Статический расчет металлического каркаса одноэтажного производстве

Для многопролетных зданий крановая нагрузка учитывается следующим образом: от вертикального давления четырех кранов (по два крана в ка- ких-либо пролетах, не обязательно соседних, при загружении которых возникают наибольшие усилия в сечении колонны) и от поперечного торможения – от двух сближенных для совместной работы кранов в пролете (загружается одна колонна силой Тпоп).

Нельзя одновременно учитывать усилия от крановой нагрузки схем № 5, 6 или 7, 8, или 9, 10, или 11, 12, 13, 14, т.к. они являются взаимоисключающими, а также усилия от ветровой нагрузки схем № 3, 4, действующие на здание с двух взаимно противоположных направлений (см. табл. 3).

Для определения расчетных усилий обычно составляют четыре комбинации усилий:

–1 – наибольший положительный момент и соответствующая продольная сила ( Мmax ; Ncоотв);

–2 – наибольший отрицательный момент и соответствующая про-

дольная сила ( −Мmax ; Ncоотв);

–3 – наибольшая продольная сила и соответствующий ей положительный момент ( Nmax ; Мсоотв);

–4 – наибольшая продольная сила и соответствующий ей отрицатель-

ный момент ( Nmax ; −Мсоотв).

При составлении каждой из рассмотренных комбинаций усилий составляются два основных сочетания:

1)включающие постоянные, длительные и одну кратковременную нагрузки.

Значение кратковременной нагрузки принимается с коэффициентом сочетания Ψс =1;

2)включающие постоянные, длительные и две (или несколько) кратковре-

менные нагрузки. Значения кратковременных нагрузок принимаются с коэффициентом сочетания Ψс = 0,9 . В табл. 4 приводятся номера нагрузок для

обоих основных сочетаний.

Для нижнего участка колонны (сечение 4–4) кроме усилий М и N определяют значение поперечной силы Q, которая необходима для расчета раскосов сквозных колонн и фундаментов.

Для расчета фундаментных болтов составляют специальную комбинацию расчетных усилий в сечении 4–4, вызывающую растяжение в фундаментных болтах. Эта комбинация Nmin , ± Мсоотв включает в себя наимень-

шую продольную силу с наибольшими возможными моментами; причем продольная сила от постоянной нагрузки учитывается с коэффициентом надежности по нагрузке γ f =0,9 , т.к. она разгружает фундаментные болты.

При определении комбинаций расчетных усилий проводят анализ кратковременных нагрузок, дающих отрицательный момент, анализ кратковременных нагрузок, дающих положительный момент. При этом момент от поперечного торможения кранов принимают положительным, если определяют М, и отрицательным, если определяют –М.

Постоянную нагрузку (загружение 1) учитывают во всех комбинациях независимо от знака момента.

После заполнения всей табл. 4 необходимо определить самые невыгодные комбинации усилий, по которым выполняется подбор сечения нижней и верхней частей колонны.

Пример статического расчета поперечной рамы металлического каркаса одноэтажного трехпролетного производственного здания

1. Исходные данные

Статический расчет поперечной рамы выполнен для производственного здания со следующими исходными данными:

Производственное здание – трехпролетное, оборудовано в каждом пролете двумя мостовыми кранами. План здания приведен на рис. 19, состав покрытия выбирают по рис. 20. Здание теплое, многоскатное с i =1,5 % . На

рис. 21 приведены технические характеристики кранов согласно источнику [1]. Длина стеновых панелей 6 м. Шаг крайних и средних колонн 6 м. Шаг стропильных ферм 6 м. Длина здания 180 м. Количество температурных блоков – один.

2. ВЫБОР ОСНОВНЫХ РАЗМЕРОВ ПОПЕРЕЧНОЙ РАМЫ ПО ВЫСОТЕ И ГОРИЗОНТАЛИ

2.1. Определение габаритов поперечной рамы по высоте

Находим полезную высоту цеха, рис. 22:

Н = h1 +h2 , h2 =(Нк +100)+а,

где h1 – отметка головки кранового рельса, h1 =12000 мм; Hк – расстояние от головки кранового рельса до верхней точки тележки крана, Hк = 4000 мм;

100 мм – безопасный зазор между верхней точкой тележки крана и стропильной конструкцией; а – размер, учитывающий прогиб стропильной фермы,

а= 300 мм.

Н=12000 + (4000 +100)+300 =16400 мм, т.к. Н = 16 400 > 10 800 мм,

топринимаемвысоту, кратную1800 ммили(600 мм). ПринимаемН= 16 800 мм. Сохраним h1 =12 000 мм, тогда изменится высота h2 :

h2 =16 800 −12 000 = 4 800 мм.

Находим высоту колонны:

hк = hн + hв ,

где hн – высота нижней части колонны (подкрановой), hн = Н − hв + 0,15, где 0,15 м – заглубление базы колонны; hв – высота верхней части колонны

(надкрановой),

hв = hпб + hр + h2 ,

где hпб – высота подкрановой балки, hпб = (1/ 8...1/10) Вк ; Вк – шаг колонн; hпб = (1/ 8...1/10) 6000 = 750 −600 мм, принимаем hпб = 700 мм;

hр – высота кранового рельса. Принимаем hр = 200; h2 = 4800мм,

hв =700 + 200 + 4800 =5700 мм, hн =16800 −5700 +150 =11250 мм.

Высота колонны hк =11250 +5700 =16950мм.

Высота опорной части фермы hфоп зависит от конструкции стропиль-

ной фермы, а т.к. тип сечения элементов – трубы, то hфоп = 2900 мм, причем уклон верхнего пояса фермы i =1,5 % .

2.2. Определение габаритов поперечной рамы по горизонтали

В цехе работает кран грузоподъемностью Q =100 т, следовательно, привязку крайних колонн принимаем b0 = 500 мм.

Находим ширину верхней и нижней частей крайней колонны bвкри bнкр.

λ =1000 мм.

bнкр =λ +b0 =1000 +500 =1500 мм. При bнкр >1/ 20 hк = 1/20 · 16950 = 847,5 мм.

Принимаем bнкр =1500 мм.

Для средних колонн bвср = 2 b0 = 2 500 =1000 мм, bнср = 2 λ = 2 1000 = 2000 мм.

3. СИСТЕМА СВЯЗЕЙ

Система связей состоит из двух комплексов: связи по шатру и вертикальные связи по колоннам. Связи по шатру включают связи по верхнему поясу, связи по нижнему поясу, вертикальные связи между фермами. На рис. 22–24 показана система связей. При этом учитывались пролеты L1 =30 м,

L2 = 24 м, L3 =18м, сечение элементов ферм – круглые трубы [11], длина здания 180 м > 144 м, Qmax =100 т, высота колонн.

4.СБОР НАГРУЗОК НА РАМУ

4.1.Постоянные нагрузки

Сбор нагрузок выполняем в табличной форме (табл. 6).

e = b2н − b2в =15002 −10002 = 250мм.