2.1. Расчет поперечной рамы производственного корпуса.

Конструктивная схема здания состоит из металлической фермы пролетом 30 м и колонн сплошных прямоугольного сечения. Соединение фермы с колоннами выполняется на сварке закладных деталей и в расчетной схеме считается шарнирный; соединение колонн с фундаментами считается жестким.

Рис. 2.1 Расчетная схема поперечной рамы

Определим нагрузки на раму.

а) Постоянная нагрузка.

Подсчет нагрузок на 1 м²покрытия сводим в таблицу 2.1

Таблица 2.1

Вид нагрузки	Норматив-ная наг-рузка,гН/м2	Коэф-т надежнос-ти по нагрузке	Расчетная нагрузка, гН/м2
Слой гравия, в топленный в битумную мастику, t=20 мм,3	4,0	1,3	5,2
Четыре слоя рубероида на битумной мастике 0,54=2,0 гН/м2	2,0	1,3	2,6
Утеплитель - минватные плиты повышенной жесткости t=100 мм,=20гН/м2	2,0	1,2	2,4
Пароизоляция из одного слоя рубероида	0,5	1,3	0,6
Стальной профнастил	1,5	1,05	1,6
Стальные прогоны (ориентировочно)	1,0	1,05	1,1

Итого: 11 13,5

Расчетное опорное давление фермы:

• от веса покрытия при шаге рам 6м:

• от веса фермы и фонаря:

;

• от веса остекления и бортов фонаря: 250гН

Итого: 1760 гН.

Расчетная продольная сила от покрытия: N_п=1760 гН.

Расчетная нагрузка на колонну от веса стеновых панелей и заполнения оконных проемов:

N_ст=(2,5

б) Снеговая нагрузка.

Вес снегового покров по СНиП 2.01.07-85 для заданного IIIрайона (г.Саратов) составляет р₀=10 гН/м². При расчете рамы принимаем вес снега как равномерно распределенную нагрузку, т.е. с=1, тогда

Р=с

Расчетная снеговая нагрузка при

Расчетная нагрузка от снега

N_с=р_с

в) Ветровая нагрузка

Нормативный скоростной напор ветра g₂=4,5 гН/м².

Тип местности Б, коэффициент kдля высоты дол 10 м и 20 м 0,65 и 0,9.

Расчетная линейная ветровая нагрузка, передаваемая на стойку рамы

G_в=

где с- аэродинамический коэффициент.

Для вертикальных стен с=0,8 с наветренной стороны и с=0,6 для отсоса;

G_в=

Линейная распределенная нагрузка по высоте:

до 10 м g_в10=25,92

до 20 м 25,92

до 16 м g₂=25.92

до 18 м g₁=25.92

Сосредоточенные силы от ветровой нагрузки

W_в=(g₁+g₂)L/2=(22+20.74)2/242.74 гН

W^I_в=Р_в

Эквивалентные линейные нагрузки

g_а=g_в, где - коэффициент;

по интерполяции

g_а=16,81,052=17,67 гН/м

g_n=g_а0,6/0,8=13,26 гН/м

Статический расчет рамы

Принятая система рамы с защемленными колоннами и шарнирным присоединением ригеля однажды статически неопределима.

Выполним расчет рамы методом сил, приняв за линейную производную нормальную силу х₁в ригеле рамы.

Каноническое уравнение для определения неизвестной имеет вид:

, откуда х₁=.

Переменная имогут быть определены по формуле

.

После определения неизвестной силы х₁найдем момент М в любом сечении рамы: М=М_р+М₁х₁, где

М_р– момент внешних нагрузок в основной системе (статически определимой)

М₁ - момент от силы х₁=1

Постоянная нагрузка

Заданная система Основная система

Прикладываем х₁=1

М_1-0=х₁у₁

М₁=0

М₀=116=16

Прикладываем постоянную нагрузку

М_1-0=-М_с=-272,5 гН

Находим и.

Тогда х₁=

Находим моменты:

М₁=-272,5+025,55=-272,5 гН

М_ср=-272,5+825,55=-68,1 гН

М₀=-272,5+1625,55=136,3 гН

Усилие от продольной N_nN=-1760 гН

Рис. 2. Эпюры изгибающих моментов и продольной силы от постоянной нагрузки