Студопедия

Главная страница Случайная страница

КАТЕГОРИИ:

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника






Сбор нагрузок на поперечную раму




Компоновка поперечной рамы

 

Рис.1. Схема поперечной рамы каркаса

 

 

В начале устанавливаем величину расстояния от головки рельса до низа конструкции покрытия

Н2 = (Нкр + 100) + а,

где Hкр + 100 – габаритный размер от головки рельса до верхней точки тележки крана плюс допуск на изготовление крана, равный 100 мм;

a – размер зазора между краном и строительными конструкциями покрытия, учитывающий возможный прогиб ферм и связей а = 200÷400 мм.

Н2 = (4000 + 100) + 300 = 4400 мм.

Определяем высоту цеха Н = Н1 + Н2 и принимаем кратной 1,8 м.

Н=4400 + 9500= 13900 мм. Принимаем высоту кратной шагу панелей(1,8 м) Н =14400 мм.

Определяем высоту от подкрановой площадки до низа конструкций покрытия

Нв = hпб + hкр + Н2

и принимаем кратной 200 мм,

где hпб – высота подкрановой балки hпб = 1650 мм;

hкр – высота подкранового рельса, hкр = 150 мм.

Нв = 1500 + 150 + 4400 = 6200 мм. Принимаем Нв = 6200 мм.

Определяем высоту нижней части колонны по формуле

Нн = Н – Нв + Нзф,

где Нзф – заглубление башмака колонны.

Нн = 14400 – 6200 + 600 = 8800 мм.

Общая высота колонны Нк = Нн + Нв = 8800 + 6200 = 15000 мм.

Для ступенчатой колонны из условия жесткости высота се­чения в верхней части колонны hв > 1/12Н2·hв > H2/12 = 6200/12 = 516 мм, принимаем hв = 700 мм.

λ1³ В1 + (hв – a) + 75 = 400 + (700 – 500) + 75 = 675 мм. λ 1 = 750 мм, hн = λ 1 + 500 = 750 + 500 = 1250 мм > Н/20 = 440 мм.

Принимаем hн = 1250 мм.

Сбор нагрузок на поперечную раму

Подготовка данных для расчета в «SCAD Structure».

Исходные данные

· пролет здания L = 36 м;

· шаг стропильных ферм Sf = 6 м;

· шаг колонн Sk = 12 м;

· узел примыкания ферм к колоннам – жесткий;

· температурный режим цеха –горячий цех;

· грузоподъемность мостовых кранов Q = 80 т;

· отметка головки кранового рельса – 9,5м;

· режим работы мостовых кранов – ;

· место строительства – г. Томск, тип местности В по [1].

 

Загружение №1. Постоянная нагрузка.

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 №2 по дисциплине «Металлические конструкции».

пппп

 

а) Элементы расчетной схемы. Их собственный вес вычисляется автоматически программой «SCAD Structure».

 

Нагрузки от покрытия.

№ П/П Вид нагрузки кН/м2 g кН/м2
Плоский стальной лист по прогонам t = 3 мм 0,4 1,05 0,42
Прогоны прокатные 0,08 1,05 0,084
Стропильная ферма 0,19 1,05 0,2
Подстропильная ферма 0,03 1,05 0,032
Связи покрытия 0,04 1,05 0,042
Конструкция фонаря 0,12 1,1 0,132
Итого по покрытию 0,86   0,91

Интенсивность погонной нагрузки по ригелю рамы:



q п = 0,91 х 6 = 5,46 кН/м

Сосредоточенные силы приложенные к узлам ферм:

P1 = 5,46 х 3 = 16,38 кН

P2= 5,46 х 1.5 = 8,19 кН – у крайних узлов

P3= 5,46 х 108 = 589,68 кН

Нагрузки от собственной массы стеновых конструкций и переплетов с остеклением.

№ П/П Вид нагрузки кН/м2 g кН/м2
Трехслойные стеновые панели со стальной обшивкой t = 50 мм 0,183 1,1 0,202
Ригели 0,068 1,05 0,071
    0,251   0,273

Распределенная нагрузка :

q ст = 0,273х 12 = 3,276 кН

Распределенный момент в верхней части колонны:

m1 = qст х е1 = 3,276 х(0.35+0,2/2+0,16) =2,85 (кН х м )/м

Распределенный момент в нижней части колонны:

m2 = qст х е2 = 3,276 х(0.625+0,2/2+0,16) = 3,75 (кН х м )/м

 

 

в) Подкрановые конструкции.

В нагрузке от подкрановых конструкций учитывается собственный вес подкрановых балок с тормозными конструкциями и собственный вес кранового рельса.

Нормативный вес подкрановых балок для расчета рамы можно принять по табл. 2.2 [4]: G = 24 кН. Расчетная сосредоточенная сила от подкрановой балки вычисляется с учетом коэффициента надежности по нагрузке (gf=1,05) и коэффициента, учитывающего вес тормозных конструкций (kt = 1,5): P41 = G gf kt =24´1,05´1,5= 37,8кН.

По табл. П3.3 [2] принимаем для крана грузоподъемностью 80 т крановый рельс КР100. Его нормативный вес равен q = 0,89 кН/м (см. табл. П3.4 [2]). Нагрузка на колонны от кранового рельса равна

P42 = q gf Sk =0,89´1,05´12= 11,21 кН.

Суммарная нагрузка от подкрановых конструкций составляет

P4 = P41 + P42 =37,8+11,21= 49,01 кН.



Сосредоточенная сила от подкрановых конструкций действует на нижнюю часть колонн с эксцентриситетом e = hн /2 = 1250/2=0,625 м и создает изгибающий момент

M1 = P4 * e =49,01*0,625= 30,63 кН*м.

Постоянная нагрузка изображена на рис. 3.

ссссс

Далее рассмотрим снеговые нагрузки.

Снеговая нагрузка вычисляется по п.5.1* [1]:

S = Sg ´ m,

где Sg – расчетное значение веса снегового покрова, принимаемое по табл. 4* [1] в зависимости от снегового района;

m – коэффициент перехода от веса снегового покрова к снеговой нагрузке на покрытие.

Согласно карте 1* прил. 5 к [1], г. Томск расположен в IV снеговом районе, и Sg = 2,4 кН/м2.

Для различных конфигураций покрытий существуют несколько вариантов коэффициентов m, что определяет наличие нескольких вариантов снеговой нагрузки.

 

 

Загружение №2. Снеговая нагрузка (вариант 1)

Снеговая нагрузка принимается для номера схемы 3 прил. 3* [1], по рисунку варианта 1 для зоны «C» покрытия.

Коэффициенты m принимают следующие значения:

· m1 = 0,8;

· a = 12 м, b = 12 м, m2 = 1 + 0,1 a / b = 1,1.

Снеговая нагрузка приводится к системе сосредоточенных сил, вычисляемых по грузовым площадям аналогично силам от постоянной нагрузки по покрытию.

· Сосредоточенные силы в узлы 8, 20 верхнего пояса фермы:

P1 = Sg ´ m2 ´ Sf ´ 1,5м =2,4´1,1´6´1,5= 23,76кН.

· Сосредоточенные силы в узлы 9, 10, 11, 17, 18, 19 верхнего пояса фермы:

P2 = Sg ´ m2 ´ Sf ´ 3м= 2,4 ´ 1,1 ´ 6´ 3м = 47,52кН.

· Сосредоточенные силы в узлы 12, 16 верхнего пояса фермы:

P3 = Sg ´ (m1 + m2) ´ Sf ´ 1,5м = 2,4 ´ (0,8 + 1,1) ´ 6´ 1,5м = 41,04 кН.

· Сосредоточенные силы в узлы 13, 15 верхнего пояса фермы:

P4 = Sg ´ m1 ´ Sf ´ 3м =2,4 ´ 0,8 ´ 6 ´ 3м = 34,56 кН.

P5 = Sg ´ ( Sк- Sf) ´ (m2 ´ b+m1´ a/2) =2,4 ´ 6 ´ (1,1´12+0,8´12/2) = 259,2 кН.

 

Рис

 

Загружение №3. Снеговая нагрузка (вариант 2)

Снеговая нагрузка принимается для номера схемы 3 прил. 3* [1], по рисунку варианта 2 для зоны «C» покрытия.

Коэффициенты m принимают следующие значения:

· m1 = 1;

· a = 12 м, bl = 3 м (ширина «снегового мешка», равная высоте фонаря),

m3 = 1 + 0,5 a / bl = 3.

При вычислении коэффициента m3 необходимо учесть, что он не может быть больше предельной величины. Предельная величина m3 принимается в зависимости от типа и нормативного веса покрытия. Нормативный вес покрытия равен 5,46 кПа, чему соответствует предельное значение коэффициента m3 = 2,5, следовательно m3 =2,5.

Снеговая нагрузка приводится к системе сосредоточенных сил аналогично снеговой нагрузке по первому варианту.

 

· Сосредоточенные силы в узлы 8, 20 верхнего пояса фермы:

P1 = Sg ´ m1 ´ Sf ´ 1,5м = 2,4 ´ 1 ´ 6 ´ 1,5м = 21,6 кН.

· Сосредоточенные силы в узлы 9, 19 верхнего пояса фермы:

P2 = Sg ´ m1 ´ Sf ´ 3м = 2,4´ 1 ´ 6 ´ 3м = 43,2 кН.

· Сосредоточенные силы в узлы 9, 15 верхнего пояса фермы:

P3 = Sg ´ (m1 + m3) ´ Sf ´ 1,5м= 2,4 ´ (1 + 2,5) ´ 6 ´ 1,5м =75,6 кН.

· Сосредоточенные силы в узлы 12, 16 верхнего пояса фермы:

P4 = Sg ´ m3 ´ Sf ´ 1,5м = 2,4 ´ 2,5 ´ 6 ´ 1,5м = 54 кН.

P5 = Sg ´ (Sк -Sf)´( m1´ (b-b1) +m3´b1 )= 2,4 ´ 6 (1´ 9+2.5´ 3) = 237.6 кН.

 

Второй вариант снеговой нагрузки показан на рис. 5.

 

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 gf 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]);

gf – коэффициент надежности по ветровой нагрузке, равный 1,4;

Sk – шаг колонн.

Согласно карте 3 прил. 5 к [1], г. Томск расположен в III ветровом районе, и w0 = 0,38 кН/м2.

Коэффициент k принимается по табл. 6 [1] для местности типа «В» (согласно исходным данным).

Аэродинамический коэффициент принимается для номера схемы 1 прил. 4 [1]:

· c = 0,6 для наветренной продольной стены цеха (для давления ветра);

· c = 0,5 для подветренной продольной стены цеха (для ветрового отсоса).

Вычисленные величины ветровых нагрузок показаны на рис. 6.

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, +8,800 м (уровень сопряжения верхней и нижней частей колонн), +9,500 м (отметка головки кранового рельса), +14,4м (низ фермы), +16,6 м (верх фермы), +19,600 м (верх фонаря).

В расчетную схему (рис. 2) не включены конструкции светоаэрационного фонаря. Поэтому воздействие ветра на фонарь учтено в виде сосредоточенных равнодействующих сил, числено равных площадям участков эпюр распределенных нагрузок:

· для давления ветра: P1 = (w1 + w2) / 2 ´ 3м=(3+3,23) / 2 ´ 3м = 9,345кН (3 м – высота фонаря);

· для ветрового отсоса: P2 = (w3 + w4) / 2 ´ 3м =(2,69 + 2,5) / 2 ´ 3м = 7,785 кН.

 

Загружение №5. Крановая нагрузка на левую колонну

В курсовом проекте крановые воздействия рассчитываются от двух кранов заданной грузоподъемности.

Выпишем из табл. П3.3 [2] параметры крана.

Грузоподъемность крана Q = 800 кН.

Расстояние между упорами крана B = 9,1 м.

Расстояние между колесами крана вдоль подкрановой балки Acr=4,35м. Для кранов грузоподъемностью 80 т и более: Acr – то же расстояние между внутренними колесами крана.

Максимальная нагрузка

Fmax =(F1 + F2) / 2 =(387 + 412) / 2 = 399,5 кН.

Собственный вес тележки mт = 33,0 кН.

Собственный вес крана с тележкой mk = 1230 кН.

Количество колес на одной стороне крана n0 = 4.

Максимальное давление крана и величина Fmax соответствуют ситуации, когда тележка крана максимально приближена к подкрановой балке, и при этом поднимается максимальный груз. В этот момент на противоположной стороне моста крана колеса оказывают давление силой Fmin, которая вычисляется по формуле

.

Максимальное давление вычисляется по формуле

Dmax = y gf Fmax Syi = 1,1´0,85´ 399,5´4,967= 1855,34кН,

где для режимов работы 3К принимается y = 0,85 (п.4.17 [1]);

gf = 1,1 – коэффициент надежности по нагрузке для крановых нагрузок (п.4.8 [1]);

Syi = 4,967– сумма ординат линий влияния (рис. 7).

Давление на противоположной стороне моста крана:

Dmin = y gf Fmin Syi = 1,1´0,85´108´4,967= 501,57

Силы Dmax и Dmin действуют с эксцентриситетом e = hн /2 = 0,625 м относительно центра тяжести сечения нижней части колонны и создают изгибающие моменты:

Mmax = Dmax ´ e = 1855,34 ´ 0,625 = 1159,59 кН´м,

Mmin = Dmin ´ e = 501,57 ´ 0,625 = 313,48 кН´м.

Нагрузки, соответствующие максимальному давлению кранов на левую колонну, показаны на рис. 8.

 

 

Загружение №6. Крановая нагрузка на правую колонну

Нагрузки, соответствующие максимальному давлению кранов на правую колонну, являются зеркальным отображением загружения №5 (рис. 9).

 

Загружение №7. Тормозная нагрузка на левую колонну

Аналогично крановым нагрузкам от вертикального давления колес, тормозные горизонтальные нагрузки через колеса крана передаются на подкрановые конструкции и далее на колонну рамы. Это позволяет вычислять тормозные нагрузки аналогично нагрузке Dmax с заменой силы Fmax на горизонтальную силу Tmax.

Нормативная величина силы от торможения тележки с грузом вычисляется по п.4.4 [1]:

= 14,3 кН,

где b = 0,05 – коэффициент перехода от вертикальных нагрузок к горизонтальным для тележки с гибким подвесом груза (на тросах).

Тормозная нагрузка вычисляется по формуле

T = y gf Tmax Syi = 1,1´0,85´14,3´4,967= 66,41 кН

и прикладывается к каркасу в уровне кранового рельса (к узлу 25).

Тормозная нагрузка на левую колонну показана на рис. 10. Она может быть направлена как внутрь, так и наружу пролета рамы, и поэтому должна быть описана как знакопеременная.

 

Загружение №8. Тормозная нагрузка на правую колонну

Тормозная нагрузка на правую колонну показана на рис. 11.

 

Рассмотрим последовательность назначения сечений.

 

Ригель (ферма)

Ригель рассматривается как элемент, имеющий сквозное сечение, составленное из поясов в виде парных уголков.

1. Равномерно распределенная нагрузка на ферму от собственного веса покрытия:

q = g1 Sf = 2,7´ 12 = 32,4 кН/м.

2. Изгибающий момент в середине пролета ригеля как в простой балке:

  • от собственного веса покрытия: M1 = q L2 / 8 = 32,4´ 362 / 8 = 5848,8кН´м;
  • от снеговой нагрузки по варианту 1: M2 = P1 ´18+ P2 ´15+ P2 ´12+ P2´9+ P3´6+ P4 ´3= 21,816 ´18+43,632´15+ 43,632´12+ 43,632´9+ 39,096´6+ 34,56 ´3= 2301,7 кН´м;
  • от снеговой нагрузки по варианту 2: M3 = P1 ´18+ P2 ´15+ P2 ´12+ P3´9+ P4 ´6= 21,6 ´18+ 43,2 ´15+ 43,2 ´12+ 75,6´9+ 54 ´6= 2563,2 кН´м.

3. Максимальный изгибающий момент: Mmax = M1 + max(M2, M3) =5848,8+2563,2= 8412 кН´м.

4. Момент инерции сечения ригеля: = 114271,76 см4,

где hr = 315 см – высота фермы;

Ry – расчетное сопротивление стали по пределу текучести, равное 24 кН/см2 для стали С245;

m – коэффициент, учитывающий влияние уклона верхнего пояса и деформативности решетки на жесткость фермы, и равный 0,9 при уклоне, равном нулю.

5. Площадь сечения ригеля: = 176,35 см2. Для фермы эта величина равна суммарной площади сечения поясов.

6. Для ферм, проектируемых из тавров, площадь сечения одного тавра пояса равна Ar / 2, что составляет 88,17 см2. В сортаменте выбираем тавр Т 25ШТ3 с площадью сечения 99,04 см2 и получаем поперечное сечение поясов Т 25ШТ3. Сечение для опорных раскосов фермы проектируем из спаренных уголков с площадью сечения 88,17 см.2 Для этого подходит равнополочный уголок ∟200´12 и получаем сечение ù é200´12 с площадью сечения 94,2 см2.

7. Для других элементов решетки можно принять площадь сечения одного уголка несколько меньше, чем для поясов, например, 0,75 ´ 44,08 см2 = 33,06 см2.

В соответствии с этой величиной назначаем сечение ù é150´12.

Подкрановая (нижняя) часть колонны

Сечение нижней части колонны для статических расчетов примем симметричным в виде двух двутавров.

1. Опорная реакция фермы как простой балки:

· от собственного веса покрытия: R1 = q L / 2= 32,4´ 36 / 2 = 583,2 кН;

· от снеговой нагрузки по варианту 1: R2 = (SPi)/2 = (2P1 +6 P2 +2 P3 +3 P4)/2 = 243,648 кН;

· от снеговой нагрузки по варианту 2: R3 = (SPi)/2= (2P1 +4 P2 +2 P3 +2 P4)/2 = 237,6 кН.

2. Нагрузка на колонну от постоянной и снеговой нагрузок:

N = (R1 + P1) + max[(R2 + P2), (R3 + P3)] =583,2+243,65= 826,85 кН.

3. Момент инерции сечения нижней части колонны: = 909714,76 см4,

где hn = 125 см – высота сечения нижней части колонн (расстояние между центрами тяжести ветвей);

k2 = 3,5 – коэффициент, принимаемый в зависимости от шага колонн:

k2 = 3,2…3,8 при Sk = 12 м;

k2 = 2,5…3,0 при Sk = 6 м.

4. Площадь сечения нижней части колонны: = 232,89 см2. По сортаменту принимаем двутавр №90Б1 с площадью поперечного сечения 247,1 см2. Таким образом, для статических расчетов принимаем нижнюю часть колонны в виде двутавров №90Б1. Расстояние между их центрами тяжести равно 1250 мм.

 

Надкрановая (верхняя) часть колонны

Сечение верхней части колонны принимается в виде двутавра.

Момент инерции сечения верхней части колонны: = 150150,7 см4,

где k1 = 1,9 – коэффициент, учитывающий то, что высота сечения (hv и hn) различным образом влияет на момент инерции сквозного сечения нижней части колонны и на момент инерции двутаврового сечения верхней части.

По сортаменту принимаем двутавр №80Б1 с моментом инерции поперечного сечения 199500 см4.

 



mylektsii.ru - Мои Лекции - 2015-2017 год. (0.136 сек.)