Проектирование и расчет металлических конструкций I. МК Сатылганов Аслан. Сатылганов Аслан рпзс 196
![]()
|
Эпюра моментов (М1Δ+ МР) от ветровой нагрузки:на левой стойке на правой стойке ![]() ![]() ![]() Эпюра Q на левой стойке: ![]() ![]() Эпюра Q на правой стойке: ![]() ![]() При правильном решение сумма поперечных внизу должна быть равна сумме всех горизонтальных нагрузок. ![]() ![]() ![]() ![]() Рисунок 9. Эпюры усилий от ветровой нагрузки а – грузовая эпюра; б – эпюры моментов; в – эпюры поперечных сил. Определение расчетных усилий в сечениях рамыНа основании расчета рамы на отдельные нагрузки необходимо установить неблагоприятные комбинации внутренних усилий в сечениях рамы от совместного действия нагрузок. Для этого составляются возможные комбинации следующих типов: ±Мmax; Nсоот. ±Nmax; Mсоот. ±Nmin; Mсоот. В комбинациях усилий набор нагрузок производится по следующим правилам: постоянная нагрузка учитывается обязательно; горизонтальные крановые усилия могут учитываться только совместно с вертикальными усилиями от кранов (в табл. 2.3 нагрузка 4 с нагрузкой 3 или 4* с 3*). нагрузки 3,4,5 и соответствующие им обратно симметричные 3*,4*,5* являются несовместимыми. Значения усилий в комбинациях устанавливаются с учетом двух видов основных сочетаний нагрузок: постоянная и одна временная нагрузки, здесь коэффициент сочетания ψ=1; постоянная и не менее двух временных нагрузок, где длительная нагрузка умножается на коэффициент сочетания ψ1=0,95, а кратковременная на ψ2=0,9. За одну кратковременную нагрузку принимается: снеговая нагрузка; крановая нагрузка (вертикальная вместе с горизонтальной); ветровая нагрузка. По результатам расчета составлена табл. 2.3 для четырех основных сечений левой колонны рамы. Из возможных комбинаций выбраны (подчеркнутые в таблице 2.3) наиболее неблагоприятные для определения усилий в стержнях стропильной фермы, подбора и проверки сечений колонн, расчета узлов рамы и анкерных болтов. Номера нагрузок для различных комбинаций и сечений отвечают конкретным условиям примера, для других примеров они могут быть иными. Если в комбинации Nmin; Mсоот, при расчете на растяжение анкерных болтов с внутренней стороны колонны, постоянная нагрузка разгружает болты (е=M/N<ρ≈h/2), то усилия от постоянной нагрузки принимаются с коэффициентом по нагрузке γfg=0,9. Ранее принят γfg=1,05, то есть необходимо умножить усилия на поправочный коэффициент 0,9/1,05. При е>ρ такой пересчет не требуется. Поперечная сила Qmax необходима для расчета элементов решетки сквозных колонн, а Qсоот для проверки местной устойчивости стенки сплошных колонн и других расчетов. 3. Расчёт подкрановой балки Расчетные усилия (максимальные изгибающие моменты и поперечные силы) в подкрановых балках находят от двух сближенных кранов наибольшей грузоподъёмности. Предельно допустимый прогиб подкрановых балок: ![]() Исходные данные. Требуется рассчитать подкрановую балку пролётом 6 м под два крана грузоподъёмностью Qкр= 80/20 т однопролётного производственного здания. Материал балки – сталь С275; Ry =270 МПа (при t ≤ 20 мм); Rs= 0,58⋅ 270 = 157 МПа. Нагрузки на подкрановую балку. По приложению 1 для крана Qкр= 80/20 т режима работы 6К наибольшее вертикальное усилие на колесе ![]() Для кранов режима работы 6К с гибким подвесом груза нормативное вертикальное усилие на колесе ![]() ![]() где Qкр - номинальная грузоподъёмность крана; Gт – масса тележки, n0- число колёс с одной стороны крана. Определение расчётных усилий. Определение расчётного изгибающего момента ![]() ![]() ![]() ![]() y1 = 12/4=3 y2=0.54 y3=0.76 y4=0.18 y5=1.3 y1 = 1 y2=0.75 y3=0.68 y4=0,32 y5=0,24 ![]() ![]() Рисунок 10. Расчётные схемы подкрановой балки а – схема крановой нагрузки; б – к определению Mmax; в – к определению Qmax Расчетный момент от вертикальной нагрузки: ![]() =402*5,78*1,1*0,85*1,1*1,03*0,95=2 338,4 где уi – ординаты линий влияния; γfk= 1,1 – коэффициент надёжности по крановой нагрузке; к =0,85 – коэффициент сочетания крановых нагрузок; к1=1,1 – коэффициент динамичности к вертикальным нагрузкам для подкрановых балок (по таблице 5); α= 1,03 – учитывает влияние собственного веса подкрановых конструкций и временной нагрузки на тормозной площадке (для балок пролётом 12 м α= 1,05 и для полёта 6 м α= 1,03); γn=0,95 – коэффициент надёжности по ответственности. Расчётный момент от горизонтальной крановой нагрузки: ![]() =6,8*5,78*1,1*0,85*1*0,95=34,9 динамичности к горизонтальным нагрузкам (по таблице 5) Для определения максимальной поперечной силы загружаем линию влияния поперечной силы на опоре (рисунок 10,в). Расчётные значения поперечных сил на опоре балки от вертикальной и горизонтальной нагрузок: ![]() =402*2,99*1,1*0,85*1,1*1,03*0,95=1 209,6 ![]() Таблица 5. Значения коэффициентов динамичностей ![]() Подбор сечения подкрановой балки Подкрановую балку принимаем симметричного сечения с тормозной конструкцией из рифленой стали толщиной t=6 мм и швеллера №16( при наличие промежуточной стойки фахверка, а также при шаге рам 6 м можно принимать швеллер №16 – 18, а при шаге 12 м – швеллер № 36). Условие прочности в наиболее напряжённой точке «А» сечения ![]() где - коэффициент, учитывающий влияние горизонтальных поперечных нагрузок на напряжение в верхнем поясе подкрановой балки ![]() где ![]() ![]() Минимальная высота балки: ![]() где ![]() ![]() Сумма ординат линии влияния при нагрузке от одного крана ![]() ![]() Для кранов группы режима работы 6К ![]() ![]() По таблице 6 задаемся гибкостью стенки балки ![]() Оптимальная высота по расходу стали : ![]() Принимаем hб=240 см (кратной 10 см). Таблица 6 Рекомендуемые соотношения высоты балки и толщины стенки ![]() Задаемся толщиной полок балки tf =2 см, тогда ![]() h0 = hб – tf = 240 – 2 = 238 см. ![]() ![]() ![]() ![]() Принимаем tст=14 мм, при этом ![]() Размеры поясных листов: ![]() ![]() ![]() Требуемая площадь поясов: ![]() ![]() По конструктивным требованиям bf min = 180 мм, поэтому принимаем пояс из стального листа сечением tf x bf = 20 x 180 мм; Af = 36 см2 ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() Рисунок 11. Сечение балки Устойчивость сжатого пояса обеспечена так как ![]() Отношение ![]() ![]() По полученным данным компонуем сечение балки (рисунок 11). Проверка прочности сечения Геометрические характеристики сечения подкрановой балки относительно оси x-x: ![]() ![]() Геометрические характеристики подкрановой балки относительно оси у – у (в состав тормозной балки входят верхний пояс подкрановой балки, тормозной лист и швеллер; площадь поперечного сечения швеллера № 36 А=53,4 см2; ширина тормозного листа 870-70-50=750 мм).(110-40=70) Расстояние от оси подкрановой балки до центра тяжести сечения: ![]() Расстояние от центра тяжести сечения до наиболее напряженной точки “A” верхнего пояса подкрановой балки: ![]() ![]() ![]() Проверка нормальных напряжений в верхнем поясе (в точке А) подкрановой балки: ![]() Большой запас прочности получен в связи с увеличением сечения по конструктивным требованиям по сравнению с расчётным. Проверка прогиба подкрановой балки и прочности стенки на действие касательных напряжений на опоре не нужны, так как высота балки hб больше минимального значения hmin , а принятая толщина стенки больше толщины определённой из условия среза. Расчет и конструирование колонны Верхняя часть ступенчатой колонны обычно проектируется сплошной, двутаврового сечения, нижняя часть принимается сплошной при ширине до 1 м, а при большей ширине ее экономичнее делать сквозного сечения. В раме ригель имеет жесткое крепление, поэтому для подбора симметричного сечения верхней части колонны расчетная комбинация усилий М, N устанавливается по сечению 1-1. Для подбора несимметричного сечения сплошной или сквозной нижней части следует рассмотреть несколько возможных комбинаций усилий: расчетные комбинации с + М в нижнем сечении колонны, при котором изгибающий момент догружает наружную ветвь и с -М в сечении под уступом, здесь изгибающий момент догружает подкрановую ветвь. Расчетные усилия указаны в таблице 4. Для верхней части колонны в сечении 1 – 1 М = 517 кН⋅м; N = 394 кН; Q = -320,16 кН; в сечении 2 – 2 при том же сочетании нагрузок (1, 2, 3* 4, 5*) M = 981 кН⋅м. Для нижней части колонны в сечениях 3 – 3 и 4 – 4 М1 = 2697 кН⋅м; N1 = 4154 кН; М2 = 904 кН⋅м; N2 = 1247 кН; Qmax= 1272 кН. Материал колонны – сталь С275, при толщине листового проката t20 мм, Rу=230МПа. В однопролетной раме с жестким сопряжением ригеля с колонной верхний конец колонны закреплен только от поворота. Так как Нв/Нн = 6000/12000 = 0,5 0,6 и Nн/Nв= 4154/394=10,5> 3; и Iв/Iн=0,2 принимаем в = 3, н = 2. Из таблицы 4 в сечениях 1 – 1 и 4 -4 Nв =612 кН, Nн = 672,28кН) Расчетные длины для нижней и верхней частей колонны в плоскости рамы ![]() ![]() Расчетные длины колонны из плоскости рамы ![]() ![]() Таблица 7. ![]() |