Постоянная нагрузка в узлы фермы

Компоновка стального каркаса

Определение вертикальных размеров

Вертикальные размеры:

Расстояние от головки подкранового рельса до низа несущих конструкций покрытия определяется следующим образом:

где Н_кр=2750 мм - габаритная высота крана по ГОСТ на кран по таблице [2];

100 мм - конструктивный зазор в мм по ГОСТ;

f=1040 мм-зазор, учитывающий прогибы конструкций покрытия;

.

Отметка головки подкранового рельса определяется по формуле:

где Н₀ = 12000 мм- полезная высота цеха;

.

Определяем длину верхней части колонны до низа ригеля по формуле:

где Н_ПБ = 1070 мм-высота типовой подкрановой балки пролётом 36 м для крана грузоподъёмностью 32 т[2];

h_р-120 мм-высота подкранового рельса;

.

Длину нижней части колонны определяем по формуле:

где h_b=600 мм – высота заглубления базы ниже отметки чистого пола;

Полную высоту колонны находим по формуле:

Высота ригеля фермы на опоре, рекомендуемая по типовым конструкциям по серии 1.460.3-18, Н_ф=3150 мм.

Горизонтальные размеры:

Высоту поперечного сечения верхней части колонны (рис.1.1) определяем по формуле:

,

Принимаем h₂=500 мм. Привязка а=250 мм.

Высоту сечения нижней части колонны найдём из выражения:

Расстояние от разбивочной оси ряда колонн до оси подкрановой балки должно удовлетворять условию:

где В-вылет концевой балки за пределы оси рельса;

с 75+450-конструктивный зазор между торцом мостового крана и внутренней плоскости колонны;

Принимаем . Тогда:

Проектируем нижнюю часть колонны сплошной.

Рисунок 1. Схема компановки поперечной рамы

Сбор нагрузок

Постоянная нагрузка на ригель

Расчет настила

Настил подбирается исходя из предельной равномерно распределённой нагрузки и расчётной схемы профилированных листов по ГОСТ 24045-94. Шаг листов настила составляет 3 м.

Принимаем трёхпролётную расчётную схему. Производим сбор нагрузок на настил в табл.1:

Таблица 1 – Определение нагрузки на профилированный настил

Тип и состав покрытия	Ед. изм.	Нормативное значение	γf	Расчетное значение
Гидроизоляция 2слоя техноэласта с посыпкой	кН/м2	0,05∙2=0,10	1,2	0,12
Утеплитель – РУФ БАТТС t=120 мм=0,12 м; γ=130 кг/м3	кН/м2	0,156	1,2	0,1872
Пароизоляция – 1 слой изоспана	кН/м2	0,05	1,2	0,06
Снеговая нагрузка μ=1	кН/м2	1,26	1,43	1,8
Всего:	кН/м2	1,56		2,17

Принимаем настил НС44-1000-0,7 с нагрузками для трёхпролётной схемы 2,85 кН/м², вес настила 0,074 кН/м².

Расчет прогонов

На прогон покрытия действует нагрузка от веса покрытия и веса снегового покрова. Постоянная нагрузка от веса покрытия приведена в таблице 2.

Таблица 2 –Состав покрытия

Тип и состав покрытия	Ед. изм.	Нормативное значение	γf	Расчетное значение
Гидроизоляция 2слоя техноэласта с посыпкой	кН/м2	0,05∙2=0,10	1,2	0,12
Утеплитель – РУФ БАТТС толщина t=120 мм=0,12 м; γ=130 кг/м3	кН/м2	0,156	1,2	0,1872
Пароизоляция – 1 слой изоспана	кН/м2	0,05	1,2	0,06
Профнастил НС44-1000-0,7	кН/м2	0,074	1,05	0,077
Всего:	кН/м2	0,38		0,442

Нормативная линейная нагрузка от веса покрытия на прогон определяется по формуле:

- нормативная нагрузка от веса покрытия, ,

– шаг прогонов;

Расчетная линейная нагрузка от веса покрытия на прогон определяется по формуле:

где - расчетная нагрузка от веса покрытия, .

Расчетная линейная нагрузка от веса снегового покрова на прогон определяется по формуле:

Нормативная линейная нагрузка от веса снегового покрова на прогон определяется по формуле:

где k=0,7 – коэффициент перехода от расчетного значения снеговой нагрузки к нормативному (п.5.7 [2]).

Суммарная нормативная нагрузка на прогон составляет:

- нормативное значение веса 1 п.м. прогона (принимаем =0,42 кН/м).

Суммарная расчетная нагрузка на прогон составляет:

- расчетное значение веса 1 м. прогона (принимаем =0,47кН/м, 1,05 – коэффициент перехода от нормативного значения к расчетному).

В общем случае прогоны, расположенные на скате кровли, работают на изгиб в двух плоскостях. Составляющие нагрузки q_xи q_y равны:

где α-угол наклона кровли к горизонту, α=1,146̊.

;

Расчётные моменты от составляющих q_x и q_y равны:

;

В соответствии с принятой расчетной схемой прогона (рисунок 6) максимальные расчетные усилия в прогоне:

кН×м

кН

где l=12 м– шаг ферм.

Для климатического района II₄ подбираем сталь для прогона. Балки прогона относятся к 3-ой группе конструкций (Приложение В [1]). Здание отапливаемое. Сталь выбираем по таблице В.1 [1]. Принимаем сталь С235, R_y=230 МПа. Предельные относительные прогибы для балок принимаются в зависимости от величины пролета по таблице Е.1 [ 2 ]. При l = 12 м:

f_u= l/300=12/300=0,04 м=4 см

Требуемый момент сопротивления из условия обеспечения прочности по нормальным напряжениям:

(20)

где - коэффициент условий работы (таблица 1 [1]);

R_y– расчетное сопротивление стали растяжению, сжатию и изгибу по пределу текучести.

см³

Требуемый момент инерции сечения прогонов из условия обеспечения жесткости находим по формуле:

см⁴

По сортаменту (ГОСТ 26020-83) подбираем двутавр №36, геометрические характеристики которого:

- высота сечения h = 360,0 мм,

- толщина стенки t_w = 7,5 мм,

- ширина полки b_f = 145,0 мм,

- толщина полки t_f = 12,3 мм,

- площадь сечения А = 61,9 см²,

- момент инерции I = 13380 см⁴,

- момент сопротивления W = 743 см³.

Масса профиля g = 48,6 кг/м

Площадь полки A_f = t_f b_f = 17,8 см².

Площадь стенки A_w = A – 2A_f = 26,23 см²

Проверка жесткости

Определяем прогиб балки в середине пролета:

Проверка прочности

Касательные напряжения в опорном сечении балки проверяем по формуле:

(22)

где R_s = 0,58R_y = 0,58×230 = 133,4 МПа;

Выполняем проверку нормальных напряжений:

(23)

Требование прочности выполняется.

Таблица 3–Сбор нагрузок на прогон

Постоянные нагрузки на 1 м² перекрытия приведены в таблице:

Тип и состав покрытия	Ед. изм.	Нормативное значение	γf	Расчетное значение
Нагрузка на настил	кН/м2	1,56		2,17
Вес настила Н44-1000-0,7	кН/м2	0,074	1,05	0,077
Собственный вес прогона	кН/м2	0,0016	1,05	0,0017
Всего:	кН/м2	1,64		2,25

Постоянная нагрузка в узлы фермы

Нагрузка от веса покрытия включает в себя нагрузку от веса кровли, профилированного настила и прогонов, а также от веса связей по покрытию.

Для удобства расчетов сведем все нагрузки в таблицу 3.

Таблица 3 – Определение постоянной нагрузки на ферму

Тип и состав покрытия	Ед. изм.	Нормативное значение	γf	Расчетное значение
Гидроизоляция 2слоя техноэласта с посыпкой	кН/м2	0,05∙2=0,10	1,2	0,12
Утеплитель – РУФ БАТТС толщина t=120 мм=0,12 м; γ=130 кг/м3	кН/м2	0,156	1,2	0,1872
Пароизоляция – 1 слой изоспана	кН/м2	0,05	1,2	0,06
Профнастил НС44-1000-0,7	кН/м2	0,074	1,05	0,078
Сплошные прогоны l=12 м I№36 по ГОСТ 8240-89	кН/м	0,36	1,05	0,378
Примечание: нагрузка от собственного веса фермы определяется автоматически при статической расчете в ППП “SCAD” с учетом предварительно принятых жесткостных характеристик.

Так как нагрузка от веса покрытия передается через прогоны, то она определится в виде сосредоточенных сил (рисунок 7):

(24)

где p– расчетная нагрузка от веса покрытия,

d– шаг прогонов, м;

B_fr- шаг стропильных ферм, м;

q_a^пр– расчетная нагрузка от веса прогона, кН/м.

-средние прогоны;

-крайние прогоны.