ЗАДАНИЕ

"СТАЛЬНОЙ КАРКАС ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ЗДАНИЯ"

Запроектировать поперечную раму стального каркаса одноэтажного здания по следующим данным:

• длина здания L= 84 м;

• пролет здания l = 24 м;

• шаг колонн B = 12 м;

• строительная ферма: трапецеидальная;

• отметка нижнего пояса: Н_н.п. = 8,5 м;

• сопряжение фермы с колонной шарнирное;

• тип покрытия: беспрогонное;

• наружная стена: навесные керамзитожелезобетонные панели

• район строительства: вес снегового покрова Р_о = 1,0 кН/м²

скоростной напор ветра q_о = 0,48 кН/м²

тип местности: В

1. КОНСТРУКТИВНАЯ СХЕМА ПОПЕРЕЧНОЙ РАМЫ

Проектируем одноэтажное каркасное здание длиной L= 84 м. и пролетом l = 24 м. Стальной каркас создается колоннами, расставленными с шагом B = 12 м. Колонны жестко прикрепляются к фундаменту и наверху шарнирно соединяются с ригелем (стропильной фермой). Две колонны и ригель образуют поперечную раму.

Пространственная жесткость обеспечивается путем постановки связей. Связи ставят в плоскости покрытия между фермами и между колоннами. Связи поп покрытию располагают:

• в плоскости верхних поясов стропильных ферм

• в плоскости нижних поясов стропильных ферм

• между фермами

Стропильные фермы, соединенные этими связями, образуют пространственные блоки, к которым прикрепляют все остальные фермы с помощью прогонов или плит.

На колонны навешиваются керамзитожелезобетонные стеновые панели размером 12×1,2×0,2 м.

В курсовом проекте принято беспрогонное покрытие. Конструктивная схема рамы представлена на рис.1.

Отметка нижнего пояса фермы: Н_н.п. = 8,5 м;

Отметка верха стены: Н_в.с. = Н_в.к.+h_покр.+h_парап.=10,7+0,45+0,45 = 11,6 м

Отметка верха колонны: Н_в.к. = Н_н.п.+h_оп.= 8,5+2,2=10,7 м.

2. Расчетная схема поперечной рамы

Нагрузка на раму

1. Постоянная нагрузка от веса элементов покрытия

1. Защитный слой из гравия на битумной мастике;

2. 3-х слойный гидроизоляционный ковер на кровельной мастике

3. асфальтовая или цементная стяжка (20 мм)

4. утеплитель

5. железобетонные плиты

Для беспрогонного покрытия выпишем таблицу 5.1.

Вид нагрузки	Норм., кН/м2	f	Расп., кН/м2
Защитный гравийно-битумный слой  = 15 мм.	0,3	1,3	0,39
3-х слойный гидроизоляционный ковер	0,15	1,3	0,195
Асфальтовая стяжка  = 20 мм,  = 18 кН/м2	0,4	1,3	0,52
Утеплитель пенобетон  = 100 мм,  = 6 кН/м2	0,6	1,3	0,78
Железобетонные плиты покрытий
ПНТП – 1, ПНТП – 5 0,450,312	1,89	1,1	2,07
Собственный вес конструкции покрытия
Стропильная ферма	0,3	1,05	0,315
Связи	0,05		0,052
итого	3,69		4,322

g_риг=g*В*_н = 4,422*12*1 = 51,86 кН/м

где g – нагрузка от веса элементов покрытия

В – шаг рам

_н – коэффициент надежности по назначению _н = 1

2. НАГРУЗКА ОТ ВЕСА КОЛОНН

Сечение колонны – двутавр.

Вес погонного метра колонны

g_к=1 кН/м

2.3. ПОСТОЯННАЯ НАГРУЗКА ОТ ВЕСА СТЕН НА КОЛОННЫ

Стены выполнены из стеновых панелей размером 0,21,212 м.

Нагрузку от них принимают равной 2 кН/м².

Нагрузка от веса стен на колонны:

g_ст= 2*В*_f = 1,1*2*12 =26,4

_f=1,1

4. СНЕГОВАЯ НАГРУЗКА

Р=_f*Р_о*С*В=1,5*1,0*1,0*12=18 кН/м

где _f =1,5 коэффициент надежности по нагрузке

С=1,0 коэффициент учитывающий конфигурацию покрытия

Р_о=1,0 вес снегового покрова

4. ВЕТРОВАЯ НАГРУЗКА

Рассмотрим действие ветра на здание с левой стороны. Эквивалентная ветровая нагрузка, действующая с наветренной стороны.

q_э=_f*_н*q_о*С_х*к_ср*В = 1,4*1,0*0,48*0,8*0,599*12 = 3,86 кН/м

с заветренной стороны

q_э¹=_f*_н*q_о*С_х¹*к_ср*В = 1,4*1,0*0,48*0,6*0,599*12 = 2,9 кН/м

где _f = 1,4 коэффициент надежности по нагрузке

q_о = 0,48 кН/м скоростной напор ветра

С_х = 0,8; С_х¹ = 0,6

к_ср = 0,599 средний коэффициент увеличения скоростного напора по высоте.

Ветровая нагрузка, действующая на здание выше оси ригеля рамы заменяется равнодействующими W и W¹.

W = q_э * h = q_э *(Н_вс – Н_нп) = 3,86*(11,6-8,5) = 11,97 кН

W¹= q_э¹* h = q_э¹*(Н_вс – Н_нп) = 2,9*3,1 = 8,99 кН

2. РАСЧЕТ РАМЫ. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСЧЕТНЫХ УСИЛИЙ В КОЛОННЕ

3.1. ПОСТОЯННАЯ НАГРУЗКА

N₁ = g_риг*l/2 = 51,86*24/2 = 622,32 кН

Продольная сила в нижнем сечении колонны равна

N₂ = g_ст*(Н_вс + 0,9) = 26,4*(11,6+0,9) = 282,48 кН

N₃ = g_к*(Н_вк + 0,9) = 1,0*(10,7+0,9) = 11,6 кН

Продольная сила от постоянной нагрузки колонны в нижнем сечении колонны равна

N_g = N₁+N₂+N₃

N₂ – нагрузка от веса стен

N₃ – от веса колонн

N_g = 622,32+282,48+11,6 = 916,4 кН

3.2. СНЕГОВАЯ НАГРУЗКА

N_р = Р*l/2 = 18*24/2 = 216 кН

3.3. ВЕТРОВАЯ НАГРУЗКА

W¹ + W = 1,75 W

Считаем, что для фермы I_р = 

X = 3*( q_э - q_э¹) H/16 + 1.75W/2 = 3*(3.86-2.9)*9.4/16 + 1.75*11.97/2=12.165

M_a = 5* q_э * H²/16 +3*q_э¹*H²/16 +1.75WH/2=5*3.86*9.4²/16+3*2.9 *9.4²/16 +1.75*11.97*9.4/2=253.083 кНм

M_B = 3*q_э*H²/16+5*q_э¹ * H²/16+1.75WH/2 = 3*3,86*9.4²/16 +5*2,9*9.4²/16 +1.75*11.97*9.4/2=242.48кНм

H_A = 13* q_э*H/16+3* q_э¹ * H/16+1.75W/2 = 13*3,86*9.4/16 +3*2,9*9.4/16 +1.75*11.97/2=45.065кНм

H_B = 3* q_э*H/16+13* q_э¹ * H/16+1.75W/2 = 3*3,86*9.4/16 +13*2,9*9.4/16 +1.75*11.97/2=39.426кНм

От ветровой нагрузки в колоннах рамы не возникает продольного усилия.