Компоновка поперечной рамы и определение нагрузок.

Постоянные нагрузки.

Распределение по поверхности нагрузки от веса конструкции покрытия заданного типа приведены в таблице.

Элемент покрытия	Нормативная нагрузка, кН/м2	Коэффициент надежности по нагрузке	Расчетная нагрузка, кН/м2
Кровля
Слой гравия, втопленного в битум.	0,16	1,3	0,208
Четырёхслойный рубероидный ковёр	0,12	1,3	0,156
Цементная стяжка	0,45	1,3	0,585
Утеплитель-пенобетон 110мм	0,55	1,3	0,715
Обмазочная пароизоляция	0,05	1,3	0,065
Ребристые плиты покрытия ( =70мм, =25кН/м3)	1,75	1,1	1,925
Решетчатая балка (Vb=4,84м3,пролёт 18м, шаг колонн 6м,бетон тяжёлый).4,84*25/(18*6)=1,12кН/м2	1,12	1,1	1,232
Итого:			4,886

С учетом коэффициента надёжности по назначению здания _n=1(класс ответственности I) и шага колонн в продольном направлении 6м, расчётная постоянная нагрузка на 1м ригеля рамы G=4,886*1*6=29,317кН/м.

Нормативная нагрузка от 1м² стеновых панелей из бетона на пористом заполнителе марки по плотности D900 при толщине 240мм составит 9,9*0,24=2,376 кН/м², где =9,9 кН/м³-плотность бетона на пористом заполнителе.

Нормативная нагрузка от стен и остекления оконных переплетов:

на участке между отметками 13,8 и 16,2м

G₁=2.4*6*2,376*1.1*1=6,272 кН

на участке между отметками 10,2 и 13,8м

G₂=(1.2*6*2,376+2,4*6*0.5)*1.1*1=26,74 кН

на участке между отметками 0,00 и 10,2м

G₃=(1.2*6*2.97+10.2*6*.5)*1.1*1=57.182 кН

Расчетные нагрузки от собственного веса колонн из тяжёлого бетона ( =25кН/м³):

колонна по оси А, подкрановая часть с консолью

G₄₁=(0,8*9,45+0,6*0,5+0.5*0,5*0,5)*0.4*25*1.1*1=87,835кН

надкрановая часть G₄₂=0.4*0.6*3,9*25*1.1*1=25,74кН

итого: G₄=G₄₁+G₄₂=113,575кН

колонна по оси Б, подкрановая часть с консолями

G₅₁=(0,8*9,45+2*0.6*0,65+0,65*0,65)*0.4*25*1.1*1=96,38кН

надкрановая часть G₅₂=G₄₂=24,45кН

итого: G₅=120,83кН

Расчетная нагрузка от собственного веса подкрановых балок (приложению XII) и кранового пути (1,5кН/м) будет равна: G₆=(35+1,5*6)*1,1*1=48,4кН.

Временные нагрузки.

Снеговая нагрузка для расчета поперечной рамы принимается равномерно распределенной во всех пролетах здания.Для данного района строительства(г.Москва) s₀=1,0кПа s=1,0*1=1,0кПа. Коэффициент надежности для снеговой нагрузки .

Тогда расчетная нагрузка от снега на 1м ригеля рамы

Р_sn=1.0*1.4*6*1=8,4 кН/н , т.к. <25^о

Длительно действующая часть снеговой нагрузки составит Р_sn.l=0.5*8,4=4,2кН/м

Крановые нагрузки.

По приложению находим габариты и нагрузки от мостовых кранов грузоподъёмностью Q=32,5т:ширина крана В_к=6,3м ;база крана А_к=5,1м; нормативное максимальное давление колеса рана на подкрановый рельс Р_max.n=235кН; G_т=8,7т ;G_к=28т.

Нормативное минимальное давление Р_min.n =0,5(Q+Q_k)- Р_max.n=0,5(313,9+28*9,81)-235=59,3кН.

Нормативная горизонтальная нагрузка

Т_n=0,5*0,05(Q+Q_т)=0,5*0,05(313,9+8,7*9,81)=9,98кН

Расчетные крановые нагрузки вычисляем с учетом коэффициента надёжности по нагрузке . Определим расчетные нагрузки от двух сближенных кранов по линии влияния D_max=P_max* * * =235*1.1*1,95*1=504,075кН

D_min= P_min* * * =127,198кН

Т=Т_п* * * =9,98*1,1*1,95*1=21,41кН

Ветровая нагрузка.

Самара расположена в ветровом районе по скоростным напорам ветра. Нормативное значение ветрового давления равно w_о=0,23кПа.

Для заданного типа местности С с учетом коэффициента k получим значения ветрового давления по высоте здания:

На высоте до 5м: W_n1=0,5*0,23= 0,115 кПа

10м: W_n2=0,65*0,23=0,1495кПа

20м: W_n3=0,85*0,23=0,1955кПа

Вычислим значения на отметках верха колонн и покрытия:

На отметке 13,200м W_n4=0,1495+[(0,1955-0,1495)/(20-10)]*(13,2-10)=0,7642кПа

На отметке 15,29м W_n5= 0,1495+[(0,1955-0,1495)/(20-10)]*(15,29-10)=0,173кПа

Переменный по высоте скоростной напор ветра заменяем равномерно распределенным

W_n=2M/H²=0,14кПа

Для определения ветрового давления с учетом габаритов здания находим аэродинамические коэффициенты с_е=0,8 с_е3=-0,4. Тогда с учетом коэффициента надёжности по нагрузке и шага колонн 6м : равномерно-распределённая нагрузка на колонну рамы с наветренной стороны w₁=0,14*0.8*1.4*6*1=0,9425кН/м

С подветренной стороны w₂=0,26*0.4*1.4*6*1=0,47кН/м

Расчетная сосредоточенная ветровая нагрузка от давления ветра на ограждающие конструкции выше отметки 15,300м

W= (W_n4 +W_n5)/2*(h₅-h₄)*(c_e-c_e3)* * *L=3,561кН.

Расчет стоек балки.

Сечение 17-18

N=2,43кН M=20,55кН*м -M=-9,77кН*м

сначала определяем сечение продольной рабочей арматуры у наиболее растянутой грани (слева) при действии изгибающего момента:

e_o=8,457м

e=e_o+(h_o-a)/2=8,667м

A¹_s= )/(R_sc(h_o-a¹)=-3358мм²

то расчет ведем без учета сжатой арматуры

=Ne/(R_bbh_o²)=0,02

A_s=( R_bbh_o-N)/R_s=153мм²

Принимаем у левой грани 2 диам.10А-II(A_s=157мм²)

Требуемая площадь сечения растянутой арматуры у правой грани при действии М=9,77 составит A_s=72мм². С учетом сортамента арматуры класса А- II принимаем и у правой грани 2d10.

Проектирование колонны.

Проектирование фундамента

Компоновка поперечной рамы и определение нагрузок.

Компоновку поперечной рамы производим в соответствии с требованиями типизации конструктивных схем одноэтажных промышленных зданий. Находим высоту надкрановой части колонн, принимая высоту подкрановой балки h_п.б=0,8м (по приложению XII), а кранового пути h_рельса =0,15м с учетом минимального габарита приближения крана к стропильной конструкции =0,1м и высоты моста крана грузоподъёмностью 10т H_к=1,9м (см. приложение XV).

Н₂=Н_к+h_рельса+h_п.б.+ =2750+0,15+0,8+0,1=3800мм=3,8м.

С учётом унификации размеров колонн серии 1.424.1(приложение V) назначаем Н₂=3,9м

Высоту подкрановой части колонн определяем по заданной высоте до низа стропильной конструкции Н_н.с.к=13,2м и отметки обреза фундамента h₁=0.15м при Н₂=3,9м.

Н₁=13,2-3,9+0,15=9,45м.

Расстояние от верха колонны до уровня головки подкранового рельса соответственно будет равно у=Н₂-h_рельса-h_п.б =3,9-0,8-0,15=2,95м.

Для назначения размеров сечений колонн по условию предельной гибкости вычислим их расчетные длины в соответствии со СНиП табл.32. Результаты представлены в таблице:

Часть колонны	При расчете в плоскости поперечной рамы	В перпендикулярном направлении
При учете нагрузок от крана	Без учета нагрузок от крана
Подкрановая Н1=9,45м	1,5*Н1=14,175м	1,2*(Н1+Н2)=16,02м	0,8*Н1=7,56м
Надкрановая Н2=3,9м	2*Н2=7,8м	2,5*Н2=9,75м	1,5*Н2=5,85м

Согласно требованиям СНиП п.5.2, размеры сечений внецентренно сжатых колонн должны приниматься такими, чтобы их гибкость ( ) в любом направлении, как правило, не превышала 120(35). Следовательно, по условию максимальной гибкости высота сечения подкрановой части колонн должна быть не менее = =0,4577м, а надкрановой = =0,279м. С учетом требований унификации для мостовых кранов грузоподъёмностью 10т принимаем поперечные сечения колонн в надкрановой части 400 мм. В надкрановой части для крайних колонн с номером типа опалубочной формы номер 6 назначаем сечение 400 мм, а для средней с номером типа опалубочной формы номер 10 - мм. В этом случае удовлетворяются требования по гибкости и рекомендации по назначению высоты сечения подкрановой части колонны в пределах (1/10…1/14)Н₁=(1/10…1/14)*9,45 =0,945…0,675м.

В соответствии с таблицей габаритов колонн (приложение V) и назначенными размерами поперечных сечений принимаем для колонн крайнего ряда по оси А номер типа опалубки 5, а для колонн среднего ряда по оси Б -9

Стропильную конструкцию по заданию принимаем в виде двухскатной решетчатой балки типа БДР18 из тяжёлого бетона. По приложению VI назначаем марку балки 3БДР18 с номером типа опалубочной формы 3 с максимальной высотой в середине пролёта1,64м (объём бетона 4,84м³).

По приложению XI назначаем тип плит покрытия размером 3 м (номер типа опалубочной формы 3, высота ребра 455мм, приведенная толщина с учетом заливки швов бетоном 70мм).

Толщина кровли (по заданию тип 2) согласно приложению XIII составляет 160мм.

По заданию проектируем наружные стены из сборных навесных панелей. В соответствии с приложением XIV принимаем панели из бетона на пористом заполнителе марки по плотности D900 толщиной 240мм. Размеры остекления назначаем по приложению XIV с учетом грузоподъёмности мостовых кранов.

Постоянные нагрузки.

Распределение по поверхности нагрузки от веса конструкции покрытия заданного типа приведены в таблице.

Элемент покрытия	Нормативная нагрузка, кН/м2	Коэффициент надежности по нагрузке	Расчетная нагрузка, кН/м2
Кровля
Слой гравия, втопленного в битум.	0,16	1,3	0,208
Четырёхслойный рубероидный ковёр	0,12	1,3	0,156
Цементная стяжка	0,45	1,3	0,585
Утеплитель-пенобетон 110мм	0,55	1,3	0,715
Обмазочная пароизоляция	0,05	1,3	0,065
Ребристые плиты покрытия ( =70мм, =25кН/м3)	1,75	1,1	1,925
Решетчатая балка (Vb=4,84м3,пролёт 18м, шаг колонн 6м,бетон тяжёлый).4,84*25/(18*6)=1,12кН/м2	1,12	1,1	1,232
Итого:			4,886

С учетом коэффициента надёжности по назначению здания _n=1(класс ответственности I) и шага колонн в продольном направлении 6м, расчётная постоянная нагрузка на 1м ригеля рамы G=4,886*1*6=29,317кН/м.

Нормативная нагрузка от 1м² стеновых панелей из бетона на пористом заполнителе марки по плотности D900 при толщине 240мм составит 9,9*0,24=2,376 кН/м², где =9,9 кН/м³-плотность бетона на пористом заполнителе.

Нормативная нагрузка от стен и остекления оконных переплетов:

на участке между отметками 13,8 и 16,2м

G₁=2.4*6*2,376*1.1*1=6,272 кН

на участке между отметками 10,2 и 13,8м

G₂=(1.2*6*2,376+2,4*6*0.5)*1.1*1=26,74 кН

на участке между отметками 0,00 и 10,2м

G₃=(1.2*6*2.97+10.2*6*.5)*1.1*1=57.182 кН

Расчетные нагрузки от собственного веса колонн из тяжёлого бетона ( =25кН/м³):

колонна по оси А, подкрановая часть с консолью

G₄₁=(0,8*9,45+0,6*0,5+0.5*0,5*0,5)*0.4*25*1.1*1=87,835кН

надкрановая часть G₄₂=0.4*0.6*3,9*25*1.1*1=25,74кН

итого: G₄=G₄₁+G₄₂=113,575кН

колонна по оси Б, подкрановая часть с консолями

G₅₁=(0,8*9,45+2*0.6*0,65+0,65*0,65)*0.4*25*1.1*1=96,38кН

надкрановая часть G₅₂=G₄₂=24,45кН

итого: G₅=120,83кН

Расчетная нагрузка от собственного веса подкрановых балок (приложению XII) и кранового пути (1,5кН/м) будет равна: G₆=(35+1,5*6)*1,1*1=48,4кН.

Временные нагрузки.

Снеговая нагрузка для расчета поперечной рамы принимается равномерно распределенной во всех пролетах здания.Для данного района строительства(г.Москва) s₀=1,0кПа s=1,0*1=1,0кПа. Коэффициент надежности для снеговой нагрузки .

Тогда расчетная нагрузка от снега на 1м ригеля рамы

Р_sn=1.0*1.4*6*1=8,4 кН/н , т.к. <25^о

Длительно действующая часть снеговой нагрузки составит Р_sn.l=0.5*8,4=4,2кН/м

Крановые нагрузки.

По приложению находим габариты и нагрузки от мостовых кранов грузоподъёмностью Q=32,5т:ширина крана В_к=6,3м ;база крана А_к=5,1м; нормативное максимальное давление колеса рана на подкрановый рельс Р_max.n=235кН; G_т=8,7т ;G_к=28т.

Нормативное минимальное давление Р_min.n =0,5(Q+Q_k)- Р_max.n=0,5(313,9+28*9,81)-235=59,3кН.

Нормативная горизонтальная нагрузка

Т_n=0,5*0,05(Q+Q_т)=0,5*0,05(313,9+8,7*9,81)=9,98кН

Расчетные крановые нагрузки вычисляем с учетом коэффициента надёжности по нагрузке . Определим расчетные нагрузки от двух сближенных кранов по линии влияния D_max=P_max* * * =235*1.1*1,95*1=504,075кН

D_min= P_min* * * =127,198кН

Т=Т_п* * * =9,98*1,1*1,95*1=21,41кН

Ветровая нагрузка.

Самара расположена в ветровом районе по скоростным напорам ветра. Нормативное значение ветрового давления равно w_о=0,23кПа.

Для заданного типа местности С с учетом коэффициента k получим значения ветрового давления по высоте здания:

На высоте до 5м: W_n1=0,5*0,23= 0,115 кПа

10м: W_n2=0,65*0,23=0,1495кПа

20м: W_n3=0,85*0,23=0,1955кПа

Вычислим значения на отметках верха колонн и покрытия:

На отметке 13,200м W_n4=0,1495+[(0,1955-0,1495)/(20-10)]*(13,2-10)=0,7642кПа

На отметке 15,29м W_n5= 0,1495+[(0,1955-0,1495)/(20-10)]*(15,29-10)=0,173кПа

Переменный по высоте скоростной напор ветра заменяем равномерно распределенным

W_n=2M/H²=0,14кПа

Для определения ветрового давления с учетом габаритов здания находим аэродинамические коэффициенты с_е=0,8 с_е3=-0,4. Тогда с учетом коэффициента надёжности по нагрузке и шага колонн 6м : равномерно-распределённая нагрузка на колонну рамы с наветренной стороны w₁=0,14*0.8*1.4*6*1=0,9425кН/м

С подветренной стороны w₂=0,26*0.4*1.4*6*1=0,47кН/м

Расчетная сосредоточенная ветровая нагрузка от давления ветра на ограждающие конструкции выше отметки 15,300м

W= (W_n4 +W_n5)/2*(h₅-h₄)*(c_e-c_e3)* * *L=3,561кН.