Расчет поперечной рамы производственного здания

Компоновка конструктивной схемы каркаса.

Исходные данные

1. Район строительства г. Салехард

(-48 - Температура воздуха наиболее холодных суток, °С, обеспеченностью 0,98)

2. Пролет здания: 24 м

3. Длина здания: 96 м

4. Шаг колонн: 12 м

5. Тип здания: отапливаемое

6. Грузоподьемность крана: 50/10т

7. Режим работы крана: 8К

8. Высота от уровня пола до головки кранового рельса 12.8 м

9. Фундаменты из бетона класса прочности: B15

Компоновка однопролетной поперечной рамы

 

Н0 =Н1 + Н2

Н0 - полезная высота цеха

Н₁ -расстояние от уровня пола до головки кранового рельса (Н₁ =12.8 по заданию)

Н₂ - расстояние от головки кранового рельса до низа несущих конструкций покрытия

 

Н₂=(Н_К+100) + f

(Н_К +100) - расстояние от головки рельса до верхней точки тележки крана плюс установ­ленный по требованиям техники безопасности зазор между этой точкой и строительными конструкциями, равный 100мм

f - размер учитывающий прогиб конструкции покрытия (ферм, связей) принимаемый равным 200 - 400мм, в зависимости от величины пролета.

 

Принимаем f=250мм Нк=3150 мм (при грузоподъемности главного крана 50/10т т и пролете 24 метров, принято по приложению 1 (Беленя))

Н₂ =(3150+100)+250=3500мм

Н₀ = 12800+3500=16300мм

 

Ближайшее кратное 600 значение - 16800, принимаем Но = 16800 мм

H_B=h_Б+h_P+H₂

h_Б - высота, подкрановой балки которая предварительно принимается 1400мм

h_P - высота кранового рельса, принимаемая предварительно равной 200мм

 

H_B=H0-Нк+h_P+H_б =16800–12800+1400+200=5600мм

 

Устанавливаем размер нижней части колонны Н_н

Н_н =Н₀—Н_В +800

800 - принимаемое заглубление опорной плиты башмака колонны ниже нулевой отметки

пола

Н_Н = 16800–5600+800=12000мм

Общая высота колонны рамы от низа базы до низа ригеля

Н = 12000+5600=17600мм

 

При плоских кровлях и фермах с элементами из парных уголков в соответствии с ГОСТ 23119-78 «Фермы стропильные стальные сварные с элементами из парных уголков для производственных зданий» высота Нф при пролете 24м принимается равной 3150мм.

Привязка а=250мм

h_B=2*а=2*250=500 мм

 

При назначении высоты нижней части ступенчатой колонны нужно учесть что для того чтобы кран при движении вдоль цеха не задевал колонну расстояние от оси подкрановой балки до оси колонны должно быть не менее l₁>=B₁+(h_B-a)+75

B₁ - размер части кранового моста выступающей за ось рельса принимаемой по ГОСТ на краны. В₁=400мм (приложение 1) (Беленя)

75мм - зазор между краном и колонной, по требованиям безопасности принимаемый по ГОСТ на краны, а - привязка оси колонны 1, > 400+ (500-250)+75 = 725мм

Значение l₁ принимается кратным 250. ближайшее значение кратное 250 - 750. принима­ем l₁ = 75 0мм

Ось подкрановой ветви колонны обычно совмещают с осью подкрановой балки в этом случае высота сечения нижней части колонны h_H =1₁+а = 750+ 250 = 1000мм

Пролет мостового крана 1_К = 1 – 2l₁, = 24·1000–2·750=22500мм

Верхнюю часть колонны назначаем сплошной двутаврового сечения; нижнюю часть дела­ем сквозной.

 

Выбор материалов.

Основными несущими элементами здания являются:

Подкрановые балки - относятся к группе 1. Применяем сталь С345 Ry= 3200 кг/см2

Стропильные фермы - относят к группе 2. Применяем сталь С345 Ry= 3200 кг/см2

Колонны -относятся к группе 3. Применяем сталь С345 Ry=3200 кг/см2

Группу конструкций и марку стали определяем согласно табл. 50 [2]

 

Расчет поперечной рамы производственного здания

В соответствии с конструктивной схемой выбираем ее расчетную схему и основную систему.

Расстояние между центрами тяжести верхнего и нижнего участков колонн

Соотношение моментов инерции , если I_B =1 то I_Н =5 I_P=15. Сопряжение ригеля с колонной назначаем жестким.

 

Нагрузки на поперечную раму

Все нагрузки подсчитываются с учетом коэффициента надежности по назначению для большинства промышленных зданий

 

Постоянные нагрузки

Нагрузки на 1м² подсчитываем по таблице

 

№	Вид нагрузки	Нормативная величина. кг/м²	Коэффициент надежности по нагрузке.	Расчетная величина нагрузки. кг/м²
	Постоянная:
1.1	Защитный слой (Битумная мастика с втопленным гравием)		1.2	9.6
1.2	Гидроизоляция (4 слоя рубероида)		1.2
1.3	Утеплитель пенополистерол t=150мм	52.5	1.2
1.4	Пароизоляция		1.2
1.5	Профнастил	14.5	1.05	15.225
1.2	Собственный вес металлических конструкций(Прогоны,Ферма; связи; фонари)		1.05	57.75
	Итого			169.6
	Временная:
2.1	г.Салехард-5-й снеговой			320
	Всего			489.6

 

Расчетная равномерно распределенная линейная нагрузка на ригель рамы по формуле

0.95·169.6·12/1=1933.44 кг/м

g_П – расчетная равномерно распределенная нагрузка на ригель рамы

коэффициент надежности по назначению ()

g_КР – постоянная поверхностная распределенная нагрузка от покрытия

b_Ф – шаг колонн (ширина грузовой площади)

Опорная реакция ригеля рамы

1933.44·24/2=23201.28кг

Расчетный вес колонны (табл.12.1) (Беленя)

G_k=40кг/м²

Верхняя часть (20% веса) (0.95·1.05·0.5·12·24·40)/1000=5.75т

Нижняя часть (80% веса) 5.75·0.8/0.2=23т

 

В верхней части колонны (включая вес этой части колонны)

(1.2·0.05+(5.6–1.2+3.15)·0.3·0.6)·12·1.1+5.75=24.48т

В нижней части колонны (включая вес этой части колонны)

(2.4·0.05+(11.2–2.4)·0.3·0.6)·12·1.1+23=45.49т

Где 0,6т/м3-удельный вес материала панели

0,3м-толщина панели

0,05т/м2-поверхносная масса переплетов с остеклением

 

1.93т/м

23.2т

45.49т

24.48т

24000

 

Снеговая нагрузка для г.Салехард-5-й снеговой

Вес снегового покрова S0= 0.32т/м2 (СНиП «Нагрузки и воздействия»).

g_СН – расчетная линейная нагрузка на ригель рамы от снега

S₀ – вес снегового покрова зависящий от района строительства и определяемый по СниП «Нагрузки и воздействия»

_S0=0.32

С – коэффициент перехода от нагрузке на земле к нагрузке на 1м₂ проекции кровли при уклоне равен 1

b_ф- шаг ферм

n – коэффициент перегрузки

0.32·12=3.84т/м

Опорная реакция ригеля рамы

3.84·24/2=46.08т/м

24000

46.08т

3.84т/м

Вертикальные усилия от мостовых кранов

Кран 50/10т

Шаг колонн 12м

Пролет крана 22.5 м

ширина моста В= 6.65 м

база крана К= 5.25 м

высота крана Н= 3.15 м

давление колеса Рмакс= 46 т

давление колеса Рмин= 11.5 т

масса тележки G_т = 17.5 т

- масс крана с тележкой G = 65 т

Грузоподьемность Q= 50 т

 

,

где

D_MAX – расчетное усилие передаваемое на колонну колесами крана

n – коэффициент перегрузки

n_C – коэффициент сочетаний

F_K.MAX – нормативное вертикальное усилие колеса

y – ордината линии влияния

G_П – нормативный вес подкрановых конструкций (условно включаемый во временную нагрузку)

g_H – полезная нормативная нагрузка на тормозной площадке (1,3кн/м2)

b_T- ширина тормозной площадки

b - шаг колонн

n_C=0,95 зависит от условий работы крана (для тяжелого режима работы крана)

n=1,1 – нормативно установленное значение для крановой нагрузки

 

Нормативный вес подкрановой балки находиться по таблице 12.1 (Беленя)

(40·12·24/2)/1000=5.76т

Принимаю распределенный вес подкрановой балки 150кг/м²

b_T=1,5м b= 12 м

 

0.95·1.1·0.95·46·(0.563+1+0.88+0.45)·1.1·0.85+1.05·5.76+1.1·0.13·1.5·12=132.15т

0.95·1.1·0.95·11.5·(0.563+1+0.88+0.45)·1.1·0.85+1.05·5.76+1.1·0.13·1.5·12=39.5т

Сосредоточенные моменты от вертикальных усилий

=0.5·1=0.5м

h_H=1м

132.15·0.5=66.08т

39.5·0.5=19.75т

 

Горизонтальная сила от мостовых кранов

передаваемая одним колесом по формулам (12.4) (12,8) (Беленя)

(50+17.5)/(2·20)=1.69т

Сила Т:

0.9·1.1·0.95·1.6875·(0.563+1+0.88+0.45)=4.59т

Считаем условно что сила приложена на уровне уступа колонны

Dмин=39.5т

Ммин=19.75т*м

24000

Ммакс=66.08т*м

Dмакс=132.15т

T=4.59т

 

Ветровая нагрузка:

4-й ветровой 3-скоростной напор ветра 0.048 т/м2

коэффициент надежности по нагрузке .

Коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте здания (тип местности - В):

Высота фермы 3.15

 

 

отметки	к
	0.5
	0.65
16.8	0.96
19.95	1.1

 

 

Скоростной напор ветра:

На уровне от 0 до 5м

w5=0.048·0.5·0.8·1.4·12=0.32т/м

На уровне от 5 до 10м

w10=0.048·0.65·0.8·1.4·12=0.42т/м

На уровне от 10 до 16.8 м

w16.8=0.048·0.96·0.8·1.4·12=0.62т/м

На уровне от 16.8 до 19.95 м

w19.95=0.048·1.1·0.8·1.4·12=0.71т/м

Расчетная сосредоточенная нагрузка, приложенная к верхней части колонны от ветреной нагрузки на парапет:

W1=0.5*(q16.8+q19.95)*(19.95-16.8)=0.5·(0.62+0.71)·(19.95–16.8)=2.09т

W2=2.09475·0.6/0.8=1.57т

Эквивалентный момент от ветровой нагрузки

Мэкв=0.5*0.32*5²+0.5*(0.32+0.42)*(10-5)*((10-5)/2+5)+0.5*(0.42+0.62)*(16.8-10)*((16.8-10)/2+10)=65.26т*м

Распределенная ветровая нагрузка на наветренную сторону:

2*65.26/(16.8²)=0.46т/м

Распределенная ветровая нагрузка на заветренную сторону:

0.46·0.6/0.8=0.34т/м

 

24000

qэк.2=0.35т/м

qэк.1=0.46т/м

W2=1.57т

W1=2.09т