Практическая работа №1. Методика расчета выбора стрелового крана

Цель работы: Выбрать стреловой кран и определить продолжительность его работы на монтаже железобетонных ферм и плит покрытия компрессорного цеха. Всего устанавливается M₁ ферм и M₂ плиты покрытия размером 12x3x0,45. Кран доставляется на объект по автомобильной дороге на расстояние L₂.

- расстояние между шарниром пяты стрелы и опасной точкой “О”

- расстояние от опасной точки “О” до грузового полиспаста

– высота монтажного горизонта, 4,1м

- монтажный запас, расстояние между ранее установленным и монтируемым элементом, 1м

h_e - высота монтируемого элемента, 0,4м

h_т - высота монтажных средств, 1,7м

h_о- высота от пяты стрелы крана до опоры монтируемого элемента

f - половина толщины стены,0,2 м

B – длина плиты, 6 м

О₂– расстояние по горизонтали от грани ранее установленного элемента до опасной точки “О”, 1 м

О₁ - превышение опасной точки “О” над шарниром, 1м

l_o - расстояние от центра тяжести устанавливаемого элемента или центра сооружения до опасной точки “О”

h_ш - превышение шарнира пяты стрелы над уровнем стоянки крана, 1м.

1. Определяем рабочие параметры крана для монтажа плит.

Длина стрелы крана при монтаже плит покрытия (рис. 2.1):

, (1.1)

где h_o – высота от пяты стрелы крана до опоры монтируемого элемента, находится так:

; (1.2)

.

l_o - расстояние от центра тяжести устанавливаемого элемента или центра сооружения до опасной точки “О”, находится так:

; (1.3)

.

Рис. 1.1. Схема монтажа плит покрытия

Находим тангенс угла наклона стрелы крана:

; (1.4)

.

Исходя из найденных значений, находится необходимая длина стрелы L_ск.

.

Вылет стрелы определяется из выражения:

; (1.5)

Требуемая высота подъема крюка крана при установки плиты покрытия в проектное положение:

; (1.6)

По длине стрелы L_ск и необходимой грузоподъемности крана Q (табл. П.2.4.) на заданном вылете стрелы L_вс устанавливаем, какие краны удовлетворяют данным условиям.

2. Определяем рабочие параметры крана для монтажа ферм. Находится требуемая высота подъема крюка крана и вылет стрелы при монтаже ферм.

3. Окончательный выбор крана производится на основании сравнения технико-экономических показателей: продолжительности производства монтажных работ, себестоимости и трудоемкости монтажа

1 т конструкций, а также приведенных удельных затрат.

Определяем продолжительность монтажных работ:

смен, (1.7)

где – общий объем монтажных работ, 11 т;

- эксплуатационная производительность крана в смену, т/смен;

- продолжительность монтажа, опробование и демонтажа, где продолжительность монтажа 2 смены. При этом продолжительность опробования крана принимаем равной 10% от продолжительности монтажа крана.

Сменная эксплуатационная производительность крана:

(1.8)

где - грузоподъемность крана при данном вылете стрелы (табл. П2.4.);

- коэффициент использования крана по грузоподъемности.

где G – вес монтируемого элемента;

- коэффициент использования крана по времени, для стреловых кранов – 0,85.

- время одного цикла, мин:

(1.9)

где – машинное время цикла, мин;

- время, затрачиваемое на выполнение ручных операций (строповка, расстроповка, установка), мин. Продолжительность ручных операций определяется по справочникам. В среднем брать 30 минут.

Машинное время цикла можно определить по формуле:

; (1.10)

где и – необходимые высоты подъема и опускания крюка, м (табл. П.2.4.);

и - скорости подъема и опускания груза, м/мин (табл. П.2.4.);

- угол поворота стрелы крана для данных условий, град. Наибольший угол поворота стрелы в плане, определяющей размеры рабочей зоны, изменяется от 149 до 250°, увеличиваясь с увеличением базы и вылета стрелы.

- скорость поворота стрелы, 1,5 об/мин;

- коэффициент учитывающий совмещение рабочих движений крана ( =0,75);

S – длина пути перемещение крана за 1 цикл, м;

- скорость перемещения крана, м/мин (Табл. П.2.4.).

.

Зная объем монтажных работ, усредненную сменную эксплуатационную производительность, а также продолжительность монтажа, опробование и демонтажа кранов можно определить общую продолжительность монтажных работ.

В результате расчета необходимо произвести выбор стрелового крана с учетом полученных данных и приведенных характеристик в таблице 1.1. Виды и технические характеристики кранов приведены в таблице П.2.4.

Таблица 1.1

Исходные данные по вариантам к заданию (п. 1) и характеристики берем из (прил. 1).

Вар.	, м	, м	, м	, м	, м	П’, т	G, т	n, об/мин	S, м	монтажа, смен
		4,1		0,4	1,5	6,0	0,7	1,4
		4,3		0,4	1,5	7,0	0,775	1,5
		4,1	1,5	0,5	1,5	8,0	0,875	1,6
		4,3	1,5	0,5	1,5	9,0	0,975	1,4
		7,1	1,5	0,6	1,5	10,0	1,075	1,5
		4,8	0,5	0,6	1,6	11,0	1,125	1,6
		4,8	0,5	0,4	1,6	12,0	1,15	1,4
		4,3	0,5	0,4	1,6	13,0	1,28	1,5
		4,8		0,5	1,6	14,0	0,775	1,6
		4,2		0,5	1,6	15,0	1,075	1,4

Продолжение таблицы 1.1

		4,3		0,6	1,7	6,0	1,58	1,5
		5,4	1,4	0,6	1,7	7,0	1,35	1,6
		5,4	1,4	0,4	1,7	8,0	1,225	1,4
		4,3		0,4	1,7	9,0	1,7	1,5
		4,2	0,45	0,5	1,7	10,0	1,785	1,6
		7,2	0,45	0,6	1,5	11,0	1,19	1,4
		4,2	0,45	0,6	1,5	12,0	1,87	1,5
		4,5	1,5	0,5	1,5	13,0	1,98	1,6
		4,5	1,5	0,5	1,5	14,0	1,8	1,4
		4,5		0,4	1,5	15,0	2,35	1,5
			1,2	0,6	1,6	6,0	2,5	1,6
			1,4	0,4	1,6	7,0	2,73	1,4
		7,1	1,4	0,4	1,6	8,0	2,8	1,5
			1,5	0,5	1,6	9,0	2,95	1,6
		7,1	0,5	0,5	1,6	10,0	3,01	1,4
		7,2	0,5	0,6	1,7	11,0	3,18	1,5
		7,2	0,5	0,6	1,7	12,0	3,23	1,6
		4,1		0,4	1,7	13,0	3,4	1,4
		5,4		0,4	1,7	14,0	3,4	1,5
		4,2	0,45	0,5	1,7	15,0	3,01	1,6

Вывод: Таким образом знание методики расчета выбора стрелового крана можно слегкостью выбрать стреловой кран для монтажа плит перекрытия КС и железобетонных ферм, по еготехническим показателям.

Практическая работа №2 Расчёт предварительно-напряжённой многопустотной плиты перекрытия.

Цель работы: В данной работе необходимо определить нагрузки, которые может выдержать плита перекрытия компрессорного цеха, определить площадь сечения арматуры, выбрать арматуру соответствующую расчетному сопротивлению осевому растяжению.

Принимаем плиту покрытия высотой 220 мм (h) с круглыми пустотами.

Конструктивная ширина плиты:

В = В_n – 10, (2.1)

где B_n – ширина плиты: B_n = 1490 мм.

В = B_n – 10 = 1490 – 10 = 1480 мм.

Круглые пустоты принимаем диаметром d_пус = 159 мм, расстояние между ними S_пус = 30 мм.

Количество пустот (n) принимаем:

n = B/(d_пус + S_пус); (2. 2)

n = B/(d_пус + S_пус) = 1480/(159 + 30) = 7,8 ≈ 8 шт.

Ширина крайних рёбер (С):

; (2. 3)

Расстояние от пустот до наружной поверхности плиты (h_n):

; (2.4)

Расчётная длина плиты (l₀):

l₀ = l_k – 100, (2.5)

где l_k – конструктивная длина плиты (5980 мм).

l₀ = l_k – 100 = 5980 – 100 = 5880 мм.

1. Сечение плиты принимаем как тавровое высотой h = 220 мм, толщиной полки h_n = 30,5 мм.

Ширина верхней полки тавра (b_n):

b_n = B – 2·15; (2.6)

b_n = B – 2·15 = 1480 – 30 =1450 мм.

Рис. 2.1. Тавровое сечение

Определение несущей способности арматуры: расчёт плиты на прочность производится по расчётным нагрузкам.

Характеристики тавров берем по (табл. П.2.3)

Кратковременная снеговая нагрузка принимается согласно (табл. П.2.2, рис. П.2.1)

г. Заводоуковск – зона влажности №3.

S = S₀·μ; (2. 7)

S = 100·1 = 100 кгс/м².

S₀ -расчетное значение веса снегового покрова на 1 м² горизонтальной поверхности земли, принимаемое в соответствии с (табл. П.2.2); S₀ = 100 кгс/м²

m — коэффициент перехода от веса снегового покрова земли к снеговой нагрузке на покрытие, μ = 1 (крыша плоская), а для не плоских крыш следует снижать умножением на коэффициент, равный μ = 0,85.

Таблица 2.1

Определение нагрузок на 1 м² плиты

Вид нагрузки	Нормативная нагрузка qн, кгс/м2	Коэффициент запаса прочности, γf	Расчётная нагрузка qр, кгс/м2
1. Постоянные нагрузки
Рубероид 4 слоя 600*0,004	2,4	1,2	2,88
Цем. - песч. стяжка 1800*0,05		1,3
Керамзит 400*0,2		1,2
Рубероид 2 слоя 600*0,002	1,2	1,2	1,44
2. Временные нагрузки
Снеговая нагрузка		1,4
1.1. Полная нагрузка			357,32

2. Определяем общую расчётную нагрузку q, приходящуюся на 1 м2 длины qp находим по (табл. 2.1):

q = q_p · B_n; (2. 8)

q = q_p · B_{n =} 357,32·1,49 = 532,4 Н/м = 0,532 кН/м.

Определяем расчётный изгибающий момент

; (2.9)

Определяем расчётный поперечную силу :

(2.10)

Марка бетона В25; характеристики берутся из [3] (табл. П.1.3):

γ – коэффициент прочности γ = 0,85;

R_b – расчетное сопротивление бетона осевому сжатию для предельного состояния соответственно I и II группе R_b = 14,5 МПа = 14,5 Н/мм²;

R_bt - расчетное сопротивление бетона осевому растяжению для предельного состояния, соответственно, I и II группе R_bt = 1,05 МПа;

Арматура класса А – I, A – II, A – III:

R_s - расчетное сопротивление арматуры осевому растяжению для предельного состояния соответственно I и II группе R_s = 225 МПа;

R_sw - расчетное сопротивление арматуры осевому растяжению определяемое согласно указанием R_sw = 175 МПа.

Считаем момент приведённого сечения (М_п):

М_п = R_b·b_n·h_n·(h_o – 0,5 · h_n); (2.11)

М_п = 14,5 · 1450 · 30,5 (200 – 0,5·30,5) = 118473247 Н·мм = 118,5 кН·м;

М_п > М;

118,5 кН·м > 2,3 кН·м.

Следовательно, нейтральная ось проходит в полке.

Подберём сечение арматуры ( ):

; (2.12)

Вследствие того, что (α₀) стремится принять нулевое значение, задаёмся значением α₀ самостоятельно, приняв его больше изначального. Если (α₀) больше нуля, то оставляем как есть.

α₀ = 0,062;

η = 0,965;

ζ - относительная высота сжатой зоны бетона равная , ζ = 0,07,

где х - высота сжатой зоны бетона x = 14мм.

Следовательно, находим - площадь сечения ненапряженной и напряженной арматуры:

(2.13)

Производим выбор арматуры по таблице П.2.5.

Для обычной и не напрягаемой арматуры число рабочих стержней принимаем по числу рёбер.

Число рабочих стержней – 9 шт. (d = 9 мм)

Поперечные стержни принимаем конструктивно диаметром 5 мм; арматура класса А – III c шагом 200 мм.

Проверим прочность наклонного сечения (Q), (Q_в).

Q < Q_в;

Q_в = 0,6·R_bt·b·h₀, (2.14)

где b – ширина ребра таврового сечения, b = 300 мм; h₀¾ рабочая высота сечения.

Q_в = 0,6·R_bt·b·h₀ = 0,6·1,05·300·200=37,8 кН;

Q < Q_в;

1,7 кН < 37,8 кН.

Расчёт поперечной арматуры.

Каркасы принимаем через три отверстия при высоте (h) плиты 22 см. Шаг поперечных стержней:

S = h/2; (2.15)

S = h/2= 220/2=110 мм.

Арматуру для каркасов принимаем A – II. Диаметр поперечного стержня брать как 75% от продольного, продольные стержни – диаметр 8 мм, а поперечные – 6 мм. Тогда усилия в поперечных стержнях на 1м длины, определяем по формуле:

q_sw = (R_sw·A_sw)/S, (2.16)

где А_sw ¾ площадь сечения хомутов, расположенных в одной нормальной к продольной оси элемента плоскости, пересекающей наклонное сечение:

(2.17)

, (2.18)

где 120,4 Н/мм < 157,5 Н/мм.

Определяем усилия, воспринимаемые бетоном и хомутами совместно :

(2.19)

< _sb;

1,7 кН < 101,44 кН.

Для монтажа панели предназначены монтажные петли МП-1, из арматуры класса А-II, диаметром 10 мм. От края по длине панели, эти петли располагаются на расстоянии 800 мм, от края по ширине панели, на расстоянии 400 мм. Выбор петлей производить по табл. П.2.6.

Таблица 2.2

Исходные данные по вариантам

Вар	,мм	, мм	,мм	, мм	, мм		, мм	, мм	, т
						0,965			0,7
						0,965			0,975
						0,965			1,13
						0,965			1,7
						0,965			0,775
						0,965			1,075
						0,965			1,4
						0,965			1,98

Продолжение таблицы 2.2

							0,965			0,875
							0,965			1,28
							0,965			1,7
						0,965			2,25
						0,965			1,05
						0,965			1,5
						0,965			1,98
						0,965			2,35
						0,965			1,23
						0,965			1,7
						0,965			2,25
						0,965			2,53
						0,965			1,8
						0,965			2,35
						0,965			2,67
						0,965			1,48
						0,965			1,93
						0,965			2,53
						0,965			2,8
						0,965			1,55
						0,965			1,98

Вывод: В процессе выполнения работы освоена методика проведения расчета и характеристики выбираемых объектов: арматуры, плиты, петлей.