на колонны от кранового рельса равна
P52 = q
= 8,5 кН.
f Sk
Суммарная нагрузка от подкрановых конструкций составляет
P5 = P51 + P52 = 128,7 кН.
Постоянная нагрузка изображена на рис. 8.
Рис. 8. Постоянная нагрузка
Далее рассмотрим снеговые нагрузки.
Снеговая нагрузка вычисляется по п.5.1* [1]:
S = Sg ,
где Sg – расчетное значение веса снегового покрова, принимаемое по табл.
4* [1] в зависимости от снегового района;
– коэффициент перехода от веса снегового покрова к снеговой нагрузке
на покрытие.
26
Согласно карте 1* прил. 5 к [1], г. Тула расположен в III снеговом районе,
и Sg = 1,8 кН/м2.
Для различных конфигураций покрытий существуют несколько вариантов
коэффициентов , что определяет наличие нескольких вариантов снеговой
нагрузки.
Загружение № 2. Снеговая нагрузка (вариант 1)
Коэффициенты принимают следующие значения:
= 0,8;
1
a = 12 м, b = 6 м,
= 1 + 0,1 a / b = 1,2.
2
Снеговая нагрузка приводится к системе сосредоточенных сил,
вычисляемых по грузовым площадям аналогично силам от постоянной
нагрузки по покрытию.
Сосредоточенные силы в узлы 21, 29 верхнего пояса фермы:
P1 = Sg
Сосредоточенные силы в узлы 22,28 верхнего пояса фермы:
P2 = Sg
Сосредоточенные силы в узлы 23, 27 верхнего пояса фермы:
P3 = Sg (
Сосредоточенные силы в узлы 24…26 верхнего пояса фермы:
Sf 1,5м = 38,88 кН.
2
Sf 3м = 77,76 кН.
2
+
1
) Sf 1,5м = 64,8 кН.
2
P4 = Sg
Сосредоточенные силы в узлы 6, 14 верхнего пояса фермы:
Sf 3м = 51,84 кН.
1
P5 = Sg Sf 1,5м = 32,4 кН.
Сосредоточенные силы в узлы 7…13 верхнего пояса фермы:
P6 = Sg Sf 3м = 64,8 кН.
27
Первый вариант снеговой нагрузки показан на рис. 9.
Рис. 9. Снеговая нагрузка (вариант 1)
Загружение №3. Снеговая нагрузка (вариант 2)
Коэффициенты принимают следующие значения:
= 1;
1
a = 12 м, b
При вычислении коэффициента
быть больше предельной величины. Предельная величина
= 3 м (ширина «снегового мешка», равная высоте фонаря),
l
= 1 + 0,5 a / bl = 3.
3
необходимо учесть, что он не может
3
принимается в
3
зависимости от типа и нормативного веса покрытия. Снеговая нагрузка
приводится к системе сосредоточенных сил аналогично снеговой нагрузке по
первому варианту.
Сосредоточенные силы в узлы верхнего пояса фермы:
P1 = Sg
Сосредоточенные силы в узлы верхнего пояса фермы:
Sf 1,5м = 32,4 кН.
1
P2 = Sg
Сосредоточенные силы в узлы верхнего пояса фермы:
P3 = Sg (
Сосредоточенные силы в узлы верхнего пояса фермы:
Sf 3м = 126,36 кН.
1
+
1
) Sf 1,5м = 93,96 кН.
3
P4 = Sg Sf 1,5м = 32,4 кН.
28
Сосредоточенные силы в узлы верхнего пояса фермы:
P5 = Sg Sf 3м = 64,8 кН.
Второй вариант снеговой нагрузки показан на рис. 10.
Рис. 10. Снеговая нагрузка (вариант 2)
Загружение №4. Ветер (слева)
Расчетное ветровое воздействие на раму в виде распределенных по высоте
колонн нагрузок определяется по п.п. 6.3…6.6, 6.11 [1]:
w = w0 k c
f Sk
,
где w0 – нормативное значение ветрового давления, принимаемое по табл.5
[1] в зависимости от ветрового района;
k – коэффициент изменения ветрового давления по высоте (табл. 6 [1]);
c – аэродинамический коэффициент (прил. 4 [1]);
– коэффициент надежности по ветровой нагрузке, равный 1,4;
f
Sk – шаг колонн.
Согласно карте 3 прил. 5 к [1], г. Тула расположен в I ветровом районе, и
w0 = 0,23 кН/м2.
Коэффициент k принимается по табл. 6 [1] для местности типа «A»
(согласно исходным данным).
Аэродинамический коэффициент принимается для номера схемы 1
прил. 4 [1]:
29
c = 0,8 для наветренной продольной стены цеха (для давления ветра);
c = 0,6 для подветренной продольной стены цеха (для ветрового отсоса).
Вычисленные величины ветровых нагрузок показаны на рис. 11.
Ветровые распределенные нагрузки вычислены в характерных точках
колонн – на границах конечных элементов и в точках перелома эпюр ветрового
воздействия. Этим точкам соответствуют отметки +5,000 м, +10,200 м (уровень
сопряжения верхней и нижней частей колонн), +11,750 м (отметка головки
кранового рельса), +14,400 м (низ фермы), +17,100 м (верх фермы), +21,100 м
(верх фонаря).
В расчетную схему (рис. 7) не включены конструкции светоаэрационного
фонаря. Поэтому воздействие ветра на фонарь учтено в виде сосредоточенных
равнодействующих сил, численно равных площадям участков эпюр
распределенных нагрузок:
для давления ветра: P
= (w6 + w7) / 2 3м = 7,635 кН (3 м – высота
1
фонаря);
для ветрового отсоса: P
= (w’6 + w’7) / 2 3м = 5,73 кН.
2
Замечание
Геометрическая схема рамы симметрична относительно оси Z. Это
позволяет вводить в расчетную модель не весь комплекс нагрузок, обладающих
свойством кососимметричности относительно оси Z. Например, нагрузки
«Ветер слева» и «Ветер справа» обладают свойством кососимметричности,
поскольку каждая из них может быть получена из другой зеркальным
отображением относительно оси Z. Точно так же эпюры внутренних усилий M,
Q, N от этих нагрузок зеркально отображаются друг в друга.
Такими же свойствами обладают нагрузки от кранов – «Крановая нагрузка
на левую колонну» и «Крановая нагрузка на правую колонну», а также
«Тормозная нагрузка на левую колонну» и «Тормозная нагрузка на правую
колонну».
Одну (но только одну) нагрузку из пар кососимметричных нагрузок можно
не описывать в модели. Ввод ветровых нагрузок более трудоемок, чем ввод
30
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]