книги / Справочник проектировщика инженерных сооружений

Пролет эстакады, м

7.4.Конструкции открытых крановых эстакад

Пролетные строения. Основным элементом про­ летных строений являются подкрановые стальные или железобетонные балки. Сборные железобе­ тонные предварительно напряженные подкрано­ вые балки пролетом 12 м допускается применять при кранах общего назначения с группой режима работы 4К и 5К (с) грузоподъемностью до 32/5 т.

Стальные подкрановые балки допускается при­ менять наравне с железобетонными. При кранах большей грузоподъемности, а также при кранах любой грузоподъемности с группой режима рабо­ ты 6К, 7К (т) и при специальных кранах приме­ няют только стальные подкрановые балки, про­ летные строения которых могут быть разрезные и неразрезные.

Неразрезные пролетные строения позволяют несколько снизить расход стали, но вместе с тем они сложнее при монтаже и более чувствительны

кнеравномерным осадкам опор.

При использовании неразрезных пролетных

конструкций их рассматривают как многопролет­ ную балку на упруго оседающих опорах.

А — перемещение опоры от вертикальной единич­ ной силы, приложенной на уровне головки рель­ са, с учетом деформации колонн и осадки фунда­ мента; E l — жесткость подкрановой балки; I — пролет балки.

При расчете балок в вертикальной плоскости при с С 0,006 податливостью опор можно прене-

5, 10 с, т (4К...7К)

16/3,2 с (4К 5Ю

с(4К, 5К)

т(6К, 7К)

20/5 с (4К, 5К)

т(6К, 7К)

т(6К, 7К)

32/5 с (4К, 5К)

бречь; при 0,006 ^ с <; 0,05 балки следует рас­ считывать с учетом податливости опор.

При расчете тормозных конструкций в гори­ зонтальной плоскости податливостью опор можно пренебречь при с ^ 0,008.

В практике проектирования пролетные конст­ рукции в большинстве случаев принимают раз­ резные.

При пролетах балок до 12 м включительно же­ лезобетонные и стальные подкрановые балки при­ меняют по типовым сериям; корректировка рас­ четов и конструктивных решений, связанных с эксплуатацией балок вне зданий, не требуется.

Железобетонные подкрановые балки разработа­ ны в серии 1.424.1-4. «Балки подкрановые желе­ зобетонные пролетами 6 и 12 м под мостовые опор­ ные краны общего назначения грузоподъемностью до 32 т».

Несмотря на то, что в подкрановых балках це­ лесообразно использование бетонов высоких классов, в практике строительства чаще всего применяют балки из бетона классов ВЗО и В35. Балки из бетона В45 разработаны только для кранов грузоподъемностью 16/3,2 т и выше.

Балки пролетом 12 м запроектированы двутав­ рового сечения высотой 1200 мм, предварительно напряженными. Напрягаемая арматура балок принята в следующих вариантах:

стержневая классов А-IV и A-V; канаты класса

К-7. Стержневую арматуру класса А-IV допус­ кается применять в эстакадах только при наруж­ ной температуре до —40 °С и при изготовлении

ееиз стали марки 20ХГ2Ц.

Всерии 1.424.1-4 указаны следующие ограниче­ ния по применению балок: балки разработаны для условий неагрессивной среды; при агрессивных средах предусматривают меры по защите их от коррозии в соответствии с требованиями СНиП 2.03.11-85; при эксплуатации балок в климатиче­ ском подрайоне IVA необходима проверка трещиностойкости и жесткости балок с учетом увели­ ченных потерь предварительного напряжения от ползучести и усадки бетона.

Всерии принят следующий принцип маркиров­ ки конструкций. После буквенного индекса Б К (балка крановая) указаны цифровые индексы: первый обозначает пролет балки, второй — несу­ щую способность, затем приведены класс напря­ гаемой арматуры и индекс, указывающий на по­

ложение балки по длине пролета (С — средняя,

К— концевая, Т — у температурного шва). Подбор марок балок, изготовляемых из бетона

классов В30...В40 может быть выполнен по табл. 7.9. Нормативные усилия, действующие в балках, приведены в табл. 7.10; номенклатура

Стальные подкрановые балки на стадии черте­ жей КМ приведены в серии 1.462.2-3. В вып. 1 этой серии даны наиболее часто применяемые раз­ резные подкрановые балки под мостовые краны общего назначения грузоподъемностью до 50 т групп режима работы 1К...7К (л, с, т).

Подкрановые балки запроектированы в виде сварных двутавров со стенками, укрепленными поперечными ребрами жесткости. Габаритная высота балок принята различной в зависимости от грузоподъемности кранов, групп режима работы

ипролета балки.

Передача вертикальных реакций подкрановых

балок на колонны осуществляется через строга­ ные торцы опорных ребер.

В зависимости от материалов и климатического района строительства подкрановые балки запро­ ектированы в нескольких вариантах. Для районов с расчетной зимней температурой до —40 °С приняты следующие варианты применения стали:

пояса, стенки и опорные ребра жесткости из стали ВСтЗГпс5-1, ВСтЗГпс5-2 или 09Г2С-12-1, при этом промежуточные ребра жесткости из стали ВСтЗпсб-1; пояса, стенки и опорные ребра жесткости из различных марок стали; пояса и опорные ребра — из стали ВСтЗГпс5-2, стенка из стали ВСтЗГпсб-1 ; пояса и опорные ребра из стали 09Г2С-12-1, стенка из стали ВСтГпс5-1.

Подбор марок подкрановых балок выполняют пользуясь ключами, приведенными в вып. 1 серии 1.462.2-3. Сокращенный ключ приведен в табл. 7.12.

При специальных кранах необходимо опреде­ лить усилия в балках, возникающие от них, и сопоставить их с усилиями от кранов общего на­ значения, после чего, определив грузоподъем­ ность эквивалентного крана общего назначения, найти по указанным ключам марку балки. Сече­ ния балок, соответствующие указанным маркам, а также расходы стали на балку приведены в табл. 7.13.

Конструктивное решение подкрановых балок показано на рис. 7.5.

Горизонтальные усилия от поперечного тормо­ жения кранов и от ветра, действующего поперек эстакады, при железобетонных подкрановых бал­ ках воспринимают их развитые верхние пояса, при стальных — специальные тормозные конст­ рукции, которые могут быть выполнены в виде решетчатых горизонтальных форм или сплошностенчатых горизонтальных балок.

Тормозные фермы применяют при кранах групп режима работы 4К, 5К (с), тормозные балки — 6К, 7К (т) и специальных. Тормозные конструк­ ции выполняют разрезными или неразрезными со­ ответственно подкрановым балкам, к которым они относятся. Поясами тормозных балок и ферм по средним рядам колонн служат верхние пояса под­ крановых балок, по крайним — верхний пояс балки и специальный продольный элемент, под­ держивающий тормозную конструкцию и ходовой настил. В тормозных фермах решетка и пояс из стали ВСтЗпсб-1, стенка тормозных балок,

используемая как ходовой настил, из рифленой стали ВСтЗКп.

В отличие от подкрановых балок в серийные (1.462.2-3) тормозные конструкции при примене­ нии их для открытых эстакад вносят некоторые изменения, связанные с необходимостью устрой­ ства проходов и крепления перил.

Конструкции тормозных ферм и балок прини-

мают одинаковыми для кранов различной грузо­ подъемности (кроме кранов грузоподъемностью 50/12,5 т, для которых сечения тормозных конст­ рукций усиливаются). Конструкции тормозной фермы и балки для кранов грузоподъемностью до 32/5 т для среднего и крайнего рядов колонн приведены на рис. 7.6.

Т а б л и ц а 7.14. Типы рельсов

Тип рельса

Грузоподъем­

ность крана, т железнодорож­ специального ного

Рис. 7.7. Конструкция ходового настила при же­ лезобетонной подкрановой балке:

Усилия от продольного торможения кранов, ветра, действующего вдоль эстакады, и темпера­ турного перепада передаются через болты, соеди­ няющие между собой торцы смежных балок и в конечном итоге воспринимаются вертикальными связями, установленными в среднем шаге каждого температурного блока. При значении продольных нагрузок до 150 кН в соединении балок между со­ бой предусматривается установка четырех болтов М22, до 227 кН — шести.

В соответствии с требованиями правил устрой­ ства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов вдоль каждого кранового пути выполняют галерею для прохода людей, шириной не менее

500 мм, огражденную перилами: по средним ря­ дам — с двух сторон; по крайним — с наружной стороны эстакады.

Большое внимание уделяется устройств> ходо­ вых настилов и перильного ограждения. Настил проходной галереи рекомендуется проектировать деревянным в тех случаях, когда применение дре­ весины не противоречит требованиям противопо­ жарной безопасности. При невозможности приме­ нения деревянного принимают при решетчастых фермах стальной >просечно-вытяжной настил по ГОСТ 8706—78*; при сплошных тормозных бал­ ках в качестве ходового настила используют стен­ ки этих балок, выполненные из рифленой стали; при железобетонных подкрановых балках для опирания ходового настила устанавливают под­ держивающие настил элементы (рис. 7.7).

Настилы вплотную (без зазоров) подходят к верхним поясам балок, зазоры между элементами в одном направлении не более 20 мм. Материал их должен обеспечивать отсутствие скольжения. В настилах предусматривают зазоры или отвер­ стия для стока воды, в перильных ограждениях высотой не менее 1000 мм — сплошную зашивку на высоту 150 мм; по средним рядам в каждом шаге колонн — съемные участки шириной не ме­ нее 500 мм (цепочки), позволяющие осуществить выход людей на мост крана, а также на крановый путь для его обследования, ремонта и рихговки.

Перила рассчитывают на сосредоточенную го­ ризонтальную силу 700 кН (70 кгс).

Для поддержания и крепления элементов настила в серийные конструкции типовых гори­ зонтальных тормозных ферм вносят следующие изменения (см. рис. 7.6):

шаг стоек 1,5 м (в типовых конструкциях ферм

стреугольной решеткой 3 м) ;

вкрайних рядах поддерживающий элемент (гнутый швеллер 300 X 100 X 8) для удобства

крепления перильного ограждения должен быть повернут перьями наружу.

Тип кранового рельса указан в технических условиях на краны. Для кранов общего назначе­ ния грузоподъемностью до 50 г допускается при­ менение как специального кранового рельса по ГОСТ 4121—76*, так и железнодорожного по ГОСТ 7143—73* (табл. 7.14).

Специальные рельсы крепят к подкрановой бал­ ке планками, железнодорожные — крюками в со­ ответствии с типовыми чертежами серии 1.462.2-3 (рис. 7.8). Под подошву рельсов для кранов груп­ пы режима работы 6К, 7К (т) подкладывают упру­ гую прокладку.

Рекомендуется применение рельсов со сварны­ ми стыками в пределах температурного блока со-

Рис. 7.9. Конструкция концевого упора:

opужения. В концах кранового пути устанавли­ вают стальные концевые упоры, рассчитываемью на нагрузку от продольного торможения или удара крана в соответствии с указаниями СНиП 2.01.07-85. Конструкции упоров разработаны в тех же сериях, что и подкрановые балки и пути крана (рис. 7.9).

Для стальных подкрановых балок рекомендует­ ся предусматривать возможность их блочного

допускается применять стальные, хотя при нали­ чии производственных возможностей строитель­ ных организаций желательно и в этих случаях использовать сборные железобетонные.

Стальные колонны допускается применять, кроме того, при строительстве в сложных грунто­ во-геологических условиях (на просадочных грун­ тах II типа, над горными выработками, на закарстованных грунтах), когда возникает необходи­ мость рихтовки и подъема колонн в процессе эксп­ луатации.

Сборные железобетонные колонны проектируют прямоугольного сечения и двухветвевые. Колон­ ны прямоугольного сечения проще в изготовле­ нии, но они обладают значительно меньшей из­ гибной жесткостью и вследствие этого более де-

монтажа, при котором в проектное положение устанавливают полностью собранную конструк­ цию вместе с ходовым настилом и перильным ог­ раждением; при этом для балок средних ря­ дов должны быть поперечные связи, объеди­ няющие две балки в пространственный блок (рис. 7.10), для балок крайних рядов гнутый швеллер, поддерживающий ходовой настил, за­ меняют поддерживающей фермой.

Расчет поперечных связей и их креплений к балкам выполняют с учетом, что при прохождении крана по одному пути элементы связей вовлекают в работу соседнюю конструкцию (балку или под­ держивающую ферму) и вертикальные деформа­ ции обоих конструкций практически одинаковы. Исходя из этого условия вертикальные попереч­ ные связи между балками рекомендуется распо­ лагать на приопорных участках балок, где де­ формации и соответственно усилия в связях будут меньшими.

Узлы опирания железобетонных подкрановых балок на колонны приведены на рис. 7.11.

Колонны. При проектировании колонн прини­ мают привязки к координатным осям в соответст­ вии с табл. 7.2.

В соответствии с ТП 101-81 * при кранах грузо­ подъемностью до 32 т включительно и при высоте до 13 м колонны выполняют из сборного железо­ бетона. При превышении указанных параметров

формативны и характеризуются большей шири­ ной раскрытия трещин.

Колонны прямоугольного сечения применяют только для крайних рядов эстакад, в которых вертикальная крановая нагрузка передается центрально и при ограниченных высотах и грузо­ подъемностях кранов. Опалубочные размеры та­ ких колонн соответствуют размерам колонн одно­ этажных производственных зданий по серии 1.424.1-5, используют в формах заглушки для получения колонн нужной длины, устанавливае­ мые в уровне верха подкрановой консоли (верх­ няя часть формы не используется). При этом под­ крановая балка опирается по оси колонны, а под­ крановая консоль располагается с наружной сто­ роны эстакады, на нее опирается стальной оголо­ вок колонны (см. рис. 7.11, А), воспринимающий горизонтальные усилия от поперечного торможе­ ния и ветра.

Рис. 7.11. Узлы опирания подкрановых балок на колонну:

А — крайнего ряда; Б — среднего ряда; а, в — со­ ответственно железобетонной и стальной на колонну

колонны; 4 — стальная подкрановая балка; 5 — сталь­ ные элементы крепления балки к оголовку колонны.

В двухветвевых колоннах для крайних рядов при больших высотах и грузоподъемностях кра­ нов, а в средних рядах — во всех случаях, на­ ружные габаритные размеры сечений и размеры «окон» рекомендуется назначать в соответствии с серией одноэтажных колонн производственных зданий высотой 15,6... 18 м. Двухветвевые колон­ ны изготавливают с использованием элементов (секций) бортоснастки для колонн серии 1.424.1 -9.

С целью унификации и упрощения строитель­ ных решений отметки подкрановых консолей либо площадок для опирания подкрановых балок (при двухветвевых колоннах) при параметрах,

Т а б л и ц а 7.15. Расчетная длина колонн

эстакад

указанных в габаритных схемах, во всех случаях принимают одинаковыми и равными — 6,3; 8,1; 10,5 и 12,6 м. В двухветвевых колоннах средних рядов надкрановая часть на высоту подкрановой балки сохраняется, на нее крепят верхний пояс подкрановых балок и тормозных конструкций. Колонны прямоугольного сечения выполняют

из тяжелого бетона классов В15...В30; двухвет­ вевые— классов В25...В40; по морозостойкости бетон колонн должен соответствовать классу F75. Колонны проектируют без предварительного напряжения и армируют плоскими арматурными каркасами, объединяемыми до установки в формы,

впространственные каркасы.

Вкачестве продольной (рабочей) арматуры при­ меняют сталь горячекатаную периодического профиля по ГОСТ 5781—82* AIII диаметрами 16_32 мм; термомеханически упрочненную стержневую периодического профиля по ГОСТ

10884— 81 класса ATIVC диаметрами 16...28 мм. В качестве поперечной арматуры и хомутов ис­ пользуют стержневую арматуру класса A-I и арматурную проволоку диаметров 3...5 мм класса

Вр-1.

При конструировании колонн особое внимание обращают на длину заделки продольных стержней в стаканы фундаментов.

Глубина заделки колонн в стаканы фундамен­ тов I должна обеспечить анкеровку продольной арматуры /а, для чего выдерживают требование /а ^ 35da (где da — диаметр стержней рабочей арматуры). При колоннах прямоугольного сече­ ния должно быть выполнено условие I ^ /гк, м, (где hK— больший размер сечения колонны); при двухветвевых колоннах I ^ 0,5 + 0,33hK, м (гдеДк — больший габаритный размер колонны).

При наличии в ветви растягивающего усилия, кроме того, она должна быть проверена на сцеп­ ление бетона по плоскостям контакта с бетоном стакана.

При недостаточной длине анкеровки стержней предусматривают решения, обеспечивающие не­ обходимую анкеровку продольных стержней (при­

варка поперечных стержней, установка шайб

ит. д.).

Статический расчет железобетонных колонн

сплошного сечения производится по схеме упру­ гих брусьев; двухветвевого сечения — как стати­ чески неопределимых многоэтажных однопролет­ ных рам с учетом перераспределения усилий, вы­ званных трещинообразованием и развитием не­ упругих деформаций.

Для определения усилий и подбора арматуры в двухветвевых колоннах рекомендуется пользо­ ваться программой «Лира-СМ», разработанной НИИАС (Киев), и расчет производить на ЭВМ СМ-14.

Определение приведенных жесткостей элемен­ тов колонн с учетом трещинообразования реко­ мендуется выполнять по программе «DEF», раз­ работанной в Киевском Промстройпроекте.

Для приближенного расчета двухветвевых ко­ лонн допускается использовать метод «нулевых точек», при котором в расчетную схему колонны вводят условные шарниры.

Расчетные длины колонн 10 при расчетной схеме эстакады, приведенной на рис. 7.4, принимают в соответствии с табл. 7.15.

Сечения прямоугольных колонн подбирают ис­ ходя из их работы на внецентренное сжатие, ко­ лонн, ближайших к температурному шву и наибо­ лее удаленных от вертикальных связей,— на косое внецентренное сжатие, поскольку для них при­ обретают значение продольные усилия от перепа­ да температур. Кроме того, расчет на косое вне­ центренное сжатие производят при железобетон­ ных подкрановых балках, так как их опорное давление передается не по оси колонны.

Расчет на внецентренное сжатие рекомендуется выполнять по программе «КОКЭСТа», на косое внецентренное сжатие — по программе «KVS», определение ширины раскрытия трещин — по программе «ПАРМх (программы разработаны в Киевском Промстройпроекте).

После подбора арматуры из условий несущей способности проверяют горизонтальный прогиб верхнего конца колонны и ширину раскрытия трещин в соответствии с требованиями СНиП 2.03.01-84.

Прогибы колонн определяются методами строи­ тельной механики.

Расчет железобетонных колонн производят на усилия, возникающие в стадиях изготовления, транспортирования и монтажа, а также дейст­ вующие в процессе эксплуатации. Эти усилия определяют от действия собственного веса колонн с коэффициентом надежности по нагрузке, равным 1, но с учетом коэффициента динамичности, рав­ ным 1,4, а при транспортировании— 1,6. Класс бетона при этом на 30 % меньше, чем предусмот­ рено в проекте (исходя из отпускной прочности бетона, равной 70 % проектной). Вместе с тем допускается при расчете в эксплуатационной ста­ дии повышать учитываемую в расчете прочность бетона на сжатие до 20 % против проектной за счет нарастания прочности бетона во времени.

Вертикальные связи по колоннам проектируют стальные двухветвевые, крестового типа (рис. 7.12). При двухветвевых колоннах ветви связей располагаются по оси ветви колонны, при прямо­ угольных колоннах — на расстоянии 100 мм от наружных граней колонны.

Стальные конструкции колонн проектируют в соответствии с требованиями главы СНиП II-23-81* (рис. 7.13). Колонны выполняют сим­ метричными, сквозной конструкции с несущими вертикальными ветвями из широкополочных дву­ тавров, раскрепленных раскосной решеткой. Рас­ считывают их как шарнирно-стержневую систему. Если в стальной решетчатой колонне отношение высоты сечения пояса ветви к расстоянию между

кусственные (свайные) — СНиП 2.02.03-85, при этом расчет производится как для оснований фун­ даментов производственных зданий.

Особенностью открытых крановых эстакад яв­ ляется ограничение формы эпюры давления на грунт под подошвой фундаментов. Эпюры давле­ ния должны иметь трапециевидную форму с отношением pmin : p max > 0,25, где pmin и pmax

соответственно минимальное и максимальное дав­ ление на грунт.

Для эстакад под краны общего назначения гру­ зоподъемностью не более 16 т, при расчетном со­ противлении основания R ^ 0,15 МПа допу­ скается треугольная форма эпюры давления

Рис. 7.12. Конструкция вертикальных связей по колоннам.

узлами превышает 1 : 10, то расчет производят с учетом жесткости узлов. Расстояние между осями ветвей колонн рекомендуется принимать не менее 1,5 м. Привязки к координационным осям и требования по ограничению деформаций сохра­ няются такими же, как для железобетонных ко­ лонн. Высота сечения траверсы для опирания подкрановой балки — 600...800 мм.

Передачу вертикальных нагрузок на фунда­ мент рекомендуется осуществлять с помощью фрезерованных торцов ветвей, привариваемых к опорной плите башмака. Усилия растяжения и поперечные силы воспринимаются анкерными болтами, выпускаемыми из конструкции фунда­ мента. Узел опирания стальной колонны на фун­ дамент приведен на рис. 7.14. Расчет колонн дол­ жен быть выполнен на усилия, возникающие в стадии эксплуатации, а также транспортирова­ ния, монтажа.

Основания и фундаменты. Выбор типа основа­ ния производят с учетом местных условий и ре­ зультатов' инженерно-геологических изысканий, а также технико-экономического сопоставления вариантов.

Естественные основания рассчитывают в соот­ ветствии с требованиями СНиП 2.02.01-83, ис­

Рис. 7.13. Пример конструктивного решения стальной колонны:

/ — башмак; 2 — ветвь; 3 — решетка; 4 — траверса.

Расчет производится на комбинации нагрузок, создающих максимальную нормальную силу, при соответствующих ей изгибающих моментах (ком­ бинация по Wmax), на максимальные изгибающие

моменты и соответствующие им нормальные силы (комбинация Мтах), а также на минимальные

нормальные силы и соответствующие им моменты (комбинация по N min).

Если нагрузка на пол эстакады от веса склади­ руемых или перерабатываемых материалов, изде­ лий и т. п. составляет более 0,05 МПа или вблизи эстакады расположены здания и сооружения, у которых активная зона деформируемого грунта под фундаментами накладывается на активную зону под фундаментами колонн эстакады, то