M660

12

4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАГРУЗОК, ДЕЙСТВУЮЩИХ НА РАМУ КАРКАСА ЗДАНИЯ

4.1. Постоянные нагрузки

Постоянные нагрузки на ригель рамы принимаются равномерно распределенными по длине ригеля.

Величину расчетной постоянной нагрузки на 1 м2 покрытия удобно определять в табличной форме в зависимости от принятой конструкции покрытия [1, табл. 11.3 и 12.5]. Для определения нагрузки на 1 п. м ригеля необходимо суммарную расчетную величину нагрузки на 1 м2 умножить на ширину грузовой площади для ригеля, равную шагу ферм. Давление ригеля передают на колонны.

Остальные постоянные нагрузки собирают в сосредоточенные силы, условно приложенные к низу подкрановой и надкрановой частей колонны по оси сечения. Определяют массу колонны, которая ориентировочно назначается, исходя из расхода стали на колонны на 1 м2 пола здания [1, табл. 12.1]. Масса навесных стен

принимается равной 200 кг/м2 и переплетов с остеклением 35 кг/м2.

Пример определения постоянных нагрузок на раму каркаса дан в п. 12.2.1 и 12.4.4 [1].

4.2. Снеговая нагрузка

Расчетная линейная снеговая нагрузка на ригель рамы определяется в зависимости от профиля кровли, района строительства. Пример определения расчетной снеговой нагрузки на ригель рамы приведен в п. 12.2.2 и 12.4.4 [1]. Расчетное значение снегового покрова на 1 м2 горизонтальной поверхности земли принимается по СНиП [3] или табл. П2.1 [1] в зависимости от снегового района строительства.

4.3. Ветровая нагрузка

Расчетная линейная ветровая нагрузка, действующая на

13

колонны рамы и сосредоточенные силы в уровне низа ригеля определяются по п. 12.2.2 [1]. Скоростной нормативный напор ветра принимается по СНиП [3] или табл. П2.2 [1] в зависимости от района строительства здания.

Примеры определения расчетной линейной и сосредоточенной ветровых нагрузок, действующих горизонтально на колонны рамы, приведены в п. 12.2.2 и 12.4.4 [1].

4.4. Нагрузки от мостовых кранов

Крановые нагрузки (вертикальное и горизонтальное давление) колес кранов передаются на раму подкрановыми балками в виде вертикальных опорных давлений Dmax и Dmin и горизонтальной силы Т. Максимальные давления на катки крана даны в приложении 1 [1].

Расчетные силы Dmax, Dmin и Т можно определить по п. 12.2.2

и примеру п. 12.4.4 [1].

Силы Dmax и Dmin приложены не по центру тяжести сечений нижней части колонны и передают на нее изгибающие моменты Мmax и Мmin, определяемые по формулам (12.7), п. 12.2.2 и примеру п. 12.4.4 [1].

Расчетную горизонтальную нагрузку, передаваемую подкрановыми балками на колонну, определяют по формуле (12.8)

п. 12.2.2 и примеру п. 12.4.4 [1].

5. СТАТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ПОПЕРЕЧНОЙ РАМЫ КАРКАСА ЗДАНИЯ

Расчет рамы можно производить любым способом строительной механики. Без большого ущерба для точности при расчете рам допускается принимать следующие допущения:

решетчатый ригель рамы заменяется условно сплошным, эквивалентным по прогибу или углу поворота;

расчет рам на вертикальные нагрузки, приложенные к ригелю, производится по общим правилам строительной механики с учетом конечной жесткости ригеля и симметричного расположения нагрузок;

14

при расчете рам на все нагрузки, приложенные к стойкам, ригель принимается бесконечно жестким (Jp=∞). Это допущение позволяет вести расчет рам по методу перемещений, причем неизвестными являются только горизонтальные смещения.

При расчете рам вместо жесткости участков колонн и ригеля принимают соотношения моментов инерции отдельных частей колонн и ригеля на основании уже выполненных аналогичных проектов. Указания, по выбору рекомендуемых соотношений моментов инерции элементов рамы, содержатся в п. 12.1 [1].

Практические приемы статического расчета рам с учетом пространственной работы каркаса даны в п. 12.3 и п. 12.4 [1]. Пример расчета поперечной рамы производственного здания с жестким сопряжением ригеля с колонной дан в п. 12.4 [1].

6. ОПРЕДЕЛНИЕ РАСЧЕТНЫХ УСИЛИЙ В КОЛОННЕ РАМЫ КАРКАСА

После нахождения изгибающих моментов и нормальных и поперечных сил от каждой из расчетных нагрузок находят их наиболее невыгодные сочетания в сечениях колонны рамы. Для удобства определения расчетных усилий составляют сводную таблицу усилий в характерных сечениях для колонн рамы каркаса здания (см. табл. 12.6 [1]).

Далее составляют комбинации нагрузок основных сочетаний нагрузок в сечения колонны рамы. Полученные усилия заносят в таблицу, подобную табл. 12.6 [1]. По составленным комбинациям усилий в каждом сечении колонны определяется самые невыгодные, а также расчетные значения усилий в сечениях колонны рамы.

7. РАСЧЕТ СЕЧЕНИЯ СТУПЕНЧАТОЙ КОЛОННЫ

7.1. Определение расчетных длин колонны

Расчетные длины в плоскости и из плоскости колонны определяются отдельно для каждого участка колонны с

15

постоянным моментом инерции. Такими участками в колонне являются подкрановые и надкрановые части.

Рекомендации для нахождения расчетных длин даны в п. 14.1 и п. 14.2 [1]. Пример определения расчетных длин ступенчатой колонны здания приведен в п. 14.4.2 [1].

7.2. Подбор сечения надкрановой части колонны

Поперечное сечение надкрановой части колонны производственного здания обычно принимается в виде сварного двутавра, составленного из листов.

Высота поперечного сечения колонны определяется на стадии компоновки поперечной рамы. Остальные геометрические размеры элементов сечения сварного двутавра требуется определить в процессе компоновки сечения колонны после определения требуемой площади.

Рекомендации по подбору сечения сварного двутавра верхней части колонны даны в п.14.1 и п. 14.2 [1]. Пример подбора сечения надкрановой части колонны дан в п. 14.4.3 [1].

7.3. Подбор сечения подкрановой части колонны

Сечение подкрановой части колонны состоит из двух ветвей, связанных между собой решеткой. Колонна сквозного сечения колонны работает как ферма с параллельными поясами. В ветвях колонны от действия расчетных усилий M и N возникают только продольные усилия. Поперечную силу Q воспринимает решетка.

Поперечные сечения ветвей колонны можно принимать из сварных или прокатных двутавров. Шатровая ветвь колонны может быть из гнутого или сварного швеллера. В курсовом проекте рекомендуется обе ветви (подкрановую и шатровую) колонны принять из широкополочных двутавров.

Рекомендации по подбору составного сечения сварного двутавра верхней части колонны даны в п.14.1 и п. 14.2 [1]. Пример подбора сечения подкрановой части колонны дан в п. 14.4.4 [1].

16

8.РАСЧЕТ СТРОПИЛЬНОЙ ФЕРМЫ

8.1.Определение нагрузок на ферму

При расчете стропильной фермы учитываются постоянная нагрузка от кровли, несущих конструкций покрытия и нагрузка от снега.

Расчетная постоянная нагрузка, действующая на любой узел стропильной фермы, определяется по формуле (9.4) [1], снеговая нагрузка по формуле (9.5) [1, с.275].

Пример сбора нагрузок на ферму дан в п.13.3.2

8.2 Определение усилий в стержнях фермы

Усилия в стержнях фермы определяются с помощью ЭВМ, построением диаграммы Максвелла-Кремоны п. 13.3.3 [1, с.386] или другими аналитическими методами.

Полученные усилия в стержнях фермы от постоянной и снеговой нагрузок, а также от опорных рамных моментов, сводятся в таблицу 13.1 [1, с.384]. Из таблицы выбирают расчетные максимальные усилия в стержнях фермы, на которые подбирают поперечные сечения элементов фермы.

Пример определения усилий в стержнях фермы приведен в п.13.3.3 [1, с.386].

8.3. Подбор сечений стержней стропильной фермы

Верхний и нижний пояса стропильной фермы покрытия здания могут быть запроектированы из прокатных широкополочных тавров, а раскосы и стойки из двух уголков таврового сечения.

Рекомендации и примеры по подбору сечений сжатых и растянутых стержней стропильной фермы даны в п. 9.5 [1].

Итоги подбора сечений сводятся в табл.13.2 [1, с.385]. Фермы пролетом 18 и 24 м рекомендуется составлять не более

чем из 6 профилей, пролетом 30 и 36 м – не более 7 профилей.

17

Соединительные прокладки между уголками устанавливают в сжатых стержнях на расстоянии 40 iх, а в растянутых – 80 iх (iх – радиус инерции одного уголка относительно вертикальной оси в см).

8.4. Конструирование и расчет узлов в ферме

В курсовом проекте для выполнения деталировочного чертежа (КМД) отправочной марки стропильной фермы необходимо законструировать и рассчитать ее узлы. Для этого необходимо произвести расчет сварных швов прикрепления раскосов и стоек к фасонкам в узлах фермы, см. п.13.3.5 [1]. Общие требования к конструированию узлов стропильной фермы приведены в п. 13.6 13.10 [2]. Рекомендации по конструированию легких ферм даны в п. 9.6, [1].

9. РАСЧЕТ ПОДКРАНОВОЙ БАЛКИ

9.1. Определение расчетных усилий

Основными расчетными усилиями для подкрановой балки являются изгибающие моменты (в вертикальной и горизонтальной плоскости) и поперечные силы.

Для определения максимального момента в пролете подкрановой балки необходимо воспользоваться правилом Винклера, см. п. 15.2.2 [1, с.433].

Наибольшая поперечная сила в подкрановой балке будет при таком расположении нагрузки, когда одна сила находится непосредственно над опорой, а остальные расположены как можно ближе к опоре. Необходимо построить линию влияния опорной реакции.

Рекомендации по определению расчетных значений изгибающих моментов и поперечных сил в подкрановых балках даны в п. 15.2.2 [1]. Пример определения расчетных значений изгибающих моментов и поперечных сил в подкрановых балках приведен в п. 15.6 [1].

18

9.2. Подбор сечения подкрановой балки

Подбор сечения подкрановой балки выполняется в том же порядке, что и обычных балок. Рекомендации по подбору сечения подкрановых балок сплошного сечения даны в п. 15.2.1 и п. 15.2.2 [1].

Подобранное сечение подкрановой балки следует проверить на прочность по формулам (15.6) и (15.7) [1, с.434], на общую устойчивость по формуле (15.8) [1, с.435], на местную устойчивость элементов балки по формуле (15.9) [1, с.435], а так же проверить прогиб в балке по формуле (15.16) [1, с.437].

Пример подбора сечения подкрановой балки сплошного сечения приведен в п. 15.6 [1].

10. КОНСТРУИРОВАНИЕ И РАСЧЕТ УЗЛОВ СОПРЯЖЕНИЯ НЕСУЩИХ КОНСТРУКЦИЙ КАРКАСА ЗДАНИЯ

В курсовом проекте необходимо запроектировать узлы сопряжения несущих конструкций каркаса здания в соответствии с принятыми расчетными условиями.

Узел сопряжения фермы с колонной по п. 5.1 или п.5.2 [4]. Узел сопряжения надкрановой и подкрановой частей колонны

подкрановой балки на колонну по п. 5.3 [4].

Узел опирания сквозной колоны на фундамент по п.5.4 [4].

11. ОФОРМЛЕНИЕ КУРСОВОГО ПРОЕКТА

Расчетно-пояснительная записка выполняется на листах А4. Записка должна включать подробные и последовательные расчеты конструкций со схемами, рисунками и формулами по всем разделам курсового проекта.

Все компоновочные решения конструкций должны сопровождаться также необходимыми эскизами и таблицами.

Оформление записки выполняется в соответствии с действующими на данный период ГОСТами.

Графическая часть проекта выполняется на двух листах А1.