CC BY
39
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
Тимергалеева Лилия Маратовна,
студент
e-mail:[email protected] Зиннатов Радиф Рашатович, студент-магистр Шарафиев Рафил Габдулхаевич,
студент-магистр
Набережночелнинский институт Казанского (Приволжского) Федерального университета
СТАЛЬНОЙ КАРКАС ОДНОЭТАЖНОГО ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ЗДАНИЯ В
Г.ВЛАДИВОСТОК
Аннотация
В зависимости от пролета рамы, длины здания, типа кровли, шага поперечных рам конструируется стальной каркас здания, который должен соответствовать всем требованиям и расчетам, представленным ниже.
Ключевые слова:
Бесфонарное здание, пролет, подкрановая балка, ригель, ступенчатая колонна
Для расчета данной задачи нам потребуются исходные данные: пролет рамы L=30м, длина здания А=86м, тип кровли - покрытие беспрогонное с применением железобетонных ребристых плит, грузоподъемность мостовых кранов^=80т, отметка головки кранового рельса dr=12м, район строительства г.Владивосток и шаг поперечных рам В=6м.Расчет выполняется следующим образом: 1)Компоновка конструктивной схемы каркаса. Отметка нижнего пояса ригеля dp представляет собой сумму отметки головки кранового рельса, высоты крана и зазора между краном и фермой. Данная отметка dpДOлжна быть кратной 0,6, поэтому окончательное значение принимаем равным 16,8 м.Высота верхней части колонны Ь определяется в зависимости от высоты подкрановой балки^б и высоты рельса^. При ^б=1м следует, что Ь=5,95 м. Следует учитывать, что для обеспечения жесткости Ьдолжно быть больше минимум в 12 раз высоты сечения hв, равное 0,5м. Высота нижней части колонны 1н- зависимость dr, ^б и а так же dф-отметка обреза фундамента, которая в нашем случае равна -0,6м.Таким образомДн=11,45м.Высота сечения нижней части колонны ^=1,25м.Высота траверсы ^>0,5^, поэтому ^=1м. 2)Расчет поперечной рамы. Расстояние между центрами тяжести сечений верхней и нижней частей колонны:е1 ~^^в/2=0,375м. Подкрановые балки по отношению к оси нижней части колонны устанавливаются с эксцентриситетом: е2 ~ ^/2=0,625м. Эксцентриситет е3 равен расстоянию от оси опорного фланца фермы до центра тяжести сечения верхней части колонны. Приближенное значение е3 ~ hв /2=0,25м. Состав кровли: ж/б плиты покрытия, цементная стяжка, 1 слой рубероида, утеплитель из ячеистого бетона, гидроизоляционный ковер из наплавляемых материалов, гравийная защита. Узловая постоянная нагрузкаFq равна 74,09кН, которая зависит от погонной постоянной нагрузки д=24,49кН/м. Опорное давление ригеля на колонну для данного бесфонарного здания зависит так же от д иL, то есть N равно 370,35кН. Крановая нагрузка Dmax определяется от двух мостовых кранов при их невыгоднейшем для рамы положении: одно из 4 колес крана находится над опорой, а остальные как можно ближе к ней. Учитывая данное условие, максимальное и минимальное вертикальные давления кранов соответственно равны Dmax=1131,505кН и Dmln=285,46кН. Расчетная горизонтальная сила Т, передаваемая на колонну и обусловленная торможением грузовой тележки, определяется при том же положении кранов и равна 38,17кН. Необходимо так же учитывать узловую снеговую и ветровую нагрузки. Опорная реакция ригеля от снеговой нагрузки зависит от погонной нагрузки
qs и L,поэтому №=71,25кН. Ветровая нагрузка меняется по высоте здания на отметках 5,00; 10,00; 16,80; 20,40 и рассчитывается с наветренной и заветренной стороны. Суммарная горизонтальная нагрузка от ветра с двух сторон равна 15,25 кН. 3)Статический расчет поперечной рамы. Данный расчет представляет собой определение изгибающих моментов и поперечных сил, вычисление которых выполняется на ЭВМ. В нашем случае расчет производится в онлайн-программеPRAMA-WEB[http://advancedservice.m/Sites/d-a-d.ru/Pages/prama-web.php]. Далее определяются расчетные значения продольных сил в сечениях колонны при постоянной и снеговой нагрузке, вертикальных давлениях кранов (тележка слева и справа). Результаты статистического расчета поперечной рамы на отдельные нагрузки оформляются в табличной форме, в которую входят: постоянная и снеговая нагрузки, вертикальные давления кранов (тележка справа и слева), торможение тележек кранов у левой (вправо, влево) и правой (вправо, влево) колонн и ветровые нагрузки (ветер слева и справа).Затем составляются таблицы двух основных расчетных сочетаний усилий в характерных сечениях одной из колонн: 1) усилия от всех постоянных нагрузок и одной наиболее неблагоприятной кратковременной нагрузки с коэффициентом сочетания ¥=1; 2) усилия от всех постоянных нагрузок с ¥=1 и не менее чем от двух кратковременных нагрузок с ¥=0,9. Для каждого сочетания составляются следующие комбинации усилий: а) наибольший положительный изгибающий момент и соответствующее ему значение нормальной силы; б) наибольший отрицательный изгибающий момент и соответствующее ему значение нормальной силы; в) наибольшее сжимающие усилие и соответствующее ему положительное значение изгибающего момента; г) наибольшее сжимающее усилие и соответствующее ему отрицательное значение изгибающего момента; д) наибольшее значение поперечной силы для верхнего и нижнего участков колонны; е) наименьшая продольная сила и наибольший изгибающий момент в нижнем сечении колонны.4) Расчет стропильной фермы. Узловая нагрузка равна сумме усилий от постоянной и снеговой нагрузок, то есть Fl=88,35кН.Усилия в поясах определяются на основе метода моментных точек: положительными моментами считаются те, направление которых совпадает с ходом часовой стрелки, положительными усилиями - усилия растяжения, направленные от узлов. Усилия в стойках и раскосах вычисляются с использованием метода вырезания узлов: N1-2= N1-20=0 кН;^-3= №-4=-575,7 кН; N4-5= N5-6=-832,2 кН;^9-2= -483,6 кН; N2-18=371,76 кН; N18-4= -249,05 кН; N4-17= 126,34 кН; N17-6= -3,6 кН;^-18= 319,2 кН; N18-17= 746,7 кН; N17-16= 832,2 кН; N3-18= №-1?=-88,35 кН; N6-16=0 кН
28ОО ЗООО ЗООО ЗООО ЗООО ЗООО ЗООО ЗООО ЗООО 28ОО
Рисунок 1 - К определению усилий в стрежнях фермы
Далее производится подбор сечений стержней фермы в табличной форме, а именно указываются расчетное усилие, площадь сечений, расчетные длины, радиусы инерции, гибкости и предельные гибкости, коэффициент условий работы, данные проверок прочности и устойчивости стержней. Таким образом, в верхнем поясе потребуются 2 уголка размерами 125х8 и 140х10, в нижнем поясе - 75х6 и 125х8, для раскосов - 3 уголка размером 63х5, так же 125х8, 100х7 и 75х6, для стоек - 2 уголка 70х5 и 63х5.Далее производится расчет рядовых узлов фермы в табличной форме, а именно вычисляется длина обушка и пера каждого уголка, подобранного в предыдущей таблице, учитывая минимальную длину шва по перу и обушку 4 см.Следующая таблица представляет собой укрупнительный расчет ирасчет узла с заводским стыком. Так же производится расчет опорного узла фермы верхнего и нижнего пояса. 5) Расчет ступенчатой колонны. Сечения
НАУЧНОЕ ПЕРИОДИЧЕСКОЕ ИЗДАНИЕ «CETERIS PARIBUS» №8/2016 ISSN 2411-717Х
ступенчатых колонн подбираются для каждого участка с постоянным сечением. Определив расчетные длины верхней 1хви нижней 1хн части колонны, из условия устойчивости подбираются и проверяются сечения верхней части колонны. Требуется выполнить проверку местной устойчивости поясов и стенки для определения необходимости укрепления стенки продольными ребрами жесткости. Далее производится подбор и проверка сквозного сечения нижней части колонны. Сквозная внецентренносжатая колонна вначале рассматривается как ферма с параллельными поясами. Требуется проверка устойчивости ветвей в плоскости и из плоскости рамы, а так же проверка местной устойчивости полок и стенок двутавра и швеллера. Важно учесть устойчивость нижней части колонны как сквозного внецентренно сжатого стержня в плоскости рамы. Далее рассчитывается узел сопряжения верхней и нижней частей колонны. Высота траверсы hm определяется при компоновке конструктивной схемы каркаса. Поясами траверсы являются опорный лист подкрановой ступени и прокладка между стенкой верхней части колонны и стенкой траверсы, а снизу - горизонтальная диафрагма. Так же необходимо произвести расчет базы внецентренно-сжатой колонны.6) Расчет сплошных подкрановых балок.При пролетах подкрановых балок более 6м и кранах грузоподъемностью 50т и выше устраиваются специальные тормозные конструкции - тормозные балки. Расчет начинается с подсчета нагрузок, действующих на подкрановые балки. Подкрановые конструкции рассчитываются на нагрузки от двух сближенных кранов наибольшей грузоподъемности с тележками, приближенными к одному из рядов колонн. Для определения наибольшего значения поперечной силы Qmaxв разрезной балке мостовые краны располагаются таким образом, что одна из сил Бтахнаходится непосредственно у опоры, а остальные располагаются как можно ближе к этой же опоре. Наибольший изгибающий момент в разрезной балке возникает при положении системы сил, когда равнодействующая всех сил и ближайшая к ней сила (критическая сила) равноудалены от середины пролета балки.Минимальная высота подкрановой балки подсчитывается исходя из условия полного использования несущей способности материала балки, а толщина стенки подкрановой балки определяется из условия прочности на срез.
Рисунок 2 - Сечение подкрановой балки
Далее производится проверка прочности сечения и местной устойчивости стенки балки, рассматривая крайний и средний отсек. Соединение поясов подкрановой балки со стенкой осуществляется поясными швами. Швы выполняются сплошными (одинаковой наименьшей допустимой толщины по всей длине балки) и двусторонние (автоматической сваркой в лодочку сварочной проволокой СВ-0,8А). Так же производится расчет опорного ребра, проверка прочности сварных швов и проверка на выносливость.
20.4
Рисунок 3 - Схема поперечной рамы
Список использованной литературы:
1. Учебное пособие по дисциплине «Металлические конструкции». Столбов А. В. Набережные Челны, ИНЭКА, 2007г. - с. 35.
2. «Металлические конструкции» Кудишин Ю.И., Беленя Е.И, Игнатьева В.С. , Академия , 2007г. - с. 302.
3. СНиП II-23 -81* Стальные конструкции (с Изменениями, утвержденные постановлениями Госстроя СССР N 120 от 25 июля 1984 г., N 218 от 11 декабря 1985 г., N 69 от 29 декабря 1986 г., N 132 от 8 июля 1988 г., N 121 от 12 июля 1989 г.)
© Тимергалеева Л.М., Зиннатов Р.Р., Шарафиев Р.Г., 2016
