Стальной каркас одноэтажного промышленного здания (стр. 1 из 5)
Задание на курсовой проект
1.Место постройки г. Москва
2.Длина здания, м
3.Пролет цеха, м
4.Шаг рам, м
5. Данные о крановом оборудовании:
5.1 Тип крана мостовой электрический
5.2 Количество два
5.3 Грузоподъемность 50/12,5
5.4 Отметка головки подкранового рельса +11.000
5.5 Режим работы средний
6. Колонна ступенчатая
7. Материал несущих конструкций по указаниям СНиП
8. Здание отапливаемое
9. Стены самонесущие
10. Тип кровли утепленная, по крупнопанельным плитам
11. Утеплитель минераловатные плиты
12. Марка бетона фундамента
1.Компоновка поперечной рамы
1.1 Вертикальные размеры
Расстояние от головка кранового рельса до низа конструкции покрытия (h2) зависит от высоты крана и определяется как
h2 = (hк + с) + а = 3150 + 100 + 300 = 3550 мм,
где hк – габарит мостового крана, принимаемый по ГОСТу;
с = 100 мм – зазор между верхней точкой тележки крана и низом ригеля, устанавливается по технике безопасности;
а = 200 ÷ 400 мм – размер, учитывающий прогиб конструкции покрытия (фермы).
Высота цеха от пола до низа конструкций покрытия
Н = h1 + h2 = 11 + 3,6 = 15,2 м
Габаритный размер Н принимается кратным 1,8 м при высоте более 10,8 м.
Н = 16,2 м
Увеличенный размер h1 = 12,6 м
Высота верхней части колонны
hв = hп.б. + hр + h2 = 1,5 + 0,2 + 3,6 = 5,3 м,
где hп.б. – высота подкрановой балки предварительно принимаемая равной (1/8 … 1/10)В;
В – пролет балки (шаг колонн),
hр – высота кранового рельса, может быть принята в первом приближении равной 200 мм.
Высота нижней части колонны
hн = Н – hв + hб= 16,2 – 5,3 +0,8 = 11,7 м,
где hб= (600 ÷ 1000) мм – заглубление опорной плиты базы колонны ниже нулевой отметки пола.
Общая высота рамы от низа база до низа ригеля
h= hв + hн = 6,1 +11,1 = 17,2 м.
1.2 Горизонтальные размеры
В целях унификации, ширины верхней части колонны bв = 1000 мм.
Ширина нижней части ступенчатой колонны
bн = b0 + λ = 500 + 1000 = 1500 мм,
где λ = 1000 мм – расстояние между разбивочной осью колонны и осью подкрановой балки, для кранов грузоподъемностью более 500 кН при отсутствии проходов.
Чтобы кран при движении вдоль цеха не задевал колонну, расстояние
λ ≥ В1 + (bв - b0) + с1 = 350 + (1000 – 500) + 75 = 925,
где В1 – расстояние от оси подкрановой балки до торца крана, принимается по ГОСТу;
с1 – минимальный зазор, принимаемый 75 мм для кранов грузоподъемностью более 500 кН.
По соображениям жесткости bн > 1/20h в обычных зданиях bн > 1/15h в зданиях с тяжелым режимом работы.
В целях экономии металла колонну делаем сквозную как более экономичную.
1.3 Размеры ригеля
Высота трапецеидальной стропильной фермы на опоре h0 принимается 2200 мм при всех пролетах. Уклон кровли i = 1:12
Рис.1 (Схема поперечной рамы)
2. Нагрузки на поперечную раму
2.1 Постоянные нагрузки
2.1.1 Собственный вес конструкции покрытия
Нормативную нагрузку от собственного веса стропильной фермы со связями на 1 м2 горизонтальной проекции здания можно определить по формуле
qфн = ψф·γф·L = 1,2·6·24 = 172,8 Н/м2,
где γф = 6 ÷ 9 – коэффициент веса фермы пролетом L = 24 ÷ 42 м при весе кровли 1,5 ÷4,0 кН/м2;
ψф = 1,2 – коэффициент, учитывающий увеличение веса фермы за счет связей.
Вес кровли на 1 м2 горизонтальной проекции определяется по формуле
qкр = qкр`/cosα,
где α – угол наклона кровли; при уклонах кровли менее 1/8 можно принимать
cosα = 1.
Таблица1. Постоянные нагрузки от покрытия
| Нормативная | Коэффициент | Расчетная | |
| Конструкция покрытия | нагрузка, | надежности | нагрузка |
| кН/м² | по нагрузке | кН/м² | |
| 1. Гидроизоляционный ковер | 0,2 | 1,3 | 0,26 |
| (4 слоя руберойда) | |||
| 2. Защитный слой (битумная мастика с | 0,42 | 1,3 | 0,55 |
| втопленным гравием) γ = 21кН/м²; t = 20 мм | |||
| 3. Пароизоляция (1 слой руберойда) | 0,05 | 1,1 | 0,06 |
| 4. Утеплитель | |||
| - минватные плиты | 0,16 | 1,2 | 0,19 |
| 5. Железобетонные плиты покрытия с | 1,65 | 1,1 | 1,82 |
| заделкой швов | |||
| - 3х12 |
qкр` = 0,26 + 0,55 + 0,06 + 1,82 + 0,08 + 0,19 = 2,96 кН/м2.
Расчетную погонную нагрузку на ригель рамы определяется по формуле
qп = [qкр + (qфн)γf]В = (2,97 + (0,04+0,173)·1,05)12 = 38,3 кН/м, где
γf– коэффициент надежности по нагрузке
В – шаг стропильных ферм.
Опорное расчетное давление ригеля на колонну от постоянной нагрузки
Nп = qп·L/2 = 38,3·24/2 = 459,9 кН,
где L – пролет рамы.
2.1.2 Собственный вес колонны
Собственный вес нижней части колонны (от низа базы до центра колонны) условно приложен к низу подкрановой части колонны
Nk,1 = 75 кН.
Собственный вес верхней части колонны условно приложенный к низу над крановой части колонны
Nk,2 = 25 кН
2.1.3 Упрощение расчетной схемы
Продольная (нормальная) сила в над крановой части колонны от постоянной нагрузки:
Nв = Nп + Nк,2 = 459,9 + 25 = 484,9 кН.
При расчете рамы величину уступа е принимают:
е = (0,45 ÷ 0,55)bн – 0,5bв = 0,5·1,5– 0,5·1,0 = 0,25 м.
Продольная сила Nв создает в нижней части колонны изгибающий момент
Мп = Nв·е = 484,9·0,25 = 121,2 кН·м.
2.2 Снеговая нагрузка
г. Москва находится в III снеговом районе
При статическом расчете рамы снеговую нагрузку на ригель можно принимать равномерно распределенную
qснн = s0·μ = 1,05·1,0 = 1,05,
где s0 =1,05 кПа – вес снегового покрова на 1 м2 горизонтальной поверхности земли;
μ = 1,0 – коэффициент зависящий от профиля и угла наклона кровли.
Расчетная погонная равномерно распределенная нагрузка на ригель рамы
qсн= qснн·γf·В = 1,05·1,4·12 = 12,6 кН/м
Величина опорного давления ригеля на колонну от снеговой нагрузки
Nсн = qсн·L/2 = 12,6·24/2 =151,2 кН.
Изгибающий момент от снеговой нагрузки в месте изменения сечения колонны
Мсн = Nсн·е = 151,2·0,25 = 37,8 кН·м.
2.3 Нагрузка от мостовых кранов
2.3.1 Вертикальные нагрузки на раму от колес мостовых кранов
Расчетная вертикальная нагрузка на колонну рамы является суммой опорных реакций соседних подкрановых балок. Для определения этих величин строят линии влияния опорных давлений подкрановых балок и устанавливают два спаренных крана таким образом, чтобы получить наибольшее значение Dmax, на противоположной колонне рамы
Dmax = ψ·γf·Fmaxн·∑yi + γf·Gп.к.
Dmin = ψ·γf·Fminн·∑yi + γf·Gп.к.,
где ψ = 0,85 коэффициент сочетаний для кранов с режимом работы 7К;
γf = 1,1 – коэффициент надежности по нагрузке;
Fmaxн =470кН, Fminн = (50 + 62)/2 – 47 =9т=90 кН ;
∑yi– сумма ординат линий влияния для опорного давления на колонну;
Gп.к. – вес подкрановых конструкций
Gп.к. = gп.к.·В = 8·12 = 96 кН.
Рис.2 (Линии влияния опорных давлений подкрановых балок)
∑yi = 2,86
Dmax = 0,85·1,1·470·2,86 + 1,1·96 = 1360 кН,
Dmin = 0,85·1,1·90·2,86 + 1,1·96 = 346,3 кН.
Ось вертикального сечения подкрановой балки обычно совпадает с осью подкрановой ветви колонны, т.е. подкрановая балка устанавливается с эксцентриситетом относительно оси колонны. Поэтому в раме от вертикального давления Dmax и Dmin возникают изгибающие моменты Mmax и Mmin, на которые рассчитывается рама.
Mmax = Dmax·ек = 1360·1 = 1360 кН·м,
Mmin = Dmin·ек = 346,3·1 = 346,3 кН·м, где
ек = bн – bв/2 – е = 1 м – расстояние от оси подкрановой балки до центра тяжести сечения подкрановой части колонны.
2.3.2 Горизонтальная нагрузка на раму от колес мостовых кранов
Горизонтальные поперечные нагрузки на раму цеха, возникающие от поперечного торможения тележки крана, определяются при том же расположении кранов, как и для определения вертикального давления.
При расчете рамы считают, что сила поперечного торможения тележки крана распределяется поровну на все колеса одной стороны крана и через подкрановую балку и тормозные конструкции передаются на каркас (поперечные рамы) цеха.
Нормативная горизонтальная нагрузка на колесо крана
Ткн = 0,5f(Qк + Gт)/n0 = 0,5·0,1(500 + 620)/2 = 28 кН, где
f – коэффициент трения при торможении тележки;
Qк – грузоподъемность крана;
Gт – вес тележки крана;
n0 – число колес на одной стороне мостового крана.
Расчетные горизонтальные нагрузки на колесо крана
Тmax = ψ·γf·Ткн·∑yi = 0,85·1,1·28·2,96 = 74,9 кН
2.4 Ветровая нагрузка
г. Москва находится во I снеговом районе
Для статического расчета рамы ветровую нагрузку необходимо определять с наветренной стороны (активное давление) и отсос с противоположной стороны (направление отсоса совпадает с направлением ветра). На колонны рамы давление ветра передается через стеновое ограждение в виде равномерно распределенной нагрузки, а при наличии стоек фахверка еще и дополнительно в виде сосредоточенных сил.
Расчетная величина погонных равномерно распределенных нагрузок на 1 м высоты рамы от активного давления с наветренной стороны
qвн = γf·W0·с·k·B.
От отсоса ветра
qвот = γf·W0·с`·k·B, где