Раздел 1.2.

Исходные данные и условия расчета:

Используя исходные данные и результаты решения задачи 1.1, для заданного произ- водственного здания выполнить конструктивную компоновку поперечных рам цеха и выбрать схемы их связей.

Методические указания к решению расчета

Выполнение конструктивной компоновки поперечных рам цеха состоит в опреде- лении основных параметров стоек (колонн), ригеля (стропильной фермы), подкрановых и тормозных балок, фонарной конструкции.

Выбор связей между поперечными рамами обеспечивают объёмную компоновку конструкции цеха в пространственную систему.

Последовательность решения:

- выбрать ригель и тип фонарной конструкции покрытия;

- определить габаритные размеры подкрановых балок, верхней (надкрановой) и ниж- ней (подкрановой) части колонн;

- построить на листе формата А4 компоновочную схему поперечной рамы цеха. - определить схемы связей шатра здания;

- вычертить на листе формата А3 схемы связей шатра здания и между колоннами.

Пример решения задачи:

Исходные данные:

Назначение здания ………………………………………цех металлоконструкций

Место строительства ……………………………………………………..…г. Львов

Грузоподъёмность мостовых кранов (Q_кр), т ………………………………….50/10

Режим работы кранов ………………………………………………………средний

Пролет моста крана (В_кр), м …………………………………………..………..28,5

Пролет здания (В), м …………………………..…………………………………30,0

Высота пролета (Н), м …………………………………………………………...16,2

Шаг установки колонн (Т), м ………………..………………………………… 12,0

Решение.

1. Выбор ригеля и типа фонарной конструкции.

В качестве ригеля используем трапецеидальную стропильную ферму. Высота фермы на опоре h₀ (рис.2) унифицирована для пролетов 18 – 42 м (табл.П.18), принимаем h₀ = 2200 мм. Размер панели по верхнему поясу также унифицирован и равен 3000 мм.

Высоту фермы в середине пролета определяем уклоном верхнего пояса: или. Для места строительства (г.Львова, 1-й снеговой район, табл. П.10) рекомендованы пологие покрытия (уклон). Поэтому для пролета 30м (табл.П.18): Н_ф = 3450 мм.

Решетку фермы принимаем треугольной системы с дополнительными стойками и первым восходящим раскосом.

Для выбора типа фонарной конструкции определим интенсивность тепловыделения технологических процессов в цехе.

Цех металлоконструкций относится к группе зданий 1 (табл. П.8.), в которых t_в < 16 ^оС, поэтому процессы тепловыделения в цехе не являются интенсивными. Выби- раем светоаэрационный фонарь (табл. П.15).

При пролете здания 30 м ширина фонаря В_ф = 12 м, высота проёмов - 21,5м.

По таблице П.16 марка фермы фонаря: ФСФ – 11. Высота фермы фонаря h_ф = 4370 мм.

Рис. 2.

2. Определение габаритных размеров подкрановой балки и колонн.

Определяем высоту подкрановой балки в опорном сечении Н_п.б. (табл. П.19): для мостовых кранов грузоподъёмностью Q_кр = 50/10 т, шаге установки колонн Т = 12 м

Н_п.б. = 1450 мм.

Расстояние от уровня пола до головки кранового рельса (рис. 2)

h₁ = H – – H_кр ,

где Н – высота пролета от уровня пола. По исходным данным Н = 16,2 м.

–зазор между верхом габарита крана и низом покрытия. По табл. = 100 мм.

Н_кр – габаритный размер крана по высоте. Н_кр = 3150 мм.

Таким образом

h₁ = 16,2 - 0,10 - 3,15 = 12,95 м

Высота нижней (подкрановой) части колонн от уровня пола:

h_н = h₁ – h_кр.р. – H_п.б. = 12,95 – 0,13 – 1,45 = 11,37 мм

где h_кр.р. - высота кранового рельса. Для кранов Q = 50/10 т (табл. П.3) применяют специ- альный крановый рельс КР-80, высота которого (табл. П.21) h_кр.р. = 130 мм.

Учитывая величину заглубления для колонн кранов грузоподъёмностью Q = 50/10 т (табл. П.22) h_з = 0,4 м, получаем длину нижней части колонн:

H_н = h_н + h_з = 11, 37 + 0,4 = 11,77 м.

Длина верхней части колонн:

Н_в = Н – h_н = 16,2 – 11,37 = 4,83 м.

Длина надколонника (h₀) для жесткого соединения ригеля с колоннами равна высоте фермы ригеля в опорном сечении: h₀ = 2200 мм.

Расчетная длина колонн:

Н_к = Н_н + Н_в = 11,72 + 4,88 = 16,6 м.

Ширину верхней части колонны b_в для кранов Q 125т среднего режима работы принимаем b_в = 500 мм.

Предварительное условие устойчивости верхней части колонн:

b_в H_в , то есть 500 4880 = 407 выполняется.

Ширина нижней части колонны:

b_н = + а,

где - расстояние между разбивочной осью колонны и осью подкрановой балки:

мм.

Величину а выбираем с учетом следующих условий:

а) по предварительному условию жесткости колонны

а >мм;

б) по условию проходимости крана

а > B₁ + c₁ + b - = 300 + 60 + 500 – 750 = 110 мм.

Так как величина а должна быть кратна 250 мм, то условиям а) и б) удовлетво- ряет величина а = 250 мм.

Таким образом

b_в = 750 + 250 = 1000 мм.

3. Построение компоновочной схемы поперечной рамы цеха.

По выбранным размерам подкрановых балок, ригеля, фонаря и колонн строим компоновочную схему поперечной рамы цеха на листе формата А4 (рис.2)

4. Выбор схем связей шатра здания.

В плоскости верхних поясов ферм принимаем только поперечные связи, число которых

n_п.ф. = ,

где L_c - предельное расстояние между соседними поперечными связями. L_c = 60 м.

Т - шаг установки колонн Т = 12 м,

N_t – число температурных швов.

n_п.ф.= .

Округляя до ближайшего целого числа, получим n_п.ф. = 6.

Поперечные связи по верхним поясам ферм размещаем на торцах здания, а также на торцах температурных секций.

Для удержания промежуточных стропильных ферм применяем распорки,

максимальное расстояние между которыми определяем по формуле

_пред ,

где i_y - радиус сечения верхнего пояса относительно вертикальной оси. Для его ориентировочного определения используем сечение верхнего пояса унифици- рованных стропильных ферм НФ 30-710 (табл. П.18), верхний пояс которых (уголки ) имеютi_y = 9,45 см.

_пред - предельная гибкость верхних поясов стропильных ферм. Для всех типов трапецеидальных ферм _пред = 220.

Таким образом

см = 20,79 м

Число распорок

Округляем до ближайшего большего числа

Вычерчиваем на листе формата А3 схему связей по верхним поясам (рис.3).

Рис.3.

Связи по нижним поясам стропильных ферм размещаем по контуру цеха и темпера- турных отсеков, а также в рамах, имеющих поперечные связи по верхним поясам ферм (рис.4).

Рис.4.

Для фонаря выбираем только поперечные связи (рис.5).

Рис.5.

Так как пролет здания равен 30 м, то для шатра применяем один ряд вертикальных связей по средней (коньковой) стойке. При заданном шаге колонн Т = 12 м вертикаль- ную связь проектируем в виде фермы с параллельными поясами. Решетка фермы – треугольная. По длине здания вертикальные связи устанавливаем в местах, где разме- щены поперечные горизонтальные связевые фермы (рис.6).

Рис.6.

5. Выбор связей между колоннами.

В верхней (надкрановой) части колонн при жестком сопряже- нии ригеля с колоннами применяют две вертикальные связи: верх- нюю в плоскости шатра и нижнюю между нижними поясами стро- пильных ферм и тормозными балками.

При шаге колонн 6 м верхнюю вертикальную связь проекти- руют в виде креста или двухпанельной фермочки одинаковой высо- ты со стропильными фермами на опоры, нижнюю – в виде креста или диагонали. При шаге колонн 12 м и более верхнюю связь проектируют в виде фермы, нижнюю – в виде креста.

Вертикальные связи в верхней части колонн устанавливают у торцов зданий, у температурных швов и в средней части темпера- турного отсека, как правило, между осями, где поставлены попе- речные связи шатра.

В нижней части колонн связи устанавливают между подкра- новой балкой и базой колонны. При шаге колонн 6 м и Н_н < 9 м целесообразно проектировать связь в виде одного креста, а при Н_н > 9 м – в виде двух крестов. При шаге колонн 12 м и более её следу- ет проектировать в виде портала, но возможно также применение и крестовой связи.

В верхней (надкрановой) части колонн применяем две вертикальные связи (рис.7):

• верхнюю в плоскости шатра - в виде фермы;

• нижнюю между нижними поясами стропильных ферм и тормозными балками – в виде креста.

В верхней части колонн вертикальные связи устанавливаем у торцов здания и в средней части температурной секции между осями, где поставлены поперечные связи шатра.

В нижней части колонн связи устанавливаем в виде креста между подкрановой балкой и базой колонны.

Рис.7.