1. Компоновка поперечной рамы

На основе выбранных конструкций разработаем конструктивную схему поперечной рамы при учете, что каркас одноэтажного промышленного здания состоит из поперечных рам, образованных защемленными в фундаменты колоннами и шарнирно опирающимися на колонны стропильными фермами (соединение сваркой закладных деталей). За отметку 0.000 принята отметка чистого пола.

Привязка крайних колонн к разбивочным осям составляет 250 мм (шаг колонн 12 м: грузоподъемность крана Q=16 т; отметка до низа стропильных конструкций 13, м). Колонны защемлены в фундамент на 1050 мм.

Все остальные отметки приняты, исходя из геометрических размеров подобранных конструкций. При этом наружные навесные стеновые панели и остекление опираются на опорные столики на отм. +4.200, +9.000. на отметке 0.000 навесные панели опираются на фундаментную балку. Отметка верха подкрановой части колонны +9.300. Отметка кранового рельса компонуется с учетом подкрановой балки и высоты кранового рельса (1000 мм + 120 мм) - +1120 мм.

Конструктивно-компоновочный разрез приведен на рис.2 и рис. 3

Рисунок 2. Схема расположения основных несущих конструкций

Рисунок 3. Конструктивно-компоновочный разрез здания

2. Определение нагрузок на раму здания

Нагрузки на раму здания определяются с учетом коэффициентов надежности по назначению здания γ_n>1 и коэффициентов надежности по нагрузке γ_n=0,95, поскольку усилия в поперечных сечениях элементов используются для расчета по первой группе предельных состояний.

Нагрузка от веса покрытия приведена в табл. 3.

Таблица 3. Сбор нагрузок на 1м² фермы

Вид нагрузки	Нормативная нагрузка, кН/м2	Коэффициент надежности f	Расчетная нагрузка, кН/м2
1. От кровли:
- водоизоляционный ковер из 2х слоев Техноэласт ТПП, =3 мм	2*0,09=0,18	1,2	0,216
- цементно-песчаная стяжка, =30 мм	18*0,03=0,54	1,3	0,702
- минераловатные плиты «URSA», =60 мм	0,5*0,06= 0,03	1,2	0,036
Итого	0,75		0,954
2. От плиты: железобетонные ребристые плиты покрытия	2,4	1,1	2,64
Итого			2,64
3. Временная снеговая	1,2*0,7=0,84	0,7	1,2
Итого	0,84		1,2
Полная нагрузка	3,99		4,794

1. Постоянные нагрузки

1. Нагрузка от веса покрытия на 1м² = 4,794 кН/м²

Опорное давление фермы с учетом покрытия

F₁=F₂=0,95*(3,594*12*9+0,5*94)=413,39 кН

где 0,5*94 кН- собственный вес половины фермы; на крайние стойки – силы F₁; F₂=2*F₁

3,594 – собственный вес элементов покрытия;

Продольная сила F₁ действует на крайние колонны с эксцентриситетом:

e_F1 = 0,250+0,175-0,5h = 0,250+0,175+0,5*0,6 = 0,125 м

Момент от силы _F1:

М_F1=F₁*e_F1 = 413,39*0,125 = 51,67 кНм

2. Расчетная нагрузка от веса стеновых панелей, передаваемая на отм. +13.800:

= 0,95*1,2*(1,2+1,2)*6*10*0,3 = 49,25 кН

где 0,95 - коэффициент надежности по назначению здания;

1,2 м – высота рассматриваемых панелей;

6 м – длина панелей;

10 кН/^м3 - плотность материала стеновых панелей;

0,3 м – толщина стеновых панелей.

Нагрузка от стеновых панелей приложена с эксцентриситетом:

е_S1 = 0,3+0,15 = 0,45 м

Момент от силы _S1:

М_S1=S₁*e_S1 = 49,25*0,45 = 22,16 кНм

3. Расчетная нагрузка от веса стеновых панелей, передаваемая на отм. +10.800:

=0,95*1,2*(1,8*6*10*0,3+1,2*6*0,7)=42,68 кН

Нагрузка приложена с эксцентриситетом:

е_S3 = 0,3+0,15 = 0,45 м

Момент от силы _S1:

М_S3= 42,68*0,45 = 19,21 кНм

4. Расчетная нагрузка от веса стеновых панелей, передаваемая на отм. +9.000:

S₃= 36,94 кН

Нагрузка от стеновых панелей приложена с эксцентриситетом:

е_S3 = 0,45+0,15 = 0,6 м

Момент от силы _S1:

М_S3= 36,94*0,6 = 22,16 кНм

5. Расчетная нагрузка от веса стеновых панелей, передаваемая на отм. +4.200:

S₄= 51,3 кН

Нагрузка от стеновых панелей приложена с эксцентриситетом:

е_S4 = 0,6 м

Момент от силы _S1:

М_S4= 51,3*0,6 = 30,78 кНм

6. Расчетная нагрузка от веса стеновых панелей, передаваемая от отм. 0.000 до отм. +4.200:

S₅= 38,99 кН

Нагрузка от стеновых панелей приложена с эксцентриситетом:

е_S5 = 0,6 м

Момент от силы _S1:

М_S5= 38,99*0,6 = 23,39 кНм

7. Нагрузка от веса надкрановой части крайних колонн (отм.+9.300):

= 0,95*1,1*25*0,4*0,6*3,9 = 24,45 кН

8. Нагрузка от веса подкрановой части крайних колонн (отм. 0,000):

= 0,95*1,1*25*0,4*0,9*9,3 = 87,47 кН

9. Нагрузка от веса надкрановой части средних колонн (отм.+9.300):

= 0,95*1,1*25*0,4*0,6*3,9 = 24,45 кН

10. Нагрузка от веса подкрановой части средних колонн (отм. 0,000):

= 0,95*1,1*25*0,4*0,9*9,3 = 87,47 кН

11. Нагрузка от веса подкрановой балки и кранового рельса для крайних колонн:

=57,5 кН

где m_{подкр.балки}=49,5 кН – вес подкрановой балки;

B = 12м – шаг колонн в продольном направлении;

m_{кран.рельс}= 0,46 кН – вес одного погонного метра кранового рельса.

Сила F₇ приложена в уровне консоли колонны с эксцентриситетом

е_F7 = λ+250-0,5*h_{подкр.части} = 750+250-450 =550 мм = 0,55 м

750мм – привязка силы к разбивочной оси;

250мм – привязка колонны;

900мм – высота подкрановой части колонны.

Момент от действующей нагрузки

М_F7*e_F7=57,5*0,55= 31,63 кНм

12. Нагрузка от веса подкрановой балки и кранового рельса для средней колонны:

=57,5 кН.

Сила F₈ приложена в уровне консоли колонны с эксцентриситетом

е_F8 = λ = 750мм = 0,75 м

М_F8*e_F8=57,5*0,75= 43,12 кНм

Рисунок 4. Расчетная схема от действия постоянных нагрузок