2. Компоновка конструктивной схемы каркаса

Запроектировать стальной каркас одноэтажного, однопролётного сборочного цеха машиностроительного завода.

Исходные данные:

• Пролёт поперечной рамы - 30м.

• Шаг поперечных рам - 12м.

• Грузоподъёмность мостовых кранов - 32/5т (средний режим).

• Отметка кранового рельса - 11.5м.

• Длина здания – 84м.

• Рама жёсткая (жёсткое сопряжение ригеля с колонной и жёсткое сопряжение стойки с фундаментом).

• Режим здания – отапливаемый.

Определим вертикальные размеры поперечной рамы (рис.1), [1].

где: - по приложению 1 [1]. Принимаем

Ближайший размер, кратный 600 мм, - 15000 мм. Отметку верха подкранового рельса можно увеличить до 15 – 3.2 = 11.8 м. При высоте подкрановой балки с рельсом, 1/8 её пролёта, При заглублении базы колонны на 1000 мм ниже уровня пола Полная высота колонны

Определим горизонтальные размеры поперечной рамы (рис.1):

Высота сечения верхней части колонны величина Назначаем (кратно 250 мм.); Пролёт мостового крана Сечение верхней части колонны назначаем сплошностенчатым двутавровым, нижней – сквозным. Сквозной ригель (ферма) принимаем трапециевидной формы с восходящим опорным раскосом.

Схема поперечной рамы.

H_в =4700

H_н =11300

H=1600

0.00

1000

Рис. 1.

Постоянные нагрузки от покрытия

Таблица 1.

Состав покрытия	Норм. (кН/м^2)	Коэф. н-ке	Расчётн. (кН/м^2)
Защитный слой (битум с втопленным гравием)	0.4	1.3	0.52
Гидроизоляция (4 слоя рубероида)	0.2	1.3	0.26
Утеплитель (минплита ρ=200кг/м^3, t=90мм.)	0.18	1.2	0.22
Пароизоляция (один слой рубероида)	0.05	1.3	0.07
Прогоны и профнастил	0.35	1.05
Металлоконструкции шатра здания	0.3	1.05	0.32
Итого	1.48		1.76

Связи по верхним поясам ферм.

Б

прогон

300000

ℓ_y= 3000

А

2

2

12000х7=84000

1

1

8

1

Связи по нижним поясам ферм.

Б

ℓ_y= 6000

6000х5

А

1

8

Вертикальные связи по шатру и колоннам.

(1 – 1)

h_г.р.

12000х7=84000

h_ф

8

1

(2 – 2)

Рис.2. Системы связей стального каркаса.

3. Нагрузки на поперечную раму каркаса здания.

Постоянную равномерно распределённую линейную нагрузку на ригель рамы вычисляем: кн/м.

Опорная реакция ригеля:

Расчётный вес колонны. По табл. 12.1 [1] принято 0.3 кн/м² . Масса верхней части (20% массы), ; масса нижней части (80% массы),

Поверхностная масса стен 200кг/м², оконные переплёты с остеклением 35кг/м². Нагрузка на колонну от верхней части стены Нагрузка на колонну от нижней части стены

Снеговая нагрузка. В данном примере, расчётное значение веса снегового покрова принято кн/м² [2]. Линейная распределённая нагрузка от снега на ригель рамы: Опорная реакция ригеля:

Вертикальные усилия от мостовых кранов.

База крана 5.1м, расстояние между колёсами кранов 1.2м, нормативное давление колеса крана 345кн. Определяется по прил. 1, [1].

5.7 5.1 1.2 5.1 6.9

12м

12м

1

0.75

0.9

0.475

Рис.3. Схема нагрузок мостового крана и линия влияния опорной реакции расчётной рамы.

где: вес подкрановой балки по таб. 12.1 [1].

Определяем сосредоточенные моменты от вертикальных сил и Принимаем значение . . Схема крановых нагрузок показана рис. 4.

Рис.4. Схема действия крановых нагрузок.

Определим горизонтальную силу от мостовых кранов.

Ветровая нагрузка.

В данном примере принято Тип местности В (см. прил. 3 [1]), коэффициент при высоте до 5 м – 0.5; для 10 м – 0.65; для 20 м – 0.85

Линейная распределённая нагрузка при высоте до 10 м равна 3.09 ∙ 0.65 = 2 кн/м; 20 м – 3.09 ∙ 0.85 =2.6 кн/м; 16 м – 2+ (2.6-2)∙6/10 = 2.4 кн/м. 19.8 – 3.09∙0.85 = 2.62 кн/м.

Вычисляем сосредоточенные силы от ветровой нагрузки

кн

.

Эквивалентные линейные нагрузки – по формуле 12.10 [1]:

; .

4 м

10 м

10 м

5 м

16 м

Рис.5. Схема ветровых нагрузок.

Рис.6 Расчётные ветровые нагрузки.