1. Методы определения веса конструкции
В общем случае вес любого сооружения можно представить как сумму весов основных (несущих) и вспомогательных конструкций. К основным конструкциям относятся колонны, стропильные и подстропильные фермы, ригели, подкрановые балки, прогоны или другие несущие элементы. К вспомогательным конструкциям относятся связи покрытия, связи по колоннам, элементы фахверка, переплеты, фонарные конструкции, лестницы и площадки, рельсы с элементами крепления и т.д.
В соответствии с этим вес сооружения запишем в математической форме
Go
=∑Gо.к
nо.к
+∑Gв.к
nв.к
,
где Gо.к,
Gв.к
– вес основной и вспомогательной конструкции данного типа;
nо.к.,
nв.к.
–количество основных и вспомогательных конструкций данного типа.
Вес одной несущей конструкции рассчитывается по такому же принципу с учётом строительных или конструктивных коэффициентов.
Приведём примеры определения веса несущих конструкций колонны и фермы.
1.1 Определение веса колонны
Требуется определить массу нетиповой крайней колонны промышленного здания, ступенчатого типа высотой Нк
(рис.1). Предположим, что подкрановая часть колонны сквозная, подкрановая ветвь состоит из составного сварного двутавра, шатровая - из составного швеллера, состоящего из универсальной полосы и двух уголков. Расчетное сопротивление определяется в зависимости от типа стали по табл. 1(прил.1): для подкрановой части колонны R1
; для надкрановой R11
. Отобразим нагрузки, действующие на колонну: W - давление ветра; Q -давление кранов на колонну; Р-давление ригеля.
Принимаем длину подкрановой части колонны равной h1
=0,7∙Нк
(м),тогда длина надкрановой h2
= Нк
-0.7∙Нк
(м),
соответственно их ширина равна 0,1∙h1
=с1
(м) и 0,1∙h2
=е2
(м);
соотношение длины надкрановой части и всей колоны л=h2
/Нк
;
соотношение жёсткостей Ю=I2
/I1
;
ядровое расстояние:
подкрановой части с=0,5е (для нессиметричного двутавра и сквозного сечения из 2-х ветвей);
надкрановая части с=0,4е (для симметричного сварного двутавра
Рис.1. Расчетная схема колонны
эксцентриситеты: давления кранов для подкрановой части Zk
=0,4e1
;
давления ригеля для надкрановой части
Zр
= e1
-Zk
-
Коэффициент продольного изгиба ф1
и ф2
определяется по формуле:
ф =
1-в(n∙k∙h)2
/(104
с∙z),(1)
где к -
коэффициент приведения расчетной длины подкрановой или надкрановой части колонны, равный для рам с шарнирным опиранием ригеля соответственно 2,5 и 3; n =1,3 - коэффициент, учитывающий влияние решетки в сквозной колонне, для сплошной колонны n=1; Z-расстояние от центра тяжести сечения до наиболее сжатой ветви: для несимметричного сечения Z=0,5е1
; b- коэффициент, зависящий от класса прочности стали, определяемый по табл.2, (прил.1).
характеристики сечениядля подкрановой части
от давления кранов x1
кр
=(k1
∙zк
++n∙k11
∙Н)/(с1
∙h1
);(2)
от давления ригеля x1
р
=(zр
+)/( с1
∙h1
);(3)
от давления ветра x1
w
=k111
∙Н/( с1
∙h1
),(4)
где коэффициенты k1
,k11
,k111
принимаем в зависимости от типа закрепления верхнего конца и соотношения жесткостей верхней и нижней части колонны по табл.З.(прил.1).
Масса подкрановой части без учета строительного коэффициента:
G1
=(xl
KP
∙P+X1
с
∙Q +x1
w
∙W)∙(г∙h2
/R1
)∙с,(5)
где с - учитывает увеличение массы колонны за счет влияния собственной массы и равный в среднем 1,03; Р - давление ригеля; W- давление ветра; Q-давление кранов на колонну; г- удельный вес металла.
Характеристики сечения для надкрановой части:
от давления кранов x11
кр
=(k1
∙zk
+n∙k11
∙Н)/ (с2
∙h2
);
р
=( с2
/ф2
)/ (с2
/h2
);
от давления ветра x11
= k111
∙Н/(с2
∙h2
).
Масса надкрановой части без учета строительного коэффициента:
G11
=(x11
кр
∙Pкр
+ x11
р
∙Q+x11
w
∙W)∙( г∙h2
2
/R11
)∙с
Полная масса колонны:
G=(G1
+G11
)∙ш,(6)
где ш - строительный коэффициент, равный для колонны данного типа 1,7.
2. Методы определения трудоемкости изготовления при вариантном проектировании
Конструктивная форма металлических конструкций с точки зрения влияния ее на трудоемкость характеризуется производственными показателями.
Показатели проекта конструкций, характеризующие его качество с точки зрения трудоемкости, можно разбить на две группы.
К первой группе показателей принадлежат: количество конструкции; степень типизации и стандартизации, определяющая в свою очередь серийность; вес сооружения, отнесенный к геометрическому измерителю.
Ко второй группе показателей относят: количество деталей, сборочных марок, отверстий, сварных швов; показатели, характеризующие трудоемкость резки, строгания и т. д.
2.1 Определение трудоемкости изготовления колонны
Определить трудоемкость изготовления колонны крайнего ряда ступенчатого типа по следующим данным пункта 1.1: масса колонны G
(т), в том числе масса основных деталей подкрановой части G
1
(т), масса основных деталей надкрановой части G
11
(т). Массу ветвей принимаем одинаковой. На основании опыта проектирования предполагаем, что масса полосы G1
/2∙1/3, масса уголка – G
1
/2∙2/3.
Определим трудоемкость обработки основных деталей подкрановой части.
Основных деталей подкрановой ветви три, масса средней детали G1
/(2-3).
Трудоемкость обработки деталей подкрановой ветви: Тр6
п.в.
= 3∙1,1 =3,3 (чел.-ч),
где 1,1 чел. - ч — трудоемкость обработки одной листовой детали (без отверстий) по табл. 7 (прил.1).
Трудоемкость обработки деталей шатровой ветви: Тоб
ш.в.
= 1,1+2∙0,28= 1,66 чел.-ч, где 0,28 чел.-ч — трудоемкость обработки одного уголка (без отверстий) по табл. 8. (прил.1).
Трудоемкость обработки основных деталей подкрановой части:
Т1
об.
=3,3+ 1,66 ≈5 чел.-ч.
Трудоемкость обработки основных деталей надкрановой части:
Т"0б
= 3∙1,32≈ 4 чел.-ч,
где 1,32 чел.-ч —трудоемкость обработки одной листовой детали массой G
11
/ 3 ( т) с пятью отверстиями (табл.7).
Трудоемкость обработки всех основных деталей колонны:
Тоб
о.
=Т1
об.
+Т11
об
Трудоемкость сборки и сварки определяем в предположении, что надкрановая часть и подкрановая ветвь подкрановой части собираются в кондукторе и свариваются автоматом; шатровая ветвь собирается по разметке и сваривается полуавтоматом (длина всех деталей менее 12 м)
Tоб
о
= 3∙0,37 + 3∙0,32 + 3∙0,43=3,4 (чел.-ч),
где 0,37; 0,32 и 0,43 чел.-ч — соответственно трудоемкость сборки одной детали надкрановой части, подкрановой и шатровых ветвей по табл. 8 .
Длина швов в надкрановой части ∑lшв
н.ч
м, катет шва (конструктивно) 8 мм, длина швов в подкрановой и шатровой ветви ∑lшв
н.ч
м.
Трудоемкость сварки
Тсв
о
= ∑lшв
н.ч
∙0,08+∑lш
ч
в
п
∙0,1∑lш
ч
в
п
∙0,93 = 10,0 чел.-ч.
При строительном коэффициенте массы 1,7 найдем строительные коэффициенты операций по табл. 7 и 9. Число вспомогательных деталей при коэффициенте детальности 8 (см. табл. 9) равно: 9∙8 = 72: шоб
Т
= 2,6; шоб
Т
=2,93; шоб
Т
=2,7 (сварка вспомогательных деталей производится полуавтоматом).
Тогда трудоемкость изготовления колонны определяется по формуле:
Т=kН.Р.
( шоб
Т
∙Тоб
о
+ Тоб
о
+ ш∙Т+ ш∙Т)