144629 (Расчет построения одноэтажных промышленных зданий)

1. Обоснование расчетной схемы

Расчетные схемы позволяют учесть практически все факторы, играющие существенную роль при расчете каркасов на горизонтальные нагрузки:

- податливость диска покрытия в своей плоскости;

- неразрезность тормозных конструкций;

- влияние мостового крана на работу каркаса;

- податливость грунтового основания;

- влияние продольных вертикальных связей на крутильную жесткость здания;

В расчетной схеме выбирается оптимальное число степеней свободы, и учитываются только те смещения расчетных узлов, которые являются существенными при расчете каркасов на нагрузку от торможения крановой тележки.

При продольной раскладке плит покрытия и качественном замоноличивании швов покрытие мало податливо, и оно представляется в виде балки-стенки бесконечной жесткости, опорами для которой служат поперечные рамы (Рис.1). Жесткостью тормозных конструкций в этом случае пренебрегают, из-за небольшой величины отпора в уровне тормозных конструкций по сравнению с отпорностью в уровне покрытия и в качестве расчетной схемы при расчетах каркаса на нагрузку от торможения крановой тележки принимается расчетная схема колонны, имеющая две степени свободы (Рис.2). Горизонтальное смещение в плоскости колонны, в уровне тормозных конструкций V_p и горизонтальное смещение в уровне покрытия V_m. Влияние жесткости каркаса на смещения рассчитываемой колонны учитывается введением суммарной отпорности всех колонн каркаса ОПЗ (Рис. 2).

При расчете ОПЗ с жестким в своей плоскости покрытием на горизонтальные нагрузки в качестве расчетной схемы принимается трехмерная система, в которой расчетные точки расположены в узлах пересечения колонн и тормозных конструкций, центре масс покрытия. Кран рассматривается как шарнирная вставка, соединяющая соответствующие узлы перекрестного набора в уровне тормозных конструкций.

Рис. 2 Расчётная схема колонны с приложенной к ней крановой нагрузкой

Рис. 2 Расчётная схема колонны с приложенной к ней крановой нагрузкой

1. Построение матрицы жёсткости

Данное промышленное здание имеет 15 пролётов по 12 м, 16 поперечных рам, центр тяжести находится между 9-ой и 10-ой рамой.

Матрица жесткости промежуточной рамы:

Матрица жёсткости имеет вид:

Для нахождения реакций в данной матрице необходимо вычислить коэффициенты жёсткости колонн.

Рис. 3 Схемы единичных перемещений тормозной колонны

причём

Рис. 4 Схема перемещения колонн рам без крана

(кН)

(кН);

(кН);

(кН), где y₂ – расстояние от центра масс до второй рамы ( с краном);

(кН), где n – количество рам;

(кН), где y₂ – расстояние от центра масс до предпоследней рамы;

(кН)

Определение жесткостных характеристик.

Надкрановая часть:

(см⁴)

(кН*м²)

Подкрановая часть

(см⁴)

(кН*м²)

Определение жесткостных характеристик.

Надкрановая часть:

(см⁴)

(кН*м²)

Подкрановая часть

(см⁴)

(кН*м²)

2.1. Определение коэффициентов матрицы жёсткости

, ,

,

(кН)

(кН)

(кН)

Составим матрицу жесткости промежуточной рамы:

, , , , ,

(кН)

1. Построение матрицы масс

1. Сбор нагрузок

Величина масс, расположенных в узлах пересечения колонн и тормозных балок, определяется весом конструкций и временной нагрузкой, расположенными между двумя горизонтальными плоскостями, проходящими по середине высот подкрановой и надкрановой частей колонн. В плоскости второй от торца поперечной рамы массы, расположенные в узлах пересечения колонн и тормозных балок, и масса крана, которая определяется по ГОСТ на краны, суммируются и сосредотачиваются во второй расчётной точке первого ряда колонн. Величина масс, расположенных в узлах пересечения поперечных рам и осевой линии покрытия, определяется весом конструкций и временной нагрузкой, расположенными выше горизонтальной плоскости, проходящей по середине высоты подкрановой части колонны.

Рис. 5 Поперечный разрез одноэтажного промышленного здания

Для построения матрицы масс необходимо, прежде всего, определить четыре вида масс:

а) нагрузка от конструкций, сосредотачиваемая в узле пересечения поперечной промежуточной рамы и осевой линии покрытия Мпп:

Расчётный вес колонны:

Верхняя часть составляет 20% от общего веса колонны:

G_в=n*0.2*G*B*L/2

G-расход стали на 1 м²;

n-коэффициент надёжности по нагрузке, для металлических конструкций равен 1,05

G_в=1,05*0.2*0,6*12*24/2=18,14 кН

Нижняя часть колонны составляет 80% веса всей колонны:

G_в=1,05*0.8*0,6*12*24/2=72,58 кН

S=h_ст*2b=5,4*24=129,6 (м²);

S=h_ост*2b=0,64*24=15,36 (м²);

S^покр=b*L=12*24=288 (м²);

б) нагрузка от конструкций, сосредотачиваемая в узле пересечения торцевой рамы и осевой линии покрытия Мпт:

S=h_ст*b/2*2=64,8 (м²);

S=h_ост*b/2*2=7,68 (м²);

S^покр=b/2*L=6*24=144 (м²);

в) нагрузка от конструкций, сосредотачиваемая в узле подкрановой балки и колонны для промежуточной рамы Мбп:

S=h_ст*b=3,6*12=43,2 м²;

S=h_ост*b=5,66*12=67,92м²;

г) нагрузка от конструкций, сосредотачиваемая в узле подкрановой балки и колонны для торцевой рамы Мбт

Таблица 5

3.2 Редуцирование масс