Компоновка поперечной рамы

КМД.dwg

на отм 5000.Конструктивные
Схема расположения балок
АС-466.2903.1149.КП1
Электроды для сварки типа Э42 для стали С235
Заводские соединения сварные
монтажные на болтах нормальной
Материал конструкции: сталь класса С235 по ГОСТ 2772-88
Опирание глвной балки на колонну
Монтажный стык главной балки
Ферма покрытия (Ф-1)
Кровля из листовой стали (оцинкованное железо) б=0
Обрешетка из досок 200x25 через 300мм
Стропильные ноги 170x50 с шагом 900-1200
Место строительства г.Оренбург.
Технологическая площадка
на отм. 8.000. Разрезы.
АС-466.2903.2029.КМ-1
Решетка из L 70x70x8
Спецификация металла- Сталь 09Г2 для
сварных конструкций по ГОСТ 380-88
Геометрическая схема
Спецификация металла
Сталь марки С255 по ГОСТ 27772-88
Изготовление конструкции производить в соответствии с требованиями СНиП-III-18-75 "Правила производства и приемки работ металлических конструкций. 2. Материал фасонок С255 по ГОСТ 27772-88 3. Заводские швы выполняются полуавтоматической сваркой
в среде углекислого газа. 4. Для полуавтоматической сварки применяется проволока сплошного сечения 14мм. СВ-08-Г2С ГОСТ 2246-80
углекислый газ по ГОСТ 8050-76. 5. Монтажные соеденения выполняются на болтах M20
класса точности В из стали Вст3сп5
класса прочности 4.6
и сварке. 6. Все отверстия 23мм. 7. Катет шва для всех соеденений - 8мм. 9. Соеденительные прокладки распологать по длине сжатых стержней не менее чем через 160см
растянутых - 450см. 10. Монтажную сварку производить электродами типа Э-46 ГОСТ 9467-19. 11. Все отверстия сверлить.
Овальное отверстие ø 23-46
Место строительства г. Новосибирск
Стальной каркас одноэтажного

КМ.dwg

на отм 5000.Конструктивные
Схема расположения балок
АС-466.2903.1149.КП1
Электроды для сварки типа Э42 для стали С235
Заводские соединения сварные
монтажные на болтах нормальной
Материал конструкции: сталь класса С235 по ГОСТ 2772-88
Опирание глвной балки на колонну
Монтажный стык главной балки
Ферма покрытия (Ф-1)
Кровля из листовой стали (оцинкованное железо) б=0
Обрешетка из досок 200x25 через 300мм
Стропильные ноги 170x50 с шагом 900-1200
Место строительства г.Оренбург.
Технологическая площадка
на отм. 8.000. Разрезы.
АС-466.2903.2029.КМ-1
Решетка из L 70x70x8
Спецификация металла- Сталь 09Г2 для
сварных конструкций по ГОСТ 380-88
Светоаэроционный фонарь (ФР-1)
Утеплитель (минплита б=60мм
Стальной профнастил б=8мм.
Подстропильная ферма (ПФ-1)
Асфальтовая стяжка h=20мм
Гидроизоляционный ковер 3-х слойный
Защитный слой из битумной мастики
План связей по верхнему поясу ферм
План связей по нижнему поясу ферм
Нагрузки на конструкции приняты в соответствии СНиП 2.01.07-85 "Нагрузки и воздействия". Ветровой район III
снегвой район IV. 2. Расчет контсрукций произведен в соответствии СНиП II-23-81 "Стальные коснтрукции" 3. Материал ферм - сталь С255
материал колонн - сталь С255
подкрановых балок сталь С255
материал связей по поясам ферм С235
между колоннами С255 по ГОСТ 27772-88. 4. Монтажные соединения выполнять на болтах М20 класса точности B
и сварке. 5.Гайки применят по ГОСТ 5915-70 для болтов класса прочности 4.5. по ГОСТ 1759-70. 6. Монтажную сварку производить электродами типа Э-46 ГОСТ 9467-19.
Место строительства г. Нижний Тагил
Сальной каркас одноэтажного

МК печать.doc

Компоновка поперечной рамы
Исходные данные к проекту
Компоновка плана .. .
Компоновка поперечного разреза .
Сбор нагрузок на поперечную раму ..
Статический расчет поперечной рамы
Расчет стропильной фермы
Расчет внецентренно сжатой колонны .
Расчет сечения верхней части колонны к
Расчет сечения нижней части колонны
Расчет и конструирование узла сопряжения верхней и нижней частей колонны ..
Расчет и конструирование базы колонны
Расчет анкерных болтов .
Расчет подкрановой балки .
Библиографический список литературы ..
Компоновка поперечной рамы
При формировании схемы каркаса необходимо стремиться к рациональному размещению металла за счет его концентрации в меньшем числе элементов; обеспечению кратчайшего пути силового потока от мест приложения нагрузки до фундамента; совмещению в одном элементе разных функций; выбору оптимальной конструктивной формы элемента и учету других факторов повышающих эффективность конструкций.
Пространственный каркас здания формируют путем объединения плоских поперечных рам в единую систему с помощью продольных элементов (прогоновпокрытия ригелей фахверка подкрановых балок) и связей.
Исходные данные к проекту:
грузоподъемность крана Q = 5010 тонн;
кран тяжелого режима работы 7К;
отметка головки рельса Н1 = 10 м;
пролеты здания L1=24 м L2=24 м;
место строительства – г. Новосибирск;
Выбрана система с шагом поперечных рам 12м с шарнирным опиранием ригеля (фермы) на колонны и жестким защемлением колонн в фундаментах.
2 Компоновка поперечного разреза
Вертикальные размеры.
Отметку уровня пола принимаю нулевой. Расстояние от головки кранового рельса до низа несущей конструкции покрытия h2 :
где Нк – расстояние от головки рельса до верхней точки тележки крана Нк = 2750мм;
0 – зазор между верхней точкой тележки крана и стропильной конструкцией по требованиям техники безопасности;
а – размер учитывающий прогиб конструкции покрытия в зависимости от пролета равный 200–400 принимаю а = 250мм.
h2 =(2750 +100) + 300 = 3150мм
Полезная высота цеха: hц.= hг.р.+ h2 = 10000+3150 =13150мм.
Размеры верхней hв и нижней hн частей колонны составляют
hв = h2 + hп.б. + hк.р.
hв = 3150+1200+200 = 4550мм
где h2 – расстояние от головки кранового рельса до низа несущей конструкции покрытия h2 =3150мм;
hп.б – высота сечения подкрановой балки указана в [1 прил.1] hп.б = 1200мм;
hк.р.– высота кранового рельса в [1 прил.1] hк.р.= 200мм.
hн = hц.– hв + h1(500 1000)
hн = 13150–4550+500=9100мм.
Полная высота колонны: H = hн+ hв;
H = 4550 + 9100 = 13650мм
Так как кран тяжелого режима работы тогда привязка колонны к оси а = 500мм. Высота сечения верхней части колонны hв = 1000мм
где L1 – расстояние от оси подкрановой балки до оси колонны должно быть кратно 500мм;
В1 – выступающая за ось рельса часть кранового моста В1 = 300 мм (см. прил.1 [1] или стандарты на краны);
(hв – а) – расстояние от продольной оси здания до внутренней грани колонны;
0 мм – минимальный зазор между краном и колонной.
L1 – примем равным 750мм. Тогда высота сечения нижней части колонны:
Пролет крана должен быть увязан с пролетом здания
Lц = L – 2L1 = 24000 – 2·1000 = 22000мм
Сечение верхней и нижней части колонны двутавровое.
Сбор нагрузок на поперечную раму
) Собственный вес конструкций:
Нагрузка от собственного веса кровли зависит от ее состава и определяется как объемный вес слоев кровли умноженный на их толщину.
Наименование нагрузки
Нормативная нагрузка кНм2
Расчетная нагрузка кНм2
Защитный слой из гравия
Бикрост ХКП (2 слоя)
Цементно-песчаная стяжка 20 мм
Минераловатные плиты = 100 мм
Пароизоляция Бикрост ЭПП
Итого конструкции покрытия:
а). Собственный вес шатра:
– нормативная нагрузка:
qфн = γn·gн·Ш = 095·148·12 = 8.4 кНм = 0.84 тсм;
– расчетная нагрузка:
qф = γn·g·Ш = 095·173·6 = 9.86 кНм = 0.986 тсм;
где gн g – нормативная и расчетная нагрузки на покрытие кНм2;
Ш – шаг стропильных ферм м.
Реакция колонны: Rф = 05·qф·Lф = 05·1972·24 = 2366тс
б) Собственный вес колонны:
Из опыта проектирования усредненный вес колонн –35 кгм2 тогда учитывая что вес надкрановой части составляет 20% получаем:
– крайняя колонна (подкрановая часть):
N1 = 08·γn·γf·Aкр·35 = 08·095·105·18·6·35 = 3.015 тс
– крайняя колонна (надкрановая часть):
N2 = 02·γn·γf·Aкр·35 = 02·095·105·18·6·35 = 0.75 тс
– средняя колонна (подкрановая часть):
N3 = 08·γn·γf·Aср·35 = 08·095·105·36·6·35 = 6.03 тс
– средняя колонна (надкрановая часть):
N4 = 02·γn·γf·Aср·35 = 02·095·105·36·6·35 = 1.508 тс
– надколонник крайней колонны:
N5 = N2·HнкHв = 0.75·315477 = 0.5тс
– надколонник средней колонны:
N6 = N4·HнкHв = 1.508·315477 = 1.0 тс
где Aкр Aср – грузовые площади крайних и средних колонн соответственно м2
Hнк Hв – соответственно высота надколонника и надкрановой части м
γn = 095 – коэффициент учитывающий ответственность здания [1]
в) Собственный вес подкрановой балки:
Gпб = 24·γn·γf·Aкр = 24·095·105·15·6 = 2.2 тс
г) Собственный вес ограждающих конструкций:
Hст = 134 + 315 + 1050 = 176м
Тогда вес ограждающей конструкции с учетом того что стеновые панели имеют вес 200 кгм2 а окна 35 кгм2:
– надколонная часть:
G1 = γn·γf·H1·Ш·02 = 095·105·(176 – 134)·6·02 = 5.03тс
– надкрановая часть:
G2 = γn·γf·H2·Ш·02 = 095·105·477·6·02 = 5.7тс
– подкрановая часть:
G3 = γn·γf·(H3·Ш·02 + Hост·Ш·0035) =
= 095·105·((963·6·02 + 18·6·0035)) = 11.9тс
где H1 H2 H3 Hост – соответственно высота надколонных надкрановых подкрановых стеновых панелей и остекления м.
Нормативное значение проекции снеговой нагрузки на горизонтальную поверхность определяется по формуле:
S0 = 07·ce·ct··Sg = 07·1·1·1·24 = 168 кПа
где ce ct – коэффициенты учитывающие соответственно снос снега и его таяние (ce = ct = 1)
– коэффициент перехода от веса снегового покрова земли к снеговой нагрузке на покрытие (при расчете рамы не учитываем)
Sg – вес снегового покрова на 1 м2 поверхности земли определяемый в зависимости от снегового района указанного на карте 1 СП «Нагрузки и воздействия» [4] кПа.
Расчетное значение снеговой нагрузки:
S = S0·γf = 168·14 = 235кПа.
Снеговая нагрузка на ферму:
qснн = γn·S0·Ш = 095·168·6 = 0.96 тсм;
qсн = γn·S·Ш = 095·235·6 = 1.35 тсм;
Rф = 05·qсн·L = 05·1.35·24 = 16.2тс.
Нормативное значение ветрового давления определяется в зависимости от ветрового района по таблице 11.1 СП «Нагрузки и воздействия» [4]:
Нормативное значение средней составляющей ветровой нагрузки находится по формуле:
где k(ze) – коэффициент учитывающий изменение ветра по высоте
с – аэродинамический коэффициент.
На высоте 10 м для типа местности B:
w10+ = 038·065·08 = 0198кПа
w10- = 038·065·(-05 )= -01235 кПа
В целях упрощения расчета заменяем нормативную ветровую нагрузку эквивалентной получаемой из условия совпадения опорных моментов путем умножения на коэффициент α = 105 (для высоты колонны H = 134 м):
qэк+ = γn·γf·α·Ш·w10+ = 095·14·105·6·0198 = 0.17 тсм
qэк- = γn·γf·α·Ш·w10- = 095·14·105·6·(-01235) = 0.1 тсм
Ветровую нагрузку действующую на шатер представим в виде сосредоточенной:
где wср – среднее значение средней составляющей ветровой нагрузки действующей на шатер тсм2;
hш = 965 м – высота шатра.
W+ = 095·14· 6·00198065·09·965 = 1.29тс
W- = 095·14· 6·(-0.01235) 065·09·965 = -0.81 тс
Крановую нагрузку рассчитываем от двух сближенных кранов 5010 т ГОСТ25711-83 среднего режима работы (7К) в каждом пролете.
Для 24-метрового пролета:
Максимальное нормативное давление крана на одно колесо:
Минимальное нормативное давление крана на одно колесо:
Рнmin = 1n·(Q + Gкр) – Рнmax = 12·(50 + 84) – 53 = 14тс
Максимальное давление от двух сближенных кранов:
Dmax = γn·γf··Рнmax Σyi = 095·12·095·53·195 = 1119тс
Минимальное давление от двух сближенных кранов:
Dmin = γn·γf··Рнmin Σyi = 095·12·095·14·195 = 296тс
где n – количество колес крана с одной стороны
Q – грузоподъемность крана тс
Gкр – суммарный вес кранового моста и тележки тс
= 095 – коэффициент сочетания применяемый при учете двух кранов групп режимов работы кранов К7
Σyi = 195 – сумма значений под колесами крана на линии влияния
В рамах с колоннами ступенчато–переменного сечения силы Dmax и Dmin прикладывают по оси подкрановой ветви т.е. с эксцентриситетом по отношению к центру тяжести колонны. Вследствие этого в расчетную схему следует включить моменты.
ek = 05×hн=05×1=05м – расстояние от оси подкрановой балки до оси проходящей через центр тяжести нижней части колонны.
Нормативная тормозная нагрузка на одно колесо определяется по формуле:
Тн1 = 005·(Q + qт)n = 005·(50 + 20)2 = 175тс
где qт = 200 – вес тележки тс.
Расчетное значение тормозной нагрузки на раму:
Т = γn·γf··Тн1 Σyi = 095·12·095·105·295 = 34тс
Вертикальная крановая нагрузка прикладывается к раме с эксцентриситетом 045 м относительно оси подкрановой части колонны.
Тормозная нагрузка прикладывается к надкрановой части колонны на высоте подкрановой балки от места смены сечения.
Тормозные нагрузки условно показаны вместе с соответствующими крановыми.
Статический расчет поперечной рамы
Статический расчет поперечной рамы выполняется с помощью программного комплекса “LIRA”. Исходными данными являются предварительно рассчитанные нагрузки и жесткости элементов поперечной рамы.
Расчетные усилия в левой колонне левого пролета от каждой из действующих нагрузок.
Коэффициент сочетания nc.
Dmax на левой стойке левого пролета
Dmax на правой стойке левого пролета
Tmax на левую стойку левого пролета
Tmax на левую стойку правого пролета
Таблица расчетных сочетаний усилий
Нагрузка и комбинация усилий.
Расчет стропильной фермы
Вес конструкций покрытия (постоянная нагрузка)
Нормативная нагрузка
Гидроизоляция (4 слоя рубероида)
Стяжка t=20мм γ=20кНм3
Утеплитель (пенопласт) t=50мм γ=05кНм3
Пароизоляция (1 слой рубероида)
Стальной профилированный настил
Собственный вес металлических конструкций шатра
Нагрузка на ферму от веса шатра (без учета веса фонаря):
Нагрузка на ферму от веса конструкций фонаря:
Расчетное значение веса снегового покрова на 1м2 горизонтальной поверхности земли для г. Новосибирск (4 снеговой район): .
= 1 + 01×ab = 1 + 0.1×126 =1.02
II вариант снеговой нагрузки:
= 1; 3 = 1 + 05× abl = 1 + 05×1245 = 2.33 4
Определение усилий в стержнях фермы:
Усилия в стержнях определяем отдельно от каждого загружения методом вырезания узлов. Результаты расчетов представлены в таблице.
Постоянная нагрузка (кН)
Подбор сечений стержней фермы
Расчетное усилие (кН)
Нулевые раскосы и стойки принимаем из двух уголков 50х50х5мм.
Расчет сварных швов крепления раскосов и стоек к фасонкам
Для сварки узлов фермы принимаю полуавтоматическую сварку проволокой
СВ–08Г2С в среде углекислого газа:
Несущая способность швов определяется прочностью по металлу шва . Длина сварных швов определяется по формуле:
Расчет внецентренно сжатой колонны
Надкрановая часть колонны:
Подкрановая часть колонны:
Определение расчетных длин:
по табл. 69 [4] находим:
Таким образом расчетные длины участков колонны равны:
В плоскости действия момента (в плоскости рамы)
В плоскости перпендикулярной действию момента (из плоскости рамы)
– расчетная длина верхней части равна расстоянию от тормозной балки до нижнего опорного узла фермы.
А нижней части расстоянию фундамента до низа подкрановой балки:
1 Расчет сечения верхней части колонны
Принимаем сечение из сварного двутавра. Требуемую площадь сечения определяем из формулы расчета внецентренно сжатых элементов на устойчивость в плоскости действия момента:
где: –коэффициент условия работы
– коэффициент для проверки устойчивости в плоскости действия
момента. Для его определения находим следующие значения:
Принимаем сталь С245 Ry=240МПа.
Относительный эксцентриситет:
Определяем коэффициент влияния формы сечения по таблице 73 [4]:
Приведенный относительный эксцентриситет:
Получаем требуемую площадь:
Предварительно принимаем толщину полок tп = 10 мм.
Из условия местной устойчивости:
Принимаем tст = 12 мм.
Требуемая площадь полки:
Из условия устойчивости верхней части колонны из плоскости действия момента ширина полки:
bп ³ ly1 20 = 31020 ³ 155см
Принимаем bп = 180мм
Из условия местной устойчивости полки:
Принимаем bп = 180 мм tп = 10 мм.
Ап = 18×1 =18 см2 > Аптр =715 см2;
Геометрические характеристики сечения.
А = 2×18×1 + 12×48 =936 см2
Момент сопротивления:
Проверка устойчивости верхней части колонны в плоскости действия момента.
Тогда фактическое напряжение в сечении равно:
Проверка устойчивости верхней части колонны из плоскости действия момента.
Расчетная формула имеет вид:
Определяем значение которое зависит от значения относительного эксцентриситета
Для определения за расчетный момент принимают максимальный момент в пределах средней трети расчетной длины стержня т. е. в данном случае высоты верхней части колонны но не менее половины наибольшего момента в пределах верхней части колонны.
> Mmax 2 = 1022 = 51кНм
2 Расчет сечения нижней части колонны
Сечение нижней части колонны сквозное состоящее из двух ветвей соединенных решеткой. Высота сечения hн = 1000 мм. Ветви колонны принимаем из широкополочного двутавра.
Расчетные сочетания усилий
Расчетная длина нижнего участка колонны в плоскости действия моментов:
Из плоскости действия моментов:
Наибольшее усилие в ветви:
Требуемая площадь ветви колонны:
По сортаменту принимаем двутавр 40Б1 (А = 6125см2 iy1 = 1603 cм iх1 = 3.42 cм. b2= 1652= 82.5 Z0 = 80 мм – усилия в ветвях не пересчитываем).
Проверка устойчивости ветвей колонны из плоскости действия момента (из плоскости рамы):
Из условия равноустойчивости подкрановой ветви в плоскости и из плоскости рамы определяем требуемое расстояние между узлами решетки:
Принимаем lр = 76004 = 190мм разделив нижнюю часть колонны на целое число панелей.
Проверяем устойчивость ветвей в плоскости рамы:
Расчет решетки подкрановой части колонны
Поперечная сила в сечении колонны Qmax = 86 кН
где A – площадь сечения колонны.
Расчет решетки проводим по Qmax
Усилие в раскосе считая равномерную передачу сил на две плоскости найдем по формуле:
где: – угол наклона раскоса.
Зададимся lр = 100 j = 0542.
Требуемая площадь раскоса:
g = 075 – сжатый уголок прикрепленный одной полкой.
Принимаем уголок 63x6 Aр = 728 см2 imin = 124см.
Напряжение в раскосе:
Проверка устойчивости колонны в плоскости действия момента как единого стержня.
Геометрические характеристики всего сечения:
А = Ав1 + Ав2 = 6125 +6125 =1225 см2;
Ap – площадь сечения раскоса
Устойчивость сквозной колонны как единого стержня из плоскости действия момента проверять не нужно так как она обеспечена проверкой устойчивости отдельных стержней.
Расчет и конструирование узла сопряжения верхней и нижней частей колонны
Расчетное сочетание усилий в сечении над уступом:
Толщину стенки траверсы определяем из условия смятия:
lсм = bоп + 2×tпл = 300 + 2×20 = 34 см принимаем tпл = 2 см.
Принимаем tтр = 12 см.
Усилие во внутренней полке верхней части колонны:
Nп = N2 + Mhв = 60792 +1578050 = 6192 кН.
Длина шва крепления вертикального ребра траверсы к стенке траверсы:
Применяем полуавтоматическую сварку проволокой марки Св–08А d = 1.4 2 мм bш = 0.9 bс = 105. назначаем kш = 6 мм gycв = 1 Ry cв = 22 МПа Rу шсв = 18 МПа
Составляем комбинацию усилий дающую наибольшую опорную реакцию траверсы.
F = N×hв 2×hн – M hн + 0.9 ×Dmax
F1= 607.9×502×100 + 15780100 +0.9 × 965 = 1356 кН
F2= 654×502×100 + 10200100 +0.9 × 965 = 1312 кН
Высота траверсы из условия прочности стенки подкрановой ветви в месте крепления траверсы:
Принимаем высоту траверсы 72 см.
Нижний пояс траверсы принимаем конструктивно из листа 360 х 12мм.
Геометрические характеристики траверсы:
Положение центра тяжести сечения траверсы:
y2 = h – y1 = 75.2 – 43.5 = 31.7 см
Максимальный изгибающий момент в траверсе:
M = F1 × (hн – hв) = 1356 ×50 = 67800 кН×см.
Напряжение в траверсе:
Qmax = N × hв 2 × hн – M hн + k × 0.9 × Dmax 2 =
= 607.9 × 50 2 × 100 + 15780 100 +12 × 0.9 × 965 2 = 9378 кН.
k = 12 – коэффициент учитывающий неравномерную передачу усилия Dmax.
Расчет и конструирование базы колонны
Проектируем базу раздельного типа так как ширина нижней части – 1м.
Расчетные комбинации усилий в нижнем сечении колонны:
М1 М2 – проектируем одинаковые базы колонн
Уточняем усилия в ветвях колонны:
По конструктивным соображениям свес плиты с2 должен быть не менее 4 см. Тогда с учетом толщины листов траверсы (10мм) ширина плиты базы составит:
Принимаем Lпл.тр = 62 см
Размеры фундамента Аф примем 80х75см
Уточняем коэффициент =
Среднее напряжение в бетоне под плитой:
Изгибающие моменты на отдельных участках плиты:
Участок 1 (консольный свес с1 = 5 см):
Участок 2 (плита опертая на 3 стороны; ba = 165190 =087 a3 = 0105):
Для расчета принимаем М2 = 142 кН×см.
Требуемая площадь плиты:
R = 240 МПа для стали С245
Принимаем tпл = 10 мм.
Высоту траверсы определяем из условий размещения шва крепления траверсы к ветви колонны. В запас прочности все усилие в ветви передаем на траверсы через 4 угловых шва. Сварка полуавтоматическая проволокой марки Св–08А d = 1.4 2 мм kш = 10 мм.
Требуемая длина шва:
Принимаем hтр = 24 см
1 Расчет анкерных болтов
Требуемое расчетное усилие в болтах:
где: М N – момент и нормальные силы действующие в уровне верхнего обреза фундамента определяемые при выборе наихудшего случая загружения (Nm Mсоот = – 158кНм)
а = 75 см – расстояние от оси колонны до середины опорной плиты подкрановой ветви;
– расстояние между осями анкерных болтов;
Расчетное усилие в одном болте:
Площадь сечения нетто одного болта:
Abn = Nb1Rba = 7118.5 = 0.38см2 принимаем болты 20мм Abn = 2.45см2
Расчет подкрановой балки
Требуется рассчитать подкрановую балку крайнего ряда пролетом 12 м под два крана грузоподъемностью 5010 т режим работы 7К. Пролет здания 24 м. Материал балки сталь R = 240 МПа (при t =10 20 мм).
Нагрузки на подкрановую балку.
Для крана Q = 50т наибольшее вертикальное усилие на колесе Fнк = 520 кН вес тележки Gт = 200 кН тип кранового рельса КР–70.
Расчетные значения усилий на колесе крана определяем с учетом коэффициента надежности по назначению gn = 0.95:
Fк = gn×nc×n×k1×Fнк = 095×1×11×1×520 =5434 кН
Tк = gn×nc×n×k2×Tнк = 095×11×1×153 =16 кН
Tнк= 005(Q+ Gт)no=0.05(9.8х50+120)2=153кН
Определение расчетных усилий.
Расчетный момент от вертикальной нагрузки Мx:
RA= 4403кН RВ= 5473кН
Mmax = RA × 5.35 – Fк× 1.2 = 440.3 × 5.35 –5344 × 1.2 = 17143 кН×м
Mx = a× Mmax = 105×17143 = 1800 кН×м.
Расчетный момент от горизонтальной нагрузки:
My = Mmax × Tнк Fнк = 17143×153520 =504 кН×м.
Расчетные значения вертикальной и горизонтальной поперечной сил:
Qx = a× Qmax = 105×(543412)×(12+57+16) = 105 × 1526 = 16024 кН
Qy = Qmax × Tнк Fнк = 16024 ×153 520 =471 кН
Подбор сечения балки.
Принимаем подкрановую балку симметричного сечения с тормозной конструкцией в виде листа из рифленой стали t = 6 мм и швеллера №36.
Задаемся kст = hстtст = 120.
Оптимальная высота балки:
Минимальная высота балки:
Принимаем hст = 1250 мм
Задаемся толщиной полок tп = 20 мм
Из условия среза стенки силой Qx:
tст ³ 15 × Qx (hст × Rср) = 15 × 16024 (125 × 13.9) = 138 cм
Принимаем толщину стенки tст = 15 см.
Размеры поясных листов:
Принимаем пояс из листа сечения 20 x 300 мм Aп = 60 см2
По полученным данным компонуем сечение балки:
Проверка прочности сечения.
Определим геометрические характеристики принятого сечения.
Относительно оси x – x:
Sx=2×30×(625+1)+625×1×3125=5763см2
Геометрические характеристики тормозной балки относительно оси y – y (в состав тормозной балки входят верхний пояс тормозной лист и швеллер):
x0 = (06 × 82 × (41+11) + 534×(11+82+2–27)( 06 × 82 + 534 + 2 × 30) = 75364 1626 = 463 cм.
Iy = 2×30312 + 30×2×4632 + 82×0.6×572 + 513+53.4×462 + 0.6×82312 =275796 cм4;
Проверим нормальные напряжения в верхнем поясе (точка А):
Прочность стенки на действие касательных напряжений на опоре обеспечена так как принятая толщина стенки больше определенной из условий среза.
Mn Mx 1.15 = 20591.15 =1790.43 кНм
Проверка местной устойчивости стенки балки.
Условная гибкость стенки:
= hстtcт 1251×427 > 2.5
поэтому требуется установка поперечных ребер жесткости расстояние между которыми принимаем a = 2400мм 2hст=2500мм.
Определяем сечение ребер жесткости по конструктивным требованиям норм:
Ширина ребра принимаем
Проверим местную устойчивость стенки среднего отсека (наибольшие нормальные напряжения) и при опорного отсека (наибольшие касательные напряжения).
Так как длина отсека а=2400мм превышает его высоту hст=1250мм то напряжение проверяем в сечениях расположенных на расстоянии 05 hст = 625мм от края отсека длину расчетного отсека принимаем а0 = hст=1250мм.
Расстояния: Х1=2400 –1250 = 1775мм
Х2=7200 – 625 = 6575мм
М1 = 6354×115×105 =7672 кН×м;
М2 = 11278×1.05 = 11842 кН×м;
М3 = (6354×24 – 3292×0625)105 = 13852 кН×м;
С учетом коэффициента 105 на массу тормозной балки
Мср = (7672+11842+13852)3 =11122 кН×м;
Q1 = 6354×105 =6672 кН;
Q2 = 3062×105 =3215 кН;
Qср = (6672+3215)2 =4944 кН.
Средние напряжения в отсеке:
– нормальные (в уровне верхней кромки стенки):
где у = 05hст = 625мм
Местные напряжения под колесом мостового крана
где Ip =1082 см4 – момент инерции рельса КР–70;
c = 325 – коэффициент податливости сопряжения пояса и стенки для сварных балок.
Критические напряжения для стенки среднего отсека:
ahст = = 24001250 = 192 > 08 где a – расстояние между осями поперечных ребер;
slocs = 10791075 =1004 1.014
b=2 – для не приваренных рельсов.
Нормальные критические напряжения:
ccr = 34.6 по табл.21[4];
Критические напряжения от местного давления колеса:
коэффициент защемления стенки:
с1 = 21.6 по табл. 23[4];
Критические касательные напряжения:
Устойчивость стенки балки:
М4 = (6617 × 595 – 3292 × (5675+0575)) 105 =19736 кН×м;
М5 = (6617 × 6575 – 3292 × (12+63)) 105 = 19758 кН×м;
М6 = (6551 ×48 – 3292×4475)105 = 17549 кН×м;
С учетом коэффициента 105 на массу тормозной балки:
Мср = (19736+19518+17549)3 =18934 кН×м;
Q4 = 3325×105 =3491 кН;
Q5 = –3259×105 = –3422 кН;
Qср = (3491–3429)2 =31 кН.
– нормальные (в уровне верхней кромки стенки)
где у = 05hст= 625мм
– из расчета крайнего отсека
slocs = 1079184 = 0586 1.014
cсr = 346 по табл.21[4];
Критические напряжения от местного давления колеса (при а0=05а=120см):
с1 = 216 по табл. 23[4];
Расчет соединений поясов подкрановых балок со стенкой.
Верхние поясные швы подкрановых балок из условий равнопрочности с основным металлом рекомендуется выполнять с проваркой на всю толщину стенки тогда их расчет не требуется. Толщину поясных швов в общем случае назначаем по конструктивным требованиям и проверяем их прочность по условию (при расчете по прочности металла шва):
Принимаем швы высотой kf = 7 мм – минимально допустимые при толщине свариваемого металла t = 20 мм (табл. 38 [4]) и проверяем условие:
bf=11 для автоматической сварки проволокой d=3мм gf1=11 gwf=1
Условие прочности швов соблюдается.
Расчет опорного ребра:
Опорное ребро балки опирается на колонну строганным торцом.
Из конструктивных соображений принимаем сечение опорного ребра 260 x 20 мм.
Площадь смятия ребра
Проверка напряжений смятия в опорном ребре:
6 = Rсм = 1.1Run = 1.1 37 кНсм2
Проверяем условную опорную стойку на устойчивость. Для этого определяем:
Расчетную площадь сечения:
Момент и радиус инерции сечения условной стойки:
Гибкость опорной стойки:
Проверяю устойчивость опорной стойки
Проверяю прочность сварных швов прикрепляющих ребро к стенке сварка ручная .
Расчетная длина шва:
Прочность крепления опорного ребра обеспечена.
Библиографический список литературы
Металлические конструкции Под общей редакции Е.И. Белени – М.: Стройиздат. 1986 .-560с.
Дедух А.Д. Альбом чертежей металлических конструкций. Част I и II Альбом чертежей металлических конструкций. – Челябинск1995.
СНиП 2.01.07- 85. Нагрузки и воздействия –М.1986.
СНиП II-23-81*. Стальные конструкции. Нормы проектирования. – М.1995.
СТ ЧГТУ 10-92 Стандарт предприятия. Курсовые и дипломные проекты. Общие требования к оформлению для строительных специальностей. – Челябинск: ЧГТУ 1993.
Примеры расчета металлических конструкций А.П. Мандриков - М.: Стройиздат. 1991 .-432с.