Бескрановые здания (рис. 2.3). Размеры по вертикали определяют по отношению к нулевой отметке, соответствующей уровню пола.
Полезную высоту здания Н0, от уровня пола до низа фермы, принимают в соответствии с технологическим заданием, но не менее 2,4 м и назначают ее кратной 0,6 м. При выборе Н0 в качестве определяющего фактора выступает либо габаритный размер по высоте стационарного оборудования Нob
Н0 = Hob + (200...400) мм,(2.3)
либо параметры напольного транспортного средства и перемещаемого груза. \
Высота колонны от низа базы до нижнего пояса фермы
H = Н0 + Нb ,(2.4)
где Нb - заглубление опорной базы колонны ниже нулевой отметки, которое назначают так, чтобы верх базы (анкеров или ребер и траверс) не доходил до уровня чистого пола на 50...100 мм. Окончательно этот размер можно установить только после расчета базы. Для статического расчета рамы вы можете назначить его весьма приближенно. Если предполагаете выполнить базу из толстой плиты без траверс (в зданиях небольших пролетов), то назначьте Hb = 150...200 мм, при больших пролетах и нагрузках - Нb = 400...600 мм.
Участок в пределах высоты опорной части ригеля при шарнирном сопряжении его с колонной обычно оформляют в виде отдельного отправочного элемента - опорной стойки (см. рис. 1.33). Длину этой стойки hr0 принимают равной высоте фермы на опоре. Вы можете ориентироваться на типовые серии стропильных ферм для пролетов 18...36 м, в которых рекомендованы двускатные фермы с уклоном i = 1,5...2,5% и высотой на опоре 3150 мм, а также на типовые серии ферм из парных уголков пониженной высоты - 2250 мм для пролетов 18 и 24 м, которые применяют только при покрытиях из стальных профилированных настилов, уложенных по прогонам.
70
Рис. 2.3. Схема каркаса бескранового здания
Рис. 2.4. Схема каркаса здания с подвесными кранами
Высоту сечения колонн в плоскости рамы назначают из условия жесткости, ориентировочно принимая h = (1/20...1/30)H.
Здания с подвесными мостовыми кранами (рис. 2.4). Исходным параметром, определяющим высоту Н0, является отметка максимального подъема крюка крана Hk, который указывают в технологическом задании на проектирование. Она зависит от габаритов транспортируемого груза, требуемой высоты его подъема и длины строповочных устройств.
Полная полезная высота
H0 = Hk + Hcr + Hp + c,(2.5)
где Нcr - габаритный размер крана от верхнего положения крюка до нижней поверхности колеса (см. табл. П.3.1 и П.3.2); Нр - высота конструкций подвески, с - размер, учитывающий прогиб стропильной фермы (при L = 18 м, c = 200 мм; L = 24 м, c = 300 мм; L = 30...36 м, c = 400 мм).
Как и в бескрановых зданиях Н0 принимают кратной 0,6 м. При определении высоты колонны Н не забудьте добавить величину заглубления Нb, как было указано выше.
Привязка наружной грани колонны к продольной оси рекомендуется нулевой, а высота сечения колонны h ≥ 1/25H. Размещение крановых путей в плане определяется технологическим заданием. Зазор между внутренней гранью колонны и торцевой плоскостью крана должен быть не менее 100 мм.
Здания с мостовыми опорными кранами (рис. 2.5). Исходным данным при определении размеров по вертикали является отметка головки кранового рельса H1, которую задают в технологическом задании на проектирование.
Размер H2 включает в себя габаритный размер мостового крана Нcr - от головки кранового рельса до верхней точки тележки крана, допуск
71
Рис. 2.5. Схема каркаса здания с мостовыми опорными кранами:a - опирание крана на консоли;
б - опирание крана на подкрановые стойки;
в, г - опирание крана на подкрановую ветвь нижней части колонны
на изготовление крана 100 мм, зазор с, который учитывает прогиб фермы и провисание связей по нижним поясам ферм. В зависимости от пролета с = 200...400 мм
Н2 = Нсr + 100 + с.(2.6)
При этом, как и в предшествующих схемах,
Н0 = Н1 + Н2 .(2.7)
Для соблюдения условий унификации принимают Н2 кратным 200 мм и Н0 кратным 600 мм. При корректировке Н0 размер Н2 принимают минимально необходимым с кратностью 200 мм, а H1 увеличивают, назначив его из условия
72
Н1 = Н0 - Н2.(2.8)
При проектировании здания однопролетного или многопролетного с одинаковой высотой пролетов, оборудованного мостовыми опорными кранами разной грузоподъемности, размер Н2 определяют по параметрам крана большей грузоподъемности.
Полная высота колонны
H = Н0 + Нb.(2.9)
Величину заглубления колонны Нb принимают, как было указано выше, с учетом высоты траверсы базы колонны. Предварительно можно принять Hb = 500...800 мм и уточнить после проектирования базы.
Размеры верхней Hv и нижней Нn частей колонны составляют
Hv = hb + hrs + H2;(2.10)
Hn = H - Hv.(2.11)
Высоту сечения подкрановой балки при компоновке можно назначить в пределах 1/8... 1/10lb (lb - пролет подкрановой балки, равный шагу колонн) и уточнить при последующем проектировании. Высота кранового рельса указана в табл. П3.4.
Высоту сечения подкрановой консоли hc можно назначить в пределах 400...600 мм и после проектирования колонны уточнить. Некоторое отличие в заданных и фактических размерах мало скажется на результатах статического расчета.
Размеры по горизонтали (см. рис. 2.5). В схемах а и б высота сечения колонны h ≥ 1/25H; расстояние от оси колонны до оси подкрановой балки
L1 ≥ B1 + (h - a) + 15 мм,(2.12)
где B1 - выступающая за ось рельса часть кранового моста (см. табл. П3.3 или стандарты на краны), (h - a) - расстояние от продольной оси здания до внутренней грани колонны; 75 мм - минимальный зазор между краном и колонной.
Пролет крана должен быть увязан с пролетом здания
Lcr = L - 2L1,(2.13)
а поскольку пролеты кранов Lcr кратны 500 мм, размер L1 должен быть кратным 250 мм, т.е. его следует принимать равным 750, 1000, 1250, 1500 мм.
73
Для ступенчатой колонны (схема в) из условия жесткости высота сечения в верхней части колонны hv ≥ 1/12H2. Если ригель примыкает к колонне сбоку (рис. 7.20 [1] ), то при использовании унифицированных стропильных ферм с привязкой торца фермы к разбивочной оси 200 мм hv = а + 200, т.е. этот размер следует принять 450 или 700 мм.
В зданиях с кранами режима работы 7К и 8К, а также в некоторых случаях при более низком режиме по правилам Госгортехнадзора вдоль крановых путей следует предусматривать проходы. Проходы могут быть организованы через проемы в стенке колонны либо сбоку между колонной и краном (рис. 2.6). Ширину прохода назначают не менее 400 мм, высоту - 1800 мм. При проходе в стенке колонны высота сечения верхней части колонны hv должна быть не менее 1000 мм. При устройстве прохода сбоку размер L1 (2.12) дополнительно включает габарит прохода 400 мм и ограждения 50 мм, т.е.
L1 ≥ B1 + h - a + 525.
Высоту сечения нижней части колонны принимают равной расстоянию от наружной грани до оси подкрановой ветви, т.е
hn = a +L1.(2.14)
Для обеспечения жесткости колонны в плоскости рамы рекомендуется назначать hn ≥ ≥ 1/20H, а при режимах работы крана 7К-8К hn ≥ 1/15H.
Колонны средних рядов в многопролетных зданиях компонуют аналогично. Как правило, проектируют их симметричными с высотой сечения верхней части не менее 1/12H2. В случае примыкания ригеля к колонне среднего ряда сбоку приходится иногда нарушать унифицированную
Рис. 2. 6. Схемы колонн при наличии проходов:а - ступенчатые колонны с проходом внутри надкрановой части;
б - то же, с проходом сбоку
74
привязку торца фермы к разбивочной оси. Высоту сечения подкрановой части принимают hn = 2L1, причем hn ≥ 1/20Н. Прикранах различной грузоподъемности в соседних пролетах hn = L1 + L1 , L1 ≠ L1 (L1 - расстояние от оси колонны до оси второй подкрановой балки), поэтому разбивочная ось может быть смещена в сторону пролета с краном меньшей грузоподъемности, но лучше принимать симметричную колонну с hn = 2L1,max.
Верхнюю (надкрановую) часть колонны проектируют сплошностенчатой из прокатного или сварного двутавра, нижнюю (подкрановую) при hn ≤ 1 м сплошностенчатой, при hn > 1,2 м - решетчатой.
Пример 2.1. Выполнить компоновку поперечной рамы однопролетного здания (цех запасных частей сельскохозяйственной техники). Исходные данные (рис. 2.7, а): пролет L = 24 м; наличие двух линий подвесных кранов, в левой части с кранами Q = 3,2 т и зоной обслуживания в поперечном направлении до 1 5 м, в правой - Q = 1 т при зоне обслуживания до 6 м; высота подъема крюка Hк = 5,5 м.
Компоновка рамы по вертикали. По табл. П3.1 для крана Q = 3,2 т при L = 15,0 м Hсr = 2010 мм. Принимаем балку кранового пути I36M. По рис. 2.7, б Нр = 120 + 30 + 360 - 16 = 494 мм.
Для крана Q = 1 т при L = 6,0 м Нcr = 1200 мм.
Балка кранового пути - I24M; Hp = 120 + 30 + 240 - 14 = 376 мм.
Полезную высоту определяем по крану большей грузоподъемности (2.5)
H0 = 5,5 + 2,01 + 0,494 + 0,3 = 8,304 м.
Принимаем (кратно 0,6 м) H0 = 8,4 м. Заглубление базы колонны Нb= 150 мм (база с плитой большой толщины без траверс). Полная высота колонны H = 8,4 + 0,15 = 8,55 м. Для ригеля используем типовую ферму пролетом 24 м пониженной высоты с элементами из парных уголков hr = 2250 мм.
Компоновка рамы по горизонтали. Так как цех должен быть оборудован лишь подвесными кранами, то привязку колонн к продольным разбивочным осям принимаем нулевой
Рис. 2.7. К примеру 2.1:а - схема поперечной рамы;
б - узел подвески кранового пути
75
(а = 0). Ориентировочно высоту сечения колонны при H = 8550 мм зададим h = 450 мм (h ≥ 1/25H). Схема размещения кранов показана на рис. 2.7. Размеры назначены с учетом минимальных зазоров (100 мм) между внутренними гранями колонн и выступающими частями кранов, а также между кранами.
Пример 2.2. Скомпоновать поперечную раму двухпролетного здания с размерами пролетов 18 м (пролет А - Б) и 24 м (пролет Б - В). Шаг колонн по всем рядам 12 м. В пролете А - Б требуется установить 2 крана грузоподъемностью 10 т, в пролете Б - В - 2 крана грузоподъемностью 20/5 т. Режим работы кранов - 5К. Отметка головки рельсов H1 в обоих пролетах по технологическому заданию одинаковая и равна 6,5 м.
Поскольку краны имеют небольшую грузоподъемность (Q ≤ 20 т), принимаем колонны постоянного сечения, а подкрановые балки опираем на консоли (рис. 2.1, г).
В качестве ригеля рамы используем типовые стропильные фермы с параллельными поясами и сечениями элементов из уголков. При пролетах 18 и 24 м можно взять фермы пониженной высоты hr0 = 2250 мм. Опирание ферм на колонны сверху (рис. 7.19 [1]).
Компоновка рамы по вертикали. По табл. П3.3 для крана Q = 10 т, Hсr = 1900 мм; В1 = 230 мм; для крана Q = 20/5 т - Нсr = 2400 мм; В1 = 260 мм. Тип рельса КР70 с высотой hrs = 120 мм (табл. П3.4).
Для пролета А - Б по формулам (2.6) и (2.7)
H2 = 1900 + 100 + 200 = 2200 мм (при L = 18 м принимаем с = 200 мм);
H0 = 2200 + 6500 = 8700 мм.
Для пролета Б - В
H2 = 2400 + 100 + 300=2800 мм (при L = 24 м, с = 300 мм); H0 = 2800 + 6500 = 9300 мм.
При разности высот соседних пролетов менее 1 м нет смысла усложнять конструкцию здания и делать перепад высот. Кроме того, в местах перепада образуются снеговые мешки, поэтому полезную высоту принимаем одинаковой (по большей из полученных высот). Учитывая модуль 0,6 м, принимаем H0 = 9600 мм.
Проведем корректировку размера Н1 и примем Н1 = 9600 - 2800 = 6800 мм.
Для пролета А - Б можно было бы взять Н1 = 9600 - 2200 = 7400 мм, т.е. сделать отметки головки рельсов в пролетах разными. Однако при этом получим более сложный узел крепления консолей по среднему ряду, кроме того, при разных отметках поясов балок вы не сможете сделать общую тормозную конструкцию. Поэтому, если разница в отметках головок рельсов невелика, лучше принять их одинаковыми.
Полная длина колонны с учетом заглубления H = 9600 + 600 = 10200 мм. (Принимаем базу колонны с траверсами Hb = 600 мм.)
По формулам (2.10), (2.11) Hv = 1200 + 120 + 2800 = 4120 мм; Hn = 10200 - 4120 = 6080 мм; здесь высота подкрановой балки hb =1200 мм (1/10lb); высота рельса hrs = 120 мм.
Высоту сечения консоли hс ориентировочно примем равной 500 мм.
Компоновка рамы по горизонтали. При шаге рам 12 м принимаем привязку а = 250 мм. Высоту сечения колонн назначаем для крайних рядов h = 500 мм (h ≥ 1/25H), для среднего ряда h = 600 мм.
Расстояние от разбивочной оси до оси подкрановых балок по рядам А и В (2.12):
Для пролета А - Б L1 ≥ 230 + (500 - 250) + 75 = 555 мм, принимаем L1 = 750 мм (кратно 250 мм). Пролет крана Lcr = 18,0 - 2 · 0,75 = 16,5 м.
Для пролета Б - В L1 ≥ 260 + (500 - 250) + 75 = 585 мм. Принимаем L1 = 750 мм. Пролет крана Lcr = 24 - 2 · 0,75 = 22,5 м.
Проверим наличие зазора между колонной и краном по ряду Б (пролет Б - В)
C = L1 - B1 - h/2 = 750 - 260 - 600/2 = 190 мм > 75 мм.
Схема рамы приведена на рис. 2.8.
Пример 2.3. Скомпоновать поперечную раму однопролетного здания пролетом 24 м. Шаг колонн - 12 м. В пролете требуется установить два крана Q = 80/20 т режима работы 5К. Отметки головка рельса по технологическому заданию Н1 = 10 м.
76
Рис. 2.8. Компоновка поперечной рамы к примеру 2.2
При кранах Q > 30 т принимаем схему д (см. рис. 2.1) со ступенчатыми колоннами и опиранием подкрановых балок на уступ колонны.
В качестве ригеля используем стропильную ферму из парных уголков с параллельными поясами пониженной высоты hr0 = 2250 мм. Опирание ферм на колонну сбоку (рис. 7.20 [1]).
Компоновка рамы по вертикали. По табл. П3.3 для крана (Q = 80/20 т Нcr = 3700 мм; B = 400 мм. Тип рельса КР100; hrs = 150 мм.
По формулам (2.6) и (2.7) H2 = 3700 + 100 + 300=4100 мм (при L = 24 м с = 300 мм); H0 = 4100 + 10000 = 14100 мм. Принимаем H0 = 14400 мм (модуль 0,6 м).
Полная длина колонны H = 14400 + 600 = 15000 мм (для базы с траверсами принимаем Hb = 600 мм).
Корректируем отметки головки рельса и принимаем Н1 = 14400 - 4100 = 10300 мм. По формулам (2.10) и (2.11) Н = 1500 + 150 + 4100 = 5750 мм; Нn = 15000 - 5750=9250 мм. Здесь высота подкрановой балки hb = 1500 мм (1/8lb), высота рельс hrs = 150 мм.
Компоновка рамы по горизонтали. При шаге рам 12 м и кранах грузоподъемности свыше 70 т принимаем а = 500 мм.
Для обеспечения унифицированной привязки торца фермы к разбивочной оси (200 мм) принимаем hv = а + 200 = 700 мм. По условию жесткости hv > 1/12Hv = 5750/12 = 480 мм.
По формуле (2.12) L1 ≥ 400 + (700 - 500) + 75 = 675 мм. Принимаем L1 = 750 мм. Пролет крана Lcr = 24 - 2 · 0,75 = 22,5 м. Высота сечения нижней части колонны hn = 500 + 750 = 1250 мм. По условиям жесткости hn = 1250 > 1/20Н = 1500/20 = 750 мм. Схема рамы приведена на рис. 2.9.
Пример 2.4. Скомпоновать поперечную раму однопролетного здания по данным примера 2.3 при кранах режима работы 8К.
Вертикальные размеры рамы остаются без изменения.
Для обеспечения прохода в теле колонны принимаем h = 1000 мм.
По формуле (2.12) L1 = 400 + (1000 - 500) + 75 = 975 мм. Принимаем L1 = 1000 мм. Высота сечения нижней части колонны hn = a + L1 = 500 + 1000 = 1500 мм ≥ 1/15H = 1/15 · 15000 = 1000 мм.
77
Рис. 2.9. Компоновка поперечной рамы к примеру 2.3
Если устроить проход сбоку, то L1 = 400 + (700 - 500) + 525 = 1125 мм. Принимаем L1 = 1250 мм, тогда hn = 500 + 1250 = 1750 мм.
78
