Исходные  данные

Наименование  цеха : механический

Режим работы крана 5К, 6К

Грузоподъёмность  мостовых кранов (два  крана) : 32т

Пролёт  здания :24м

Длина здания : 120м

Отметка головки рельса : 12м

Материалы конструкций:

Колонны - Сталь С245

Ферма  - Сталь С345

Подкрановых балок - Сталь С275

Фундаменты  – Бетон  класса В15   

Место строительства –  Нижний Новгород

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1. Компоновка  конструктивной схемы  каркаса здания

 

Выбор шага колонн и составление  эскиза плана колонн.

Согласно требованиям унификации промышленных зданий расстояние между колоннами поперек здания (размер пролета) назначается в соответствии с укрупненным модулем, кратным 6 м. По заданию имеем пролет здания 24м. Расстояние между колоннами в продольном направлении (шаг колонн) также принимают кратным 6. Примем шаг колонн равным 12 м. 
 

Размещение колонн в плане

 Рис. 1. Размещение колонн в плане. 

Выбор схемы и определение  основных размеров поперечной рамы.

Определяем  расстояние от уровня пола до низа стропильной фермы:

где Н₀ — полезная высота, Н₁ – расстояние от уровня пола до головки кранового рельса,

Н₂ – от  головки кранового рельса до низа стропильной фермы

Н₁=12 м (по заданию), 

мм (должно быть кратно 200 мм)

Принимаем H₂= 3200мм

где Н_к – высота крана  от рельса до верха крана. Принимаем по приложению Н_к = 2750 мм

- размер, учитывающий прогиб  конструкций покрытия, = 200-400 мм. Принимаем 200 мм.

Тогда м

 должен быть кратным 600 мм из условия соизмеряемости  со стандартными ограждающими  конструкциями. Следовательно, принимаем  ближайший больший размер кратный   600 мм

мм

Уточняем расстояние от уровня пола до головки кранового  рельса:

Н₁ =15600– 3200 = 12400 м 

Высота  верхней части  колонны:

,

где - высота подкрановой балки   мм,

где L – пролет балки (шаг колонн)

- высота кранового рельса, принимаемая  предварительно 200 мм

 мм

Высота  нижней  части  колонны:

мм

800 мм — глубина  заделки колонны в фундамент  при Q= 80 т

Общая высота колонны рамы от низа базы до низа ригеля:

мм

Высота  фермы.

При плоских  кровлях и фермах с элементами из парных уголков высота принимается равной 2250 мм при пролетах 24 м.

Так как  L =24 м, то мм

Привязка  оси к колонне: а=500 мм

Высота  сечения верхней  части колонны  

Расстояние  от оси подкрановой  балки до оси колонны 

      Для того чтобы кран при движении вдоль  цеха не задевал колонну, расстояние от оси подкрановой балки до оси  колонны должно быть не меньше:

      Назначаем =1250 мм (кратным 250 мм)

где — размер части кранового моста, выступающей за ось рельса, принимаемый по ГОСТу на краны

Ширина  нижней части колонны:

Пролет  мостового крана:

Выбор схемы связей.

Связи между колоннами

Система связей между колоннами обеспечивает во время эксплуатации и монтажа  геометрическую неизменяемость каркаса, его несущую способность и  жесткость в продольном направлении, а также устойчивость колонн из плоскости поперечных рам.

Для выполнения этих функций необходим хотя бы один жесткий диск по длине здания и  система продольных элементов, прикрепляющих  колонны, не входящие в жесткий диск, к последнему.  
 
 

 

Расположение  связей между колоннами 

Вертикальные  связи по колоннам воспринимают продольные силы, действующие на каркас здания (ветер, продольные силы торможения крана  и другие технологические нагрузки). Подкрановый связевой блок (жесткий  диск) по колоннам устраивают в середине здания для того, чтобы температурные деформации были бы симметричными.

  Связи по покрытию.

Связи между  фермами, обеспечивая общую пространственную жесткость каркаса, обеспечивают устойчивость сжатых элементов ригеля из плоскости ферм, перераспределение местных нагрузок, приложенных к одной из рам на соседние рамы, удобство монтажа, заданную геометрию каркаса, восприятие и передачу на колонны некоторых нагрузок. 

  Связи по верхним поясам ферм.

 
 
 
 
 
 
 
 

Связи по нижним поясам ферм.

Вертикальные  связи между фермами.

II Глава

Расчет  поперечной рамы здания

Расчетная схема здания. 

   Расчетная схема поперечной рамы – это многократно  статически неопределимая сквозная система с жесткими узлами. Общепринято  при легких фермах пренебрегать жесткостью узлов при определении усилий, считая их шарнирными. Определение усилий в системе не очень сложно, но уже в самом начале требует знания моментов инерции и площадей сечений всех стержней системы. В ступенчатых колоннах центры тяжести верхней и нижней частей расположены не на одной оси, поэтому стойка рамы имеет горизонтальный уступ, равный расстоянию между геометрическими осями колонн. Заделка стоек принимается на уровне базы, ось ригеля совмещается с нижним поясом стропильной фермы.

   В соответствии с конструктивной схемой выбираем ее расчетную схему и основную систему.  Расстояние между центрами тяжести верхнего и нижнего участков колонн:

   

   Для ст атического расчета рамы необходимо знать соотношения моментов инерции элементов рамы. Принимаем эти соотношения следующими:

    ; ,  поэтому если , то и .

Сопряжение ригеля с колонной назначаем жестким. 

 

Сбор  нагрузки на раму. 

Постоянная  нагрузка 

   Постоянная  нагрузка на поперечную раму складывается из веса конструкций покрытия (ограждающих конструкций кровли, несущих элементов кровли и металлических конструкций покрытия) и собственного веса колонн. 

   Нагрузки  на поперечную раму. 

 

   Расчетная равномерно распределенная линейная нагрузка на ригель рамы:

    кН/м,

   где - расчетная нагрузка;   – шаг колонн.

               Опорная реакция  ригеля рамы, кН:

   

      Расчетный вес колонн.

    Согласно  таблице 12.1 учебника принимаем приблизительный  расход стали на колонны 0,5 кН/м²,  поскольку грузоподъемность крана 32т. Тогда:

   - вес верхней части колонны  (20% веса):

    кН

   - вес нижней части колонны (80% веса):

    кН.

   Поверхностная масса стен 200 кг/м², переплетов с остеклением – 35 кг/м².

   Расчетный вес верхней части колонны (включая  массу этой части):

    кН

   Расчетный вес нижней части колонны:

    кН

     Временная нагрузка

     Снеговая  нагрузка.

    Cогласно табл.4 СНиП 2.01.07-85* нормативное значение веса снегового покрова на 1 м² горизонтальной поверхности составит кН/м²  (г. Нижний Новгород)

   Определим линейную распределенную нагрузку от снега на ригель рамы:

,где

   m - коэффициент перехода от веса снегового покрова земли к снеговой нагрузке на покрытие, равный 1,0 при уклоне α≤25  ̊;

    – шаг ферм.

    кН/м

   Опорная реакция ригеля определяется по формуле:

    кН

   Таким образом, получаем следующие расчетные  схемы:

     Усилия  от мостовых кранов.

 Вертикальные  усилия от мостовых кранов.

Базу  крана (5100 мм), расстояние между колесами двух кранов (1200 м), а также нормативное усилие колеса (260 кН) находим по прил. 1 учебника.