Подбор фермы и крана
А)Ферма выбирается из готовых серий, сходя из заданных пролетов, так например для данного варианта была выбрана ферма пролетом 18 м-
ФСМ 18II
Размеры сечений частей фермы, так же смотрим в серии
Б) Кран подбирается исходя из пролёта и грузоподъемности по таблице 3 [2]
После подбора крана выписываем его характеристики:
§ грузоподъемность Q= 300кН
§ пролет крана Lк = 16,5 м
§ ширина В =6300 мм
§ база К=5000 мм
§ масса крана с тележкой Qкр= 425кН
§ масса тележки Qт= 120кН
§ Давление колеса на подкр. рельс F= 280кН
3.Сбор нагрузок.
На поперечную раму цеха действуют постоянные нагрузки от веса ограждающих и несущих конструкций здания, временные от мостовых кранов и атмосферные воздействия снега ветра.
На здание может действовать одновременно несколько нагрузок и возможно несколько комбинаций их с учетом отсутствия некоторых из них или возможного изменения схем их приложения. Поэтому раму рассчитывают на каждую из нагрузок отдельно, а затем составляют расчетную комбинацию усилий при невыгодном сочетании нагрузок. При этом значения нагрузок должны подсчитываться отдельно, если даже они имеют одинаковые схемы распределения на конструкции, но отличаются по длительности воздействия.
Нагрузка от собственного веса конструкции покрытия
Постоянные нагрузки на ригель рамы от веса кровли, ферм и связей по покрытию принимаются обычно равномерно распределенными по длине ригеля.
Постоянные нагрузки зависят от типа покрытия, которое может быть тяжелым или легким, утепленным или не утепленным. В данном курсовом проекте применяется тип покрытия ж/б плиты.
Покрытие состоит из ж/б плит, опирающихся непосредственно на фермы, пароизоляции, утеплителя, цементно-песчанной стяжки, водоизоляционного ковра. Нагрузка от покрытия определяется суммированием отдельных элементов его значения, которых сведены в таблицу 2.
Таблица 2
| Вид и подсчет нагрузки | Нормативные нагрузки
(кН/м  )
| 
| Расчетные значения (кН/м )
|
| 1. Рулонный водоизоляционный ковер | 0.1 | 1.3 | 0.20 |
| 2.Цементно-песчанная стяжка | 0.32 | 1.3 | 0.42 |
3.Утеплитель пенобетон
| 0,6 | 1,2 | 0,72 |
| 4.Пароизоляция | 0.05 | 1,3 | 0.06 |
| 5.Собственный вес плиты покрытия | 1,9 | 1.1 | 2,09 |
| ИТОГО: | 3,02 |  3,49
|
1. Нагрузка от покрытия: 
2. Нагрузка от стеновых панелей: 
3. Нагрузка, создаваемая краном.
Максимальное усилие, создаваемое краном, находится путем сбора нагрузки на одну колонну. Для этого нужно нарисовать 3 колонны с заданным в варианте шагом. Как правило, на одной дорожке используют два крана, поэтому необходимо изобразить оба, при этом один из них колесом будет опираться на колонну, а второй стоять «впритык» к первому. Далее нужно определить координаты (y) под колесами всех кранов. Для этого на месте центральной колонны проведём вниз условную единицу и соединим эту точку с двумя крайними колоннами, получив треугольник. Затем методом подобия треугольников определяем искомые координаты.
кН.
Снеговая нагрузка
Полное расчетное значение снеговой нагрузки S на горизонтальную проекцию покрытияследует определять по формуле:
,
Где Sg — нормативное значение веса снегового покрова на 1 м2 горизонтальной поверхности земли, принимаемая в зависимости от района строительства. Город Волгоград расположен в II–ом снеговом районе: 
= 1.2 кПа;
Ce - коэффициент, учитывающий снос снега с покрытий зданий под действием ветра или иных факторов;
Ct- термический коэффициент;
µ - коэффициент перехода от веса снегового покрова земли к снеговой нагрузке на покрытие;
В данном случае (Б.6) реализуется два возможных варианта загружения снегом:
1)
С учетом грузовой площади:
2)
С учетом грузовой площади:
Ветровая нагрузка
Расчет поперечных рам здания выполняется только на статическую составляющую ветровой нагрузки, соответствующей установившемуся напору на здание. Характер распределения статической составляющей ветровой нагрузки определяется по формулам:
Нормативное значение средней составляющей ветровойнагрузки wm на высоте z над поверхностью земли следует определять по формуле:
где, 
— нормативное значение ветрового давления, принимаемое взависимости от района строительства для Волгограда3-й район (w0= 0.38кПа);
с — аэродинамический коэффициент;
cакт = 0.8 для наветренной стороны;
cпас = -0.5 – для подветренной стороны;
B — шаг стропильных конструкций;
— коэффициент, учитывающий изменение ветрового давленияпо высоте.
Полное расчетное значение статической составляющейветровой нагрузки:
Пульсационная составляющая ветра:
коэффициент пульсации давления ветра
- коэффициент пространственной корреляции пульсаций давления ветра
Полное расчетное значение пульсационной составляющейветровой нагрузки:
Полное расчетное значение ветровой нагрузки:
4)Проектирование и статический расчет рамы в программном комплексе ЛИРА-САПР
Статический расчёт рамы выполняется на основании собранных выше нагрузок и по определённым ранее размерам поперечной рамы цеха. Статический расчёт необходим нам для дальнейшего расчёта фермы и колонны.
4.1 Разработка расчетной схемы поперечной рамы.
Расчетная схема поперечной рамы состоит из двух частей:
I. Колонны
В железобетонных конструкциях все сжатые элементы рассчитываются как внецентренно сжатые. Это обусловлено тем, что кроме фактического эксцентриситета приложения сжимающей силы (e=M/N) в железобетонном элементе ввиду несовершенства его геометрических форм, отклонения фактических размеров сечений от проектных, неоднородности бетона геометрический и физический центры тяжести сечения не совпадают и поэтому в расчет дополнительно вводят так называемый случайный эксцентриситет еа. Суммарный эксцентриситет по формуле: eG«=e-\-ea.
При приложении сжимающей силы по оси элемента (e=MIN=0) учитывают только случайный эксцентриситет е0=еа, и элемент можно рассматривать как условно центрально-сжатый. К таким элементам относят промежуточные колонны в зданиях и сооружениях, верхние пояса ферм при отсутствии внеузловой нагрузки, сжатые стойки и раскосы ферм и др.
Колонны и стойки при е0=еа назначают обычно квадратного сечения, иногда прямоугольного. При значительных эксцентриситетах поперечное сечение колонн принимают прямоугольным с большей стороной в направлении расположения эксцентриситета; по форме сечения могут быть также двутавровыми или тавровыми.
II. Ферма
Требуется рассчитать и сконструировать предварительно напряженную сегментную ферму для кровли крайнего пролета одноэтажного двухпролетного здания пролетом 18 м при шаге ферм 6 м. Схема фермы и основные геометрические размеры принимаютсяпо типовым фермам серии по Справочнику [128767898667]
Ширину панелей принимаем 3 м с таким расчетом, чтобы ребра плит покрытия опирались в узлы верхнего пояса.
Принимаем равномерно распределенные нагрузки но табл. 5.4: постоянную от покрытия— нормативную g"=2880, расчетную g=3410; временную (снеговую) соответственно рп=1000 и р=1400, в том числе длительную рм=420 (30 %) и кратковременную p,rf = 980. Собственный вес фермы по справочнику [12] равен 9,2 т, а на 1 м длины: 9,2/23,94=0,385 т.
Распределение снеговой нагрузки в пролете фермы рассмотрено в двух вариантах (см. П.3.2 «Снеговая нагрузка»): первый в виде равномерно распределенной нагрузки по всему пролету и второй по
4.2 Проектирование расчетной схемы в программном комплексе ЛИРА-САПР
А. Создаем задачупутем клика ЛКМ по значку создать новый документ
Б.Во всплывшем окне назначаем признаком схемы 2 степени свободы, а также даем название файлу
В. Создаем узлы крайней колонны с помощью значка добавить узел 
Первый узел будет иметь координаты (0;0;0)
У вас на рабочем экране должен был появиться узел и глобальные оси в левом нижнем углу экрана
Путем добавления узлов по координатам получаем подкрановую часть колонны. Не забываем про промежуточные узлы, которые будут служить отметками закрепления закладных деталей стеновых панелей
На отметке полки колонны делаем консоль, атак же переход к оси центра тяжести верхней части колонны
С помощью добавления узлов по координатам достраиваем верхнюю надкрановую часть колонны.
Создаем закладные детали под стеновые панели для учета возникающих моментов в реальной конструкции, путем копирования уже подготовленных узлов на величину, равную расстоянию от центра тяжести колонны до центра тяжести стеновой панели. Обращаем ваше внимание на то, что закладные детали в верхней и нижней части колонны разные по длине, из-за разницы сечений.
На нижний узел накладываем связи. Для этого выделяем данный узел и нажимаем на вкладку назначить связи:
Ставим галочку в поле учитывать все связи и подтверждаем действие
Конечный схема крайней колонны должна выглядеть так:
Проектирование средней колонны:
А) Подкрановую часть средней колонны создаем путем копирования подкрановой части крайней колонны вместе с полкой. Для этого выделяем соответствующие узлыи нажимаем на вкладку копировать по параметрам
Далее вводим в поле dxрасстояние равное разности между заданным пролетом и половиной поперечного сечения крайней колонны.
Для данного варианта, это будет выглядеть так:
Такое расстояние исходит из нулевой привязки осей
Надкрановая часть колонны создается путем добавления узлов. Не забываем сделать вторую консоль колонны.
Конечный вид схемы будет выглядеть так:
Вторую крайнюю колонну создаем путем симметричного копирования первой относительно средней. Для этого нажимаем на вкладку копирование симметрично
Ставим галочку указать базовый узел и выбираем копирование вплоскости YOZ
И выбираем любой узел на оси центра тяжести средней колонны.
Конечная картина выглядит так:
Ферма
Ферма создается добавлением узлов, по заранее известным координатам изсерии
Далее нужно установить шарниры в ферме. Шарниры в Лире разрешают поворот вокруг какой-либо местной оси:
Будьте внимательны, местные оси не всегда совпадают с главными осями
Для назначения шарнира выделяем все нужные элементы фермы и во вкладке стержни нажимаем на значок установить шарниры
В открывшейся вкладке назначаем для первого и второго узла шарнир в плоскости UY.
Конечный вид фермы имеет такой вид
Втору ферму делаем путем копирования по узлу. Для этого выделяем все элементы первой фермы и нажимаем на вкладку копирование по узлу
Далее выбираем базовый узел (верхний узел крайней левой колонны)
И нажимаем на верхней узел средней колонны
Назначение жесткостей элементов
Для добавления жесткостей нажимаем на вкладку «Жесткости и материалы»
Далее нажимаем добавить и задаем параметры колонны
Так поочередно добавляем все нужные нам жесткости:
И в конечном итоге должны получить такую картину:
Для назначения элементам жесткостей выделяем нужные нам элементы и во вкладке Жесткости и элементы выбираем нужную жесткость двойным нажатием левой кнопки мыши. Затем нажимаем на кнопку применить
Так поочередно нужно назначить жесткость всем элементам.
Далее необходимо добавить загружения.
Для этого открываем редактор загружений
Далее создаем загружения для:
1)Собственного веса поперечника
2)Длительной нагрузки (собственный вес стеновых панелей)
3) 4 крановых загружения (зависит от кол-ва пролетов, 1-2;2-4;3-6)
4)4 тормозных загружения (зависит от кол-ва крановых)
5)3 кратковременных загружения (зависят от количества вариаций загружения)
1)Для добавления собественного веса нужно нажать на кнопку «Добавить собственный»
Принимаем и переходим ко второму загружению
2)Добавляем узловую нагрузку на закладные детали (значение берем из сбора нагрузок)
3)Создаем 4 крановых вертикальныхзагружения, чередуя максимальную и минимальную нагрузку на колонны
4)Создаем тормозные горизонтальные загружения, поочередно загружая колонны. Обращайте внимание, что тормозная нагрузка воспринимается закладной деталью, для которой нужно выделить свой узел и направить тормозную нагрузку в него.
5)Создаем кратковременные загружения. Снеговую нагрузку собираем в узлы, а ветровую делаем горизонтальной равномерно-распределенной.Длятого чтобы собрать нагрузку в узел необходимо найти площадь эпюры на расстоянии половины плиты (1,5 м) с каждой стороны
Снеговая первый вариант:
Снеговая второй вариан:
Ветровая нагрузка:
Для расчета нужно воспользоваться таблицей РСУ, для этого во вкладке расчет нажимаем на кнопку «Таблица РСУ»
Все крановые загружения нужно добваить в одну группу взаимоисключающих загружений:
Так же к каждому крановому загружению необходимо добавить в сопутсвующиезагружения тормозные загружения:
Далее добавляем снеговым нагрузкам вторую группу взаимоисключающих нагрузок:
После всех проделанных операций нажимаем подтвердить
Затем выполняем расчет
Чтобы увидеть результаты расчета нужно в панели окно выбрать интерактивные таблицы
Далее выбираем нужные нам элементы в таблице и создаем файл с загружениями
4. Расчет железобетонной сегментной фермы.
4.1 Задание на проектирование.
Требуется рассчитать и сконструировать предварительно напряженную сегментную ферму для кровли крайнего пролета одноэтажного однопролетного здания пролетом 18 м при шаге ферм 6 м (рис.2).
Предварительно напряженный нижний пояс армируется канатами класса К1500 с натяжением на упоры. Верхний пояс и элементы решетки (раскосы и стойки) армируются сварными каркасами из стали класса A400. Ферма изготовляется из бетона класса В35, бетонирование поясов и решетки выполняется одновременно, твердение бетона с пропариванием.
Расчетные характеристики бетона и арматурной стали:
для бетона класса В35:
;
;
;
;
Передаточная прочность бетона к моменту обжатия 
;
для арматурной стали A400:
,
;
Преднапрягаемая арматура
для канатов К1500:
 ;
 .
| для А800:
 МПа;
 МПа.
|
Рис. 3.Схема сегментной фермы.
Характеристики:
Вес, кг:6000
Высота h1, мм:180
Высота h2, мм:200
Высота h3 мм:120
Высота h, мм:2640
Геометрический объем, м.куб:11,84
Длина L, мм:17940
Обьем бетона, м.куб:2,42
Ширина b, мм:250
Таблица РСУ элементов фрагмента фермы
| Усилия | ||||
| № элем | № сечен | N (т) | Qz (т) | №№ загруж |
| - 3.434 | 0.167 | 1 2 6 7 9 | ||
| - 2.721 | - 0.167 | 1 2 | ||
| - 3.333 | 0.162 | 1 2 6 7 9 | ||
| - 3.419 | - 0.162 | 1 2 6 7 9 | ||
| - 8.177 | 0.162 | 1 2 5 7 9 | ||
| - 8.339 | - 0.162 | 1 2 5 7 9 | ||
| 8.144 | 0.108 | 1 2 7 | ||
| 8.036 | - 0.108 | 1 2 7 | ||
| - 3.313 | 0.000 | 1 2 7 | ||
| - 3.479 | 0.000 | 1 2 7 | ||
| 2.086 | 0.112 | 1 2 8 | ||
| 1.896 | - 0.112 | 1 2 8 | ||
| 47.083 | 0.000 | 1 2 7 | ||
| 47.083 | - 0.372 | 1 2 7 | ||
| 40.857 | 0.360 | 1 2 7 | ||
| 40.857 | 0.000 | 1 2 7 | ||
| 40.857 | 0.000 | 1 2 7 | ||
| 40.857 | - 0.360 | 1 2 7 |
4.2 Расчет нижнего пояса.