Стальной каркас одноэтажного производственного здания: Методические указания к курсовому проекту по дисциплине «Металлические конструкции»

коэффициент определяем интерполяцией (при Н₁< 10 м- 1; 15 м- 1.04; 20 м- 1.1; 25 м- 1.17; 30 м- 1.23; 35 м- 1.29).

q_э'_{(ось А)}=q_э×0.6/0.8=1.5 кН/м (формула 12.11, стр.290 [2]), где

0.6/0.8–перерасчетный коэффициент

F_в'_{(ось А)} = 0.6/0.8×F_в = 0.6/0.8×8.814 = 6.611 кН .

Ветровое давление на высокую часть здания по оси В.

Сосредоточенные силы от ветровой нагрузки - формула 12.12 [2]:

F_{в(ось В)}=(q₁+q₂) ×h'/2=(2.417+2.585)×(3.15+0.6) /2=9.379 кН, где

h'= Н_ф +0.6 -расстояние от низа фермы до верха парапета,

q₁-ветровая нагрузка на отметке Н_{1(низ ригеля);}

q₂-ветровая нагрузка на отметке Н_{2(парапет);}

H_{2(парапет)}=H₀+h_ф+h_n=18.6+3.15+0.6=22.35 м.

H₁=H₀=18.6 м.

q₁=q_в10+(q_в20-q_в10)×8.6/10=1.911+(2.499-1.911) ×8.6/10=2.417 кН/м,

где 8.6=18.6-10 (18.6- отметка колонны на уровне низа фермы).

q₂=q_в20+(q_в40-q_в20) ×2.35/20=2.499+(3.234-2.499)×2.35/20=2.585 кН/м,

где 2.35=22.35-10 (22.35- отметка верха парапетной панели ограждающих конструкций стены).

q_{э(ось В)}=q_в10×a=1.911×1.083=2.07 кН/м, где

q_э - равномерно-распределенная по высоте нагрузка ниже ригеля (эквивалентная нагрузка активного давления);

q’_{э(ось В)} - эквивалентная нагрузка отсоса;

a - коэффициент определяемый интерполяцией (при Н₁< 10 м- 1; 15 м- 1.04; 20 м- 1.1; 25 м- 1.17; 30 м- 1.23; 35 м- 1.29).

q_э'_{(ось В)}=q_э×0.6/0.8=1.553 кН/м (формула 12.11, стр.290 [2]), где

0.6/0.8–перерасчетный коэффициент

F_в'_{(ось В)}= 0.6/0.8×F_в = 0.6/0.8×9.379 = 7.034 кН .

Ветровое давление на высокую часть здания по оси Б.

Сосредоточенные силы от ветровой нагрузки - формула 12.12 [2]:

F_{в(ось В)}=(q₁+q₂) ×h'/2=(2.46+2.607)×(3.15+0.6) /2=9.5 кН, где

h'= Н_ф +0.6 -расстояние от низа фермы до верха парапета,

q₁-ветровая нагрузка на отметке Н_{1(низ ригеля);}

q₂-ветровая нагрузка на отметке Н_{2(парапет);}

H_{2(парапет)}= 22.94 м.

H_{1(ось Б)}=H₀=19.34 м.

q₁=q_в10+(q_в20-q_в10)×9.34/10=1.911+(2.499-1.911)×9.34/10=2.46 кН/м,

где 9.34=19.34-10 (19.34- отметка верха фермы по оси Б).

q₂=q_в20+(q_в40-q_в20) ×2.94/20=2.499+(3.234-2.499)×2.94/20=2.607 кН/м,

где 2.94=22.94-10 (22.94- отметка верха парапетной панели ограждающих конструкций стены по оси Б).

q_{э(ось Б)}=q_в10×a=1.911×1.092=2.087 кН/м, где

q_э - равномерно-распределенная по высоте нагрузка ниже ригеля (эквивалентная нагрузка активного давления);

q’_{э(ось В)} - эквивалентная нагрузка отсоса;

a - коэффициент определяемый интерполяцией (при Н₁< 10 м- 1; 15 м- 1.04; 20 м- 1.1; 25 м- 1.17; 30 м- 1.23; 35 м- 1.29).

q_э'_{(ось Б)}=q_э×0.6/0.8=1.553 кН/м (формула 12.11, стр.290 [2]), где

0.6/0.8–перерасчетный коэффициент

F_в'_{(ось Б)}= 0.6/0.8×F_в = 0.6/0.8×9.5 = 7.125 кН .

Пример сбора на раму ветровой нагрузки при наличии стоек фахверка.

Ветровое давление на высокую часть здания по оси В.

Шаг колонн B=12 м, шаг стоек фахверка B_фах=4 м, отметка низа ригеля H₁=Н₀18.6 м,  отметка верха парапета H₂=H₀+h_ф+h_n=18.6+3.15+0.6=22.35 м.

 

F_ш- определяем по расчёту величины F_в (см. выше), т.е F_ш= 9.486 кН                  Нормативный    скоростной напор     ветра для определения F_фах и  q_э.  

Нагрузка по Вфах	Нагрузка по Врама
qв=gн×gƒ×wo×k×c×B=0.95×1.4×0.23×k×0.8×4= =0.979k	qв=gн×gƒ×wo×k×c×B=0.95×1.4×0.23×k×0.8×12=2.94k
gƒ  = 1.4 - коэффициент надежности по ветровой нагрузке п.6.11 [4]; с=0.8 – аэродинамический коэффициент при активном давлении; с=0.6 – аэродинамический коэффициент при отсосе; wo=0.23 - нормативное давление ветра по табл. 5 [4]; k для 5 м - 0.5; для 10 м - 0.65; для 20 м - 0.85; для 40 м - 1.1(табл.6 [4])
Линейная распределенная нагрузка при высоте:  до 5 м: qв(5)=0.979×0.5 =0.4895 кН/м;  до 10 м: qв(10)=0.979×0.65=0.636 кН/м;  до 20 м: qв(20)=0.979×0.85=0.832 кН/м;  до 40 м: qв(40)=0.979×1.1=1.077 кН/м.	Линейная распределенная нагрузка при высоте: до 5 м: qв(5)=2.94×0.5 =1.47кН/м; до 10 м: qв(10)=2.94×0.65=1.911кН/м; до 20 м: qв(20)=2.94×0.85=2.499 кН/м;  до 40 м: qв(40)=2.94×1.1=3.234 кН/м.
qэ=qв10×a=0.636×1.083=0.689 кН/м, где qэ - равномерно-распределенная по высоте нагрузка ниже ригеля (эквивалентная нагрузка активного давления); a - коэффициент определяемый интерполяцией (при Н1< 10 м- 1; 15 м- 1.04; 20 м- 1.1; 25 м- 1.17; 30 м- 1.23; 35 м- 1.29). Сосредоточенная сила от ветровой нагрузки с фахверковых стоек: Fфах=qэ×H1/2×(B-Bфах)/Bфах=0.689×18.6/2×(12- -4)/4=12.814 кН;	Сосредоточенные силы от ветровой нагрузки - формула 12.12 [2]: Fшатер=(q1+q2)×h'/2=(2.417+2.585)×(3.15+0.6)//2=9.379 кН, где h'= Нф +0.6 -расстояние от низа фермы до верха парапета; q1-ветровая нагрузка на отметке Н1(низ ригеля); q2-ветровая нагрузка на отметке Н2(парапет); H2(парапет)=H0+hф+hn=18.6+3.15+0.6=22.35м; H1(низ ригеля)=H0=18.6 м; q1=qв10+(qв20-qв10)×8.6/10=1.911+(2.499- -1.911×8.6/10=2.417 кН/м, где 8.6=18.6-10 (18.6- отметка колонны на уровне низа фермы). q2=qв20+(qв40-qв20)×2.35/20=2.499+(3.234- -2.499)×2.35/20=2.585 кН/м, где 2.35=22.35-10 (22.35-отметка верха парапетной панели ограждающих конструкций стены).
Общая сосредоточенная сила от ветровой нагрузки: Fв=Fшатер+Fфах=9.379+12.814=22.193 кН; Fв¢=Fв×0.6/0.8=22.193×0.6/0.8=16.645 кН.

Ветровое давление на низкую часть здания по оси А.

Шаг колонн B=12 м, шаг стоек фахверка B_фах=4 м, отметка низа ригеля H₁=Н₀=15.6 м,  отметка верха парапета H₂=H₀+h_ф+h_n=15.6+3.15+0.6=19.35 м

 

F_ш- определяем по расчёту величины F_в (см. выше), т.е F_ш= 9.486 кН                  Нормативный    скоростной напор     ветра для определения F_фах и  q_э.  

Нагрузка по Вфах	Нагрузка по Врама
qв=gн×gƒ×wo×k×c×B=0.95×1.4×0.23×k×0.8×4= =0.979k	qв=gн×gƒ×wo×k×c×B=0.95×1.4×0.23×k×0.8×12=2.94k
gƒ  = 1.4 - коэффициент надежности по ветровой нагрузке п.6.11 [4]; с=0.8 – аэродинамический коэффициент при активном давлении; с=0.6 – аэродинамический коэффициент при отсосе; wo=0.23 - нормативное давление ветра по табл. 5 [4]; k для 5 м - 0.5; для 10 м - 0.65; для 20 м - 0.85; для 40 м - 1.1(табл.6 [4])
Линейная распределенная нагрузка при высоте:  до 5 м: qв(5)=0.979×0.5 =0.4895 кН/м;  до 10 м: qв(10)=0.979×0.65=0.636 кН/м;  до 20 м: qв(20)=0.979×0.85=0.832 кН/м;  до 40 м: qв(40)=0.979×1.1=1.077 кН/м.	Линейная распределенная нагрузка при высоте: до 5 м: qв(5)=2.94×0.5 =1.47кН/м; до 10 м: qв(10)=2.94×0.65=1.911кН/м; до 20 м: qв(20)=2.94×0.85=2.499 кН/м;  до 40 м: qв(40)=2.94×1.1=3.234 кН/м.
qэ=qв10×a=0.636×1.047=0.666 кН/м, где qэ - равномерно-распределенная по высоте нагрузка ниже ригеля (эквивалентная нагрузка активного давления); a - коэффициент определяемый интерполяцией (при Н1< 10 м- 1; 15 м- 1.04; 20 м- 1.1; 25 м- 1.17; 30 м- 1.23; 35 м- 1.29). Сосредоточенная сила от ветровой нагрузки с фахверковых стоек: Fфах=qэ×H1/2×(B-Bфах)/Bфах=0.666×15.6/2×(12- -4)/4=10.39 кН;	Сосредоточенные силы от ветровой нагрузки - формула 12.12 [2]: Fшатер=(q1+q2)×h'/2=(2.24+2.461)×(3.15+0.6)/ /2=8.814 кН, где h'= Нф +0.6 -расстояние от низа фермы до верха парапета; q1-ветровая нагрузка на отметке Н1(низ ригеля); q2-ветровая нагрузка на отметке Н2(парапет); H2(парапет)=H0+hф+hn=15.6+3.15+0.6=19.35м; H1(низ ригеля)=H0=15.6 м; q1=qв10+(qв20-qв10)×5.6/10=1.911+(2.499- -1.911)×5.6/10=2.24 кН/м, где 9.35=19.35-10 (19.35- отметка колонны на уровне низа фермы). q2=qв10+(qв20-qв10)×2.35/20=1.911+(2.499- -1.911)×9.35/20=2.461 кН/м, где 9.35=19.35-10 (19.35-отметка верха парапетной панели ограждающих конструкций стены).
Общая сосредоточенная сила от ветровой нагрузки: Fв=Fшатер+Fфах=8.814+10.39=19.204 кН; Fв¢=Fв×0.6/0.8=19.562×0.6/0.8=14.403 кН.

Ветровое давление на высокую часть здания по оси Б.

Сосредоточенные силы от ветровой нагрузки - формула 12.12 [2]:

F_{в(ось В)}=(q₁+q₂) ×h'/2=(2.46+2.607)×(3.15+0.6) /2=9.5 кН, где

h'= Н_ф +0.6 -расстояние от низа фермы до верха парапета,

q₁-ветровая нагрузка на отметке Н_{1(низ ригеля);}

q₂-ветровая нагрузка на отметке Н_{2(парапет);}

H_{2(парапет)}= 22.94 м.

H_{1(ось Б)}=H₀=19.34 м.

q₁=q_в10+(q_в20-q_в10)×9.34/10=1.911+(2.499-1.911)×9.34/10=2.46 кН/м,

где 9.34=19.34-10 (19.34- отметка верха фермы по оси Б).

q₂=q_в20+(q_в40-q_в20) ×2.94/20=2.499+(3.234-2.499)×2.94/20=2.607 кН/м,

где 2.94=22.94-10 (22.94- отметка верха парапетной панели ограждающих конструкций стены по оси Б).

q_{э(ось Б)}=q_в10×a=1.911×1.092=2.087 кН/м, где

q_э - равномерно-распределенная по высоте нагрузка ниже ригеля (эквивалентная нагрузка активного давления);

q’_{э(ось В)} - эквивалентная нагрузка отсоса;

a - коэффициент определяемый интерполяцией (при Н₁< 10 м- 1; 15 м- 1.04; 20 м- 1.1; 25 м- 1.17; 30 м- 1.23; 35 м- 1.29).

q_э'_{(ось Б)}=q_э×0.6/0.8=1.553 кН/м (формула 12.11, стр.290 [2]), где

0.6/0.8–перерасчетный коэффициент

F_в'_{(ось Б)}= 0.6/0.8×F_в = 0.6/0.8×9.5 = 7.125 кН .

3. Статический расчет рамы и определение расчетных усилий.

          Статический расчет рамы можно выполнить на персональном компьютере. Для этого необходимо подготовить данные для конкретной рамы и ввести их в ЭВМ. Принятая расчетная схема, показанная на рис.5.0, представляет собой раму с шарнирами.

Учет пространственной работы осуществляется введением реактивного отпора RM при действии D_max и D_min, а также реактивного отпора RT, при расчете на горизонтальную тормозную силу.

       RM = ,

       RT = .

где:

 r_1p – реакция дополнительной связи в основной системе рамы от крановых моментов;

 -  реакция дополнительной связи в основной системе рамы от поперечного торможения кранов.

Выражения коэффициентов в формулах принимаем по табл. 12.3 для шарнирного сопряжения (по заданию).   

;                                                  

 .

Схема загружения	Расчетная схема
	λ=α	r1p=-3(Mmax-Mmin)ls/2Hc	r1p=6(Mmax-Mmin)l(b-as)/Hk
	λ=α	r'1p=-Tl2p/2c	r'1p=Tl2(3b-2ap)/k

По формуле 12.20 [1] вычислим:

         

где:

n₀- число колёс с одной стороны кранов на одной нитке подкрановых балок ;

åy_i-сумма ординат линии влияния реакции рассматриваемой рамы:

          Для пролёта L=30 м:= 1,53 (определяется по схеме 3.).

          Для пролёта L=24 м:= 1,575 (определяется по схеме 4.).

Коэффициенты упругого отпора  и  можно определить по табл.12.2 [1] в зависимости от параметра b:

	0,00	0,01	0,02	0,03	0,04	0,05	0,1	0,15	0,2	0,5
	0,86	0,77	0,73	0,71	0,69	0,67	0,62	0,58	0,56	0,46
	-0,14	-0,2	-0,22	-0,24	-0,25	-0,25	-0,26	-0,26	-0,26	-0,25

По формуле 12.15 [1]:

, где:

В – шаг поперечных рам;

Н – высота колонн;

ΣJ_н – сумма моментов инерции нижних частей колонн;

J_п=J_св+J_кр;

J_св – момент инерции продольных связей по нижним поясам стропильных ферм;

J_кр – эквивалентный момент инерции кровли.

Момент инерции связей принимается в зависимости от способа закрепления равным:

J_св = 0,7J в случае крепления связей на сварке и J_кр = 0,15J для связей, крепящихся на болтах (J – момент инерции поясов связей  относительно центра тяжести связевой фермы).

В курсовом проекте для однопролётного здания в зависимости от типа кровли, пролёта здания, наличия или отсутствия фонаря, грузоподъёмности мостовых кранов, способа крепления связей, отношение   можно принять в следующих пределах:

1.  для покрытий крупноразмерными железобетонными плитами – 1/40 ÷ 1/100;

2.  для покрытий мелкоразмерными железобетонными плитами – 1/10 ÷ 1/25;

3.  для покрытий плоским стальным листом (t =3мм) по прогонам – 1/5 ÷ 1/10;

    4. для покрытий с профилированным настилом по прогонам       (панелями из профнастила) – ½ ÷ 1/6.

Меньшие величины приведённых диапазонов значений следует принимать в зданиях без фонарей пролётом 36м. с кранами малой грузоподъёмности. В зданиях с кровлей из стальных листов и профилированного настила, где жёсткость связей соизмерима с жёсткостью кровли, необходимо учесть способ крепления