1. Методи визначення ваги конструкції
У загальному випадку вага будь-якої споруди можна представити як суму ваг основних (несучих) і допоміжних конструкцій. До основних конструкцій відносяться колони, кроквяні і підкроквяні ферми, ригелі, підкранові балки, прогони або інші несучі елементи. До допоміжних конструкцій відносяться зв'язку покриття, зв'язку по колонах, елементи фахверка, халепи, ліхтарні конструкції, сходи і майданчики, рейки з елементами кріплення і т.д.
Відповідно до цього вага споруди запишемо в математичній формі
G o = Σ G О.К n О.К + Σ G В.К n В.К,
де G О.К, G В.К - вага основної і допоміжної конструкції даного типу;
n О.К., n в.к.-кількість основних і допоміжних конструкцій даного типу.
Вага однієї несучої конструкції розраховується за таким же принципом з урахуванням будівельних або конструктивних коефіцієнтів.
Наведемо приклади визначення ваги несучих конструкцій колони і ферми.
1.1 Визначення ваги колони
Потрібно визначити масу нетипового крайньої колони промислової будівлі, ступінчастого типу заввишки М до (Рис.1). Припустимо, що підкранова частина колони наскрізна, підкранова гілка складається з складеного зварного двутавра, шатрова - з складеного швелера, що складається з універсальної смуги та двох куточків. Розрахунковий опір визначається в залежності від типу стали по табл. 1 (дод.1): для підкранової частини колони R 1; для надкрановой R 11. Відобразимо навантаження, що діють на колону: W - тиск вітру, Q-тиск кранів на колону; Р - тиск ригеля.
Приймаються довжину підкранової частини колони рівної h 1 = 0,7 ∙ Н к (м), тоді довжина надкрановой h 2 = Н до -0.7 ∙ Н к (м), відповідно їх ширина дорівнює 0,1 ∙ h 1 = з 1 (м) і 0,1 ∙ h 2 = е 2 (м);
співвідношення довжини надкрановой частини і всієї колони л = h 2 / Н к;
співвідношення жорсткостей Ю = I 2 / I 1;
ядерне відстань:
підкранової частини з = 0,5 е (для нессіметрічного двутавра і наскрізного перерізу з 2-х гілок);
надкрановая частини з = 0,4 е (для симетричного зварного двутавра
Рис.1. Розрахункова схема колони
ексцентриситети: тиску кранів для підкранової частини Z k = 0,4 e 1;
тиску ригеля для надкрановой частини
Z р = e 1 - Z k -
Коефіцієнт поздовжнього вигину ф 1 і ф 2 визначається за формулою:
ф = 1-в (n ∙ k ∙ h) 2 / (10 4 з ∙ z), (1)
де к - коефіцієнт приведення розрахункової довжини підкранової або надкрановой частини колони, рівний для рам з шарнірним обпиранням ригеля відповідно 2,5 і 3; n = 1,3 - коефіцієнт, що враховує вплив решітки в наскрізний колоні, для суцільної колони n = 1; Z -відстань від центру ваги перерізу до найбільш стиснутої вітки: для несиметричного перерізу Z = 0,5 е 1; b - коефіцієнт, що залежить від класу міцності стали, що визначається за табл.2, (дод.1).
характеристики перерізу для підкранової частини
від тиску кранів x 1 кр = (k 1 ∙ z до + + N ∙ k 11 ∙ Н) / (з 1 ∙ h 1), (2)
від тиску ригеля x 1 р = (z р + ) / (З 1 ∙ h 1), (3)
від тиску вітру x 1 w = k 111 ∙ Н / (з 1 ∙ h 1), (4)
де коефіцієнти k 1, k 11, k 111 приймаємо в залежності від типу закріплення верхнього кінця і співвідношення жорсткостей верхньої та нижньої частини колони по табл.З. (дод.1).
Маса підкранової частини без урахування будівельного коефіцієнта:
G 1 = (x l KP ∙ P + X 1 з ∙ Q + x 1 w ∙ W) ∙ (р ∙ h 2 / R 1) ∙ с, (5)
де с - враховує збільшення маси колони за рахунок впливу власної маси і рівний у середньому 1,03; Р - тиск ригеля; W - Тиск вітру, Q-тиск кранів на колону, р-питома вага металу.
Характеристики перерізу для надкрановой частини:
від тиску кранів x 11 кр = (k 1 ∙ z k + n ∙ k 11 ∙ Н) / (з 2 ∙ h 2);
від тиску ригеля x 11 р. = (з 2 / ф 2) / (з 2 / h 2);
від тиску вітру x 11 = k 111 ∙ Н / (з 2 ∙ h 2).
Маса надкрановой частини без урахування будівельного коефіцієнта:
G 11 = (x 11 кр ∙ P кр + x 11 р. ∙ Q + x 11 w ∙ W) ∙ (р ∙ h 2 2 / R 11) ∙ з
Повна маса колони:
G = (G 1 + G 11) ∙ ш, (6)
де ш - будівельний коефіцієнт, рівний для колони даного типу 1,7.
2. Методи визначення трудомісткості виготовлення при варіантному проектуванні
Конструктивна форма металевих конструкцій з точки зору впливу її на трудомісткість характеризується виробничими показниками.
Показники проекту конструкцій, що характеризують його якість з точки зору трудомісткості, можна розбити на дві групи.
До першої групи показників належать: кількість конструкції, ступінь типізації та стандартизації, визначає у свою чергу серійність; вага споруди, віднесений до геометричного вимірнику.
До другої групи показників відносять: кількість деталей, складальних марок, отворів, зварних швів; показники, що характеризують трудомісткість різання, стругання і т. д.
2.1 Визначення трудомісткості виготовлення колони
Визначити трудомісткість виготовлення колони крайнього ряду ступеневої типу за наступними даними пункту 1.1: маса колони G (Т), у тому числі маса основних деталей підкранової частини G 1 (т), маса основних деталей надкрановой частини G 11 (т). Масу гілок приймаємо однаковою. На підставі досвіду проектування припускаємо, що маса смуги G 1 / 2 ∙ 1 / 3, маса куточка - G 1 / 2 ∙ 2 / 3.
Визначимо трудомісткість обробки основних деталей підкранової частини.
Основних деталей підкранової гілки три, маса середньої деталі G 1 / (2-3).
Трудомісткість обробки деталей підкранової гілки: Т р6 п.в. = 3 ∙ 1,1 = 3,3 (чол.-ч),
де 1,1 чол. - Год - трудомісткість обробки однієї листової деталі (без отворів) за табл. 7 (дод.1).
Трудомісткість обробки деталей шатрової гілки: Т про ш.в. = 1,1 +2 ∙ 0,28 = 1,66 люд.-год, де 0,28 люд.-год - трудомісткість обробки одного куточка (без отворів) за табл . 8. (Дод.1).
Трудомісткість обробки основних деталей підкранової частини:
Т 1 об. = 3,3 + 1,66 ≈ 5 чел.-ч.
Трудомісткість обробки основних деталей надкрановой частини:
Т "0б = 3 ∙ 1,32 ≈ 4 люд.-год,
де 1,32 люд.-год-трудомісткість обробки однієї листової деталі масою G 11 / 3 (т) з п'ятьма отворами (табл.7).
Трудомісткість обробки всіх основних деталей колони:
Т про о. = Т 1 об. + Т 11 про
Трудомісткість складання і зварювання визначаємо у припущенні, що надкрановая частину і підкранова гілку підкранової частини збираються в кондуктора і зварюються автоматом; шатрова гілку збирається по розмітці і зварюється напівавтоматом (довжина всіх деталей менше 12 м)
T про о = 3 ∙ 0,37 + 3 ∙ 0,32 + 3 ∙ 0,43 = 3,4 (чол.-ч),
де 0,37; 0,32 і 0,43 люд.-год - відповідно трудомісткість складання однієї деталі надкрановой частини, підкранової і шатрових гілок по табл. 8.
Довжина швів в надкрановой частини Σ l шв н.ч м, катет шва (конструктивно) 8 мм, довжина швів в підкранової та шатровою гілки Σ l шв н.ч м.
Трудомісткість зварювання
Т св о = Σ l шв н.ч ∙ 0,08 + Σ l ш ч в п ∙ 0,1 Σ l ш ч в п ∙ 0,93 = 10,0 чел.-ч.
При будівельному коефіцієнті маси 1,7 знайдемо будівельні коефіцієнти операцій з табл. 7 і 9. Число допоміжних деталей при коефіцієнті детальності 8 (див. табл. 9) одно: 9 ∙ 8 = 72: ш про Т = 2,6; ш про Т = 2,93; ш про Т = 2,7 (зварювання допоміжних деталей проводиться напівавтоматом).
Тоді трудомісткість виготовлення колони визначається за формулою:
Т = k Н.Р. (ш про Т ∙ Т про о + Т про о + ш ∙ Т
+ Ш
∙ Т
)