Материал: Расчет конструкции одноэтажного промышленного здания с мостовыми кранами
Расчет конструкции одноэтажного промышленного здания с мостовыми кранами
Задание
Рассчитать конструкции одноэтажного промышленного здания с мостовыми кранами.
Данные:
- Пролет здания: первый - 24 м; второй - 24 м.
- Шаг рам - 6 м.
- Высота до низа несущей конструкции покрытия - 16,8 м.
- Грузоподъемность кранов: 15 т и 10 т.
- Место строительства - Новгород.
- Класс бетона колонн - В20.
- Класс арматуры колонн - А-300.
- Класс арматуры плиты перекрытия - А-600.
- Класс бетона фермы - В30.
1. Выбор несущих конструкций каркаса здания
.1 Компоновка поперечной рамы
Плиты покрытия ребристые 2ПГ-5: L=5960мм, В=2980мм, Н=300мм,
марка бетона 30, масса плиты 2,47 т.
Рисунок 1 - Плита перекрытия
Несущие конструкции покрытия - железобетонные фермы пролетом 24 м
(
т, бетон класса В40).
Рисунок 2 - Ферма пролетом 24 м
Стены навесные из керамзитобетона:
- ПС-60-18-30-6: L=5980мм, В=300мм, Н=1785мм, расход арматуры 48,5 кг, масса панели 4,8 т,
- ПС-60-12-30-6: L=5980мм, В=300мм, Н=1185мм,
расход арматуры 35,1 кг, масса панели 3,2 т.
Рисунок 3 - Навесные стеновые панели из керамзитобетона
Подкрановая балка двутаврового сечения пролетом 6 м под краны
грузоподъемностью до 30 т: L=5980мм, вf/=650мм, Н=1000мм,
т=5400кг.
Рисунок 4 - Подкрановая балка
Мостовые краны грузоподъемностью 15т и 10т, среднего режима
работы, с параметрами приведенными в таблице 1.
Таблица 1 - Основные параметры мостовых кранов (ГОСТ 6711-70)
|
Грузоподъемность, т |
Размеры, мм |
Максимальное давление колеса, kH |
Масса, т |
Тип кранового рельса |
Высота рельса, мм |
|||||
|
Главный крюк |
Вспомогательный крюк |
НК |
В1 |
В2 |
К |
|
тележки |
крана с тележкой |
|
|
|
15 |
- |
2300 |
260 |
6300 |
4400 |
185 |
5,3 |
31 |
КР-70 |
120 |
|
10 |
- |
1900 |
260 |
6300 |
4400 |
145 |
4 |
27 |
КР-70 |
120 |
Колонны двухветвевые сквозного сечения:
Высота надкрановой части
,
где 
- высота крана;
- высота подкрановой балки;
- величина, которая дается на прогиб стропильной фермы для безопасного
продвижения крана, мм;
Примем 
мм.
Высота подкрановой части до уровня пола
,
где 
- высота от нулевой отметки до низа
несущей конструкции покрытия;
Глубина заделки колонны в стакане фундамента
,
Полная высота колонны:
Рисунок 5 - Колонны
Рисунок 6 - Схема поперечной рамы
.2 Устройство связей
Рисунок 7 - Вертикальные связи
Рисунок 8 - Горизонтальные связи по нижнему поясу ферм
- вертикальные связевые фермы; 2 - распорки по верху колонн; 3 -
вертикальные связи по колоннам; 4 - ферма; 5 - подкрановая балка.
Система связей предназначена для обеспечения жесткости покрытия, восприятие тормозных усилий мостовых кранов, восприятие ветровых нагрузок действующих на торец здания. Система связей работает совместно с основными элементами каркаса и повышает пространственную жесткость здания.
Сопряжение между плитами покрытия и колоннами осуществляется через фермы, которые обладают малой жесткостью, значит необходимо устройство связей.
Вертикальные связевые фермы, установленные в крайних пролетах здания между колоннами, выполняются из стальных уголков и связываются распорками из стальных уголков по верху колонн. Решетка вертикальных связевых ферм проектируется как крестовая система.
Вертикальные связи между колоннами выполняются из стальных уголков и привариваются к стальным закладным деталям колонн.
Горизонтальные связи по нижнему поясу ферм выполняются из стальных уголков, образующих вместе с нижним поясом крайней фермы связевую ферму с крестовой решеткой.
В устройстве связей по верхнему поясу ферм нет необходимости, т.к.
роль связей выполняют панели покрытия.
2. Сбор нагрузок на раму
.1 Постоянная нагрузка
.1.1 Нагрузка от веса покрытия
Таблица 2 - Нагрузка от веса покрытия
|
Наименование |
Нормативная нагрузка qf, kН/м2 |
Коэффициент надежности по нагрузке γf |
Расчетная нагрузка q, kH/м2 |
|
Бикрост δ=0,008 м, γ=0,4 кН/м3 |
0,0032 |
1,2 |
0,0038 |
|
Цементно-песчаная стяжка δ=0,02 м, γ=20 кН/м3 |
0,4 |
1,3 |
0,52 |
|
Утеплитель пенополистирол δ=0,05 м, γ=10 кН/м3 |
0,5 |
1,2 |
0,6 |
|
Обмазочная пароизоляция битумом δ=0,002 м, γ=13 кН/м3 |
0,026 |
1,2 |
0,03 |
|
Плита перекрытия |
1,37 |
1,1 |
1,5 |
|
Стропильная ферма |
1,03 |
1,1 |
1,13 |
|
Связи покрытия |
0,05 |
1,05 |
0,0525 |
|
Итого: |
3,38 |
|
3,84 |
Погонная расчетная нагрузка от веса покрытия, передающаяся на
колонну
,
,
Расчетное давление на колонну от веса покрытия
,
2.1.2 Постоянные нагрузки от подкрановой балки
,
.1.3 Постоянная нагрузка от веса продольной стены и
остекления
Рисунок 9 - Действие постоянных нагрузок от веса продольной стены
и остекления
Нагрузка от веса стены и остекления прикладывается к колонне на отметках: +4,800; +10,200.
Нагрузка от стеновой панели: 
кН/м2.
Нагрузка от остекления: 
кН/м2.
Вес цокольной панели и нижнего остекления передается на
фундаментную балку.
.1.4 Постоянная нагрузка от собственного веса колонны
Объем бетона верхней и нижней части колонны
Вес верхней и нижней части колонны
,
,
.2 Временная нагрузка
.2.1 Снеговая нагрузка
Новгород находится в IV снеговом районе, в котором расчетная
снеговая нагрузка составляет 
kН/м2.
Полное расчетное значение снеговой нагрузки на горизонтальную
проекцию покрытия
Нормативное значение снеговой нагрузки
Давление на колонну от снеговой нагрузки
,
.2.2 Вертикальное давление кранов
Рисунок 10 - Линии влияния опорных реакций подкрановой балки
Наибольшее нормативное значение вертикальной нагрузки
,
,
где кд - коэффициент динамичности учитывает режим работы крана;c - коэффициент сочетания;
Наибольшее расчетное давление на колонну
,
Наименьшее нормативное значение вертикальной нагрузки
,
Наименьшее расчетное давление на колонну
,
.2.3 Горизонтальное действие кранов
Нормативное значение горизонтальной силы, передаваемой на
поперечную раму
,
где f- коэффициент трения при торможении тележки;m/- число тормозных колес тележки;m- общее число колес тележки.
Расчетная сила поперечного торможения
,
.2.4 Ветровая нагрузка
Нормативный скоростной напор ветра в данном районе (IV) для
открытой местности: 
kПа.
Коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте,
тип местности В: 
, 
.
Тогда:
,
,
Аэродинамический коэффициент с наветренной стороны: 
, с заветренной:с3=-0,6.
Полная высота проектируемого цеха 
мм.
Полной высоте цеха соответствует напор:
,
Уровню низа стропильной фермы соответствует напор:
,
Для упрощения расчета определим среднее значение ординат в
пределах высоты цеха: 
kН/м2; выше отметки +16,800: 
kН/м2.
Подставим ветровую нагрузку в виде двух составляющих:
) равномерно распределенную по высоте колонны 
;
) сосредоточенная нагрузка на уровне пояса ригеля, заменяющая
равномерно распределенную на вышерасположенных участках здания 
:
,
где 
- площадь участка покрытия:
- площадь участка стены:
С заветренной стороны
Рисунок 11 - Эпюры ветровой нагрузки
3. Статический расчет рамы
Расчетная схема рамы находится на рисунке 12.
Рисунок 12 - Расчетная схема рамы
.1 Определение расчетных величин и коэффициентов
Моменты инерции для двухветвевой колонны крайнего ряда:
