Расчет металлических конструкций здания, длинна которого равна 96 метрам (район предполагаемого строительства – г. Омск)

1. Исходные данные.

1.  Пролет здания: 24м;

2.  Длина здания: 96м;

3.  Шаг поперечных рам: 6м;

4.  Отметка головки рельса: 12м;

5.  Грузоподъемность крана: 80/20т;

6.  Покрытие шатра: прогонное;

7.  Сечение поясов ферм: прокатный тавр;

8.  Район предполагаемого строительства: г. Омск.

2. Компоновка каркаса и определение нагрузок.

2.1. Компоновка поперечной рамы.

    Вертикальные размеры.

h₂=(H_k+100)+f,

где H_k=4100мм – высота крана ([1] стр.34);

      100мм – допуск на изготовление крана;

      f=200мм – зазор, который учитывает прогиб фермы и провисание связей по нижним поясам ферм.

h₂=(4100+100)+200=4400мм.

    Длина верхней (подкрановой) части колонны.

H_b=h₂+h_п.б.+h_р,

где h_п.б.=800мм – высота подкрановой балки (т.к. шаг колонн 6м);

       h_р=130мм – высота подкрановой рельсы.

H_b=4400+800+130=5330мм,

округляя, принимаем 5500мм.

H_b^*=H_b–h_п.б.,

H_b^*=5500 – 800=4700мм.

    Полная длина колонны.

H= H_b^*-h_п.б.-h_р+о.г.р.+h_з,

где о.г.р=12000мм – отметка головки рельса;

       h_з=800мм – заглубление базы колонны.

H=5500 – 800 – 130+12000+800=17370мм,

округляя, принимаем 17500мм.

Ф=H_b^*/H,

Ф=4700/17500=0,28.

    Длина нижней (подкрановой) части колонны.

H_н=H–H_b,

H_н=17500 – 5500=12000мм.

    Горизонтальные размеры колонны.

    Расстояние от оси колонны до оси подкрановой балки.

l=В₁+(h_b – b₀)+75,

где h_b=500мм – высота сечения верхней части колонны;

      B₁=400мм – выступающая за ось рельса часть кранового моста ([2] стр. 504);

      b₀= 250мм – привязка оси;

      75мм – минимальный зазор между краном и колонной.

l=400+(500 – 250)+75=725мм,

принимаем 1000мм.

    Высота сечения нижней части колонны.

h_н=l+b₀,

h_н=1000+250=1250мм.

    Условие:

L=L_кр+2×l,

где L_кр=22000мм – пролет моста крана.

L=22000+2×1000=24000мм, удовлетворяется.

    Эксцентриситеты.

Е₀=0,4×h_н,

Е₀=0,4×1250=500мм.

Е_к=h_н – Е₀ – b₀,

Е_к=1250 – 500 – 250=500мм.

2.2. Определение нагрузок действующих на  раму.

Таблица 2.1.1.

Состав покрытия

Nп.п.	Наименование элемента	Нормативный вес, кН/м2	gf	Расчетный вес, кН/м2
1	Защитный слой из гравия, втопленного в битумную мастику.	0,2	1,3	0,52
2	Гидроизоляция – 4-х слойный рубероидный ковер.	0,2	1,3	0,26
3	Утеплитель: жесткие минераловатные плиты или пенопласт.	0,3	1,3	0,39
4	Пароизоляция: один слой рубероида.	0,05	1,3	0,065
5	Стальной профилированный настил.	0,15	1,05	0,1575
6	Вес прогонов.	0,2	1,05	0,21
7	Собственный вес конструкций ферм и связей	0,2	1,05	0,21
		1,37		1,676

    Принимаем кровлю легкого типа – нагрузка g=1,676кН/м².

P_в=g×B×L/2+G_к.в.+G_ст.в.,

где g=1,676кН/м² – нагрузка;

       B=6м –шаг колонн;

       L=24м – пролет здания;

       G_к..в.=G_к/4=36/4=9кН/м² – вес колонны верхней части рамы,                                                                              где G_к=B×L/2×0,5=6×24/2×0,5=36кН/м² – вес всей колонны, 0,5кН/м² – расход стали;

       G_ст.в.=H_в×B×0,2=6,6кН/м² – вес стены верхней части рамы, где 0,2кН/м² – расход стали;

P_в=1,676×6×24/2+9+6,6=136,6кН.

P_н=G_к.н.+G_ст.н.+G_п.б.,

где G_к.н.=3×G_к/4=3×36/4=27кН/м² – вес колонны нижней части рамы;

       G_ст.н.=H_н×B×0,2=12×6×0,2=14,4кН/м² – вес стены нижней части рамы, где 0,2кН/м² – расход стали;

       G_п.б.=B×L/2×0,5=6×24/2×0,5=36кН/м² – вес подкрановой балки, 0,5кН/м² – расход стали.

P_н=27+14,4+36=77,4кН.

S_в1=p×B×L/2,

где p=p₀×c×g_f=0,7×1×1,4=0,89кН/м²,

       p₀=0,7кН/м²– вес снегового покрова ([2] стр. 508);

       с=1;

       g_f=1,4 – коэффициент надежности.

S_в1=0,98×6×24/2=70,6кН.

    Изгибающие моменты М_p, М_s зависят от конструктивного решения узла опирания фермы на колонну. При опирании с эксцентриситетом:

e_y=M_s/P_s,

e_y=3,528/70,56=0,05.

M_p=P_в×e_y,

M_p=136,572×0,05=6,8кН×м;

M_s=S_в1×e_y,

M_s=70,56×0,05=3,5кН×м;

    Расчетное вертикальное давление на колонну от двух сближенных кранов определяем с помощью линии влияния.

Д_max=g_f×y×(åF^н_max×y_i),

где g_f=1,1 – коэффициент надежности;

       y=0,85;

       F^н_max=312кН;

       y_i – ординаты линии влияния.

Д_max=1,1×0,85×312×(0,463+0,528+1+0,85)=828,9кН.

Д_min=g_f×y×(åF^н_min×y_i),

где g_f=1,1 – коэффициент надежности;

       y=0,85;

       F^н_min=(Q+G_кр)/n₀ - F^н_max,

       Q=800кН, G_кр=790+330=1120кН, n₀=4, тогда F^н_min=(800+1120)/4 – 312=168кН;

       y_i – ординаты линии влияния.

Д_min=1,1×0,85×168×(0,463+0,528+1+0,85)=446,4.

    Горизонтальное давление на колонну.

Т=g_f×y×(åТ_кi×y_i),

где g_f=1,1 – коэффициент надежности;

       y=0,85;

       Т_кi=Т^н ₀/n₀,