Расчет стального каркаса пз (2009)

привязка b0 = 500 мм (см. стр. 7);

bu = 2 b0 = 2 500 = 1000 мм, что отвечает требованиям жесткости.

bumin = hu = 5230 = 436 мм, 12 12

bu = 1000 мм ≥ bumin = 390 мм .

λmin = (bu − b0 ) + B1 + 75 =

= (1000 − 500) + 300 + 75 = 875 мм ,

где В1 – консоль крана (по прил. 5).

Принимаем λ = 1000 мм кратно 250 мм. При этом размер

bd = λ + b0 = 1000 + 500 = 1500 мм.

По условиям жесткости

Принимаем bd = 1750 мм и

λ = 1250 мм.

Расстояние между центрами тяжести сечений верхней и нижней час-

тей колонны e = (0,5...0,6) bd − 0,5 bu = 0,5 1750 − 0,5 1000 = 375 мм.

Расстояние от оси подкрановой балки до центра тяжести сечения нижней части колонны eк = (0,5...0,4) bd = 0,5 1750 = 875 мм.

Эксцентриситетом опирания стропильной фермы на колонну пренебрегаем.

Пример сбора нагрузок на раму

Постоянная нагрузка

Так как литейный цех предполагает тепловыделения, то кровля назначается холодная.

Нагрузки, действующие на поперечную раму, показаны на рис. 1.4. Нормативная нагрузка на единицу площади здания определяется по

формуле

∑ qкр

q′ = cos 7o + (qфон + qферм + qсвяз ) γ f .

10

Рис. 1.4. Нагрузки, действующие на раму

Таблица 1.1. Масса кровли и конструкций покрытия

11

Расчетная линейная нагрузка на ригель рамы q = q′ B = 1,001 12 = 12,012 кН/м ,

где B = 12 м – шаг стропильных ферм.

Давление на колонну от постоянной нагрузки на ригель

Расчетный сосредоточенный момент в месте уступа от смещения осей верхней и нижней частей колонны

M q = Fq e = 144,144 0,375 = 54,054 кН м .

Вес колонны

Веса верхней и нижней частей колонны

Gкu = 0,2 Gк = 0,2 117,936 = 23,5872 кН ,

Gкd = 0,8 Gк = 0,8 117,936 = 94,3488 кН .

Расчетные нагрузки верхней и нижней частей колонны на 1 пог. м

Вес подкрановых конструкций учитываем совместно с вертикальными нагрузками от кранов.

Снеговая нагрузка

Полное расчетное значение снеговой нагрузки на горизонтальную проекцию покрытия определяем по формуле

S = Sg µ = 2,4 × 1 = 2,4 кН/м2 ,

где Sg = 2,4 кН/м2 – расчетное значение веса снегового покрова на 1 м2 горизонтальной поверхности земли, принимаемое в соответствии с п. 5.2 СНиП 2.01.07-85* «Нагрузки и воздействия» [3] для Йошкар-Олы

– IV снеговой район; µ – коэффициент перехода от веса снегового покрова на поверхности земли к снеговой нагрузке на покрытие, принимаемый в соответствии с п. 5.3...5.6 [3].

При расчете поперечной рамы одноэтажного здания с фонарем принимается µ = 1.

12

Расчетное значение веса снегового покрытия Sg на 1 м2 горизонтальной поверхности земли следует принимать в зависимости от снегового района Российской Федерации по данным табл. 4 [3], согласно измене-

ниям №2 СНиП 2.01.07-85*.

Расчетная линейная нагрузка на ригель рамы s = S B ф= 2,4 12 = 28,8 кН/м.

Опорная реакция ригеля Fs = s L / 2 = 28,8 24 / 2 = 345,6 кН. Расчетный сосредоточенный момент в месте уступа

M s = Fs e = 345,6 0,375 = 129,6 кН м.

Вертикальные усилия от кранов и моменты

Расчетное вертикальное усилие от двух сближенных кранов на колонну, к которой приближена тележка с грузом (рис. 1.5),

Dmax = γ f ψ к Fк,max ∑ yi + γ f 1 qnк B ,

где ∑ yi = 0,43 + 0,87 + 1 + 0,56 = 2,86 ; qnк = 4,5 кН/м – вес подкрановой конструкции (см. прил. 6).

Исходя из справочных данных по мостовым кранам, Fк,max = 470 кН

– максимальное усилие от колес крана на путь, к которому приближена тележка; γ f = 1,1 и γ f 1 = 1,05 – коэффициенты надежности по нагрузке

от кранов и собственного веса; ψ к = 0,95 – коэффициент сочетания.

Рис. 1.5. К определению расчетных усилий от мостовых кранов

13

Таким образом,

Dmax = 1,1 0,95 470 2,86 + 1,05 4,5 12 = 1461,389 кН .

Расчетное вертикальное усилие кранов на противоположную колонну рамы (при той же установке кранов)

одной стороне крана.

Моменты от внецентренного приложения сил Dmax и Dmin :

Mкрmax = Dmax eк = 1461,389 0,875 = 1278,715 кН м ,

Mкрmin = Dmin eк = 430,2875 0,875 = 376,502 кН м .

Горизонтальное усилие на колонну от поперечного торможения

кранов

Расчетное горизонтальное усилие от мостовых кранов на колонну

T = γ f ψ к Tк ∑ yi = 1,1 0,95 17,125 2,86 = 51,182 кН . Здесь Tк = T0n n0 = 34,252 = 17,125 кН ,

где T0n – нормативная сила торможения тележки с гибким подвесом груза

T0n = 0,05 (Q + Gт ) = 0,05 (500 + 185) = 34,25 кН .

Ветровая нагрузка

Нормативная нагрузка продольной стены

ωn = ω0 c kc ,

где ω0 = 23 кгс/м2 = 230 Н/м2 = 0,23 кН/м2 – скоростной напор ветра в

районе строительства, по СНиП 2.01.07-85* "Нагрузки и воздействия" для Йошкар-Олы – I район по скоростному напору ветра; с – аэродинамический коэффициент: c = 0,8 для вертикальных наветренных сторон

поверхностей обычных зданий, c = −0,6 для заветренных сторон поверхностей; kc – коэффициент изменения скоростного напора ветра, зависящий от высоты над поверхностью земли и типа местности: для

14

высоты до 10 м в открытой местности (тип А) k10 = 1 , для высоты более

10 м абсолютные приращения k не зависят от типа местности.

Для упрощения расчета фактическая эпюра k заменяется в пределах высоты Н равномерной эквивалентной с ординатой kэкв kэ =

=1 + 0,1724 = 1,1724 ( kэкв при H = 25,2 м определена по табл. 1.2).

Значение hш = hср + hфон + hкр = 3,7 + 4,1 + 0,4 = 8,2 м .

Таблица 1.2. Значения коэффициентов kэкв

Рис. 1.6. Коэффициент изменения скоростного напора ветра

15

Для шатра коэффициент kш принимается по фактической эпюре на уровне a = H + hш 2 = 25,2 + 8,22 = 29,3 м (рис. 1.6).

Коэффициент изменения скоростного напора при общей высоте зда-

с заветренной стороны

W ′ = ω0 kш с′ γ f B hш = 0,23 1,3895 0,6 1,4 12 8,2 = 26,416 кН .

1.2.2. Продольная система каркаса

Впродольном направлении здание при необходимости расчленяется на минимальное количество равных температурных блоков (максимальные расстояния между температурными швами стальных каркасов см. в п. 13.5 и табл. 42 [1] или в п. 16.1 и табл. 41 [2]). В этом случае каркас каждого температурного блока является самостоятельным и практически несвязанным с каркасами смежных блоков.

Впродольную систему каркаса входят колонны, подкрановые балки, вертикальные связи и те из продольных элементов, которые выполняют роль связевых, обеспечивая устойчивость и неизменяемость каркаса в продольном направлении. В продольной системе колонны проектируются шарнирно опёртыми на фундамент, при этом геометрическая неизменяемость обеспечивается постановкой по колоннам вертикальных связей. Вертикальные связи по колоннам проектируются двух типов: основные, располагаемые по всей высоте колонны от верхнего конца до фундаментов; верхние, располагаемые в пределах верхних участков колонн от верха подкрановых балок (рис. 1.7).

16

Основные связи следует располагать в средней части здания или температурного блока здания. Предельное расстояние от температурного шва или торца здания до оси ближайшей основной связи, а также при наличии в одном температурном блоке или здании двух основных связей расстояние между последними в осях определяют по табл. 42 [1].

Верхние связи устанавливают по краям здания или температурного блока, а также в тех местах, где расположены поперечные горизонтальные связи между ригелями покрытия.

Рекомендуется применение связей с обычной крестовой решёткой. Примыкание связей к колоннам осуществляется по оси колонны при условии, что ширина колонны не превышает 600 мм. При большей ширине колонны и при сквозных колоннах применяются парные связи, примыкающие к каждой полке или к каждой ветви колонны.

Связи по покрытию предусматриваются: в уровне верхних поясов стропильных ферм; в уровне нижних поясов стропильных ферм; вертикальные связи между стропильными фермами.

Связи по верхним поясам стропильных ферм (рис. 1.8, а) состоят из продольных элементов – распорок и горизонтальных поперечных связевых ферм. Последние помещаются по торцам здания или температурного блока. При длине здания или блока большего значения, оговоренного в п. 13.18 [1], предусматриваются промежуточные поперечные связевые

Рис. 1.7. Схема вертикальных связей по колоннам

17

Рис. 1.8. Схемы связей по покрытию:

а– связи по верхним поясам; б – связи по нижним поясам;

в– вертикальные связи по фермам

фермы, располагаемые в середине. Узлы связевых ферм должны совпадать с узлами стропильных ферм. Коньковые узлы раскрепляются распорками.

Связи по нижним поясам стропильных ферм (рис. 1.8, б) состоят из горизонтальных поперечных и продольных связевых ферм. Поперечные связевые фермы по нижним поясам ставятся под поперечными связевыми фермами по верхним поясам стропильных ферм.

Вертикальные связевые фермы (рис. 1.8, в) располагают в тех же осях, где установлены поперечные связевые фермы.

18

2. СТАТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ПОПЕРЕЧНОЙ РАМЫ

Цель статического расчета рамы – определение максимальных усилий (изгибающих моментов, продольных и поперечных сил), необходимых для подбора сечений элементов рамы, расчета узлов сопряжения и других деталей.

2.1.Подготовка данных к расчету рамы на ЭВМ

2.1.1.Предварительное определение геометрических характеристик сечения ригеля и колонны

Первоначальные геометрические характеристики сечений элементов рамы можно определять по приближенным формулам.

Площадь сечения ригеля

чения верхнего или нижнего пояса фермы соответственно (принимается по аналогичным проектам); Z1 , Z 2 – расстояние от центра сечения фермы до центра тяжести верхнего или нижнего пояса соответственно.

В случае отсутствия аналогичных проектов момент инерции ригеля можно рассчитать по альтернативной формуле

пользования несущей способности конструкции (Кисп = 0,7...0,8; большее значение принимается при тяжелых режимах работы крана 7К, 8К).

где Fq – реакция от массы шатра; Fs – реакция от массы снега; Dmax – максимальное давление кранов; bd – ширина нижней части колонны;

k1 =2,5 при шаге колонн 6,0 м и k1 = 3,2...3,6 при шаге колонн 12 м.

Площадь сечения нижней части колонны

19