Стальной каркас одноэтажного производственного здания

;

; , , ,                   , , .

;

.

Исходя из конструктивных требований окончательно принимаем

 

4.5 Расчет опорных ребер.

Участок стенки балки над опорой должен укрепляться поперечными  ребрами жесткости. Решение опорных  частей балок при их опирании на колонну сверху приведено на рис. 8.

По конструктивным соображениям толщина  опорного ребра назначим следующей:

;

Определим требуемую ширину ребра  по условию его работы на смятие:

, где  опорная реакция подкрановой балки, ; расчетное сопротивление смятию торцевой поверхности ребра (по табл. 52* [1] )

, из конструктивных соображений  принимаем  ;

Рис. 8.

 

, из конструктивных соображений принимаем ;

Принятый размер ширины ребра должен отвечать требованию, обеспечивающему местную устойчивость ребра:

  ;

Местная устойчивость ребра обеспечена.

Проверим напряжения смятию:

   

Проверка показала, что смятие торцевой поверхности ребра не произойдет.

Произведем проверку опорного участка  балки на устойчивость из плоскости  балки как условного опорного стержня, сечение которого состоит из опорного ребра и участков стенки балки длиной по с каждой стороны ребра (рис. 10). Вычислим площадь поперечного сечения (на рис. 10 заштриховано):

Момент инерции сечения условного стержня относительно продольной оси балки:

Радиус инерции сечения:

Гибкость составит: (табл. 72 [1]).

Устойчивость стержня проверяется  по формуле:

   Устойчивость из плоскости  балки обеспечена.

     Вычислим толщину сварных швов, прикрепляющих опорное ребро к стенке балки, по формуле:

  или  , где

 

 

Из конструктивных соображений  принимаем  .

За геометрические оси ступенчатых  колонн в расчётной схеме рамы принимают линии, проходящие через  центры тяжести сечений верхней  и нижней частей колонны. Решётчатый ригель заменяется эквивалентным сплошным, ось которого совмещается с осью нижнего пояса ригеля (рис 9). Рама является статически неопределимой системой, для расчета которой, как известно, необходимо знать хотя бы соотношения жёсткостей стержней, её составляющих. Соотношения жесткостей: 00;   00;

 

5.1. Статический расчет рамы.

 

Расчетная схема рамы приведена  на рис 9.

Рис. 9

 

5.2. Нагрузки на раму.

При расчете рамы устанавливаем расчетные постоянные нагрузки от массы ограждающих и несущих конструкций, расчетные временные технологические и атмосферные нагрузки в соответствии с [2].

5.2.1. Расчетные  постоянные нагрузки

Нагрузка от массы всех ограждающих и несущих конструкций покрытия принимается равномерно распределенной по длине ригеля. Величину этих нагрузок определим в табличной форме. В таблице 1 приведен перечень конструктивных элементов, вес которых составляет эту нагрузку.

Таблица 1

Наименование нагрузки	Нормативная нагрузка ,	Коэффициент табл. 1 [2]	Расчетная нагрузка ,
1	2	3	4
Гравийная защита	40	1,3	52
Гидроизоляционный ковер из 3х слоев рубероида и одного слоя пергамента	16	1,3	20,8
Асфальтовая стяжка	36	1,3	46,8
Утеплитель	140	1,3	182
Пароизоляция из одного слоя рубероида	4	1,2	4,8
Стальной профнастил	15	1,05	15,75
Стропильная ферма	20	1,05	21
Прогоны	18	1,05	18,9
Связи	10	1,05	10,5
Итого	299

Расчетная постоянная погонная нагрузка на ригель рамы:

  .

 

5.2.2. Расчетная снеговая нагрузка.

При расчете рамы нагрузка от веса снега принимается равномерно распределенной по длине ригеля. Нормативное значение снеговой нагрузки на 1 м² горизонтальной проекции покрытия определяют по [2],

Расчетную погонную снеговую нагрузку на ригель рамы определяют по формуле

где коэффициент надежности по нагрузке для снеговой нагрузки, принимаемый по указаниям пункта 5.7 [2] в зависимости от отношения нормативной постоянной нагрузки от собственного веса покрытия к нормативному весу снегового покрова .

;  ;   

5.2.3. Нагрузка от мостовых кранов.

Вертикальное давление подкрановых  конструкций на рассматриваемую  раму определяют от двух сближенных кранов при их невыгодном для колонны  положении (рис. 10. Считается, что грузовые тележки с грузом на обоих кранах максимально приближены к одной стороне рамы.

Рис. 10

 

       Наибольшее расчетное вертикальное давление на колонну рамы, ближайшую к грузовым тележкам, определяется по формуле:

;    ;

расчетное значение вертикальных крановых нагрузок.

 вес подкрановых конструкций, определяемый по ранее установленным размерам поперечного сечения.

Наименьшее расчетное вертикальное давление на противоположную колонну рамы

вертикальная нормативная сила минимального давления крана на рельс

;  ;

     

5.2.4. Ветровая нагрузка.

Расчетные значения статической составляющей ветровой погонной нагрузки с наветренной и подветренной сторон на колонны рамы (см. рис. 11) определяют по формулам

    (1)

где: коэффициент надежности по нагрузке для ветровой нагрузки см. пункт 6.11. [2], ; нормативное значение ветрового давления, принимаемое по данным таблицы 5 [2] в зависимости от района строительства, ; коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте, принимаемый по указаниям пункта 6.5 [2]; и аэродинамические коэффициенты для наветренной и подветренной сторон соответственно, принимаемые по указаниям пункта 6.6 и приложения 4 [2] (см. номер схемы 1 ); с=0,8; с'=0,6.  

               

           

        

           

        

                 

     

Эквивалентная равномерно распределенная ветровая нагрузка на раму:

      

Ветровая нагрузка, действующую на ригель рамы заменяем сосредоточенными силами, приложенными в уровне низа ригеля:

 

Рис. 11

 

 

 

 

	Сечение 1-1			Сечение 2-2		Сечение 3-3		Сечение 4-4
1. Собственный вес	70624	-80478	-6965	-16233	-80478	-36632	-80478	-74454	-80478	-6965
2. Снег	47767	-54432	-4711	-10980	-54432	-24777	-54432	-50357	-54432	-4711
3. Вертик. кран. давл. Dmax слева	-2021	-138840	-3055	-40117	-138840	15570	232	-1020	232	-3055
4. То же Dmax справа	25085	-50684	-3055	-13012	-50684	7111	-232	-9478	-232	-3055
5. Tk у лев. кол. вправо	-31586	193	3188	8173	193	8221	193	-101	193	-1533
6. Tk у левой кол. влево	31586	-193	-3188	-8173	-193	-8221	-193	101	-193	1533
7. Tk у правой кол. вправо	-20357	193	1533	-1245	193	-1197	193	7125	193	1533
8. Tk у правой кол. влево	20357	-193	-1533	1245	-193	1197	-193	-7125	-193	-1533
9. Ветер слева	-37604	421	4471	1041	421	1146	421	7281	421	533
10. Ветер справа	35524	-421	-3906	-358	-421	-463	-421	-8069	-421	-953
	∑M	∑N	∑Q	∑M	∑N	∑M	∑N	∑M	∑N	∑Q
Комбинация загружений	1 и 2			1, 5 и 3		1 и 3		1 и 9
+Mmax (N,Q-соотв.)	118391	-134910	-11676	-48177	-219125	-21062	-80246	-67173	-80057	-6432
Комбинация загружений	1 и 9			1 и 3		1 и2		1 и 2
-Mmax ( N,Q-соотв.)	33020	-80057	-2494	-56350	-219318	-61409	-134910	-124811	-134910	-11676
Комбинация загружений	-			-		-		-
-Nmax (+M,Q-соотв.)	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-
Комбинация загружений	1 и 3			1 и 3		1 и 2		1 и 2
-Nmax (-M,Q-соотв.)	68603	-219318	-10020	-56350	-219318	-61409	-134910	-124811	-134910	-11676
Второе основное сочетание
Комбинация загружений	1, 2 и 10			1, 5, 3 и 9		1, 3 и 5		1, 4, 7 и 9
+Mmax (N,Q-соотв.)	138523.5	-121797.9	-14023.8	-42422.4	-196833.6	-11556.9	-72047.7	-62573.4	-72086.4	-7158.6
Комбинация загружений	1, 3, 5 и 9			1, 2 и 3		1, 2, 6 и 4		1, 2 и 4
-Mmax ( N,Q-соотв.)	-528.3	-196833.6	-2124.9	-60597	-246375	-56267.1	-121801.5	-120860.1	-121627.8	-13257.9
Комбинация загружений	-			-		-		-
-Nmax (+M,Q-соотв.)	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-
Комбинация загружений	-			1, 2 и 3		1, 2 и 10		1, 2 и 10
-Nmax (-M,Q-соотв.)	-	-	-	-60597	-246375	-55684.8	-121797.9	-119592	-121797.9	-11366.1

5.2.5. Определение расчетных внутренних усилий.

 

 

Собственный вес

Снеговая нагрузка

Вертикальное крановое давление (Dmax слева)

Вертикальное крановое давление (Dmax справа)

                  М=т/м                                  Q=т                                              N=т

Поперечное торможение Тк у левой  колонны вправо

Поперечное торможение Тк у левой колонны влево

Ветер слева

Ветер справа

    М=т/м                             Q=т                                              N=т

                                      

 

6.Расчет и конструирование стропильной фермы.

 

В качестве несущих конструкций  покрытия в курсовом проекте предусмотрены  стропильные фермы с треугольной  решеткой со стойками.

 

                                                                6.1.Нагрузки на ферму.

 

Нагрузками, на которые рассчитывается ферма покрытия являются:

• Нагрузка от собственного веса фермы;
• Нагрузка от снега по всему пролету;
• Нагрузка от снега на половине пролета;
• Момент от защемления фермы за счет ее жесткого сопряжения с колоннами;
• Распор от колонн.

Сосредоточенные расчетные вертикальные нагрузки в верхние узлы фермы  от загружения ригеля рамы собственным  весом покрытия:

От снега:

 

 

Момент защемления:

 

Распор от колонн:

6.2. Расчетная схема фермы.

На ригель в общем случае действуют: собственный вес покрытий ; снег ; реактивные моменты левый и правый , возникающие вследствие защемления фермы в колоннах.

Равномерно распределенная по длине  ригеля вертикальная нагрузка заменяется системой сосредоточенных сил, приложенных  к узлам верхнего пояса фермы (рис. 12)

рис. 12

 

 

6.3.Определение расчётных усилий в стержнях стропильной фермы.

Элемент	Стержень	Усилия в стержнях, кг											Расчетные усилия, кг
		Вертикальные нагрузки						Горизонтальные нагрузки					Без учета защемления	С учетом защемления
		единичные		Загружение собственным весом Fg=13413, кг	Снег FS= 9072, кг			Распор Hp=11676, кг	Защемление
		на левой половине	на правой половине		на левой половине	на правой половине	на всей ферме		единичные		Мл=124811	Мп=124811
									Мл=1	Мп=1
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15
Верхний пояс	i	Niл	Niп	(Niл+Niп)Fg	NiлFs	NiпFs	(Niл+Niп)Fs	NiH	NiлМ	NiпМ	NiлММл	NiпММп	∑N	∑N
	7	0	0	0	0	0	0		0.318	0	39690	0	0	0
	8	-6.667	-2.857	-127745	-60483	-25919	-86402		0.265	0.053	33075	6615	-214147	-207532
	9	-6.667	-2.857	-127745	-60483	-25919	-86402		0.265	0.053	33075	6615	-214147	-207532
	10	-9.524	-5.716	-204414	-86402	-51856	-138257		0.212	0.106	26460	13230	-342671	-329441
	11	-9.524	-5.714	-204387	-86402	-51837	-138239		0.212	0.106	26460	13230	-342626	-329396
	12	-8.571	-8.571	-229926	-77756	-77756	-155512		0.159	0.159	19845	19845	-385438	-365593
	13	-8.571	-8.571	-229926	-77756	-77756	-155512		0.159	0.159	19845	19845	-385438	-365593
	14	-5.714	-9.524	-204387	-51837	-86402	-138239		0.106	0.212	13230	26460	-342626	-329396
	15	-5.716	-9.524	-204414	-51856	-86402	-138257		0.106	0.212	13230	26460	-342671	-329441
	16	-2.857	-6.667	-127745	-25919	-60483	-86402		0.053	0.265	6615	33075	-214147	-207532
	17	-2.857	-6.667	-127745	-25919	-60483	-86402		0.053	0.265	6615	33075	-214147	-207532
	18	0	0	0	0	0	0		0	0.318	0	39690	0	0
Нижний пояс	1	3.81	1.429	70271	34564	12964	47528	11676	-0.291	-0.026	-36320	-3245	129475	126230
	2	8.571	4.286	172451	77756	38883	116639	11676	-0.238	-0.079	-29705	-9860	300766	290906
	3	9.524	7.143	223554	86402	64801	151203	11676	-0.185	-0.132	-23090	-16475	386433	369958
	4	7.143	9.524	223554	64801	86402	151203	11676	-0.132	-0.185	-16475	-23090	386433	369958
	5	4.286	8.571	172451	38883	77756	116639	11676	-0.079	-0.238	-9860	-29705	300766	290906
	6	1.429	3.81	70271	12964	34564	47528	11676	-0.026	-0.291	-3245	-36320	129475	126230