Горизонтальные размеры поперечной рамы

Задание на проектирование

Длина здания – 132 м;

Пролет – 36 м;

Шаг рам – 12 м;

Высота головки рельса – 10 м;

Грузоподъемность первого крана – 30/5 т;

Грузоподъемность второго крана – 50/10 т;

Район строительства – г. Киров;

Режим работы кранов – средний;

Сталь поясов ферм – С345;

Сталь колонн – С235;

Здание не отапливаемое, кровля – беспрогонная.

Компоновка каркаса здания

Скомпоновать каркас однопролетного цеха пролетом 36 м, длиной 132 м, оборудованного двумя мостовыми кранами грузоподъемностью 30/5 и 50/10 т. Режим работы кранов средний, шаг рам 12 м, отметка уровня головки подкранового рельса 10 м, материал несущих конструкций С 235, место строительства г. Киров.

В следствие большой грузоподъемности крана и значительной высоты цеха примем жесткое сопряжение ригеля с колонной. Так как проектируемый цех не отапливаемый, то примем трехслойные стеновые панели из шлакопемзобетона кг/м³, мм, мм и м. кровля из двух слоев бикроста мм. Примем покрытие беспрогонное и типовую стропильную ферму с уклоном i=1,5%. Так как грузоподъемность крана < 100т и здание значительной высоты проходы вдоль подкрановых путей отсутствуют. Примем привязку колонн к разбивочным осям на расстоянии а=250мм. Основные параметры крана принимаем по ГОСТ 6711-70.

КР	Лист

Таблица 1 – Параметры мостовых кранов

КР	Лист

Грузоподъемность

Пролет

Размеры, мм

Максимальное давление колеса, кН

Масса, т

Тип кранового рельса

Высота рельса, мм

Главный крюк

Вспомогательный крюк

Нк

В1

В2

К

Fк1,max

Fк2,max

Тележки

Крана с тележкой

-

-

КР-70

-

КР-80

Рисунок 1 – Стропильная ферма

Вертикальные размеры поперечной рамы

Определим вертикальные размеры поперечной рамы. Расстояние от головки кранового рельса до низа несущих конструкций покрытия:

Примем

Полная высота цеха от уровня пола до низа конструкций покрытия:

Т.к. грузоподъемность крана больше 20 т, колонну проектируем ступенчатой. Ориентировочно примем высоту верхней части колонны:

Высота подкрановой балки:

Примем

Высота рельса

Примем

Заглубление колонны ниже уровня пола , тогда высота нижней части колонны:

Общая высота колонны от низа базы до низа ригеля:

Горизонтальные размеры поперечной рамы

Высота сечения верхней части колонны при а=250мм с учетом привязки фермы к разбивочной оси а’=200мм, при отсутствии проходов:

Примем по наибольшему значению 450 мм.

Расстояние от оси подкрановой балки до оси колонны:

Примем .

С учетом совмещения оси подкрановой балки с осью подкрановой ветви колонны, высота сечения нижней части колонны:

По максимальному значению примем :

Проверим, не препятствуют ли размеры крана, при этом должно выполняться следующее условие.

КР	Лист

Т.к. , то верхнюю часть колонны выполняем в виде сплошного двутаврового сечения, а нижняя часть колонны – в виде сквозного двутавра.

Конструктивная длина ригеля:

КР	Лист

КР	Лист

Рисунок 2 – Каркас здания

Устройство связей

Связи между колоннами

Служат для обеспечения их геометрической неизменяемости, устойчивости колонн из плоскости рам, восприятия и передачи на фундамент нагрузок, действующих вдоль здания, а так же для удобного монтажа колонн.

Они представляют собой систему распорок и жестких дисков (связевые блоки). Жесткие диски составляют основу связи. С их помощью осуществляется прикрепление всех элементов связи к фундаментам. В коротких зданиях (40-60 м) связевые блоки устанавливают в торцах зданий, обеспечивая кратчайший путь передачи на фундамент ветровой нагрузки на торец здания.

КР	Лист

Рисунок 3 – Связи между колоннами

1,2 – распорки

3 – связевая ферма

4 – связевой блок

В длинных зданиях связевые блоки дополнительно размещают в середине здания через каждые 30 м. роль распорок могут выполнять продольные элементы каркаса: балки междуэтажных перекрытий, ригели стенового фахверка, подкрановые балки. Распорки 1 и 2 облегчают монтаж колонн, обеспечивая их фиксацию в проектном положении. Для предотвращения взаимного смещения распорок в отдельных местах по длине каркаса через 4-5 шагов колонн предусматривается их объединение в единые решетчатые системы.

Связи между фермами

Обеспечивают заданную геометрию конструкций покрытия и удобство монтажа, закрепляют сжатые элементы из плоскости ригеля, перераспределяют на соседние рамы местные нагрузки, приложенные к одной раме. Система связей покрытия состоит из горизонтальных и вертикальных связей. Горизонтальные связи располагают в плоскостях нижнего и верхнего поясов ферм. Вертикальные связи – в плоскостях опорных и других стоек ферм.

Сбор нагрузки на раму

Постоянные нагрузки

а) Нагрузки от веса покрытия на 1м² горизонтальной поверхности.

Таблица 2 – Нагрузки от веса покрытия на 1м² горизонтальной поверхности

№ п/п	Наименование	Нормативная нагрузка, кН/м2	Коэф. f	Расчетная нагрузка, кН/м2
	2 слоя бикроста =8мм, =40кг/м3	0,0032	1.2	0,0038
	Ц/п стяжка =20мм, =1800кг/м3	0,36	1,3	0,468
	Пароизоляция: 2 слоя рубероида ,	0,06	1,3	0,078
	Ж/б ребристая плита =300мм, =2500кг/м3	0,76	1,1	0,84
	Стропильная ферма	0,35	1,05	0,37
	Вес фонаря	0,12	1,05	1,126
	Связи покрытия	0,05	1,05	0,053
	Итого:	1,7		2,94

Погонная расчетная постоянная нагрузка на ригель поперечной рамы от покрытия:

Расчетное давление на колонну от веса покрытия:

б) Постоянная нагрузка от веса продольной стены и остекления.

Разбиваем продольную стену на панели и витражи остекления.

КР	Лист

Рисунок 4 – Продольная стена

Нагрузка от веса стены и остекления прикладывается к колонне на отметках 15,6; 9,6; 3,6м

Нагрузка от стеновой панели q _fп= 2кН/м²

Нагрузка от парапетной плиты q _fп.л= 1кН/м²

Нагрузка от остекления q _fо= 0,5кН/м²

Нагрузка от стеновой панели с остеклением:

Вес цокольной панели и нижнего остекления передается на фундаментную балку.

в) Постоянная нагрузка от подкрановой конструкции.

При длине подкрановых балок

КР	Лист

г) Постоянная нагрузка от собственного веса колонны.

Собственный вес колонны определим в процентном соотношении, приняв для верхней части 20% от веса колонны, для нижней – 80%.

q _f.к=0,4кН/м²

Расчетный вес нижней части колонны:

Расчетный вес нижней части колонны:

д) Определим продольную силу от постоянных нагрузок в отдельных сечениях колонны:

В точках С и Е часть постоянной нагрузки приложена с эксцентриситетом, поэтому кроме продольных сил в этих точках действует сосредоточенный изгибающий момент.

Рисунок 5 – Сосредоточенный изгибающий момент

КР	Лист

Временные нагрузки

а) Снеговая.

Согласно СНиП 2.01.07-85 в данном районе снеговая нагрузка

Расчетная погонная снеговая нагрузка:

- коэффициент, учитывающий уклон кровли, согласно СНиП «Нагрузки и воздействия», =1

Так как , то

Давление на колонну от снега на стропильной ферме:

Так как давление от ригеля передается через опорный столик, прикрепленный к внутренней полке колонны, то в узле С возникает сосредоточенный момент:

б) Вертикальное давление крана.

Ординаты линий влияния:

У₁=0

У₂=0,95

У_мах=1

У₃=0,94

У₄=0

Наибольшее нормативное значение вертикальной нагрузки:

где, - коэффициент надежности по нагрузке, принимаемый по СНиП =1,2 – для кранов

=0,95 –коэффициент надежности по назначению

=1 – коэффициент, учитывающий режим работы кранов

– коэффициент сочетания, от двух кранов легкого режима работы n_c=0,85

– вертикальное давление колеса крана

Наибольшее расчетное давление на колонну:

Наименьшее нормативное значение вертикальной нагрузки:

КР	Лист

КР	Лист

Наименьшее расчетное давление на колонну:

Подкрановые балки устанавливаются с эксцентриситетом по отношению к оси нижней части колонны, поэтому под действием верхних крановых нагрузок возникает изгибающий момент:

в) Горизонтальное действие кранов.

Нормативное значение горизонтальной силы передается на поперечную раму:

- коэффициент трения при торможении тележки, принимаемый для кранов с гибким подвесом груза f=0,05

- грузоподъемность крана

- число колес с одной стороны крана

- вес тележки

- число тормозных колес тележки

- общее число колес тележки

Расчетная сила поперечного торможения:

в) Ветровая нагрузка.

Нормативный скоростной напор ветра в данном регионе для открытой местности:

Коэффициент учитывающий изменение ветрового давления по высоте:

Аэродинамический коэффициент с наветренной стороны: с_н=0,8, с заветренной стороны: с₃=0,6

Полная высота проектируемого цеха с учетом высоты фонаря: 21,5 м

Рисунок 6 – Ветровая нагрузка

Полной высоте цеха соответствует:

На уровне низа стропильной фермы:

Определим среднее значение ординат:

1. В пределах высоты цеха – до 13,6м:

2. Выше 13,6м:

Представим ветровую нагрузку в виде двух составляющих:

1) равномерно-распределенную по высоте колонны, q_в

2) сосредоточенная нагрузка на уровне пояса ригеля, заменяющая равномерно распределенную на выше расположенных участках здания, W:

С заветренной стороны:

КР	Лист

Статический расчет рамы