проектирование стального каркаса промышленного здания
 Скачать 0.51 Mb.
|
6. РАСЧЕТ ПОДКРАНОВОЙ БАЛКИ6.1. НАГРУЗКИ НА ПОДКРАНОВУЮ БАЛКУМостовой кран перемещается по двум подкрановым балкам, расположенным параллельно на расстоянии Lкр друг от друга. Размер привязки осей подкрановых путей к продольным разбивочным осям принимаем 750 мм. Тогда,  База тележки крана, по исходным данным, равна b = 2000 мм. Ближайшее расстояние тележки с грузом к подкрановой балке а = 1900 мм. Подкрановая балка испытывает максимальное давление от колес крана при ближайшем к ней расположении тележки с грузом [2, с.21].  Рисунок 8 − Схема мостового крана в поперечном сечении: 1 – крановая балка; 2 – ходовая часть крана; 3 – подкрановая балка; 4 – крановый рельс Величина максимального давления на подкрановую балку:  ,где  – давление от одного колеса ходовой части крана, кН.Величину 2Nможно определить, рассматривая крановую балку как однопролетную балку на двух опорах с расчетным пролетом Lкр, загруженную распределенной нагрузкой с интенсивностью qкр от веса конструкции крана и сосредоточенными силами P от давления колес тележки с грузом, приближенной на расстояние a к подкрановой балке. Нормативное значение Pн:  где  – вес тележки крана,  ;  – вес поднимаемого груза,    Рисунок 9 − Продольный разрез мостового крана: 1 – крановая балка; 2 – ходовая часть крана; 3 – подкрановая балка; 4 – крановый рельс. Нормативная интенсивность от веса конструкции крана принимается равномерно распределенной по длине его расчетного пролета:  где  – вес конструкции крана,   Расчетное значение нагрузки P:  где,  – коэффициент надежности по нагрузке,  (для крановых нагрузок) [4, пункт 4.8];  – коэффициент надежности по нагрузке, учитывающий местное и динамическое воздействие сосредоточенной вертикальной нагрузки от колеса крана,  (для режима 7К) [4, пункт 9.9];  – коэффициент динамичности,  [4, пункт 9.10]. Расчетная интенсивность от веса конструкции крана:   Рисунок 10 − Расчетная схема для определения максимального опорного давления 2Nмостового крана (давление на подкрановую балку) 6.2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЕЛИЧИНЫ МАКСИМАЛЬНОГО ИЗГИБАЮЩЕГО МОМЕНТА В ПОДКРАНОВОЙ БАЛКЕ Для вычисления искомых нормативных и расчетных усилий N на подкрановую балку используем линию влияния опорного давления    где  − площадь треугольной линии влияния опорного давления;  − ординаты линии влияния по осям действия сил P. Рисунок 12 − Расчетная схема треугольной линии влияния опорного давления R2        Расчетная схема представляет собой однопролетную шарнирно опертую балку, загруженную весом от подкранового рельса, максимальным усилием от мостового крана N, также, учитываем собственный вес балки. Нагрузку N прикладываем посередине пролета балки.  Рисунок 12 − Расчѐтная схема подкрановой балки с полной приложенной к ней нагрузкой Нормативные значения нагрузок от собственного веса балок и веса подкранового рельса:   где  – масса 1 м подкрановой балки,  (предварительно назначаем двутавр №50) [10, Таблица 1];  – масса 1 м подкранового рельса КР70,  [11, Таблица 2];  – ускорение свободного падения,  .  Расчетные значения нагрузок от собственного веса балок и веса подкранового рельса:   где  – коэффициент надежности по нагрузке,  (для равномерно распределенных нагрузок при нормативном значении до 2 кПа) [4, пункт 3.7].    где  – база ходовой части крана,   Максимальный изгибающий момент в середине пролета подкрановой балки М0,5L может быть определен с помощью линии влияния момента. Нормативное и расчетное значения изгибающего момента находится по формулам соответственно:   где  ,  ‒ нормативный и расчетный изгибающие моменты в середине пролета подкрановой балки, т/м; ω2 – площадь треугольной линии влияния изгибающего момента в середине пролета балки, м2 ;  – ординаты линии влияния по осям действия сил N, м.   6.3. ПОДБОР СЕЧЕНИЯ ПОДКРАНОВОЙ БАЛКИ ПО УСЛОВИЮ ПРОЧНОСТИ (ПО ПЕРВОМУ ПРЕДЕЛЬНОМУ СОСТОЯНИЮ) Условие прочности балки по нормальным напряжениям:  где  – момент сопротивления сечения принятого двутавра,  (для двутавра № 60) [10, Таблица 1];  – расчетное сопротивление стали по пределу текучести,  (сталь С255, толщина проката 2-20 мм);  – коэффициент условий работы,  [3, Таблица 1]. Прочность подкрановой балки обеспечена. 6.4. ПРОВЕРКА СЕЧЕНИЯ ПОДКРАНОВОЙ БАЛКИ НА ДЕФОРМАТИВНОСТЬ ПРОЧНОСТИ (ПО ВТОРОМУ ПРЕДЕЛЬНОМУ СОСТОЯНИЮ) Условие жесткости для подкрановой балки:  где  – прогиб подкрановой балки от временной нагрузки крана, см;  – предельный вертикальный прогиб подкрановой балки,  (при использовании мостовых кранов 7К) [4, Таблица Д.1]. Прогиб подкрановой балки:  где – нормативный момент сечения балки от действия крана;  – модуль упругости прокатной стали,  [3, Таблица Г.10];  – момент инерции сечения подкрановой балки,  (для двутавра № 50) [10, Таблица 1].   Жесткость подкрановой балки обеспечена. 6.5. РАСЧЕТ КОНСОЛИ ДЛЯ ПОДКРАНОВОЙ БАЛКИ Для опирания подкрановой балки и передачи нагрузки на колонну необходимо устройство консолей. Принимаем консоль, привариваемую к колонне, состоящую из двух швеллеров. Каждый швеллер привариваем на отдельную ветвь колонны. Для опирания подкрановой балки привариваем опорные площадки сверху и снизу консоли. Также, привариваем вертикальное опорное ребро жесткости. Ширину опорной площадки назначаем равной ширине полки двутавра подкрановой балки – № 50. К консоли приложена сила F равная:   Данная нагрузка приложена с эксцентриситетом e = 0,5 м, следовательно, изгибающий момент, действующий в основании консоли:  Требуемый момент сопротивления швеллера консоли:  где – расчетное сопротивление стали по пределу текучести, (сталь С255, толщина проката 2-20 мм); – коэффициент условий работы, [3, Таблица 1]. Принимаем швеллер № 36П по ГОСТ 8240-97 с моментом сопротивления  .Усилия, возникающие в ветвях колонны под действием внецентренной нагрузки:  где  – ширина колонны,     Расчет сварных швов. Принимаем: сварка – ручная дуговая, материал – сталь С255. Сварка производится электродами Э42. Положение швов – вертикальное или в лодочку. Расчет сварного шва на условный срез по металлу шва. Длину сварного шва принимаем на 1 см меньше высоты швеллера консоли:  Высота катета шва для прикрепления консоли к наружной ветви колонны:   Принимаем высоту катета шва  .Высота катета шва для прикрепления консоли к внутренней ветви колонны:   Принимаем высоту катета шва  .Таким образом, консоль состоит из двух швеллеров №36П. Планки и ребро принимаются конструктивно толщиной 15 мм. Ширина планки равна ширине подкрановой балки (200 мм), а длина– 5 см. Высота ребра равна высоте швеллера. Катеты швов принимаются равными толщине элементов, т.е. 15 мм. 7. РАСЧЕТ ВЕРТИКАЛЬНЫХ СВЯЗЕЙ Связи – это элементы стального каркаса, которые необходимы для обеспечения неизменяемости пространственной системы каркаса и устойчивости его сжатых элементов; восприятия и передачи на фундаменты некоторых нагрузок (ветровых, горизонтальных от кранов); обеспечения совместной работы поперечных рам при местных нагрузках (например, крановых); создание жесткости каркаса, необходимой для обеспечения нормальных условий эксплуатации; обеспечения условий высококачественного и удобного монтажа. Принимаем связи между колоннами в виде крестовой решетки. Данные связи рассчитываем на ветровую нагрузку и нагрузку от работающего мостового крана. Нормативное значение средней составляющей ветровой нагрузки на высоте z над поверхностью земли:  где  – нормативное значение ветрового давления,  (для Санкт-Петербурга, ветровой район – II) [2];  – коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте,  (для городского района с застройкой выше 25 м) [2]; – аэродинамический коэффициент,  (плоские сплошные конструкции, наветренная поверхность) [2]. Нагрузка от торможения крана:  где  – приведенная масса крана, кг;  – скорость передвижения крана при торможении, принимаем равной половине номинальной,  ; – возможная наибольшая осадка буфера, принимаем  Приведенная масса крана:  где – масса конструкции крана,  ; – масса тележки крана,  ; – масса поднимаемого груза,  ;  – длина крановой балки,  ;  – крайнее положение тележки крана,  . Нагрузка от торможения крана:  Общая нагрузка на вертикальную связь:  Для устройства вертикальных связей принимаем равнополочные уголки по ГОСТ 8509-93. Требуемая площадь поперечного сечения уголка:  где  – коэффициент продольного изгиба, принимаем  ; – расчетное сопротивление стали по пределу текучести, (сталь С245, толщина проката менее 20 мм). Принимаем уголок № 6,3 ГОСТ 8509-93 с площадью поперечного сечения 6,13 см2 [12]. СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ1. Металлические конструкции: учебник для студ. высш. учеб. заведений / Ю.И. Кудишин, Е.И. Беленя, В.С. Игнатьева и др.; под ред. Ю.И. Кудишина. – 10-е изд., стер. – М.: Издательский центр «Академия», 2007. – 688 с. 2.Стальные и деревянные конструкции: Методические указания по курсовому проектированию/ Национальный минерально-сырьевой университет «Горный». Сост.: П.А. Деменков, СПб, 2016. 41 с. 3. Свод правил: СП 16.13330.2016 Стальные конструкции: нормативно-технический материал. – Москва, 2011. – 178 с. 4. Строительные нормы и правила: СП 20.13330.2016 Нагрузки и воздействия: нормативно-технический материал. – Москва, 1985. – 48 с. 5. Прокат листовой горячекатаный: ГОСТ 19903-74: нормативно-технический материал. – 1976. – 17 с. 6. Прокат для строительных стальных конструкций: ГОСТ 27772-88: нормативно-технический материал. – 1989. – 13 с. 7. Справочник металлопроката. Союзметалл. 8. Двутавры стальные горячекатаные: ГОСТ 8239-89: нормативно-технический материал. – 1990. – 4 с. 9. Пособие по проектированию стальных конструкций к СНиП II 23-81: нормативно-технический материал. – Москва, 1989. – 151 с. 10. Двутавры стальные горячекатаные с параллельными гранями полок: ГОСТ 26020-83. Нормативно-технический материал. – Москва, 1986. – 11 с. 11. ГОСТ 53866-2010. Рельсы крановые. Технические условия 12. Уголки стальные горячекатаные равнополочные: ГОСТ 8509-93: нормативно-технический материал. – 1997. – 5 с. 13. Швеллеры стальные горячекатаные: ГОСТ 8240-89: нормативно-технический материал. – 1990. – 4 с. |