Автоматизированное проектирование одноэтажного промышленного здания

3.1. Общие положения

Расчет поперечной рамы одноэтажного производственного здания выполняется в рамках курсового проекта, который входит в состав образовательных программ большинства строительных высших учебных заведений. Навыки, полученные студентом при выполнении данного курсового проекта, успешно используются и при расчетах гражданских зданий, имеющих в основе конструктивной схемы поперечную раму. Расчет поперечной рамы является весьма распространенной задачей и в практике рабочего проектирования.

Каркас промышленного здания – это пространственная много стержневая многократно статически неопределимая система. Возможности ПК ЛИРА-САПР позволяют достаточно быстро создать пространственную схему с учетом всех элементов, входящих в состав каркаса. В этом случае, возможно, выполнить в СТК-САПР подбор элементов всех конструкций: не только колонн и ригелей, но и связей, подкрановых балок, фахверков и т.д.

Однако следует учитывать, что увеличение трудоемкости проектирования, вызванное ростом трудозатрат на создание пространственной схемы, ее анализ, унификацию элементов, анализ результатов подбора или проверки элементов, может оказаться неэффективным. Это связано с тем, что в простых конструктивных схемах с одинаковым шагом колонн по всем рядам усилия в элементах колонн и ригелей, рассчитанных в составе пространственной и плоской схем, отличаться незначительно. Сечения большого количества элементов подбираются не по несущей способности, а конструктивно (например, связи – по предельной гибкости).

В то же время, необходимо помнить, что в ряде случаев каркасы производственных зданий необходимо рассчитывать только по пространственным схемам. Например, в работе [14] установлено, что для многопролетных зданий с шагом колонн по средним рядам большим, чем по крайним, при учете пространственной работы каркаса наблюдается увеличение усилий в элементах колонн от вертикальных и горизонтальных нагрузок кранов. Кроме того, пространственная схема учитывает наличие податливой связи на уровне нижнего пояса ферм, обусловленной наличием замкнутого контура связей по нижнему поясу ферм. Таким образом, выбор эффективной технологии расчета каркаса должен осуществляться индивидуально в соответствии с его конструктивной схемой.

3.2. Компоновка поперечной рамы и проектирование схемы каркаса. Нагрузка на поперечную раму

Пролет цеха L=24 м, здание оборудовано двумя мостовыми кранами грузоподъемностью Q = 80/20 т группы режимов работы 7К и пролетом L_cr=24 м, уровень отметки головки подкранового рельса составляет 12,3 м, кровля теплая в пролетах. Здание оборудовано светоаэрационным фонарем. В результате компоновки поперечной рамы получена конструктивная схема, приведенная на рис. 3.1.

Колонны – ступенчато-переменного сечения. Сечение верхней (подкрановой) части колонны – сварной симметричный двутавр с высотой сечения h_в=504 мм. Нижняя (подкрановая) часть колонны – сквозной разрез, состоящий из двух ветвей, соединенных обрешеткой. Ширина колонны .

Стропильные фермы – из парных уголков с параллельным контуром поясов, с треугольными решетками со стойками. В уровне нижних поясов ферм выполнена система связей по покрытию, состоящая из продольных связевых ферм, расположенных в пределах приопорных панелей на протяжении всего здания, поперечных связевых ферм, расположенных в торцах здания, а также растяжек, связывающих средние узлы ферм.

Примыкание ригеля к колоннам шарнирное. Колонны жестко заложены в фундамент.

Проведен расчет схемы в следующих случаях:

1 – постоянное, схема приложения нагрузок на покрытие приведена на рис. 3.2;

2 – снеговое 1, определенное по п.8 и доп. В [5] для варианта 1 зоны С; схема приложения нагрузок приведена на рис. 3.3;

3 – снеговое 2, определенное по п. 8 и доп. В [5] для варианта 2 зоны С (см. рис. 3.4);

4 – вертикальный кран, с максимальной нагрузкой D_max, приложенной к колонне по оси А (см. рис. 3.5);

Рис. 3.1. Конструктивная схема поперечной рамы

5 – вертикальный кран, с максимальной нагрузкой D_max, приложенной к колонне по оси Б;

6 – горизонтальная поперечная нагрузка (тормозная) крана, приложенная к колонне по оси А (см. рис. 3.6);

7 – горизонтальная поперечная нагрузка (тормозная) крана, приложенная к колонне по оси Б;

8 – ветровая 1, наветренная сторона по оси А (рис. 3.7);

9 – ветровая 2, наветренная сторона по оси Б.

Рис. 3.2. Схема приложения постоянной нагрузки

Рис. 3.3. Схема приложения постоянной нагрузки

Рис. 3.4. Схема приложения второго варианта снеговой нагрузки

Рис. 3.5. Схема приложения крановой нагрузки

Рис. 3.6. Схема приложения горизонтальной поперечной нагрузки крановой

Рис. 3.7. Схема приложения ветровой нагрузки