2015-04-12
1860
Вес внецентренно-сжатой ступенчатой колонны складывается из веса верхней (надкрановой) Gкв и нижней (подкрановой) Gкн частей колонны. Так как в ступенчатых колоннах одноэтажных производственных зданий конструктивные решения и величина действующей нормальной силы в верхней и нижней частях колонны значительно отличаются, определение веса этих частей выполняют отдельно.
Нормативную величину собственного веса участка колонны постоянного сечения на стадии вариантного проектирования колонны определяют по формуле
Gк,i = (∑ Fiρψкlк,i / кМ)/ Ry,
где ∑ Fi – расчетная продольная сжимающая сила, действующая в пределах рассматриваемого участка колонны и вызываемая совместным действием всех возможных i нагрузок;
ψк – конструктивный коэффициент (ψк = 1,2 – 1,6 для сплошного сечения надкрановой части колонны,
ψк = 1,7…2,4 для сквозного сечения подкрановой части колонны);
lк,i – длина (верхнего или нижнего) участка колонны определенной конструктивной формы, испытывающего воздействие постоянной по величине нормальной силы;
|
|
|
кМ – коэффициент, учитывающий влияние изгибающего момента на размеры поперечного сечения колонны. В ступенчатой колонне для сплошной надкрановой части кМ = 0,25 – 0,30; для сквозной подкрановой части, имеющей более развитое сечение, кМ = 0,4 – 0,5.
Для надкрановой части колонны наибольшую сжимающую продольную силу ∑ Fв определяют от совместного действия:
– веса ограждающих конструкций покрытия gпк;
– веса прогонов gпр;
– веса стропильной фермы со связями gф;
– веса подстропильной фермы (при решении покрытия с подстропильными фермами) gпф;
– веса стенового ограждения, расположенного в пределах надкрановой части колонны и шатра, Gст,в;
– собственного веса надкрановой части колонны (на стадии сравнения вариантов этой величиной можно пренебречь);
– снеговой нагрузки Sg.
Для подкрановой части колонны наибольшую сжимающую продольную силу ∑ Fн определяют от совместного действия:
– наибольшей сжимающей продольной силы в надкрановой части колонны ∑ Fв;
– максимального вертикального давления на колонну от мостовых кранов D max;
– собственного веса подкрановой балки, включающего вес связей и рельса с креплениями, Gпб;
– веса стенового ограждения, расположенного в пределах подкрановой части колонны (от нулевой отметки до уступа), Gст,н;
– собственного веса надкрановой части колонны Gкв;
– собственного веса подкрановой части колонны (на стадии сравнения вариантов этой величиной можно пренебречь).
Вес ступенчатой колонны при шаге В = 6 м
1. Надкрановая часть колонны.
При шаге колонн 6 м высота подкрановой балки под краны грузоподъемностью Q max = 100 т – h′б = В /6 = 6000 / 6 = 1000 мм (принята по табл. 6.3).
|
|
|
Высота верхней части колонны
Н′в = Н 2 + h′б + hр = 4400 + 1000 + 200 = 5600 мм.
Продольная сжимающая сила
∑ Fв = (gпк + gпр + gф + Sg) BL /2 + Gст,в =
= (1,43 + 0,0684 · 1,05 + 0,224 · 1,05 + 1,2) 6 · 30 / 2 + 94,5 = 358,85 кН,
где Gст,в – вес стенового ограждения, расположенного в пределах надкрановой части колонны и шатра.
Постоянные нагрузки от стенового ограждения определяют по весовым показателям принятых навесных панелей.
В рассматриваемом примере для отапливаемых зданий приняты панели из ячеистого бетона с условной расчетной нагрузкой от веса стен на 1 м2 поверхности стены gст = 250 – 330 кг/м2 и толщиной tст = 300 – 400 мм (большая величина для районов строительства с более низкими расчетными температурами воздуха); для неотапливаемых зданий приняты сборные железобетонные панели с расчетной нагрузкой от веса стен gст = 150 – 200 кг/м2 и толщиной tст = 150 – 200 мм (большая величина для большего шага колонн).
Приняв gст = 250 кг/м2 = 2,5 кН/м2, определяем вес стенового ограждения:
Gст,в = gст [ H′в (1 – α) + Hш ] В =2,5 [5,6 (1 – 0,5) + 3,5] 6 = 94,5 кН,
где α = 0,5 – коэффициент, учитывающий наличие в стене оконных проемов.
Вес надкрановой части колонны
Gк,в = (∑ Fвρψкlк,в / кМ)/ Ry =
= (358,85 · 78,5 · 1,5 · 5,6 / 0,25) / (24 · 104) = 3,94 кН = 394 кг,
здесь приняты: ψк = 1,5; lк,в = H′в = 5,6 м; кМ = 0,25.
2. Подкрановая часть колонны.
Рис. 7.2. Схемы расположения колес одного крана на рельсе
Продольная сжимающая сила
∑ Fн = ∑ Fв + D max + Gпб + Gст,н + Gк,в =
= 358,85 + 1246,65 + 25,34 + 101,25 + 3,94 = 1736 кН,
где вес стенового ограждения, расположенного в пределах подкрановой части колонны от нулевой отметки, равен:
Gст,н = gст (Hн – Hф) (1 – α) В =2,5 (14,1 – 0,6) (1 – 0,5) 6 = 101,25 кН;
D max – вертикальное давление на колонну от двух сближенных мостовых кранов наибольшей грузоподъемности (в цехе, обслуживаемом одним краном, – от одного крана). Схема расположения колес одного крана на рельсе показана на рис. 7.2. D max определяется по линии влияния опорной реакции подкрановой балки (рис. 7.3).
Рис. 7.3. Схема загружения линии влияния опорной реакции подкрановых балок нагрузками от колес мостовых кранов:
а – при шаге колонн 6 м; б – при шаге колонн 12 м
Невыгодное расположение кранов на балке: одно колесо ставят на колонну, другие приближают на минимально возможное расстояние к колонне.
где γf = 1,1 – коэффициент надежности по нагрузке для крановых нагрузок;
ψ – коэффициент сочетаний, равный ψ = 0,85 при учете двух кранов с режимами работы 1К – 6К; ψ = 0,95 при учете двух кранов с режимами работы 7К – 8К и ψ = 1 при учете одного крана.
Fk, max– максимальное нормативное давление на колесо крана, приводимое в стандартах на краны:
Fk 1,max = 450 кН и Fk 2,max = 480 кН для крана Q = 100/20(см. табл. 6.2);
yi – ордината линии влияния опорной реакции подкрановой балки;
n – число колес двух кранов, передающих нагрузку через подкрановые балки на рассматриваемую колонну.
Вес подкрановой части колонны
Gк,н = (∑ Fнρψкlк,н / кМ)/ Ry =
= (1736 · 78,5 · 2 · 14,1 / 0,45) / (24 · 104) = 35,58 кН = 3558 кг,
здесь ψк = 2; lк н = Hн = 14,1 м; кМ = 0,45.
Вес ступенчатой колонны
Gк = Gк,в + Gк,н = 394 + 3558 = 3952 кг.
Расход стали на 1 м2 площади цеха
gк = 2 Gк /(ВL) = 2 · 3952 / (6 · 30) = 43,91кг/м2.
Вес ступенчатой колонны при шаге В = 12 м
1. Надкрановая часть колонны.
Продольная сжимающая сила
∑ Fв = (gпк + gпр + gф + Sg) BL /2 + Gст,в =
= (1,43 + 0,119 · 1,05 + 0,167 · 1,05 + 1,2) 12 · 30 / 2 + 199,5 = 726,9 кН,
где вес стенового ограждения, расположенного в пределах надкрановой части колонны и шатра, равен:
Gст,в = gст [ Hв (1 – α) + Hш ] В =2,5 [6,3 (1 – 0,5) + 3,5] 12 = 199,5 кН.
Вес надкрановой части колонны
Gк,в = (∑ Fвρψкlк в / кМ)/ Ry =
= (726,9 · 78,5 · 1,5 · 6,3 / 0,25) / (24 · 104) = 8,99 кН = 899 кг,
где lк в = Hв = 6,3 м.
2. Подкрановая часть колонны.
Продольная сжимающая сила
∑ Fн = ∑ Fв + D max + Gпб + Gст,н + Gк,в =
|
|
|
= 726,9 + 2109,98 + 84,38 + 202,5 + 8,99 = 3132,75 кН,
здесь вес стенового ограждения, расположенного в пределах подкрановой части колонны от нулевой отметки, равен:
Gст,н = gст (Hн – Hф) (1 – α) В =2,5 (14,1 – 0,6) (1 – 0,5) 12 = 202,5 кН;
Вес подкрановой части колонны
Gк,н = (∑ Fнρψкlк,н / кМ)/ Ry =
= (3132,75 · 78,5 · 2 · 14,1 / 0,45) / (24 · 104) = 64,21 кН = 6421 кг.
Вес ступенчатой колонны
Gк = Gк,в + Gк,н = 899 + 6421 = 7320 кг.
Расход стали на 1 м2 площади цеха
gк = 2 Gк /(ВL) = 2 · 7320 / (12 · 30) = 40,67 кг/м2.
Вес ступенчатой колонны при шаге В = 12 м с применением подстропильных ферм
1. Надкрановая часть колонны.
Продольная сжимающая сила
∑ Fв = (gпк + gпр + gф + Sg) BL /2 + Gст,в + Gпф =
= (1,43 + 0,0684 · 1,05 + 0,224 · 1,05 + 1,2) 12 · 30 / 2 + 199,5 + 15,55 · 1,05 =
= 744,49 кН.
Вес надкрановой части колонны
Gк,в = (∑ Fвρψкlк,в / кМ)/ Ry =
= (744,49 · 78,5 · 1,5 · 6,3 / 0,25) / (24 · 104) = 9,2 кН = 920 кг.
2. Подкрановая часть колонны.
Продольная сжимающая сила
∑ Fн = ∑ Fв + D max + Gпб + Gст,н + Gк,в =
= 744,49 + 2109,98 + 84,38 + 202,5 + 9,2 = 3150,55 кН.
Вес подкрановой части колонны
Gк,н = (∑ Fнρψкlк,н / кМ)/ Ry =
= (3150,55 · 78,5 · 2 · 14,1 / 0,45) / (24 · 104) = 70,69 кН = 6459 кг.
Вес ступенчатой колонны
Gк = Gк,в + Gк,н = 920 + 6459 = 7379 кг.
Расход стали на 1 м2 площади цеха
gк = 2 Gк /(ВL) = 2 · 7379 / (12 · 30) = 41кг/м2.
