Проектирование одноэтажного каркасного промышленного здания с мостовыми кранами среднего режима работы

подкрановой балки 2,9т, вес одного погонного метра кранового рельса ( мм) вместе с креплением 90кг/м.

Наружное ограждение – навесные стеновые панели толщиной 200мм. Верхняя отметка стенового ограждения 21м. Остекление ленточное. Нагрузка от веса нижнего участка стенового ограждения (вместе с остеклением) до отметки 11,5м передается непосредственно на фундамент; нагрузка от участка стенового ограждения (вместе с остеклением) выше отметки 11,5м передается на колонну на отметке 11,5м.

1.2  Компоновка поперечной рамы

«Привязка» крайних колонн к продольным разбивочным осям принимается равной 250мм. Типы и размеры колонн проектируем согласно с [1, табл. 11.9]. При шаге колонн В=6м, грузоподъемности мостовых кранов т и отметке верха колонн 16,2м крайние и средние колонны проектируются двухветвевыми с четырьмя промежуточными распорками. Поперечное сечение крайней и средней колонны показаны на рис. 1.1. 

Длина надкрановой части крайних и средних колонн 4700мм. Длина подкрановой части крайних и средних колонн (включая расстояние от уровня чистого пола до верха стакана фундамента):

(17550-4700)-1350+150=11650мм.

Полная длина колонн (от верха стакана фундамента):

11650+4700=16350мм.

Размеры сечений надкрановой и подкрановой частей

Рис. 1.1.

Моменты инерции сечений колонн.

Крайняя колонна:

-  надкрановая часть ;

-  подкрановая часть , где А – площадь поперечного сечения одной ветви; с – расстояние между осями ветвей;

-  момент инерции ветви .

Средняя колонна:

-  надкрановая часть ;

-  подкрановая часть ;

-  момент инерции сечения ветви .

1.3 Сбор нагрузки на раму

1.3.1  Постоянные нагрузки

Сбор постоянной нагрузки на 1 м² покрытия

Таблица 1.1

Вес фермы с параллельными поясами 12,4×9,81=121,644кН. Расчетное давление фермы на колонну

(2,927×6×24+121,664×1,1)=277,66 кН.

Расчетная нагрузка от веса покрытия:

-  на крайнюю колонну 277,66кН;

-  на среднюю колонну 555,32кН.

Нагрузки от собственного веса колонн определяются по геометрии сечений и с использованием [4, табл. 11.9].

Крайние колонны:

-  надкрановая часть 0,5×0,6×4,7×25×1,1×0,95=

=36,84кН;

-  подкрановая часть 148-36,84=111,16кН, где 148кН – общий вес колонны.

Средние колонны:

-  надкрановая часть 0,6×0,7×4,7×25×1,1×0,95=51,57кН;

-  подкрановая часть 240-51,57=188,43кН.

Нагрузка от веса стеновых панелей и остекления, расположенных выше отметки 11,5м:

(1,8×5,4+0,4×1,5)×6×1,1×0,95=61,54кН,

где  - вес 1м² стеновых панелей; 5,4м – суммарная высота полос стеновых панелей выше отметки 11,5м;  - вес 1м² остекле-ния; 1,5м – суммарная высота полос остекления выше отметки 11,5м.

Нагрузка от веса подкрановых балок (на крайние и средние колонны с одного пролета):

29×1,1×0,95=30,31кН.

Суммарная величина нагрузки на отметке 11,5м от веса стен, остекления и подкрановых балок составляет:

-  для крайних колонн 61,54+30,31=91,58кН;

-  для средних колонн ×30,31=60,62кН.

Изгибающие моменты (положительными считаются моменты, направленные по ходу часовой стрелки):

-  в верхней части колонны: 277,66×0,125=34,71кН·м;

-  в уровне уступа колонны:

-277,66×0,4-61,54×0,8-36,84×0,4+30,31×0,3=-111,1-49,23-14,74+9,1=-160,33кН·м.

Продольные усилия в средней колонне при симметрии конструкций покрытия не вызывают появления изгибающего момента ().

1.3.2  Временные нагрузки

1.3.2.1  Снеговая нагрузка

Определение расчетной нагрузки на 1м² покрытия:

В соответствии с [2, п.5.2] г. Междуреченск относится к четвертому району по снеговой нагрузке, .

.

Расчетная нагрузка на колонны:

-  крайние 2,1×6×24/2×0,95=143,64кН;

-  средние 2,1×6×24×0,95=287,27кН.

Изгибающие моменты в крайней колонне:

-  в верхней части 143,64×0,125=18кН·м;

-  в уровне уступа колонны -143,64×0,4=-57,5кН·м.

При симметричном загружении снеговой нагрузкой крайнего и среднего пролетов рамы .

1.3.2.2  Крановые нагрузки

Из [3,табл. 4]  для крана грузоподъемностью т и м имеем: мм; мм.

Из [3,табл. 4] имеем: кН; т; т.

кН.

кН.кН.

кН.

Вертикальная крановая нагрузка на колонны (рис. 1.2):

Схема к расчету колонны на крановую нагрузку

Рис. 1.2.

-  от двух сближенных кранов с коэффициентом сочетаний :

кН;

кН, где  - сумма ординат (под силами F) линии влияния давления двух смежных подкрановых балок на колонну;

-  от четырех сближенных кранов на среднюю колонну с :

кН.

Горизонтальная крановая нагрузка на колонну от двух кранов с :

кН.

Изгибающие моменты:

 на крайней колонне:

кН·м;

кН·м;

 на крайней колонне:

кН·м;

кН·м;

при действии четырех сближенных кранов:

кН·м;  .

1.3.2.3.  Ветровые нагрузки

В соответствии [2] г. Междуреченск относится ко второму району по скоростному напору ветра.

. Коэффициент  для местности типа А составляет:

-  для отметки 10м =1;

-  для отметки 20м .

Для отметки м

;

для отметки м

.

Аэродинамический коэффициент  при  равен:

-  для наветренной стороны ;

-  для заветренной стороны .

Величина расчетной ветровой нагрузки составляет:

;

Сосредоточенная сила в уровне верха колонны от давления ветра на элементы здания, расположенные выше отметки 16,2м:

кН.

Переменную по высоте ветровую нагрузку (до отметки м) заменяем равномерно распределенной, эквивалентной по величине момента в заделке колонны (колонна рассматривается как консоль длиной м).

Для активного давления:

кН·м;

.

Для пассивного давления:

кН·м;

.

Погонная ветровая нагрузка на колонны:

-  активная

;

-  пассивная

.

1.4.  Подготовка исходных данных для статического расчета поперечника

Принимаем для колонн бетон класса В12,5; . Число панелей крайней и средней колонн . В трехпролетной раме число крайних колонн , число средних колонн . Остальные исходные данные принимаются в соответствии с выполненными компоновкой и сбором нагрузки.    

1.5. Результаты статического расчета поперечной рамы

1.ВЫСОТА ВЕРХА КРАЙНЕЙ КОЛОННЫ (см)                              470.0       

2.ВЫСОТА ВЕРХА СРЕДНЕЙ КОЛОННЫ (см)                              470.0       

3.ВЫСОТА КРАЙНЕЙ КОЛОННЫ (см)                                   1635.0       

4.ВЫСОТА СРЕДНЕЙ КОЛОННЫ (см)                                   1635.0       

5.МОМЕНТ ИНЕРЦИИ ВЕРХА КРАЙНЕЙ KОЛОННЫ (см⁴)                  900000.0       

6.МОМЕНТ ИНЕРЦИИ ВЕРХА СРЕДНЕЙ КОЛОННЫ (см⁴)                 1715000.0       

7.МОМЕНТ ИНЕРЦИИ НИЗА КРАЙНЕЙ КОЛОННЫ (см⁴)                  6891000.0       

8.МОМЕНТ ИНЕРЦИИ НИЗА СРЕДНЕЙ КОЛОННЫ (см⁴)                 25226250.0       

9.МОМЕНТ ИНЕРЦИИ ВЕТВИ КРАЙНЕЙ КОЛОННЫ (см⁴)                   65100.0       

10.МОМЕНТ ИНЕРЦИИ ВЕТВИ СРЕДНЕЙ КОЛОННЫ (см⁴)                 214375.0       

11.ЧИСЛО ПАНЕЛЕЙ В КРАЙНЕЙ КОЛОННЕ                                   5        

12.ЧИСЛО ПАНЕЛЕЙ В СРЕДНЕЙ КОЛОННЕ                                   5       

13.МОДУЛЬ УПРУГОСТИ БЕТОНА (кН/cm^2)                            2100.0       

14.ЧИСЛО СРЕДНИХ КОЛОНН                                              2       

15.КОЭФФИЦИЕНТ ПРОСТРАНСТВЕННОЙ РАБОТЫ КАРКАСА ЗДАНИЯ Cdim=          4       

16.РАСЧЕТНАЯ НАГРУЗКА ОТ ВЕСА ПОКРЫТИЯ НА КРАЙНЮЮ КОЛОННУ (кН)   277.7 

17.РАСЧЕТНАЯ НАГРУЗКА ОТ СОБСТВЕННОГО ВЕСА                                   

ВЕРХНЕЙ ЧАСТИ КРАЙНЕЙ КОЛОННЫ (кН)                           36.8 

18.РАСЧЕТНАЯ НАГРУЗКА ОТ СОБСТВЕННОГО ВЕСА                                   

НИЖНЕЙ ЧАСТИ КРАЙНЕЙ КОЛОННЫ (кН)                           184.4 

19.РАСЧЕТНАЯ НАГРУЗКА ОТ ВЕСА СТЕН, ОСТЕКЛЕНИЯ,                              

ПОДКРАНОВЫХ БАЛОК НА КРАЙНЮЮ КОЛОННУ (кН)                          91.1 

20.РАСЧЕТНАЯ НАГРУЗКА ОТ ВЕСА ПОКРЫТИЯ НА СРЕДНЮЮ КОЛОННУ (кН)         555.3 

21.РАСЧЕТНАЯ НАГРУЗКА ОТ СОБСТВЕННОГО ВЕСА                                   

ВЕРХНЕЙ ЧАСТИ СРЕДНЕЙ КОЛОННЫ (кН)                                   51.6 

22.РАСЧЕТНАЯ НАГРУЗКА ОТ СОБСТВЕННОГО ВЕСА                                   

НИЖНЕЙ ЧАСТИ СРЕДНЕЙ КОЛОННЫ (кН)                                   111.2 

23.РАСЧЕТНАЯ НАГРУЗКА ОТ ВЕСА СТЕН, ОСТЕКЛЕНИЯ,                              

ПОДКРАНОВЫХ БАЛОК НА СРЕДНЮЮ КОЛОННУ (кН)                            60.6 

24.ИЗГИБАЮЩИЙ МОМЕНТ В ВЕРХНЕЙ ЧАСТИ                                          

КОЛОННЫ ОТ ПОСТОЯННОЙ НАГРУЗКИ (кН*м)                                34.7 

25.ИЗГИБАЮЩИЙ МОМЕНТ В УРОВНЕНЕ УСТУПА                                       

КОЛОННЫ ОТ ПОСТОЯННОЙ НАГРУЗКИ (кН*м)                              -160.3 

26.ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЙ ИЗГИБАЮЩИЙ МОМЕНТ ОТ ПОСТОЯННОЙ НАГРУЗКИ