Raschet_i_proektirovanie_karkasa_odnoetazhnogo_proizv._zd

1.3.5. Компоновка поперечной рамы

При назначении основных размеров поперечной рамы производственных зданий должны выполняться следующие условия:

-обеспечение габаритов для передвижения мостовых кранов;

-обеспечение жѐсткости верхней и нижней частей колонн;

-обеспечение требований унификации объемно-планировочных и конструктивных решений.

Компоновку поперечной рамы выполняют на основании задания на курсовое проектирование. В задании указаны пролѐт здания L; грузоподъемность крана Q; режим работы крана; число кранов; отметка головки кранового рельса Н1; нулевая отметка (уровень чистого пола) 0.000; шаг рам. Компоновку поперечной рамы производят для шага 6 и 12 м. Привязку размеров по вертикали производят относительно отметки чистого пола, принимая еѐ нулевой, а по горизонтали относительно разбивочных осей А и Б (рис. 1).

Вертикальные габариты здания зависят от технологических условий производства и определяются расстоянием от уровня пола до головки кранового рельса Н1 и расстоянием от головки кранового рельса до низа несущих конструкций по-

крытия Н2.

Размер Н2 диктуется высотой мостового крана

Н2 = (Нк +100)+f,

где (Нк +100) – расстояние от головки рельса до верхней точки тележки крана плюс установленный по требованиям техники безопасности зазор, равный 100 мм;

f – размер, учитывающий прогиб конструкций покрытия, принимаемый рав-

ным 200 400 мм.

Габариты мостовых кранов даются в стандартах и каталогах, а также приведены в прил. 1 табл. 1.

Окончательный размер Н2 принимается кратным 200 мм. Высота цеха от уровня пола до низа стропильных ферм

Н0= Н2 + Н1,

где Н1 - отметка головки кранового рельса, которая дана в задании на проектирование, мм.

Размер Н0 принимается кратным 0,6 м из условия соизмеримости со стандартными ограждающими конструкциями.

12

Затем устанавливаются размеры верхней части колонны

Нв = hб + hр + Н2 ,

где hб - высота подкрановой балки, которая принимается по прил. 1 табл. 1; hр - высота кранового рельса, принимается по прил.1 табл.1.

Размер нижней части колонн

Нн = Но - Нв + Нзагл ,

где Нзагл = 0.6...1.0 м – обычно принимаемое заглубление опорной плиты башмака колонны ниже нулевой отметки пола.

Общая высота колонны рамы от базы до низа ригеля

Н= Нв + Нн .

Высота части колонны в пределах ригеля Нф зависит от принятой конструкции стропильных ферм с параллельными поясами, которые применяют как при шарнирном, так и при жѐстком сопряжении ригеля с колонной.

При определении горизонтальных размеров учитываются унифицированные привязки колонн к разбивочным осям. Привязка наружной грани колонны к оси может быть нулевой; 250 или 500 мм. Нулевую привязку применяют в зданиях без мостовых кранов, также в невысоких зданиях при шаге колонн 6.0 м, оборудованных кранами грузоподъѐмностью не более 30 т. Привязку размером а = 500 мм принимают для относительно высоких зданий с кранами грузоподъѐмностью 80 т и более, в остальных случаях Во= 250 мм.

Высоту сечения верхней части ступенчатой колонны Вв назначают с учѐтом унифицированных привязок наружных граней колонн к разбивочным осям, а также (при фермах из парных уголков) установленной ГОСТ 23119 привязки ферм к разбивочной оси (200 мм). Таким образом, высота сечения верхней части колонны Вв может быть 450 мм (250+200) и 700мм (500+200), но не менее 1/12 еѐ

высоты Нв.

Высота сечения нижней части колонны устанавливается кратно 250 мм и определяется по формуле

Bн = + Во ,

где = В1 + (Вв –ВО) + С, устанавливается кратно 250мм. Ели сделать подстановку, можно записать

Bн = В1 + Вв + С,

где В1 - размер части кранового моста, выступающей за ось рельса (см. рис. 1 и прил. 1); С =75 мм – минимальный зазор между краном и колонной по требованиям техники безопасности.

13

С учѐтом обеспечения жѐсткости цеха в поперечном направлении высота сечения нижней части колонны назначается не менее 1/20 H.

Верхняя часть колонны обычно проектируется сплошной, составного двутаврового сечения, нижняя часть принимается сплошной при ширине до 1 м, а при большей ширине - сквозной.

1.4. Определение расхода металла на несущие конструкции каркаса

1.4.1. Прогоны

Вес прогонов и расход металла на прогоны в прогонных системах покрытия определяются по табл. 2, в зависимости от пролета прогонов (шага ферм) и расчетной погонной нагрузки на прогоны, равной

f.пк - усредненный коэффициент надежности по нагрузке для ограждающей конструкции покрытия, принимается 1,2;

- угол наклона кровли к горизонту (при уклоне кровли i 1/8 , cos( )=1); qсвн - нормативная величина расхода стали на прогоны, принимается предва-

рительно равной 0.15 кПа при пролете прогонов 6 м и 0.20 кПа при пролете 12 м, и затем для определенного сечения прогонов уточняется по табл. 4;

Sо - расчетная величина нагрузки от веса снегового покрова, принимается по заданию (прил.4 табл.4);

b - шаг прогонов, принимается равным 3м.

14

1.4.2. Стропильные фермы

Вес стропильных ферм со связями определяется в зависимости от очертания фермы.

1.4.2.1. Фермы с параллельными поясами

или с уклоном верхнего пояса, равным (1/8 - 1/12)L

Нормативная величина собственного веса фермы определяется по формуле

где qфн - суммарная нормативная нагрузка на 1 м2 горизонтальной проекции покрытия от собственного веса ограждающей конструкции, прогонов ( по фактическому расходу стали на прогоны), стропильных ферм и связей покрытия, снегового покрова (кПа)

- коэффициент равный 1.4 при использовании в ферме покрытия стали С235 - С285 (обычной прочности) и равный 1.3 при использовании стали С345 и выше (повышенной прочности)

L- пролет стропильной фермы (в м).

1.4.2.2. Треугольные фермы

Нормативная величина собственного веса треугольной фермы определяется в зависимости от веса ее поясов по формуле :

15

где Rу - расчетное сопротивление стали поясов фермы (в кН/м2) hф - высота фермы в коньке ( м. )

bф – шаг ферм, (м)

-объемная плотность стали ( 78.5 кН/м)

-угол наклона верхнего пояса фермы к горизонту Значения величин qфн , и

L определены в пункте 1.4.2.1. настоящего параграфа.

Расход стали на стропильные фермы определяется по формуле gф Gфн / ( L B ) ( кг/м2 )

1.4.3 Подстропильные фермы

Нормативная величина собственного веса подстропильной фермы пролетом 12 метров при действии одной сосредоточенной силы (опорной реакции стропильной фермы) в середине пролета может быть определена по формуле :

Gпфн пф L2пф ( в кН ), где

Lпф - пролет подстропильной фермы, равный шагу колонн каркаса B ( в м)

пф - коэффициент веса, определяется по интерполяции в зависимости от величины опорной реакции стропильной фермы R ( в кН )

при R = 100 - 400 кН пф = 0.044 - 0.104

Расход стали на подстропильные фермы определяется по формуле gпф 2 Gнфн L B( в кг/м2 )

1.4.4 Подкрановые балки

Вес всех элементов, входящих в комплекс подкрановой конструкции (подкрановой балки со связями, тормозной конструкции, подкранового рельса с деталями крепления ), может быть определен по формуле :

пб Lпб gк р Lпб Кпб ( в кН ), где

Lпб - пролет подкрановой балки, равный шагу колонн каркаса В ( в м.)

пб - коэффициент, значение которого определяется в зависимости от грузоподъемности главного крюка крана большей грузоподъемности из числа работающих в здании :

для кранов Qmax = 200 - 500 kH, пб = 0.24 - 0.35

16

Qmax = 800 - 2000 kH пб = 0.37 - 0.47

для промежуточных значений Qmax величина коэффициента пб определяется по интерполяции

gкр - вес 1 погонного метра подкранового рельса ( kH ), тип рельса и его характеристики определяются в зависимости от грузоподъемности большего из кранов, работающих в здании, по прил.1.

Кпб - конструктивный коэффициент, учитывающий вес тормозной конструкции, связей и элементов крепления рельса, принимается равным 1.2.

Расход стали на подкрановые балки определяется по формуле

gпб 2 Gпбн L В ( в кг/м2 )

1.4.5 Колонны каркаса

Нормативная величина собственного веса участка колонны может быть определена по формуле :

Pj - расчетная продольная сжимающая сила, действующая в пределах рас-

сматриваемого участка и вызванная совместным действием всех возможных j нагрузок

Kм - коэффициент, учитывающий влияние изгибающего момента на величину площади поперечного сечения колонны. В ступенчатых колоннах для надкрановой части сплошного сечения Kм = 0.25 - 0.30, для сквозной подкрановой части, имеющей значительно более развитое сечение Kм = 0.4 - 0.5.

к - конструктивный коэффициент, для сплошной надкрановой части колон-

ны j к = 1.2 - 1.6, для сквозной подкрановой части к = 1.7 - 2.4.

Значения величин и Rу определены в параграфе 3.2.б.

Так как в ступенчатых колоннах одноэтажных производственных зданий конструктивные решения и величина действующей нормальной силы в надкрановой и подкрановой частях значительно отличаются, определение веса этих частей выполняется отдельно и вес колонны определяется как сумма весов надкрановой

17

и подкрановой частей :

Gк = Gк.в + Gк.н

Нормальная сила , действующая в надкрановой части колонны, определяется от действия постоянных нагрузок собственного веса: ограждающей конструкции покрытия, прогонов (при прогонном решении покрытия), стропильной фермы со связями, подстропильной фермы (при планировочном решении покрытия с подстропильными фермами), стенового ограждения, расположенного в пределах надкрановой части колонны (от уровня крановой консоли до верха стены), собственного веса надкрановой части колонны (на стадии сравнения вариантов этой величиной можно пренебречь) и снеговой нагрузки.

Нормальная сила, действующая в подкрановой части колонны, определяется от действия нормальной силы в надкрановой части, постоянной нагрузки собственного веса стенового ограждения, расположенного в пределах подкрановой части колонны (от нулевой отметки до уровня подкрановой консоли), собственного веса подкрановой части колонны (на стадии сравнения вариантов этой величиной можно пренебречь), собственного веса подкрановой балки, включающего вес связей и рельса с креплением, максимального вертикального давления мостовых кранов, передаваемого на колонну.

Методика определения величины всех перечисленных выше нормальных сил подробно изложена в разделе Сбор нагрузок и статический расчет поперечной рамы настоящих методических указаний. Расход стали на колонны определяется по формуле :

gк = 2 Gк / ( L B ) ( кг/м2 )

1.5 Выбор оптимального варианта компоновочной схемы каркаса здания

После определения веса основных конструктивных элементов каркаса и расхода стали на 1 м2 площади цеха по каждому из элементов, подсчитывается количество монтажных единиц, вес всех элементов данного типа, общее количество монтажных единиц всех типов, общий расход стали на каркас и общий расход стали на 1 м2 площади здания по каждому из рассмотренных вариантов, результаты подсчетов заносятся в таблицу 5.

18

Таблица 5

Основные показатели по вариантам

Во избежание грубых ошибок при выполнении сравнения вариантов, полученные результаты следует сравнить с укрупненными показателями расхода металла элементы каркаса и на каркас в целом, приведенными в таблице 6.

Таблица 6 Расход металла на производственные здания общего назначения

Примечание: Для промежуточных значений грузоподъемности мос-

товых кранов величина расхода металла определяется по интерполяции.

Для дальнейшей разработки принимается вариант, имеющий существенно меньший (отличающийся более чем на 5%) суммарный расход стали. В том случае, когда суммарный расход металла отличается незначительно, для дальнейшей разработки принимается вариант, имеющий меньшее общее количество монтажных элементов.

19

2. СБОР НАГРУЗКИ И РАСЧЕТ ПОПЕРЕЧНОЙ РАМЫ КАРКАСА

ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ЗДАНИЯ

2.1. Расчетная схема рамы

Расчетную схему рамы устанавливают по ее конструктивной схеме, установленной в компоновочной части проекта. В расчетной схеме должны быть определены длины всех элементов и отдельных их участков с различными моментами инерции, соотношение между моментами инерции отдельных участков, виды сопряженных элементов друг с другом и фундаментом. Пролет рамы L в расчетной схеме принимают равным пролету в конструктивной схеме. Несовпадение центров тяжести верхней и нижней частей колонны учитывают на уровне обреза фундамента. Решетчатый ригель заменяется эквивалентным, ось которого совмещается с осью пояса ригеля.

При статическом расчете необходимо задаться отношением моментов инерции элементов рам. Эти отношения можно принимать в пределах: Iн/Iв=5…10;

Iр/Iн=2…6.

На рисунке 2 представлены конструктивная и расчетная схемы с жестким и шарнирным сопряжением ригеля с колонной.

Рис.2. Компоновочные расчетные схемы:

а) с жестким сопряжением ригеля и колонны;

б) с шарнирным сопряжением ригеля и колонны.

20