144941 (Стальной каркас промышленного здания), страница 3

где - коэффициент влияния формы сечения, определяемый по таблице 73 /1/;

;

;

Тогда

тип сечения №4

Момент сопротивления равен:

,

где - момент инерции;

- наружный размер стойки.

Тогда ;

,

т.е условие выполняется.

1.5.3 Расчет опорного узла фермы

Расчет нижнего опорного узла фермы с восходящим опорным раскосом состоит из проверки прочности сварных швов, соединяющих элементы узла, и назначения размеров опорного фланца из условия работы его торца на смятие.

Рисунок 10 – Конструктивное оформление опорного узла

Опорная реакция равна:

.

Определение толщина фланца:

,

где - расчетное сопротивление смятию торцевой поверхности, определяется по таблице /1/;

;

.

Принимаем минимальную толщину фланца 14 мм.

Шов Ш2

Проверяем шов Ш2, прикрепляющий элементы опорного узла к фланцу.

;

, по рисунку 10.

Задаемся катетом равным по таблице /1/.

Определяем коэффициент провара по таблице /1/: , .

по таблице 56 /1/;

,

где по таблице /1/ нахожу ;

;

; - пункт /1/.

Выбираем расчетное сечение сварного шва:

.

Расчетное сечение – является сечение по металлу сварного шва.

.

Окончательно принимаем .

Шов Ш3

Швом Ш3 приваривают стенку восходящего опорного раскоса к полке двутавра нижнего пояса фермы. Его катет назначают из условия равнопрочности со стенкой раскоса:

,

где – угол наклона раскоса;

- толщина стенки раскоса;

Расчетное сечение – является сечение по металлу сварного шва (см. выше).

.

Окончательно принимаем .

Шов Ш4

Шов Ш4, прикрепляющий наклонные усиливающие планки, рассчитывается на усилие:

,

где – угол наклона раскоса;

– угол наклона планки;

– расчетное усилие в раскосе рассчитываемого узла;

, , , ;

;

.

где - длина сварного шва.

Окончательно принимаем .

1.5.4 Расчет укрупнительного узла фермы

Расчет укрупнительного узла не производим, а принимаем по сортаменту фланцевых соединений растянутого пояса фермы по таблице 3 /7/.

Принимаем болты из стали марки 40Х «селект» диаметром 20 мм, по таблице /1/.

Размещаем болты в соответствии с таблицей 39 /1/.

Рисунок 11 – Схема фланцевого соединения

2 Расчет поперечной рамы

2.1 Компоновка поперечной рамы каркаса

Поперечные рамы каркаса состоят из колонн (стоек рамы) и ригелей (в виде ферм или сплошностенчатых сечений).

Рисунок 12 – Схема поперечной рамы однопролетного здания

Мостовой кран принимаем по приложению 1 /4/ в зависимости от грузоподъемности крана по заданию.

Принимаем кран грузоподъемностью .

Вертикальные габариты здания зависят от технологических условий производства и определяются расстоянием от уровня пола до головки кранового рельса и расстоянием от головки кранового рельса до низа несущих конструкций покрытия . В сумме эти размеры составляют полезную высоту цеха Н.

Размер диктуется высотой мостового крана:

,

где – расстояние от головки рельса до верхней точки тележки крана, определяемое по приложению 1 /4/;

100 мм – установленный по требованиям техники безопасности зазор между верхней точки тележки крана и строительными конструкциями;

– размер, учитывающий прогиб конструкции покрытия, принимаемый равный 200 - 400 мм, в зависимости от величины пролета, т.е. для больших пролетов больший размер.

Окончательный размер принимаем кратный 200 мм .

Высота цеха от уровня пола до низа стропильных ферм:

,

где – наименьшая отметка головки кранового рельса, которая задается по условию технологического процесса (по заданию ).

Окончательный размер принимаем кратный 600 мм .

Уточняем высоту

.

Далее устанавливаем размер нижней части колонны :

,

где по приложению 1 /4/;

- принимать произвольно.

Размер верхней части колонны :

.

Ширина верхней части колонны:

, принимаем .

Ширина нижней части колонны:

,

где из рисунка 12:

,

принимаем ;

- наружная привязка верхней части колонны;

- по приложению 1 /4/.

.

2.2 Сбор нагрузок на поперечную раму

2.2.1 Постоянная нагрузка

Постоянные нагрузки на ригель рамы обычно принимают равномерно распределенными по длине ригеля.

Суммарная нагрузка на ферму равна:

- из таблицы 1.

Погонная нагрузка на ригель рамы равна:

,

где - коэффициент надежности по назначению здания.

Рисунок 13 – Схема к расчету на постоянную нагрузку

2.2.2 Снеговая нагрузка

Погонная снеговая нагрузка на ригель рамы равна:

,

где - из таблицы 4 /3/.

Рисунок 14 – Схема к расчету на снеговую нагрузку

2.2.3 Ветровая нагрузка

Погонная фактическая, активная составляющая нагрузка на стойку рамы равна:

,

где - коэффициент надежности по ветровой нагрузки;

- нормативное значение ветрового давления, определяется по таблице 5 /3/ в зависимости от ветрового района;

с - аэродинамический коэффициент, определяемый по приложению 4 /3/ для активной и пассивной составляющих;

- коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте, определяется по таблице 6 /3/, в зависимости от типа местности.

Выбираем тип местности В — городские территории, лесные массивы и другие местности, равномерно покрытые препятствиями высотой более 10 м.

Рисунок 15 – Схема к расчету на ветровую нагрузку

Для заданного типа местности В с учетом коэффициента k из таблицы 6 /3/ получаем следующее значение ветрового давления по высоте здания:

- на высоте до 5 м ;

- на высоте 10 м ;

- на высоте 20 м .

Согласно рисунку 15, вычислим значения нормативного давления на отметках верха колонн и верха панели:

- на отметке 13,80:

;

- на отметке 17,68:

.

Для удобства фактическую линейную нагрузку (в виде ломанной прямой) можно заменить эквивалентной, равномерно распределенной по всей высоте.

Найдем площади эпюр:

;

;

.

Активная составляющая нагрузки:

.

Погонная фактическая, пассивная составляющая нагрузка на стойку рамы равна:

,

Значение ветрового давления по высоте здания:

- на высоте до 5 м ;

- на высоте 10 м ;

- на высоте 20 м .

- на отметке 13,80: ;

- на отметке 17,68: .

Найдем площади эпюр:

;

;

.

Пассивная составляющая нагрузки:

.

Ветровая нагрузка, действующая на участке от низа ригеля до наиболее высокой точки здания, заменяется сосредоточенной силой, приложенной в уровне низа ригеля рамы.

Рисунок 16– Схема к расчету на ветровую сосредоточенную нагрузку

Сосредоточенная активная нагрузка на стойку рамы:

.

Сосредоточенная пассивная нагрузка на стойку рамы:

.

2.2.4 Крановая нагрузка

I. Вертикальное давление крана на колонну

Предусматривается наличие двух кранов в пролете.

Рисунок 17– Схема к расчету на крановую нагрузку

Вертикальная нагрузка на подкрановые балки и колонны определяется от двух наиболее неблагоприятных по воздействию кранов.

Расчетное усилие , передаваемое на колонну колесами крана, можно определить по линии влияния опорных реакций подкрановых балок, при наиневыгоднейшем расположении кранов на балках:

,

где - коэффициент надежности для крановой нагрузки;

- коэффициент надежности для подкрановой балки;

- коэффициент сочетания, учитывающий вероятность появления двух кранов у опоры с максимальным грузом;

- нормативное давление на одно колесо крана, определяемое по приложению 1 /4/;

- координаты линии влияния;

- собственный вес подкрановой балки;

- это произведение в расчете не учитываем.

Рисунок 18 – К определению нагрузок на раму от мостовых кранов

По приложению 1 /4/ расстояние , ,

, где

Координаты линии влияния из рисунка 18 равны:

;

;

.

.

На другой ряд колонны также будут передаваться усилия, но значительно меньшее.

,

где - грузоподъемность крана;

- масса крана с тележкой, определяемая по приложению 1 /4/;

- количество колес с одной стороны.

.

II. Нагрузка от горизонтального торможения тележки крана с грузом

Расчетная горизонтальная сила Т, передаваемая подкрановыми балками на колонну от сил , определяется при том же положении мостовых кранов:

,

где - нормативная горизонтальная нагрузка на одно колесо крана

.

.

3 Расчет ступенчатой колонны

3.1 Статический расчет рамы выполнен с помощью программы “METAL”

Таблица 3 – Результаты статического расчета

3.2 Назначение расчетных длин участков ступенчатой колонны

Коэффициенты расчетной длины отдельных участков ступенчатых колонн в плоскости рамы следует определять согласно приложению 6 /1/.

Рисунок 19 – Схема ступенчатой колонны

Коэффициенты расчетной длины для нижнего участка одноступенчатой колонны следует принимать в зависимости от отношения и величины ,

где - моменты инерции сечений и длины соответственно нижнего и верхнего участков колонны и ;

;

;

.

Тогда из таблицы 67 /1/ с помощью интерполяции найдем .