Проектирование опорного ребра подкрановой балки

При шарнирном соединении опорная реакция передается с балки на колонну через опорные ребра, которые ставятся в торце балки (рис.18)

Рис.17. Опорная часть балки

Опорные ребра надежно прикрепляют к стенке балки сварными угловыми швами, а торцы строгают.

Размеры опорных ребер находятся из расчета на смятие их торцевой поверхности опорной реакцией балки V:

, где ;

- расчетное сопротивление стали смятию торцевой поверхности.

Задаемся шириной опорного ребра . Тогда толщина опорного ребра:

.

Принимаем для выполнения местной устойчивости: .

Проверка местной устойчивости опорного ребра:

; .

– условие выполняется.

Фактическая площадь смятия равна:

.

Выступающая вниз часть опорного ребра:

.

Принимаем:

Вследствие недостаточных размеров ребер опорный участок балки может потерять устойчивость из плоскости балки, поэтому его рассчитывают на продольный изгиб как стойку с расчетной длиной равной высоте стенки. В площадь сечения условного стержня длиной A_s включаются опорные ребра и примыкающие участки стенки шириной:

.

Устойчивость опорного участка балки относительно оси «Z» проверяют по формуле:

, где

– площадь сечения условного стержня;

- коэффициент продольного изгиба стойки, в зависимости от гибкости , которая определяется;

- гибкость, где

– радиус инерции условного стержня относительно оси «Z».

Момент инерции условного стержня относительно оси «Z»:

- момент инерции условного стержня относительно оси «Z».

.

Устойчивость опорного участка балки относительно оси «Z» обеспечена.

Опорные ребра приваривают к стенке балки полуавтоматической сваркой двусторонними швами.

Сварочные материалы: сварочная проволока Св-08-ГА, электроды Э46.

R_wf = 24 кН/см² – расчётное сопротивление угловых швов условному срезу по металлу шва, принимается по таблице 56 [1];

R_wz = 0,45×R_un = 0.45*37=16,65 кН/см² – расчётное сопротивление угловых швов условному срезу по металлу границы сплавления;

R_un= 37 кН/см² – временное сопротивление стали разрыву, принимается по табл.51* [1].

Находим расчётное сечение:

β_f × R_wf = 0,9×240 = 216МПа;

β_z × R_wz = 1,05×166,5 =174,83МПа;

Расчётным будет сечение по металлу границы сплавления.

Окончательно катет принимаем k_f= 8мм.

Длина рабочей части шва не должна превышать высоту стенки балки.

.

Расчет поперечной рамы

Рис. 18. Конструктивная схема рамы.

Конструктивную схему рамы приводим к расчетной схеме, соблюдая следующее:

-оси колонн проходят через центры тяжестей сечений;

-заделка колонн принимается на уровне низа башмака;

-ригель проходит по оси нижнего пояса фермы и принимается горизонтальным, т.к. уклон фермы менее ¹/₈.

Рис. 19. Расчетная схема поперечной рамы.

Расстояние между центрами тяжести верхнего и нижнего участков колонн .

Сбор нагрузок

Постоянных

Постоянная нагрузка на ригель рамы принимается равномерно распределенной по длине.

Собираем нагрузки на перекрытие:

Таблица 1. Нагрузки на 1 м² перекрытия.

Состав кровли	Нормативная нагрузка	Коэффициент надежности по нагрузке	Расчетная нагрузка
Защитный слой гравия	0.4	1.3	0.52
4 слоя рубероида ;	0.2	1.3	0.26
Цементная стяжка ;	1.25	1.3	1.63
Пенополистирол ;	0.025	1.2	0.03
1 слой рубероида	0.05	1.3	0.065
Железобетонная плита	1.8	1.1	1.98
Стропильные фермы	0.3	1.05	0.315
Связи покрытия	0.05	1.05	0.053
	4.08		qпер= 4.85

Равномерно распределенная нагрузка на ригель:

, где – шаг ферм.

Рис.20. Постоянные нагрузки

Опорная реакция ригеля рамы:

.

Нагрузки от собственного веса колонны, от стен и оконных переплетов приложены к низу надкрановой и подкрановой частям колонны по оси сечения, вычисляются по формулам .

, где

– коэффициенты надежности по нагрузке;

– поверхностная масса навесных стен;

– поверхностная масса оконных переплетов с остеклением;

– ширина грузовой площади стен;

– суммарная высота стеновых панелей, нагрузка с которых передается на верхнюю часть колонны;

– суммарная высота оконных переплетов, нагрузка с которых передается на верхнюю часть колонны;

– суммарная высота стеновых панелей, нагрузка с которых передается на нижнюю часть колонны;

– суммарная высота оконных переплетов, нагрузка с которых передается на нижнюю часть колонны;

– расчетная нагрузка от веса верхней части колонны;

– расчетная нагрузка от веса нижней части колонны;

- вес всей колонны; (96)

– средний расход стали на колонны каркаса в расчете на 1 м² площади здания;

– грузовая площадь одной колонны.

Снеговой

Равномерно распределенная нагрузка на ригель рамы определяется:

, где (97)

– коэффициент перехода от веса снегового покрова земли к снеговой нагрузке на покрытие, зависит от конфигурации кровли;

– расчетное значение веса снегового покрова на 1 м² поверхности земли (III снеговой район).

Рис.21. Снеговая нагрузка.

Опорная реакция ригеля рамы:

.

Крановых

Вертикальная нагрузка на колонну от двух сближенных кранов определяется с коэффициентом сочетания (режим работы 3к).

Рис.22. Вид на каркас сбоку и линия влияния опорных реакция подкрановых балок

Рис.23. Крановые нагрузки.

Определяем расчетные давления на колонну D_max (колонна рядом с тележкой), D_min (противоположная от тележки колонна).

;

, где

– максимальное нормативное давление колеса крана;

– нормативное давление колеса крана с противоположной стороны;

– ординаты линии влияния;

- нормативный вес подкрановых конструкций;

– коэффициенты надежности по нагрузке;

– нормативная временная нагрузка;

– шаг колонн;

– ширина тормозной конструкции.

, где – грузоподъемность крана;

– масса крана с тележкой;

– число колес с одной стороны одного крана;

;

.

Расчетная горизонтальная сила Т, передаваемая на колонну:

, где

– нормативное значение горизонтального давления колеса мостового крана;

.

Изгибающие моменты, возникающие по оси колонны от сил D_max, D_min равны:

;

.

Ветровых

Здание находится во II ветровом районе, тип местности В.

Расчетная ветровая нагрузка на стойку рамы в любой точке по высоте определяется:

-с наветренной стороны:

-с подветренной стороны:

, где

- коэффициент надежности по нагрузке;

– нормативный скоростной напор, в зависимости от ветрового района (II ветровой район);

; – аэродинамические коэффициенты, зависящие от схемы здания;

– коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте.

Рис.24. Схема изменения ветровой нагрузки по высоте.

Тогда ветровая нагрузка на высотах 5; 10; 18; 20; 22 м равна:

Для удобства расчета фактическую линейную нагрузку заменяют эквивалентной, равномерно распределенной по высоте колонны.

Рис.25. Ветровые нагрузки.

Приближенно можно определить:

;

, где

- коэффициент, зависящий от высоты здания.

Ветровая нагрузка, которая действует на участке h' от низа ригеля до наиболее высокой точки здания, заменяется сосредоточенной силой, приложенной в уровне низа ригеля.

;

.