Пример ПЗ КП МК

Подпись и дата Взам. инв. № подл. Взам. инв. № дубл. Подпись и дата

Инв. № подл.

2.2Компоновка поперечных рам ……………………………………………….. 4

2.3Связи………………………………….............................................................. 6

4.1Определение расчетных длин колонн……………………………………....... 13

4.2Подбор сечения верхней части колонны …………………………………….. 14

4.3Подбор сечения нижней части колонны ……………………………………... 18

4.4Расчет решетки подкрановой части колонны ………………………………. 22

4.5Проверка устойчивости колонны в плоскости действия момента как единого стержня……………………………………………………………….… 22

4.6Расчет и конструирование узла сопряжения верхней и нижней частей колонны ……………………………………………………………………………. 24

4.7Расчет и конструирование базы колонны ……………………………………. 27

4.8Расчёт анкерных болтов ………………………………………………………. 29

5.1Сбор нагрузок на ферму ………………………………………………………. 30

5.2Расчет усилий в стержнях фермы ……………………………………………. 33

5.3Подбор и проверка сечений стержней фермы ………………………………. 34

5.4Конструирование и расчет промежуточных узлов ………………………….. 34

5.5Конструирование и расчёт сопряжения ригеля с колонной ………………... 35 6 Литература……………………..…………..…………………………………...... 40

Подпись и дата Взам. инв. № подл. Взам. инв. № дубл. Подпись и дата

Инв. № подл.

1 ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

Таблица 1 – Исходные данные

2. КОМПОНОВКА СХЕМЫ КАРКАСА

Несущая способность поперек здания обеспечивается поперечными рамами, а вдоль – продольными элементами каркаса, кровельными и стеновыми панелями. Поперечные рамы каркаса состоят из колонн и ригелей. Продольные элементы каркаса – это подкрановые конструкции, связи между колоннами и фермами, кровельные прогоны. При одинаковом шаге колонн по всем рядам принимается наиболее простая конструктивная схема – поперечные рамы, на которые опираются подкрановые конструкции, а также панели покрытия, прогоны. Сопряжение ригеля с колонной жесткое. Опирание колонн на фундаменты в плоскости рам жесткое.

2.1 Размещение колонн в плане Расстояния между колоннами в плане (размер пролета) по заданию 30 м. Расстояние между

колоннами в продольном направлении (шаг колонн) 6 м. У торцов колонны смещены на 500 мм. Длина здания по заданию 60 м, устройство температурных швов не требуется.

Рисунок 1 – Размещение колонн

Подпись и дата Взам. инв. № подл. Взам. инв. № дубл. Подпись и дата

Инв. № подл.

2.2 Компоновка поперечных рам Компоновка начинается с установления основных габаритных размеров элементов

конструкций в плоскости рамы. Размеры по вертикали привязываются к отметке уровня пола, которая принимается нулевой (0,000). Размеры по горизонтали привязываются к основным осям здания. Размеры принимаются в соответствии с основными положениями по унификации и другими нормативными документами.

Вертикальные габариты здания зависят от технологических условий производства и определяются расстоянием от уровня пола до головки кранового рельса H1 (по заданию 10,8 м) и расстоянием от головки кранового рельса до низа несущих конструкций покрытия H2. В сумме эти размеры составляют полезную высоту цеха H0 (рисунок 2).

Размер Н2 диктуется высотой мостового крана

установленный по требованиям техники безопасности зазор, равный 100 мм;

f – размер, учитывающий прогиб конструкций покрытия (ферм, связей), принимаемый равным 300 мм.

Габарит мостового крана Нк по [3, табл. 2] для грузоподъемности 15/3 т равен 2,2 м. Кран 16/3,2: hk=2200мм, В=6200мм – ширина крана, Аk=5000 мм, b1=230мм, mk=29т – конструктивная масса крана, согласно [3, табл.2].

Высота цеха от уровня пола до низа стропильных ферм

H0 H2 H1 2,6м 10,8м 13,4м , (2)

Размер Н0 необходимо принимать кратным 1,8 м при высоте больше 10,8 м из условия соизмеримости со стандартными ограждающими конструкциями. Для обеспечения кратности принимаем величину Н0 равной 14,4 м.

Отметку верха головки кранового рельса увеличим до 11,8м.

Далее устанавливаются размеры верхней части колонны Нв, нижней части Нн и высоту у опоры ригелей Нф. Высота верхней части колонны

Hв hб hр H2 0,6м 0,2м 2,6м 3,4м , (3)

где hб – высота подкрановой балки, предварительно принимается 1/8–1/10 пролета балки (шага колонн 6 м);

hр – высота кранового рельса, принимаемая предварительно равной 200 мм.

Размер нижней части колонны, мм

Hн H0 Hв 0,6м 14,4м 3,4м 0,6м 11,6м , (4)

где 600 мм – принимаемое заглубление опорной плиты башмака колонны ниже нулевой отметки пола.

Общая высота колонны рамы от низа базы до низа ригеля

H Hв H н 3,4м 11,6м 15м , (5)

Высота части колонны в пределах ригеля Нф зависит от принятой конструкции стропильных ферм. При плоской кровле и фермах с элементами из спаренных уголков в соответствии с ГОСТ 23119-78 «Фермы стропильные стальные сварные с элементами из парных уголков для производственных зданий» высота Нф (по обушкам уголков) принимается равной 3,15 м при пролете 30 м.

Высота фонаря Нфн принимается с учетом высот типовых фонарных переплетов

(2х1250 мм) равной 3,6м [5, лист 16].

При определении горизонтальных размеров учитываются унифицированные привязки колонн к разбивочным осям, требования прочности и жесткости, эксплуатационные требования.

Подпись и дата Взам. инв. № подл. Взам. инв. № дубл. Подпись и дата

Инв. № подл.

Привязка наружной грани колонны к оси колонны а принимается равной 250 мм. Высота сечения верхней части колонны hв равна 450 мм (250+200 – унифицированная привязка наружной грани ферм к разбивочной оси [4]).

что не меньше 1/12 * Н В 1/10 * 3,4 0,34м

При назначении высоты нижней части ступенчатой колонны необходимо обеспечить чтобы кран при движении вдоль цеха не задевал колонну, расстояние от оси подкрановой балки до оси колонны должно быть не менее, мм

l1 B1 (hв a) 75 450 230 (450 250) 75 450 955 , (6)

где b1 –размер части кранного моста, выступающий за ось рельса, по [3, табл. 2] он равен 230 мм.

75 мм – зазор между краном и колонной, принимаемы по ГОСТу на краны.

450 мм – необходимое расстояние при устройстве прохода вне колонны (400 мм габарит и 50 м на ограждение).

Принимаем размер l1 кратным 250 мм и равным 1000 мм.

Ось подкрановой ветки колонны совмещена с осью подкрановой балки; в этом случае высота сечения нижней части колонны

hH l1 a 1000мм 250мм 1250мм , (7)

Верхнюю часть колонны проектируем сплошной, двутаврового сечения; нижнюю часть сквозной.

Ширина фонаря 12 м.

Рисунок 2 – Схема поперечной рамы

2.3 Связи Связи подразделяются на связи между колоннами и связи между фермами. Система

связей между колоннами обеспечивает геометрическую неизменяемость каркаса и его несущую способность в продольном направлении, а также устойчивость колонн из плоскости поперечных рам. Эти функции выполняются одним вертикальным жестким диском и системой продольных

Подпись и дата Взам. инв. № подл. Взам. инв. № дубл. Подпись и дата

Инв. № подл.

элементов, прикрепляющих колонны, не входящие в жесткий диск, к последнему. В жесткий диск (рисунок 3) включены две колонны, подкрановая балка, горизонтальные распорки и решетка, обеспечивающая геометрическую неизменяемость. Решетка крестовая. По торцам здания крайние колонны соединены между собой гибкими верхними связями. Расстояние от торца здания до ближайшей вертикальной связи отапливаемого здания составляет 60/2 = 30 м, для г. Калуга с расчетной температурой наиболее холодной пятидневки равной -27 С0 [6].Вертикальные связи между колоннами ставятся по всем рядам колонн здания между одними и теми же осями.

Система связей покрытия состоит из горизонтальных и вертикальных связей. Горизонтальные связи располагаются в плоскостях нижнего, верхнего поясов ферм и верхнего пояса фонаря. Горизонтальные связи состоят из поперечных и продольных. Для закрепления плит от продольных смещений устраиваются связи по верхним поясам ферм, которые целесообразно располагать в торцах цеха. Там, где нет кровельного настила, предусматриваются распорки.

Рисунок 3 - Схема конструкции жесткого диска связей между колоннами:

1- колонны; 2 - распорки; 3 - подкрановые балки; СК - связи между колоннами; СВ - связи в пределах высоты ригелей

Рисунок 4 - Связи между фермами: а) - по верхним поясам; б) - по нижним поясам; 1 - распорка в коньке; 2 - поперечные связевые фермы; 3 -продольная связевая ферма; 4 - растяжка;

Поперечные связи закрепляют продольные, а в торцах здания они необходимы и для восприятия ветровой нагрузки, направленной на торец здания. В плоскости нижних поясов также устанавливаются промежуточные поперечные связи, расположенные в тех же панелях, что и поперечные связи по верхним поясам. Фермы обладают незначительной боковой жесткостью, поэтому необходимо устраивать вертикальные связи между фермами (рис. 4 поз. 5).

Подпись и дата Взам. инв. № подл. Взам. инв. № дубл. Подпись и дата

Инв. № подл.

Рисунок 5 - Связи между фонарями

Для горизонтальных связей применена крестовая решетка. Стойки связевых ферм из двух уголков (крестовое сечение), а раскосы - из одиночных уголков.

Таблица 2- Расчет элементов связей

В таблице приняты следующие обозначения: СК-1, СК-2 - связи между колоннами; СВ - вертикальная связь между фермами; СФ - связь в пространстве фонаря; РК - распорка; ГС - блок горизонтальной связи; У - уголок; - 2 уголка.

Подпись и дата Взам. инв. № подл. Взам. инв. № дубл. Подпись и дата

Инв. № подл.

2.4 Фахверк и конструкции заполнения проемов.

Фахверк служит для поддержания стенового ограждения и восприятия ветровой нагрузки. Стеновые панели по заданию: 3-хслойные панели типа «сендвич» длиной 6 м по [9]. Вдоль торцовой стены фахверковые колонны устанавливаются с шагом 6 м. Панели опираются на столики колонн и стоек фахверка.

3. НАЗНАЧЕНИЕ РАЗРУШАЮЩИХ НАГРУЗОК И СТАТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ

3.1 Схемы поперечных рам При расчете сквозные колонны и ферма заменяются сплошными эквивалентной жесткости.

Ригель принимается прямолинейным и располагается в уровне нижнего пояса ферм.

Рисунок 6 – Схемы однопролетной рамы: а – конструктивная; б – расчетная

Оси стоек в расчетной схеме совпадают с центрами тяжести верхнего и нижнего сечений колонны. Центры тяжести у ступенчатых колонн расположены не на одной оси, поэтому стойка имеет горизонтальный уступ, равный расстоянию между геометрическими осями колонн. Заделка стоек принимается на уровне низа базы, ось ригеля совмещается с нижним поясом стропильной фермы.

По опыту проектирования производственных зданий известно, что расстояние е определяется [1, (12.2)].

e0 0,5(hн hв ) 0,5(1250 450) 0,400м (8)

Соотношения моментов инерции элементов рамы

3.2 Нагрузки, действующие на раму На поперечную раму цеха действуют постоянные нагрузки – от веса ограждающих и

несущих конструкций здания, временные – технологические, а также атмосферные (снег и ветер).

3.2.1 Постоянные нагрузки

Постоянные нагрузки на ригель рамы принимаем равномерно распределенными по длине ригеля величина расчетной постоянной нагрузки на 1 м2 покрытия gкр определяем в табличной форме (табл. 3).

Подпись и дата Взам. инв. № подл. Взам. инв. № дубл. Подпись и дата

Инв. № подл.

Таблица 3- Постоянная поверхностная распределенная нагрузка от покрытия

Нагрузки подсчитываются с учетом коэффициента надежности по назначению. Уровень ответственности принимаем II. Для него н 0,95 .

1) Расчетная равномерно распределенная нагрузка на ригель рамы определяется qп н gкр bф 0,95 1328Па 6м 7569,6Н / м

Нагрузка от покрытия (за исключением веса фонаря): qкр` = (qкр -nqфон)γн= (1,328 -1,05·0,15)·0,95 = 1,19 кН/м2

Вес фонаря учитываем в местах фактического опирания фонаря на ферму.

q1фон- вес каркаса фонаря на единицу площади горизонтальной проекции фонаря, q1фон = 0,1 кН/м2;

qкр- постоянная нагрузка на 1 м2 покрытия;

qб.ст- вес бортовой стенки и остекления на единицу длины стенки,qб.ст.=4 кН/м Узловые силы:

N2=N3 =N9=N10 = qкр`Bd = 1,19·6·3 = 21,42 кН;

N4=N8=qкр`Bd+(q’фон B·0,5d+qб.стB)γн =1,19·6·3+(0,1·6·0,5·3+4·6)·0,95=44,55 кН N5=N7=qкр`B·1,5d+(qфонB·1,5d)γн=1,19·6·1,5·3+(0,1·6·1,5·3)·0,95=34,70 кН

N1, N11 - прикладываются к колоннам, поэтому в расчете фермы они не учитываются.

2) Расчетный вес верха колонны по [1, табл.12.1] составляет 20%:

Gв н f 0,2 gкол bф L 0,95 1,05 0,2 30кг / м2 9,81Н / кг 6м 30м 10568,3Н (11)

Нижняя часть (80% всего веса колонны)

Gн н f 0,8 gкол bф L 0,95 1,05 0,8 30кг / м2 9,81Н / кг 6м 30м 42273,3Н (12)

Поверхностная масса стен с учетом стеновых панелей (по ГОСТ 31310-2005 «Панели стеновые трехслойные железобетонные с эффективным утеплителем» Серия 1.432.1-26) по заданию из железобетонных панелей типа весом 2752,5 кг для парапетных панелей (F1 – верхняя часть колонны) и 2543,5 кг для рядовых панелей (F2 – нижняя часть колонны) с учетом веса остекления 310 кг (площадь 1,8х6,0 м2) и 219 кг (площадь 1,2х6,0м2) по Серии 1.436.4-20 вып.0 «Окна с переплетами из алюминиевых сплавов для произв. зд.»

Подпись и дата Взам. инв. № подл. Взам. инв. № дубл. Подпись и дата

Инв. № подл.

Рисунок 7 – Схема постоянной нагрузки на раму

3.2.2 Снеговые нагрузки

Расчет снеговой нагрузки на единицу площади покрытия выполнен в программе ВЕСТ (приведен в приложении А)

а)

б)

Рисунок 8 – Схемы снеговой нагрузки