Металеві конструкції

РОЗРАХУНОК ПОПЕРЕЧНОЇ РАМИ

Обчислення навантаження на раму. На поперечну раму діють навантаження: постійні — від маси огороджувальних і несучих конструкцій цеху; тимчасові — технологічні (від маси мосто­вих кранів, робочих майданчиків, підвісного транспорту й іншого обладнання); атмосферні (сніг і вітер).

Ширина розрахункового блоку при однаково­му кроці колон відповідає кроку колон В = 12 м.

Постійне навантаження від покрівлі та сті­нових панелей. Розрахункове навантаження від маси конструкцій покриття на їм2 горизонтальної проекції покрівлі:

Go = gi + (g" + g? + g?) • Yf = = 1,234 4- (0,2 4- 0,1 4- 0,36) • 1,05 = 1,947 кН/м2,

Де g, — розрахункове навантаження від покрівлі включно з панелями (табл. 6.11); gЈ — маса ліхта­ря з бортовими стінками і заскленням; gjj — маса зв'язків покриття; g" — маса кроквяної ферми, яку обчислюють за формулою

GS = «• І = 0,01 • 36 = 0,36 кН/м2 Тут а — коефіцієнт ваги ферми (0,006...0,01 кН/м2); І — проліт ферми; у/ — коефіцієнт надій­ності за навантаженням (Y/ = 1,05).

Розрахункове навантаження на 1 м ригеля:

Q = gu(B/cos а) = 1,947 • 12/cos 0° = 23,36 кН/м,

Де В — крок кроквяних ферм; а — кут між покриттям і горизонтальною площиною (а = 0°).

Опорний розрахунковий тиск ферми на колону від постійного навантаження:

Fq = Я_1 ж 23j36j_36 = 420 48 кН

Постійні навантаження від стінових панелей і рам засклення на рівні уступу наведені нижче:

Коефіцієнт Роз е

Надійності наЕ£нт£жен_

Вид навантаження

За наван­таженням

Одношарові стінові па­нелі — керамзитобетонні для опалювання буді­вель 0,2x1,2x6

Вікна зі спарених кут­ників з подвійним за­скленням 6x2,4

0,321

0,292

При одній лінії засклення

GCB = (2,4 + 5,4) • В' • 1,99 + 2,4 • В' • 0,321 =

= (2,4 + 5,4)-6-1,99 + 2,4-6-0,321 = 97,8 кН.

Тут В' = 6 м — відстань між колоною і стояком фахверка.

На рівні низу колони при двох лініях засклення GC H = (2,4 + 2,4 + 3,6) • В' • 1,99 + + (4,8 + 2,4) • В' • 0,321 = = (8,4-1,99 + 7,2-0,321)-6 = 114,2 кН.

Навантаження від снігу. Розрахункове наван­таження на 1 м довжини ригеля рами

Sp = У/ • s0 • р • В = 1,4 • 0,5 • 1 -12 = 8,4 кН/м,

Де уу = 1,4 — коефіцієнт надійності при відно­шенні навантаження від власної маси покриття gn до нормативної маси снігового покриву:

S0 = 0,5 кПа — нормативна маса снігового покриву для м. Львова (за табл. 6.7);

Р —• коефіцієнт, який залежить від обрису по­криття (р = 1 для покриттів однопролітних бу­динків з нахилом покрівлі а < 25" за даними табл. 1 додатка 1).

Опорний тиск ригеля від снігового наванта­ження:

_ Sp -I = 8,4 ■ 36 2 ~ 2

Q =23,36 кН/м

Fp=151,2 кН

Рис. 6.57. Схема снігового навантаження на попере­чну раму (а); розрахунки - гтУгг ва схема від постійного навантаження (б).

Навантаження від мостових кранів. Збли­ження кранів

Dj + d2 = 0,5 • 2(В2 - К ~ 2 ■ 800) =

= 1,0-(9350 - 4600 - 2-800) = 3150 мм,

Де В2 = 9350 мм; К = 4600 мм — характеристики крана; QKp = 100/20 (за даними табл. 2 додат­ка 2).

Вертикальний тиск кранів обчислюють за лінією впливу при найневигіднішому розташуванні збли­жених кранів (рис. 6.58, а).

Максимальний розрахунковий тиск на колону:

Апах = пп ■ У/ • EFi max • Yі + Y/ • Gnb. + Yf-qnx-xbT-B =

= 0,95 • 1,1[510 • (1 + 0,933 + 0,738 + 0,671) +

+ 490(0,221 + 0,288 + 0,55 + 0,483)] +

+ 1,05-90,25 + 1,2-1,5-1,5-12 = 2670,3 кН,

Де nn = 0,95 — коефіцієнт поєднання кранового навантаження для кранів важкого режиму робо­ти; Y/ — коефіцієнт надійності за навантаженням; Fimax — найбільший тиск колеса згідно зі стан­дартом (див. табл. 2 додатка 2); у — ордината лінії впливу (рис. 6.58, а). Власна маса підкранової балки

Dmax=2670,3KH Dmi =955,3 кН

Т=89,8 кН

Мшах=2002,7 кН-м Мтіп = 716,0 кН-м

Рис. 6.58. Визначення навантажень від мостових кранів: а — схема розміщення кранів на підкрановій балці; б — розрахункова схема рами на дію кранових навантажень.

G„.6 = (Ап. б + Лтк + Ap).yq-l-(p = (534,4 + 4- 129,1 4- 150,44) • Ю-4 • 7,85 • 9,81 • 12 • 1,2 = = 90,25 кН,

Де АпВ = 3,6 • 48 4- 2,2 • 48 4- 1,6 • 160 = 534,4 см2 — площа перерізу підкранової балки; Атк = 128 х х 0,8 4- 26,7 = 129,1 см2 — площа перерізу галь­мівних конструкцій; А = 150,44 см2 — площа перерізу рейки КР — 120; ф — будівельний коефі­цієнт, для зварних балок з поперечними ребрами жорсткості приймаємо 1,2; у = 7,85 т/м3 — об'ємна маса сталі; gn = 1,5 кН/м — корисне нормативне навантаження на гальмівному майданчику; Ьт — ширина гальмівного майданчика; В — крок колон. Мінімальний розрахунковий тиск на колону ста­новить

Aran = Пп'Уf' ЬР„,іп ■ У + Gn6 • yf + + Y/ • g" • Ьт ■ В = 0,95 ■ 1,1(172,5 • 2,435 + 4- 152,5-2,442) 4- 94,76 4- 32,4 = 955,26 кН, _ Q + G п „ 1000 + 1650

Де F,

L. min **" ^

1000 + 1650

- 490 = 172,5 кН; Fz

2,min ^

= 152,0 кН.

Тут Q — вантажність крана; G — маса крана з візочком; п0 — кількість коліс з одного боку крана. Зосереджені моменти від вертикального тиску кранів такі:

MZx = Атшх' ек = 2670,3 • 0,75 = 2002,7 кН • м;

= Dmin • ек = 955,3 • 0,75 = 716 кН • м,

Де ек = 0,5 • Ьн = 0,5 ■ 2,5 = 0,75 м. Нормативна сила від поперечного горизонтально­го тиску

TS = 0,05(Q + GB) = 0,05(1000 + 410) = 70,5 кН, де GR — маса візочка. 1.1ч>

Сила на одне колесо крана

Ті = Tq/щ = 70,5/4 = 17,63 кН.

Отже, розрахунковий горизонтальний тиск на колону

Ттах = П» • Y/ ■ ZTflc • У = 0,95 • 1,1 • 17,63 х

Х (2,434 4- 2,442) = 89,8 кН.

Вітрове навантаження. Нормативний швид­кісний напір вітру для м. Львова го0 = 0,38 кПа (III вітровий район. Тип місцевості В. табл. 6.6, 6.7). Схема вітрового навантаження з урахуван­ням коефіцієнта к (табл. 6.9) зображена на рис. 6.59, а.

Еквівалентний рівномірно розподілений швид­кісний напір вітру weK до рівня ригеля:

WeK = 2M/h2 = 2 • 105, 22/22,б2 = 0,412 кПа,

0,38-22,Б2 (0,65 - 0,5)0,38 (10 - 5)

Де М

(0,85 - 0,65) • 0,38(20 - 10)

Х (6 + 2/3 • 5 +

+ 2/3 .10) + (0,87 - 0,85)421.6-20). ^ + ^ у

Х 1,6)) = 105,22 — згинальний момент від фак­тичного напору вітру на колону. Розрахункове навантаження на 1 м довжини ко­лони:

Від активного тиску

W = yf-weK-c-В' = 1,4-0,412-0.8-6 = = 2,77 кН/м; від пасивного тиску

W' = yf - weK • с' ■ В' = 1,4 • 0,412 • 0,6 • 6 = = 2,08 кН/м,

Де Y/ = 1,4 — коефіцієнт надійності за наванта­женням для вітрового навантаження; с = 0,8 — динамічний коефіцієнт активного тиску; с' = 0,6 — динамічний коефіцієнт пасивного тиску; В' — відстань між колоною і стояком фахверка.

Розрахункова зосереджена сила на рівні ри­геля: від активного тиску

W = Wx + W2 = 30,96 + 31,29 = 62,25 кН,

0,953 + 0,87

Де Wx = у/' w0 ■ с • В ■ h,

Х0,8 • 12 ■ (28,25 - 21,6) °'953 + 0,87 = 30)96 кН; W2=yf-weK-c - В' - h/2 = 1,4-0,412-0,8-6х

22,6

31,29 кН.

Тут hm — висота центра від низу ригеля до вер­ху ліхтаря;

ІOj = 0,87 - го0. w2 = 0,963 • го0;

Від відсосу

W' = (0,6/0,8) ■ W = 0,75 • 62,25 = 46,69 кН.

Постійне навантаження від власної маси ко­лони на рівні уступу колони

XN

GKB -

Fc. jj-Y-Vt-Y/ 420,48 + 151,2 + 97,8

78,5- 1,6-1,05-9,35 =

0,25- 21 • 104

= 15,7 кН; на рівні низу колони

Т

GK H -

Fc. R-Y-Vt-Y/ =

_ 420,48 + 151,2 + 97,8 + 2670,3 + 114,2

0,5 • 21 ■ 104 >

X 78,5-1,6-16,4-1,05 = 71,1 кН,

Де XN — найбільше поздовжнє стискальне зу­силля в перерізі колони, що не залежить від роз­рахункових вертикальних зусиль (власна маса снігового покриву, кранове зусилля), визначених окремо для верхньої (на рівні підкранової схо­динки) і нижньої (на рівні низу колони) частин колони; у — об'ємна маса матеріалу, vj/ — кон­структивний коефіцієнт, дорівнює 1,4—1,8 (у се­редньому і|/ = 1,6); k — коефіцієнт, що враховує вплив згинальних моментів на масу колони; для надкранової частини східчастих колон k може до­рівнювати 0,25—0,3, а для підкранової частини k = 0,4—0,5.

Розрахункова схема рами. Відповідно до конструктивної схеми рами (див. рис. 6.47) виби­раємо її розрахункову схему і основну систему (рис. 6.60). Попередньо знаходимо моменти інерції

Рис. 6.60. Розрахункова схема рами.

Різних елементів поперечної рами і ригеля (для спрощення розрахунку замінюємо наскрізний ри­гель еквівалентним щодо жорсткості суцільним ригелем):

І = Мшах' hcP ■ і • м = 1 р 1,10 р

(23,36 + 8,4)-3,62-3,15-105

8-2-210 ' ' ' "

= 3 867 109 см4,

— згинальнии момент посе-

Редині ригеля, як у простій балці від розрахун­кового навантаження; hcp — висота ригеля посе­редині прольоту; Ry — розрахунковий опір ма­теріалу; р — коефіцієнт, що враховує нахил верхнього поясу і деформативність решітки на­скрізного ригеля, який при нахилі верхнього поясу 1/8 дорівнює 0,7, при 1/10 = 0,8 і при 0 = 0,9; 1,15 — коефіцієнт, що враховує відно­шення усередненої площі перерізу поясів до площі нижнього поясу.

Момент інерції нижньої частини колони:

(NA + 2PTOax).hj

H =

Kx • Ry

(420,48 + 151,2) + 2 • 2670,3 - 1502 - 10 3,2-210 = 1 979 558 см4,

Де kj — коефіцієнт, залежний від кроку колон і висоти рами, і при кроці рам 10...13 м kl = 3,2; для рам з кроком 6 м fcj змінюється від 2,2 до 2,8 (менші належать до більш високих цехів з легким крановим устаткуванням і легкою по­крівлею).

Момент інерції верхньої частини колони

Ь, >2

1 979 558

1,55

Де к2 — коефіцієнт, що враховує фактичну не­рівність площ поперечних перерізів верхньої і

Нижньої частин колон, дорівнює 1,2—1,6 (менше значення відповідає цехам з легким крановим на­вантаженням); Ьв — ширина верхнього перерізу колони.

Співвідношення моментів інерції

/2 : /і : /р : = 567 615 : 1 979 558 : 38 667 109 = = 1 : 3,49 : 6,81. Для розрахунку рами приймаємо співвідношення h : h : ІР = 1 : 3 : 7.

Відстань між центрами маси верхньої та ниж­е0 = 0,5(1,5 - 1,0) = 0,25 м.

З'єднання ригеля з колоною приймаємо жорст­ким (крани важкого режиму роботи, цех одно - пролітний).

Визначення комбінацій зусиль у пере­різах стояка рами і визначення зусиль для розрахунку колони. Статичний розрахунок від кожного виду навантаження виконаний згідно з існуючою комп'ютерною програмою RAMAD. Роз­рахункові зусилля від кожного виду навантажен­ня з відповідним коефіцієнтом поєднання наван­тажень подані в табл. 6.12—6.14.

Ньої частин колони