Рабочая программа 9 страница

- усилие, передаваемое наружным поясом колонны на траверсу;

- усилие, передаваемое внутренним поясом колонны на траверсу.

Диафрагмы и ребра рассчитываются аналогично одноименным элементам в базах центрально сжатых колонн с учетом соответствующих грузовых площадей.

Растягивающее усилие в анкерных болтах определяется из уравнения равновесия сил относительно центра тяжести эпюры сжимающих напряжений (см. рис. 33):

,

где ;

- длина сжатой зоны бетона;

.

Для выявления максимального значения необходимо рассмотреть различные комбинации усилий в нижнем сечении колонны. Усилия растяжения в болтах вызывают нагрузки, для которых . Площадь сечения анкерных болтов подсчитывается по формуле (18), в которой - количество анкерных болтов у каждого из поясов колонны.

6. Расчёт и конструирование сплошных подкрановых балок.

Конструкции сплошных подкрановых балок

Подкрановые балки - основные несущие элементы подкрановых конструкций - могут иметь различную конструктивную форму. Наиболее распространены сплошные подкрановые балки. Типы сечений сплошных подкрановых балок показаны на рисунке 34.

Рис.34. Сечения подкрановых балок.

Для разрезных балок пролетом 6м при кранах грузоподъемностью до 10т применяются прокатные двутавры с усиленным верхним поясом (рис. 34 а, б). При кранах грузоподъемностью до 50т применяются сварные подкрановые балки с более развитым верхним поясом (рис. 34 в). При пролетах подкрановых балок более 6м и кранах грузоподъемностью 50т и выше устраиваются специальные тормозные конструкции: тормозные балки (рис.34 г) или тормозные фермы (рис.34 д). Поясами тормозных балок или ферм являются верхние пояса смежных подкрановых балок, расположенных на колоннах средних рядов или верхний пояс подкрановой балки и поддерживающий элемент (обычно швеллер), устанавливаемый между колоннами вдоль здания. В качестве стенок тормозных балок применяется рифленый лист толщиной 6-10мм. Решетка тормозных ферм выполняется, как правило, из одиночных уголков. Целесообразность применения тормозных ферм появляется при ширине тормозных конструкции свыше 1,25м, пролетах подкрановых балок более 6м и грузоподъемности мостовых кранов от 80т.

С целью экономия материала сварные подкрановые балки в ряде случаев проектируют из двух марок сталей: стенку - из малоуглеродистой, пояса - из низколегированной.

Подсчет нагрузок, действующих на подкрановые балки.

Вертикальные и горизонтальные нагрузки от мостовых кранов передаются на подкрановую конструкцию через колеса крана. В зависимости от грузоподъемности крана с каждой стороны моста может быть два, четыре и более колес. Подкрановые конструкции рассчитывают, как правило, на нагрузки от двух сближенных кранов наибольшей грузоподъемности с тележками, приближенными к одному из рядов колонн.

Расчетное значение вертикальных сил определяется по формуле

,

где – коэффициент надежности по нагрузке для крановых нагрузок.

Расчетное значение горизонтальных сил, вызываемых торможением грузовой тележки, определяется по формуле

где T_n,k – нормативное значение горизонтальной силы, передаваемое одним колесом крана.

Расчетное значение горизонтальных сил, вызываемых перекосами мостовых кранов и непараллельностью крановых путей подсчитывается по формуле Т¹_k = 0,1× F_max,n×g_f ×g_n.

Нагрузка Т¹_k учитывается в тех случаях, когда здания оборудованы кранами групп режимов работы 7К, 8К. Нагрузки Т¹_k и Т_k одновременно учитывать не следует.

При расчете прочности и устойчивости подкрановых балок расченые значения крановых нагрузок необходимо умножать на коэффициент динамичности, равный:

1,2 - для вертикальных крановых нагрузок при шаге колонн не более 12м и группе режима работы мостовых кранов 8К;

1,1- для вертикальных крановых нагрузок при шаге колонн не более 12м и группах режима работы мостовых кранов 6К, 7К;

1,1 - для вертикальных крановых нагрузок при шаге колонн свыше 12м и группе режима работы мостовых кранов 8К;

1,1 - для горизонтальных крановых нагрузок от мостовых кранов группы режима работы 8К.

В остальных случаях коэффициент динамичности принимается равным 1,0.

Рис. 35. Схемы расположения кранов при определении Q_max: а) - для четырехколесных кранов; б) - для восьмиколесных кранов.

Собственный вес подкрановых конструкций принимается по справочным данным. Допускается учитывать влияние собственного веса подкрановых конструкций умножением расчетных усилий от вертикальной крановой нагрузки на коэффициент a, принимаемый равным:

1,03 - для балок пролетом 6м;

1,05 - для балок пролетом 12м,

1,08 - для балок пролетом 18м.

Для определения наибольшего значения поперечной силы Q_max в разрезной балке мостовые краны располагают таким образом, чтобы одна из сил F_max находилась непосредственно у опоры, а остальные были расположены как можно ближе к этой же опоре (рис.35).

Наибольший изгибающий момент в разрезной балке возникает при таком положении системы сил, когда равнодействующая всех сил и ближайшая к ней сила (критическая сила) равноудалены от середины пролета балки (рис.36). Максимальный изгибающий момент будет находится под критической силой.

Рис.36. Схема расположения кранов при определении M_max

Положение равнодействующей всех грузов относительно оси крайнего левого колеса (точка c на рис.36) может быть определено из уравнения

,

где – момент всех сил F_i относительно оси крайнего левого колеса.

Критическая сила определяется с помощью двух неравенств

;

’

где R_a - равнодействующая всех сил, расположенных слева от критической силы;

R_b - равнодействующая всех сил, расположенных справа от критической силы.

Если суммарная ширина двух сближенных кранов превышает пролет подкрановой балки, приходится делать несколько попыток определения критической силы. Сначала исследуется расстановка кранов, при которой на балке размещается максимально возможное количество колес. Если при такой расстановке выше указанные неравенства не будут выполнятся, краны смещаются вправо так, чтобы на балке располагалось на одно колесо меньше.

При определении М_max возможен и приближенный подход. Поскольку сечение с наибольшим моментом расположено близко к середине пролета балки, значение М_max можно определить, пользуясь линией влияния момента в середине пролета. Погрешность такого вычисления, как правило, не превышает 2%.

В неразрезных подкрановых балках наибольшие усилия определяются с помощью линий влияния, построенных для опорных и промежуточных сечений (балка разбивается на 8-10 равных частей). В каждом сечении определяются максимальные значения изгибающих моментов и поперечных сил путём наиболее невыгодного загружения линий влияния.

Расчетные значения изгибающего момента и поперечной силы от вертикальной нагрузки определяются по формулам

; (22)

, (23)

где y - коэффициент сочетания, равный: 0,85 - при учете работы двух мостовых кранов групп режимов работы 1К-6К; 0,95 - при учете работы двух мостовых кранов групп режимов работы 7К, 8К; 1 - при учете работы одного мостового крана;

- ординаты линии влияния М_max;

- ординаты линии влияния Q_max.

Расчетный изгибающий момент М_у от горизонтальной поперечной нагрузки определяется при том же положении кранов

, (24)

где Т - расчетное значение горизонтальной силы (T_k или ).

При определении расчетных значений изгибающих моментов в разрезных и неразрезных подкрановых балках пролётом 6м необходимо рассмотреть случаи загружения одним и двумя мостовыми кранами при коэффициенте сочетания y = 1 и y ¹ 1, соответственно.

Расчет сплошных подкрановых балок.

При расчете подкрановых балок используется приближенный подход. Условно считается, что вертикальная нагрузка воспринимается только сечением подкрановой балки, а горизонтальная – только тормозной балкой.

В зависимости от типа сечения подкрановой балки назначается коэффициент асимметрии m = 1,4-1,5 - для подкрановых балок с развитым верхним поясом без тормозных конструкций; m =1,0-1,2 - при наличии тормозных балок; m=1,0-1,1 - при наличии тормозных ферм.

Из условия прочности определяется требуемый момент сопротивления сечения

,

где - коэффициент, учитывающий влияние горизонтальных поперечных нагрузок;

- ширина сечения тормозной конструкции.

Минимальная высота подкрановой балки подсчитывается исходя из условия полного использования несущей способности материала балки

где - максимальный изгибающий момент от нормативной нагрузки определяемый по формуле (22) при загружении подкрановой балки одним мостовым краном и ;

- при кранах групп режимов работы 1К-6К;

- при кранах группы режима работы 7К;

- при кранах группы режима работы 8К.

Размер h_ПБ, принятый при компоновке поперечной рамы каркаса, должен отвечать условию

Толщина стенки подкрановой балки определяется из условия прочности на срез

где

Требуемая площадь сечения балки A_ТР, а также площади верхней A_fB и нижней A_fH полок подсчитываются по формулам

По полученным данным компонуется сечение балки, причем, из условия обеспечения местной устойчивости сжатого пояса при упругой работе отношение свеса сжатого пояса b_ef,B, к его толщине t_f,B не должно превышать предельное отношение

.

Расчет подкрановых балок, имеющих сечения, аналогичные приведенным на рис.34 в,г, на действие вертикальных и горизонтальных нагрузок, выполняется согласно требованиям п.5.17 [7] по формулам

(25)

. (26)

Коэффициент условия работы g_с при расчете подкрановых балок на прочность принимается равным 1.

Подкрановые балки с тормозной фермой необходимо проверить по формуле (26) и по формуле

, (27)

где усилие сжатия в верхнем поясе балки при работе его в составе тормозной фермы;

- местный изгибающий момент;

0,9 – коэффициент, учитывающий неразрезность пояса в узлах;

d – расстояние между узлами тормозной фермы;

j – коэффициент продольного изгиба верхнего пояса определяемый по гибкости относительно вертикальной оси балки при расчетной длине d;

– момент сопротивления верхнего пояса относительно вертикальной оси.

Если сечение подкрановой балки с тормозной фермой ослаблено отверстиями, то решающей будет проверка прочности по характеристикам "нетто" при j = 1.

Расчет на прочность стенок подкрановых балок (за исключением балок, рассчитываемых на выносливость, для кранов групп режимов работы 7К в цехах металлургических производств и 8К) выполняется по формулам

(28)

, (29)

где - местные напряжения в стенке балки;

- коэффициент увеличения вертикальной сосредоточенной нагрузки, принимаемый равным:

1,6 - для группы режима работы кранов 8К с жестким подвесом груза;

1,4 - то же с гибким подвесом груза;

1,3 - для групп режима работы кранов 7К;

1,1 - в остальных случаях в том числе и при проверке местной устойчивости стенок балок независимо от группы режима работы кранов;

l_ef - условная длина распределения нагрузки от колеса на стенку, определяемая по формуле

;

где c - коэффициент принимаемый равным 3,25 для сварных и прокатных балок и равным 4,5 - для балок на высокопрочных болтах;

I _{l f} - сумма собственных моментов в инерции сечений верхнего пояса балки и кранового рельса либо общий момент инерции сечения пояса и рельса при совместной работе рельса и пояса;

b ₁ - коэффициент, принимаемый равным 1,30 при расчете сечений на опорах неразрезных балок, либо 1,15 - в остальных случаях.

Значение напряжений в формуле (28) необходимо определять в одной и той же точке балки (на уровне поясных швов).

Расчет подкрановых балок на срез выполняется по формуле (29), а прочность стенки на действие сил F_max от давления колес проверяется по формуле

.

Подкрановые балки без тормозной конструкции требуется проверить на общую устойчивость (см. п.5.15[7]).

Расчет подкрановых балок на выносливость производится при числе циклов загружения по формуле

,

где - напряжения в поясе от вертикальной крановой нагрузки;

- коэффициент, учитывающий количество циклов загружений и принимаемый равным:

0,77 - при кранах групп режимов работы 7К (в цехах металлургических производств) и 8К;

1,1 - в остальных случаях;

- расчетное сопротивление усталости, принимаемое по табл.32[7];

- коэффициент, определяемый по табл.33[7].

Местная устойчивость стенок подкрановых балок проверяется также как и у обычных балок. При условной гибкости стенок их следует укреплять поперечными ребрами жесткости с шагом не более 2h_w при и с шагом не более 2,5 h_w при .

Проверка устойчивости стенок подкрановых балок требуется при . Рекомендации по проверке местной устойчивости стенок приведены в п.7.6 [7].

Расчет соединения поясов подкрановых балок со стенкой может быть выполнен по формулам (15.20) и (7.56) [1].

Вопросы для самопроверки

1. Процентное содержание углерода в сталях, применяемых в строительстве.
2. От чего зависит нормативное сопротивление стали?
3. Вредные примеси стали.
4. Дать определение: “Старение стали”.
5. Признаки хрупкого разрушения.
6. Дать определение: “наклёп”.
7. Дать определение: “Условный предел текучести”.
8. Связь напряжений и деформаций в упругой стадии работы материала. Размерность и величина модуля упругости.
9. Дать определение: “Порог хладноломкости”.
10. Что учитывают коэффициенты надёжности по нагрузке?
11. Проверка прочности центрально-нагруженного элемента.
12. Проверка прочности изгибаемого элемента по нормальным напряжениям.
13. Проверка прочности изгибаемого элемента по нормальным напряжениям с учетом развития пластических деформаций.

14. Проверка прочности изгибаемых элементов по касательным напряжениям.

1. Проверка общей устойчивости изгибаемого элемента.
2. Как обеспечивается местная устойчивость сжатого пояса балки?
3. Как обеспечивается местная устойчивость стенки балки.
4. Проверка местных напряжений в балках.
5. Проверка устойчивости внецентренно – сжатого (сжато - изогнутого) стержня в плоскости действия момента.
6. Проверка устойчивости внецентренно – сжатого (сжатого - изогнутого) стрежня из плоскости действия момента.
7. Обеспечение местной устойчивости стенки центрально – сжатой колонны двутаврового сечения.
8. Проверка жесткости балок.
9. Проверка прочности стыковых швов при действии продольной силы.
10. Проверка прочности сварных соединений, выполненных угловыми швами при действии продольной силы.
11. Наименьшая расчетная длина углового шва.
12. От чего зависит прочность соединений на высокопрочных болтах?
13. Минимальное расстояние между центрами болтов в любом направлении.
14. Определить расчетную длину опорного раскоса длиной 4,0 м в плоскости и из плоскости фермы при наличии подкоса.
15. Минимальные зазоры между мостовым краном и фермой, между мостовым краном и колонной.
16. Назначение связей между колоннами.
17. Особенности проверки жесткости подкрановых балок.
18. Правило, используемое при подсчете максимального изгибающего момента в разрезной подкрановой балке.
19. Как обеспечивается жесткое сопряжение стропильной фермы с колонной в каркасах производственных зданий.
20. Особенности определения усилия Q_max в траверсе (узел сопряжения верхней и нижней частей ступенчатой колонны).
21. От каких воздействий в подкрановых балках возникают усилия в горизонтальной плоскости?
22. Особенности расчета подкрановых балок на вертикальную и горизонтальную нагрузку.
23. Проверка приведенных напряжений в балках.
24. Длина здания, в покрытии которого должны быть предусмотрены дополнительные поперечные связи.
25. Максимальная длина светоаэрационного фонаря.
26. Особенности проверки жесткости прогонов.
27. Способы повышения эффективности конструкций больших пролетов.
28. Виды опорных шарниров арок.
29. Виды куполов.
30. Особенности работы усиленных под нагрузкой конструкций.
31. Классификация опор линий электропередач по назначению.
32. Способы борьбы с потерей лёгких фракций нефтепродуктов при их хранении в резервуарах.
33. Предельная толщина стенки резервуаров, позволяющая использовать метод рулонирования.
34. Как обеспечивается герметизация мокрых газгольдеров?
35. Условия применения сухих газгольдеров.
36. Защита стенок бункеров от истирания.
37. Конструктивные схемы каркасов многоэтажных зданий.
38. Наиболее эффективная схема усиления балок.
39. Расчёт балок на выносливость.
40. Проверка прочности с учётом хрупкого разрушения.
41. Конструктивные требования по назначению размеров сечения поясов балок.
42. Определение толщины стенки балки.
43. В каких случаях можно использовать расчётную схему ферм с шарнирным сопряжением элементов в узлах.
44. Какие подкрановые балки экономичнее по расходу материала: разрезные или неразрезные и область их применения?
45. Какая методика применяется при расчёте строительных (в т.ч. металлических) конструкций.
46. На какие (в основном) усилия работает наружное опорное кольцо висячих покрытий?

Варианты заданий для курсовых проектов.

Шифр задания состоит из четырех цифр abcd и определяется двумя цифрами порядкового номера студента по списку (ab), например 01, 23 и т.п. и двумя последними цифрами номера зачетной книжки (cd). Варианты заданий определяются по таблице 29 для первого курсового проекта и по таблице 30 для второго курсового проекта. Материал фундаментов для второго курсового проекта выбирается по таблице 29. Материал элементов конструкций балочной клетки и поперечной рамы в первом и втором курсовых проектах выбирается студентами самостоятельно. Настил балочной клетки для всех вариантов стальной.

Таблица 29

Размеры рабочей площадки в плане (АхВ), м	Отметка верха настила (dн), м	Временная (Рn) и постоянная (gn) нормативные нагрузки, кН/м^2	Материал фундамента
b	A	d	B	a + d	dн	a + b	Рn	gn	a + b	Бетон класса
										В 25
						В 25
										В 25
						В 20
										В 25
						В 15
6										В 15
						В 15
						В 15
										В 20
						В 20
						В 20

Таблица 30

Размеры здания в плане (AxL), м

Шаг колонн (В), м

Отметка головки кранового рельса (dr), м

Грузоподъемность мостовых кранов (Q), т

Район строительства

Наличие фонаря

Тип кровли

b

A

a

L

d

B

d

dr

a

d

Q

b

Город

с

да+ нет–

b

Наименование

1

0; 2; 4; 6; 8.

0; 1.

0,1

Волгоград

+

0; 2; 4; 6; 8.

По прогонам с применением профнастила

2,3

Ставрополь

-

4,5

Москва

+

6,7

Омск

-

8,9

Саратов

+

1; 3; 5; 7; 9.

2; 3.

0;1;2.

Казань

-

1; 3; 5; 7; 9.

Беспрогонная с применением железобетонных ребристых плит

3; 4; 5.

Нижний Новгород

+

Южно-Сахалинск

-

6; 7; 8; 9.

Пермь

+

Новокузнецк

-

Дата добавления: 2015-07-19