Конструирование и расчет каркаса одноэтажного промышленного здания

1. Исходные данные.

1.  Пролет здания: 24м;

2.  Длина здания: 120м;

3.  Шаг поперечных рам: 12м;

4.  Отметка головки рельса: 10м;

5.  Грузоподъемность крана: 16/32т;

6.  Покрытие шатра: прогонное;

7.  Сечение поясов ферм: прокатная труба квадратного сечения;

8.  Район предполагаемого строительства: г. Новосибирск.

2. Компоновка каркаса и определение нагрузок.

2.1. Компоновка поперечной рамы.

    Вертикальные размеры.

h₂=(H_k+100)+f,

где H_k=2800 мм – высота крана ([1] стр.34);

      100 мм – допуск на изготовление крана;

      f=100 мм – зазор, который учитывает прогиб фермы и провисание связей по нижним поясам ферм.

h₂=(2800+100)+100=3000мм.

    Длина верхней (подкрановой) части колонны.

H_b=h₂+h_п.б.+h_р,

где h_п.б.=(1/10-1/12)*L – высота подкрановой балки (т.к. шаг колонн 6м); h_п.б  =1200-1000 мм. Примем  h_п.б=1200мм.

       h_р=200мм – высота подкрановой рельсы.

H_b=3000+200+1200=4400мм,

округляя, принимаем 4400 мм.

H_b^*=H_b–h_п.б.,

H_b^*=4400 – 1200=3200 мм.

    Полная длина колонны.

H= H_b-h_п.б.-h_р+о.г.р.+h_з,

где о.г.р=10000мм – отметка головки рельса;

       h_з=800мм – заглубление базы колонны.

H=4400 – 1200 – 200+10000+800=13800 мм,

округляя, принимаем 14000мм.

    Длина верхней (подкрановой) части колонны.

H_b= H+h_п.б.+h_р-о.г.р.-h_з

H=14000 +1200 + 200-10000-800=4600 мм

Ф=H_b^*/H,

Ф=3400/14000=0,24.

    Длина нижней (подкрановой) части колонны.

H_н=H–H_b,

H_н=14000 – 4600=9400мм.

    Горизонтальные размеры колонны.

    Расстояние от оси колонны до оси подкрановой балки.

Т.к. здание оснащено краном 16/3,2т приме сплошную ступенчатую колонну.

l=В₁+(h_b – b₀)+75,

где hb=380 мм – высота сечения верхней части колонны; Высота нижней части колонны

      B₁=260 мм – выступающая за ось рельса часть кранового моста ();

      b₀= 250 мм – привязка оси;

      75мм – минимальный зазор между краном и колонной.

l=260+(380 – 250)+75=465мм,

Конструктивно принимаем 750 мм.

    Условие:

L=L_кр+2×l,

где L_кр=22500мм – пролет моста крана.

L=22500+2×750=24000мм, удовлетворяется.

    Эксцентриситеты.

Е₀=0,4*1000=400мм.

Е_к=1000-400-250=350мм

2.2. Определение нагрузок действующих на  ферму.

Таблица.1.

Состав покрытия

    Принимаем кровлю легкого типа – нагрузка g=3,989 кН/м².

Узловая нагрузка на подстропильную ферму:

P_у=g×B×L

где g=3,989кН/м² – нагрузка;

       B=12 м –шаг колонн;

       L=3м – расстояние между узлами фермы;   P_у =3,989*12*3= 143,6кН.

3.Расчёт фермы.

3.1.Определение усилий в стержнях фермы.

      Определение усилий в поясах,  раскосах и стоиках фермы производим

приближенно, графически с помощью построения диаграммы Максвелла-Кремоны.

Расчетные усилия в стержнях фермы приведены в таблице 2.

Таблица2

Усилия в элементах фермы

(Значения усилий приведены в kN)

Примечание: Усилия во второй половине фермы аналогичны усилиям в первой половине и получены зеркальным отображением диаграммы  Максвелла-Кремоны.

Схема стропильной фермы.

    Узловая нагрузка Р=143,6кН.

3.2. Подбор сечений стержней феры.

    Материал поясов и решетки – сталь С245 ГОСТ 27772-88. Для t=2…20мм, R_y=240МПа. Сечения поясов – квадратная труба по ГОСТ 8639-82. Сечения решетки – квадратная труба по ГОСТ 8639-82.

    Верхний пояс: N_max=1531,73  кН; l_ef,x=3м; l_ef,y=6м. Задаемся гибкостью l=60, при этом j=0,805  . Для поясов ферм , коэффициент условия работы g_с=1,05 ([4] Таблица 6*).

А_тр=N/j×R_y×g_c,

А_тр=1531,73/1,05∙0,805×240×10³×1=0,00755м².

i_тр,x=l_ef,x/l,

i_тр,x=6/60=0,1м;

i_тр,y=l_ef,y/l,

i_тр,y=3/60=0,05м.

    По требуемой площади и радиусам инерции принимаем квадратную трубу сваренную из 2х уголков 200*200*12  с характеристиками А=94,2см², i_x=8см, i_y=8см.