Пособие по проектированию конвейерных галерей - файл n1.doc

Пособие по проектированию конвейерных галерей
скачать (2542 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.doc2542kb.13.09.2012 13:27скачать

n1.doc

1   2   3   4   5   6   7   8

Расчет пролетных строений с несущими конструкциями из круглых цилиндрических оболочек
4.32. Пролетные строения галерей из цилиндрических оболочек выполняются по схеме разрезной балки с консолями или без консолей.
4.33. Расчет пролетных строений с несущими конструкциями из круглых цилиндрических оболочек выполняется в соответствии со СНиП II-23-81*.
4.34. Поперечные ветровые нагрузки при расчете цилиндрических пролетных строений, как правило, из-за малости их влияния на напряженное состояние не учитываются.
4.35. При расчете на прочность пролетное строение, подкрепленное шпангоутами, рассматривается как стержень кольцевого поперечного сечения (рис.16), изгибаемый и внецентренно сжатый в одной из главных плоскостей. Напряжения определяются по формулам:
; (25)
,
где - радиус срединной поверхности оболочки; - координата геометрического центра сечения (центра окружности); - толщина оболочки, соответствующая угловой координате.



Рис.16. Поперечное сечение несущей оболочки галереи

В выражении для касательных напряжений для упрощения расчета не учитывается влияние несовпадения центра тяжести и центра окружности для несимметричных сечений на величины осевого момента инерции и статического момента.
4.36. Расчет местной устойчивости пролетного строения производится как замкнутой круговой цилиндрической оболочки. Расчетными сечениями при проверке устойчивости являются:
сечение в пролете с наибольшим изгибающим моментом и наибольшими нормальными напряжениями;
сечение на опоре с наибольшей поперечной силой и наибольшими касательными напряжениями и соответствующим изгибающим моментом и нормальными напряжениями в случае наличия консоли.
4.37. В пролете проверка на устойчивость выполняется по формуле
, (26)
где - расчетное напряжение в оболочке;
- критическое напряжение, равное меньшему из значений или ; (27)
- наименьшее напряжение (растягивающие напряжения считать отрицательными).
Значения коэффициентов при 0300 определяются по формуле
. (28)

Значения коэффициентов следует определять по табл.8.


Таблица 8





100


200


300


400


600


800


1000


1500


2500





0,22


0,18


0,16


0,14


0,11


0,09


0,08


0,07


0,06




4.38. На опоре проверка устойчивости оболочки производится раздельно для зоны наибольших нормальных напряжений и для зоны наибольших касательных напряжений.
4.39. В зоне наибольших нормальных напряжений проверка на устойчивость выполняется по формуле
. (29)
Все обозначения по пп.4.35, 4.37.
4.40. В зоне наибольших касательных напряжений проверка на устойчивость выполняется по формуле
, (30)
где - наибольшее касательное напряжение в оболочке; - критическое напряжение, вычисляемое по формуле
, (31)
где - расстояние между шпангоутами.
Значение коэффициентов следует определять по табл.9.

Таблица 9





250


500


1000


1500




0,8


0,7


0,6


0,5




4.41. При совместном действии в сечении нормальных и касательных напряжений устойчивость оболочки проверяется по формуле
. (32)
4.42. Прямоугольные проемы, расположенные в пролете галереи в растянутой зоне оболочки симметрично относительно вертикальной оси поперечного сечения оболочки , должны быть усилены продольными ребрами - стрингерами.
Проверка прочности поперечного сечения с проемом (рис.17) выполняется по формулам:
; (33)

,



Рис.17. Поперечное сечение несущей оболочки галереи, ослабленной вырезом
1 - продольное ребро


Проверка устойчивости оболочки в сечении с проемом выполняется по п.4.37 настоящего Пособия.
Минимальная площадь сечения ребра .
Ребра усиления должны быть заведены за край проема в сторону ненарушенного сечения на расстояние, достаточное для прикрепления ребра к оболочке на усилие .
4.43. Шпангоуты - кольцевые ребра - служат для передачи местных сосредоточенных и распределенных вдоль дуги нагрузок, в том числе - опорных реакций, на оболочку пролетного строения.
В общем случае расчетная схема шпангоута представляет собой кольцевую раму радиусом (рис.18) с затяжкой, загруженную в своей плоскости активными силами и и реактивными силами , заменяющими действие оболочки на шпангоут и представляющими собой поток касательных усилий.



Рис.18. Конструктивная и расчетная схема промежуточного шпангоута
а - конструктивная схема; б - расчетная схема; 1 - оболочка; 2 - шпангоут; 3 - поперечная балка-затяжка; 4 - монорельс

Расчетные схемы промежуточных шпангоутов в зависимости от конструкции узла присоединения затяжки принимаются с жестко или шарнирно прикрепленной затяжкой (см. рис.18).
4.44. Конструктивные и расчетные схемы опорных шпангоутов показаны на рис.19.



Рис.19. Конструктивная и расчетная схема опорного шпангоута

4.45. Статический расчет кольцевых рам шпангоутов должен выполняться на ЭВМ.
При расчете на ЭВМ рама, очерченная по окружности , заменяется правильным многоугольником, вписанным в эту окружность. Достаточную точность расчета дает заменяющий многоугольник с центральным углом 6-10°. При этом необходимо обеспечить равновесие внешней нагрузки и реактивных касательных усилий.
В исключительных случаях при расчете кольцевых рам шпангоутов без использования ЭВМ следует руководствоваться соответствующими таблицами для расчета кольцевых рам.
4.46. При расположении опорных шпангоутов в вертикальной плоскости (при наклонных галереях) следует учесть в расчете их очертание по эллипсу.
4.47. Нормальные напряжение в шпангоутах определяются с учетом одновременного действия в рассматриваемом сечении изгибающего момента и осевой силы :
, (34)
где , - собственный момент инерции и площадь поперечного сечения шпангоута с присоединенной оболочкой; - расстояние от нейтральной оси шпангоута до наружной или внутренней кромки шпангоута.
Правило знаков: положительный момент увеличивает кривизну шпангоута.
В зависимости от принятого конструктивного решения шпангоут с присоединенным участком оболочки может образовывать одностенчатое или двухстенчатое сечение.
Ширина (общая) присоединенной части оболочки определяется по формуле
, (35)
где - расстояние между стенками двухстенчатого шпангоута; для одностенчатого шпангоута =0; - толщина оболочки.
Наибольшие касательные напряжения в стенке (стенках) шпангоута
, (36)
где - толщина стенки шпангоута (=1,2).
4.48. Поясные швы шпангоутов рассчитываются по правилам расчета поясных швов балок с учетом касательных усилий , действующих между шпангоутом и оболочкой.


5. КОНСТРУКТИВНЫЕ РЕШЕНИЯ ГАЛЕРЕЙ
5.1. Традиционными решениями несущих конструкций пролетных строений галерей на протяжении многих лет являлись фермы с сечениями из парных уголков.
Требования индустриализации строительства привели к необходимости создания пролетных строений более совершенных конструктивных форм, из которых в настоящее время получили распространение пролетные строения из сварных двутавровых балок, а также из круглых цилиндрических и прямоугольных оболочек.
Три группы компоновочных и конструктивных решений пролетных строений галерей, используемые в настоящее время, приведены в п.2.3.
В зависимости от производственных возможностей завода-изготовителя, монтажной организации и условий строительства проектная организация производит выбор типа конструкций для конкретного объекта.
5.2. При разработке проекта галереи рекомендуется, в зависимости от типа несущих конструкций, следующая номенклатура величин пролетов, приведенная в табл.10.

Таблица 10


Тип несущей конструкции


Пролет, м





18


24


30


36


42


48


Фермы


+


+


+


+






Балки


+


+


+


(+)






Прямоугольные оболочки




(+)


+


+


+


+


Круглые цилиндрические оболочки




(+)


+


+


+


+



Примечание. В скобках указаны величины пролетов, которые могут применяться в порядке исключения.

5.3. Марки стали для конструкций галерей принимаются в соответствии со СНиП II-23-81* "Стальные конструкции" и Рекомендациями по применению сокращенного сортамента металлопроката в строительных стальных конструкциях (М.: ЦНИИПроектстальконструкция, 1987).

Пролетные строения с несущими конструкциями из ферм
5.4. К первой группе относятся пролетные строения с несущими конструкциями из ферм с параллельными поясами, имеющими горизонтальное сопряжение с опорой, независимо от продольного уклона галереи (рис.20).



Рис.20. Узел сопряжения фермы с опорой

5.5. При конструировании галерей рекомендуется принимать разрезную схему пролетного строения.
5.6. Пролетное строение состоит из несущих ферм, поперечных балок покрытия и перекрытия, горизонтальных связей по нижним и верхним поясам ферм и опорных рам по торцам.
5.7. Минимальная высота ферм определяется в соответствии с указаниями п.2.19.
5.8. Для ферм с пролетами не более 36 м их высота с учетом опорных узлов и узлов крепления балок перекрытия (в случае наличия выступающих фасонок) не должна превышать транспортного габарита.
5.9. В отдельных случаях допускается применение ферм для пролетов более 36 м. При этом фермы проектируются индивидуальными и, как правило, негабаритной высоты. Технологический габарит пролетного строения следует сохранять в соответствии с п.2.19.
5.10. При проектировании отапливаемых пролетных строений фермы, преимущественно, располагаются снаружи.
При внутреннем расположении ферм нижние пояса и решетка должны находиться в одинаковых температурных условиях.
В обоих случаях следует принимать конструктивные решения, обеспечивающие удобство антикоррозионной защиты элементов ферм от атмосферных воздействий или мокрых способов уборки.
5.11. Для несущих ферм пролетных строений применяются разнообразные конструктивные решения, отличающиеся схемой решетки, типами сечений элементов и узловыми соединениями.
5.12. Традиционные решения ферм с сечениями элементов из парных уголков являются устаревшими, в наименьшей степени отвечающими требованиям экономичности, снижения трудоемкости изготовления и коррозионной стойкости.
При необходимости использовать прокатные уголки, в целях увеличения коррозионной стойкости, все элементы целесообразно проектировать крестового сечения.
5.13. Для поясов ферм вместо прокатных уголков возможно применение прокатного таврового сечения (при условии поставки его металлургическими заводами).
5.14. В наибольшей степени современным требованиям отвечают фермы с сечениями элементов из замкнутых гнутосварных профилей. При этом возможно применение этих профилей также и для других элементов пролетного строения (балки перекрытия, покрытия, элементы связей). Однако область применения конструктивных элементов из гнутосварных профилей в настоящее время ограничена из-за отсутствия соответствующего сортамента.
5.15. При значительных усилиях в поясах ферм рационально использовать сечения из прокатных двутавров с параллельными гранями полок, расположенных вертикально или горизонтально.
5.16. При применении для поясов ферм вертикально расположенных двутавров сечения элементов решетки могут выполняться из замкнутых гнутосварных профилей (рис.21, а), примыкающих непосредственно к полке двутавра, или прокатных уголков крестового сечения с узловыми фасонками (рис.21, б, см. с.37).



Рис.21. Узел фермы с поясами из вертикально расположенных двутавров

5.17. При применении для поясов ферм горизонтально расположенных двутавров раскосы выполняются из одиночных прокатных уголков или предварительно напряженных полос высокопрочной стали, стойки из замкнутых гнутосварных профилей. Примыкание элементов решетки к поясам бесфасоночное (рис.22).



Рис.22. Узел фермы с поясами из горизонтально расположенных двутавров с бесфасоночным примыканием элементов

решетки с раскосами
а - из одиночных уголков; б - из предварительно напряженных полос

Фермы с поясами из горизонтально расположенных двутавров имеют лучшие технико-экономические показатели по сравнению с фермами из вертикально расположенных двутавров, однако их применение снаружи пролетного строения требует дополнительных мероприятий для защиты поясов ферм от коррозии.
5.18. Для всех типов ферм, приведенных в пп.5.11-5.17, рационально применение треугольной решетки.
Для ферм с поясами из горизонтально расположенных двутавров применяется только раскосная решетка (растянутые раскосы и сжатые стойки).
5.19. Для многопролетных галерей необходимо обеспечить непрерывную передачу продольных сил от технологических нагрузок в уровне нижних поясов ферм на неподвижную опору с помощью специальных деталей, устанавливаемых на монтаже (рис.23).



Рис.23. Узел соединения фермы с неподвижной опорой

5.20. При конструировании узлов ферм, устанавливаемых на неподвижные опоры, необходимо учитывать изгибающий момент, возникающий от эксцентриситета продольных сил (по п.5.19) относительно верха неподвижной опоры.
Так, например, для восприятия указанного изгибающего момента в фермах из парных уголков или тавров используются конструктивные мероприятия в виде установки дополнительного жесткого элемента вдоль опорной панели нижнего пояса (вертикально расположенный двутавр или швеллер).
5.21. Балки покрытия и перекрытия, имеющие, как правило, сечение из прокатных двутавров, крепятся шарнирно к несущим фермам в уровне верхних и нижних поясов и имеют шаг 3 или 6 м в зависимости от типа ограждающих конструкций.
5.22. В галереях с наклоном св. 5° необходимо обеспечить восприятие скатной составляющей вертикальных нагрузок либо верхними поясами балок, либо установкой продольных тяжей, уменьшающих пролеты балок в плоскости покрытия и перекрытия с передачей этих усилий на пояса ферм (рис.24).



Рис.24. Узлы элементов покрытия

5.23. Передача усилий от тяжей на верхние пояса ферм обычно происходит с эксцентриситетом. Для восприятия возникающего изгибающего момента в этом случае необходимо в верхней по уклону панели каждого пролетного строения выполнить конструктивные мероприятия, аналогичные п.5.19 (см. рис.24).
5.24. Пространственная жесткость пролетного строения обеспечивается горизонтальными связями по верхним и нижним поясам ферм и опорными рамами, имеющими жесткое соединение ригеля с опорными стойками несущих ферм (см. рис.24).
5.25. В зависимости от типа ограждающих конструкций кровли балки покрытия пролетного строения могут быть прямолинейными или двускатными.

Пролетные строения с несущими конструкциями из сварных двутавровых балок
5.26. Ко второй группе относятся пролетные строения с несущими конструкциями из сварных двутавровых балок, преимущественно с гибкими стенками, совмещающих несущие и ограждающие функции.
5.27. При конструировании галерей с несущими конструкциями из сварных двутавровых балок может приниматься как разрезная, так и неразрезная схема пролетного строения; при использовании балок с гибкими стенками рекомендуется принимать разрезную схему пролетного строения.
5.28. Конструкция пролетного строения образуется двумя продольными несущими балками, поперечными балками по нижним и верхним поясам, горизонтальными связями по верхним поясам продольных балок и опорными рамами по торцам. Покрытие выполняется плоским из профилированного настила, перекрытие, как правило, - из металлического листа, усиленного приваренными ребрами (рис.25).



Рис.25. Узлы сопряжения балок покрытия и перекрытия с продольной балкой

По предварительному согласованию с заводами-изготовителями, в зависимости от мощности гибочного оборудования, возможно отказаться от поперечных балок с металлическим настилом, заменив их металлическими щитами с отгибами швеллерного типа. Щиты укладываются поперек пролетного строения. Несущая способность щитов обеспечивается отгибами и приваркой поперечных ребер. Возможно также устройство металлического перекрытия по второстепенным продольным балкам, которые устанавливаются под опорами конвейера и этажно крепятся к поперечным балкам.
При соответствующем обосновании возможна конструкция перекрытия из железобетонных плит; в этом случае необходимы дополнительно горизонтальные связи по нижним поясам продольных балок.
5.29. Минимальная высота балок определяется в соответствии с указаниями п.2.19.
5.30. Участок стенки балки в месте опирания следует укреплять двухсторонними ребрами, фактически являющимися стойками опорной рамы, обеспечивающей пространственную жесткость пролетного строения.
5.31. Ребра жесткости в пролете балки должны быть приварены к верхнему поясу.
5.32. Для естественного освещения и аэрации в стенке балки устраиваются окна-иллюминаторы в виде патрубков с установленными внутри поворотными форточками. Вырезы для патрубков выполняются круглыми с соответствующим усилением, компенсирующим вырезанное сечение стенки.
В целях упрощения изготовления балок с гибкими стенками естественное освещение пролетного строения можно выполнять путем установки специальных зенитных фонарей на кровле, а не с помощью оконных проемов.
5.33. Сварные двутавровые балки поставляются на монтаж двенадцатиметровыми секциями. Укрупнительный стык балок выполняется на высокопрочных болтах или на сварке.

Пролетные строения с несущими конструкциями из оболочек прямоугольного сечения
5.34. Пролетные строения из оболочек прямоугольного сечения, совмещающих несущие и ограждающие функции, являются новой конструктивной формой, которая в наибольшей степени обеспечивает возможность комплектной поставки конструкций совместно с теплоизоляцией (рис.26).



Рис.26. Поперечное сечение пролетного строении из прямоугольной оболочки с плоскими стеновыми панелями

Галереи такого типа начали внедряться в практику строительства только в последние годы, в связи с чем возможно дальнейшее их совершенствование на основании обобщения опыта строительства и эксплуатации.
5.35. При проектировании пролетных строений с несущими конструкциями из оболочек прямоугольного сечения принимается разрезная схема. Размеры и форма поперечного сечения пролетного строения этого типа максимально приближены к технологическому габариту.
5.36. Оболочка, совмещающая несущие и ограждающие функции, состоит из обшивки, поперечных рам - шпангоутов, расположенных с шагом 3 м, образованных балками покрытия, перекрытия и стойками стен, и продольных ребер - стрингеров (см. рис.26).
5.37. Обшивка представляет собой плоские панели, состоящие из набора чередующихся между собой плоских листов и гнутых С-образных профилей, отгибы которых являются продольными ребрами - стрингерами. Длина панели принимается равной 12 м, ширина не должна превышать транспортный габарит.
5.38. Конструкция из оболочек прямоугольного сечения позволяет устанавливать пролетное строение в проектное положение как в полностью собранном на земле виде, так и поэлементно, в зависимости от грузоподъемных механизмов, имеющихся на строительной площадке. Одним из компоновочных решений пролетного строения, допускающего поэлементную сборку, является использование вместо плоской панели стеновой панели швеллерного сечения, включающей участки оболочки покрытия и перекрытия (рис.27).



Рис.27. Поперечное сечение пролетного строения из прямоугольной оболочки со стеновыми панелями швеллерного сечения

5.39. С-образный профиль, поставляемый металлургической промышленностью, принимается, как правило, по ГОСТ 8282-83 в соответствии с Рекомендациями (см. п.5.3) и имеет размеры 400Х160Х50Х3 и 400Х160Х60Х4.
5.40. При использовании в панелях гнутого С-образного профиля по п.5.39 необходимая площадь поперечного сечения обшивки в соответствии с напряженно-деформированным состоянием оболочки обеспечивается за счет варьирования ширины и толщины плоских листов. Отношение ширины листа к его толщине не должно превышать 120 в сжатой зоне и 180 - в растянутой. При этом толщина листа должна приниматься не менее 4 мм, исходя из соображений существующей технологии изготовления и монтажа конструкций.
5.41. Перспективным решением для значительного сокращения объема сварки в панелях покрытия является применение специального типа профилированного настила (в настоящее время отсутствует), а для снижения расхода металла - применение листа толщиной 3 мм при условии совершенствования технологии изготовления и монтажа и соответствующем расчетном обосновании.
5.42. Элементы шпангоута расположены по-разному по отношению к обшивке: балки покрытия - внутри пролетного строения, стойки стен и балки перекрытия - снаружи.
5.43. В целях уменьшения количества стыков, влияющего на трудоемкость изготовления и монтажа и надежность конструкции пролетного строения, а также в целях лучшего использования транспортных средств, балки покрытия и перекрытия из прокатного двутавра при изготовлении и транспортировке отделены от обшивки и поставляются на площадку строительства проектной длины. При укрупнительной сборке пролетного строения балки покрытия и перекрытия соединяются с панелями обшивки с помощью сварки.
5.44. При сборке пространственных секций длиной 12 м продольные и укрупнительные стыки панелей обшивки выполняются аналогично заводским - односторонним сплошным швом автоматической сваркой с полным проваром.
5.45. Пролетные строения с одним конвейером с шириной ленты до 1000 мм, поперечные сечения которых являются габаритными для транспортировки, необходимо поставлять на площадку строительства в полностью собранном виде секциями длиной 12 м.
5.46. Поперечный сварной укрупнительный стык отдельных секций пролетного строения длиной 12 м выполняется на накладках, равнопрочных основному сечению. При этом отгибы С-образных профилей стыкуются с помощью приварки накладок швеллерного профиля.
При наличии соответствующих производственных условий, особенно при изготовлении конструкций, в перспективе целесообразно произвести замену сварного стыка отдельных секций пролетного строения на болтовой.
5.47. В торцах пролетного строения устанавливаются опорные рамы, перпендикулярные продольной оси галереи. При этом опирание пролетного строения на нижележащие конструкции осуществляется через горизонтальные плоскости (рис.28, б).



Рис.28. Узлы опорной рамы
а - верхний узел; б - нижний узел

5.48. В шпангоутах узлы соединения балок покрытия и перекрытия со стойками стен должны обеспечить передачу вертикальных опорных реакций (рис.29).



Рис.29. Узлы шпангоута
а - верхний узел; б - нижний узел


5.49. В опорных П-образных рамах узлы соединения балок покрытия со стойками должны быть жесткими, обеспечивать геометрическую неизменяемость поперечного сечения пролетного строения и передачу горизонтальных ветровых нагрузок с пролетного строения на опоры (см. рис.28, а).
5.50. Все элементы шпангоутов и опорных рам выполняются, как правило, двутаврового сечения.
5.51. Опирание стоек конвейера на пол производится через специальные подставки. Оболочка пола в местах расположения подставок укрепляется с помощью ребер (рис.30).



Рис.30. Узлы опирания стоек конвейера

5.52. Оконные проемы в пролетных строениях следует располагать через шаг шпангоутов. Не рекомендуется делать оконные проемы в шагах шпангоутов, примыкающих к опоре.
1   2   3   4   5   6   7   8


Расчет пролетных строений с несущими конструкциями из круглых цилиндрических оболочек
Учебный материал
© nashaucheba.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации