Строительство здания цеха по производству крупногабаритных металлоконструкций

Размещено на http://www.allbest.ru/

ВВЕДЕНИЕ

Металлические конструкции применяются сегодня во всех видах зданий и инженерных сооружений, особенно если необходимы значительные пролеты, высота и нагрузки. Потребность в металлических конструкциях чрезвычайно велика и непрерывно увеличивается. Базой для удовлетворения этой потребности являются большой объем производимой в стране стали, заводы металлических конструкций и специализированные монтажные организации, оснащенные современной техникой, специализированные проектные организации и научно-исследовательские институты .

В виде цельнометаллических или смешанных каркасов, в которых по железобетонным колоннам устанавливаются металлические конструкции покрытия здания и подкрановые пути выполняют конструкции одноэтажных промышленных зданий. Цельнометаллические каркасы в основном применяются в зданиях с большими пролетами, высотой и оборудованных мостовыми кранами большой грузоподъемности. Каркасы промышленных зданий являются наиболее сложными и металлоемкими конструктивными комплексами.

1. АРХИТЕКТУРНЫЙ РАЗДЕЛ

1.1 ГЕНЕРАЛЬНЫЙ ПЛАН

Здание цеха по производству крупногабаритных металлоконструкций расположено в северной части на окраине г. Воронежа. Размер генерального плана составляет 322.4x336.9 м.

На генеральном плане, кроме проектируемого здания расположены:

Территория завода имеет ограждение по периметру. Так же есть въезды и выезды для автотранспорта. Выезды контролируются КПП. Территория генерального плана разбита на кварталы с помощью автодорог шириной 12 метров.

В качестве озеленения используются отдельно стоящие деревья, кустарники рядовой посадки, газон.

На генеральном плане показана геодезическая сетка 100х100.

Технико-экономические показатели генплана представлены в таблице 1.

Таблица 1

	Наименование	Значение
Fуч	Площадь участка, м2	96134,45
Fз	Площадь застройки, м2	33701,08
Fоз	Площадь озеленения, м2	47886,9
Fдор.	Площадь дорог, м2	13311,05
Коз	Коэффициент озеленения, %	49,8
Кз	Коэффициент застройки, %	35,1
Кдор	Коэффициент дорог, %	13,9

На основании СП 131.13330.2012 “Строительная климатология и геофизика” для района строительства г. Воронежа построена роза ветров, представленная на рис.1 согласно таблице 2. (Данные взяты из приложения 4 «Направление и скорость ветра»)

Таблица 2 Повторяемость преобладающих ветров

Месяц	Стороны света
	С	СВ	В	ЮВ	Ю	ЮЗ	З	СЗ
Июль	19	17	11	7	6	9	17	14
Январь	10	11	12	15	12	14	16	10

1.2 объемно-планировочное решение

Цех предназначен для изготовления деталей и узлов изделий, имеющих неразъемные соединения, выполненные преимущественно сваркой. Основным исходным материалом для производства металлоконструкция служит прокат металлов. Могут выполняться комбинированные конструкции из поковок, отливок, проката.

Технологические операции обслуживаются самоходными безрельсовыми тележками, а также мостовыми кранами. После сварки изделия могут проходить комплекс дополнительной обработки: механическую и термическую обработки травления, гидравлические испытания и окраску. Передача металлоконструкций на соответствующие участки производится тележками и мостовыми кранами. Готовые изделия поступают на цеховой склад готовой продукции и далее в сборочный цех.

Здание имеет один пролет - 24 м и длиной 72 м.

Отделение цеха металлоконструкций оборудован мостовым краном грузоподъемности 30 т.

Шаг колонн крайних продольных рядов - 6,0 м, шаг колонн фахверка - 6,0 м. Отметка низа несущей конструкции +11,1.

Крыша цеха металлоконструкций - малоуклонная с парапетом по периметру здания с внутренним водоотводом.

В цехе предусмотрен светоаэрационный фонарь. Боковое освещение предусмотрено через оконные проемы. Окна и светоаэрационные фонари, обеспечивающие оптимальное освещение рабочих мест и естественное проветривание.

По торцам здания расставлены фахверковые колонны с шагом 6 м.

1.3 КОНСТРУКТИВНОЕ РЕШЕНИЕ

Проектируемое здание цеха по производству крупногабаритных металлоконструкций - каркасно-панельное. Основными элементами каркаса служат сборные двухветвевые металлические колонны сечением - 960x1000 мм и стальные стропильные фермы из спаренных уголков пролетом по 24 м. Привязка крайних рядов колонн к продольным разбивочным осям - «250».

Ферма опирается строганной поверхностью опорного ребра на стальной оголовок колонны и закрепляются на нем посредством болтов и монтажной сварки.

Производственный корпус выполнен по каркасно-панельной схеме. Каркас состоит из поперечных и продольных рам. Поперечную раму образуют колонны, жестко защемлены в фундамент стаканного типа и шарнирно опирающиеся на колонны ригели и плиты. Продольную раму образуют плиты покрытия.

Пространственная жесткость сборного смешанного каркаса в поперечном направлении обеспечивается жесткостью самих колонн и их закреплением в фундаментах, а также соединением к колоннам плит покрытия. В продольном направлении жесткость обеспечивается самими колоннами, защемленными в фундамент, подкрановыми балками.

Также в блоке установлены вертикальные связи, обеспечивающие жесткость здания, а также вертикальные и горизонтальные связи по фермам покрытия.

Стены самонесущие, из керамзитобетонных панелей, толщиной 400 мм, с объемным весом

Состав кровли:

-ж.б. плита ребристая плита, 300мм

-пароизоляция (бикрост)

-минераловатные жесткие плиты, 150мм

-выравнивающая цементно-песчаная стяжка, 30мм

-гидроизоляция («унифлекс»)

Состав пола основных производственных помещений:

-уплотнённый грунт

-щебень,100мм

-бетон В20, 80мм

-цементно-песчаная стяжка, 20мм

1.4 НАРУЖНЯЯ И ВНУТРЕННЯЯ ОТДЕЛКА

Отделка наружных стен: штукатурка и окраска.

Внутренняя отделка: побелка стен и несущих железобетонных конструкций известковым раствором, окраска масляной краской панелей.

1.5 САНИТАРНО ТЕХНИЧЕСКОЕ И ИНЖЕНЕРНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

ВОДОСНАБЖЕНИЕ

Проектом предусмотрено водоснабжение сооружения для удовлетворения следующих потребностей в воде:

хозяйственно-питьевая;

производственных;

противопожарных.

КАНАЛИЗАЦИЯ

Сточные воды отводимые от цеха подразделяются на следующие категории:

бытовые;

производственные;

дождевые.

Отвод сточных вод предусматривается в существующие наружние сети. Внутренние сети канализации прокладываются из пластиковых труб диаметром 50 - 150 мм.

ОТОПЛЕНИЕ И ВЕНТИЛЯЦИЯ

Теплоноситель для систем отопления, теплоснабжения калориферов - перегретая вода с параметрами 130-70 0С.

Система отопления двухтрубная, с нижней разводкой и попутным давлением теплоносителя.

Удаление воздуха из системы производится через воздушные краны, установленные в верхних пробках нагревательных приборов. Трубопроводы проложенные в подпольных каналах теплоизолируются.

Система вентиляции цеха и вспомогательных помещений - приточно-вытяжная с механическим и естественным побуждением. Удаление воздуха из верхней зоны производится крышными вентиляторами.

В остальных помещениях приточной воздух подается в верхнюю зону помещений. Удаление воздуха из верхней зоны помещений производится местными отсосами от оборудования.

ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ

Электроснабжение здания предусматривается по двум кабельным вводам от существующих наружных сетей напряжением 380/220 В.

В отношении обеспечения надежности электроснабжения электроприемники цеха относятся к потребителям второй категории.

Установленная мощность всех электроприемников составляет 331 кВт, расчетная 247,6 кВт.

ПРОТИВОПОЖАРНЫЕ МЕРОПРИЯТИЯ

Для обеспечения пожарной безопасности в проекте предусмотрены следующие мероприятия:

автоматическая пожарная сигнализация;

предусматривается автоматическое отключение вентсистемы при возникновении пожара в помещениях;

система оповещения для людей и управление эвакуацией, с подачей звуковых сигналов об эвакуации;

установка световых оповещателей путей эвакуации «Выход»;

обеспечение помещений водой для пожаротушения от пожарных кранов;

наружное пожаротушение с подачей воды от гидрантов;

противодымная защита помещений и путей эвакуации;

защита от статического электричества;

молниезащита здания в соответствии с «Инструкцией по устройству молниезащиты зданий и сооружений» Р 34.21.122-87.

Конструктивные и объемно-планировочные решения, применяемые отделочные материалы, обеспечивают предотвращение распространения пожара.

При эксплуатации здания все помещения должны быть обеспечены огнетушителями и другими первичными средствами пожаротушения

1.6 Теплотехнический расчет трехслойной железобетонной панели

Расчет ведется согласно СП - 50.13330.2012 «Тепловая защита зданий» и СП - 131.13330.2012 «Строительная климатология»

Данные к расчету:

Район строительства г. Воронеж.

Данные по району согласно

СП - 131.13330.2012 «Строительная климатология»:

- Влажностный режим помещений - нормальный;

- Зона влажности района строительства - 3 (сухая);

- Условия эксплуатации ограждающих конструкций - А;

- zот=196 сут. - продолжительность отопительного периода;

- tот= -3,1°C - средняя температура воздуха периода со средней суточной температурой воздуха ?8°C;

Рис. 1.1 Сечение ограждающей конструкции

1. Стеновой материал - панели железобетонные (керамзитобетон).

, ;

2. Утеплитель «пеноплэкс», ;

3. Жесткие связи, представленные в виде армированных бетонных шпонок, размещенных на противоположных торцах панели.

Расчет

Определяем общее сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции R0, м2·°C/Bт, СП - 50.13330.2012

Градусов-сутки отопительного периода ГСОП, °С·сут, определяют по формуле

ГСОП=(t в- t от)·zот=(20+3,1)·196= 4528 °С·сут,

tв - расчетная температура внутреннего воздуха здания, tв = 20.

Для стен: а=0,0002, b=1,0.

= a·ГСОП+b = 0,0002*4528+1=1,9 м2·°C/Bт

= *mp=1,9*0,8=1,52 м2·°C/Bт

Где 0.85 - коэффициент теплотехнической неоднородности.

Где - коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающей конструкции Вт (м2*°С);

-- сопротивление теплопередаче всех слоев стены, м2*С/Вт;

- коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающей конструкции, Вт/(м2*°С).

Термическое сопротивление для каждого слоя ограждающей конструкции:

,

где , м - толщина слоя; - коэффициент теплопроводности материала слоя (Вт/м*°С).

R0= (0,386+д/0,05) · 0,7 =2,24, дут = 92 мм

Примем толщину утеплителя из конструктивных соображений

3. сравниваем величины и

= 2.24 > =1.9 м2 °С/Вт. Следовательно, конструкция обладает требуемым по условиям энергосбережения сопротивлением теплопередаче.

Расчетный температурный перепад не превышает нормируемого.

По результатам теплотехнического расчета, мы принимаем стену из трехслойной ж/б панели с утеплением «пеноплекс» толщиной 100 мм.

2. РАСЧЕТНО-КОНСТРУКТИВНЫЙ РАЗДЕЛ

2.1 ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ ПЛОЩАДКИ СТРОИТЕЛЬСТВА

2.1.1 ФИЗИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ, ТЕХНОГЕННЫЕ И ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ РАЙОНА СТРОИТЕЛЬСТВА

Климат района умеренно-континентальный со среднемесячными температурами наружного воздуха в январе -9,8° С, в феврале -9,6° С, в марте -3,7° С, в апреле +6,6° С, в мае +14,6° С, в июне +17,9° С, в июле +19,9° С, в августе +18,6° С, в сентябре +13,0° С, в октябре +5,9° С, в ноябре -0,6° С, в декабре -6,2° С. Среднее годовое значение температуры +5,6° С, абсолютная максимальная +38 ° С, абсолютная минимальная -37° С. Количество суток с температурой <0° С в году составляет 134 суток.

Количество осадков, выпадающих за год, составляет 539 мм. Нормативная глубина промерзания грунтов 1,3 м.

Преобладающее направление ветра в соответствии с розой ветров зимой - западное, летом - северное. Роза ветров представлена на рисунке

Рисунок 1

Район строительства по весу снегового покрова относится к 3-му району с расчетным значением веса снегового покрова на 1 м2 горизонтальной поверхности земли Sg = l,8 кПа, а по напору ветра к 2-ому ветровому району с нормативным значением давления ветра W0 = 0,3 кПa.

Геоморфологическое положение

Площадка строительства расположена на Левобережной террасе г. Воронеж. Абсолютные отметки 98-99,4 м.

Гидрогеологические условия

Уровень грунтовых вод находится на отметке 93 м.

Геологическое строение

Геологический разрез площадки следующий:

1) tQ4 - свалка песчаного грунта, толщина слоя 2-2,5 м;

2) dQ3 - cуглинок светло-коричневый, толщина слоя 3 - 3,2 м;

3) aQ3 - песок серый кварцевый мелкий, толщина слоя 2,2-2,4 м;

4) lQ2 - глина коричневато-бурая, толщина слоя 4,5-4,8 м.

2.1.2 ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ГРУНТОВ

Для номенклатурного наименования грунтов и определения нормативных значений механических характеристик рассчитываем нормативные значения физических характеристик, которые являются классификационными.

1) Для насыпного грунта tQ4:

с - плотность грунта, г/см3

Sr - коэффициент водонасыщения, д.е.

с = 1,40 г/см3

Sr = 0,60

Номенклатура грунта:

Грунт насыпной без уплотнения насыщенные водой.

Нормативные значения его механических характеристик:

Модуль деформации Е = 39 МПа;

Расчетное сопротивление грунта R0 = 140 кПа.

2.1) Для суглинка dQ3:

Число пластичности %:

Jp = (WL- Wс) = (35-19) = 16 %, где

WL - влажность на границе текучести, %

Wс - влажность на границе пластичности, %

Показатель текучести:

Jl = (W- Wс) / (Wl- Wс) = (17-19) / 16 = -0,125, где

W-естественная влажность грунта,

Плотность сухого грунта, г/см3:

сd = с/ (1+W) = 1,81 / (1+0,17) = 1,54 г/см3

Коэффициент пористости:

е = (сs- сd) /сd, где

сs - плотность частиц грунта, г/см3

сd - плотность сухого грунта, г/см3

е = (2,70 - 1,54) / 1,54 = 0,75

Получается: суглинок твердый слабопучинистый.

Нормативные значения механических характеристик:

Удельное сцепление Сn = 25 кПа;

Угол внутреннего трения цn = 23°;

Модуль деформации Е = 17 МПа;

Расчетное сопротивление грунта R0 = 250 кПа.

2.2) Для суглинка dQ3:

Число пластичности %:

Jp = (WL- Wс) = (37-18) = 19 %, где

WL - влажность на границе текучести, %

Wс - влажность на границе пластичности, %

Показатель текучести:

Jl = (W- Wс) / (Wl- Wс) = (24-18) / 19 = 0,32, где

W-естественная влажность грунта,

Плотность сухого грунта, г/см3:

сd = с/ (1+W) = 1,85 / (1+0,24) = 1,49 г/см3

Коэффициент пористости:

е = (сs- сd) /сd, где

сs - плотность частиц грунта, г/см3

сd - плотность сухого грунта, г/см3

е = (2,73 - 1,85) / 1,85 = 0,47

Получается: суглинок тугопластичный слабопучинистый.

Нормативные значения механических характеристик:

Удельное сцепление Сn = 47 кПа;

Угол внутреннего трения цn = 26°;

Модуль деформации Е = 34 МПа;

Расчетное сопротивление грунта R0 = 300 кПа.

3) Для мелкого песка aQ3:

Плотность сухого грунта, г/см3:

сd = с/(l+W) = 2 / (1+0,23) = 1,62 г/см3

Коэффициент пористости:

е = (сs- сd) /сd = (2,65-1,62) / 1,62 = 0,63

Коэффициент водонасыщения грунтов:

Sr = Wсs/ е сw, где

сw - плотность воды

Sr = 0,23*2,65 / 0,63*1 = 0,96

Коэффициент морозного пучения: еfh =< 0,01

Получается: песок мелкий средней плотности средней степени

водонасыщения непучинистый.

Его нормативные значения механических характеристик:

Удельное сцепление Сn = 2 кПа;

Угол внутреннего трения цn = 32°;

Модуль деформации Е = 28 МПа;

Расчетное сопротивление грунта R0 = 200 кПа.

4.1) Для глины lQ2:

Число пластичности %:

Jp = (WL- Wс) = (36-18) = 18%, где

WL - влажность на границе текучести, %

Wс - влажность на границе пластичности, %

Показатель текучести:

Jl = (W- Wс) / (Wl- Wс) = (19-18) / 18 = 0,05, где

W-естественная влажность грунта,

Плотность сухого грунта, г/см3:

сd = с/ (1+W) = 1,80 / (1+0,19) = 1,5 г/см3

Коэффициент пористости:

е = (сs- сd) /сd, где

сs - плотность частиц грунта, г/см3

сd - плотность сухого грунта, г/см3

е = (2,75 - 1,5) / 1,5 = 0,83

Получается: глина твердая

Нормативные значения механических характеристик:

Удельное сцепление Сn = 44 кПа;

Угол внутреннего трения цn = 18°;

Модуль деформации Е = 17 МПа;

Расчетное сопротивление грунта R0 = 280 кПа.

4.2) Для глины lQ2:

Число пластичности %:

Jp = (WL- Wс) = (35-17) = 18 %, где

WL - влажность на границе текучести, %

Wс - влажность на границе пластичности, %

Показатель текучести:

Jl = (W- Wс) / (Wl- Wс) = (18-17) / 17 = 0,06, где

W-естественная влажность грунта,

Плотность сухого грунта, г/см3:

сd = с/ (1+W) = 1,79 / (1+0,18) = 1,52 г/см3

Коэффициент пористости:

е = (сs- сd) /сd, где

сs - плотность частиц грунта, г/см3

сd - плотность сухого грунта, г/см3

е = (2,75 - 1,52) / 1,52 = 0,8

Получается: глина твердая

Нормативные значения механических характеристик:

Удельное сцепление Сn = 51 кПа;

Угол внутреннего трения цn = 19°;

Модуль деформации Е = 20,5 МПа;

Расчетное сопротивление грунта R0 = 300 кПа.

2.1.3 ВЫДЕЛЕНИЕ ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ

На основании геологического разреза и результатов расчета физико-механических характеристик грунтов выделены четыре инженерно-геологических элемента (ИГЭ):

ИГЭ - 1, tQ4 - насыпной грунт;

ИГЭ - 2, dQ3 - суглинок тугопластичный слабопучинистый;

ИГЭ - 3, аQ3 - песок мелкий средней плотности средней степени

водонасыщения непучинистый;

ИГЭ - 4, lQ2 - глина твердая

Нормативные значения физико-механических характеристик грунтов по ИГЭ приведены в таблице

Инженерно - геологический разрез представлен на рисунке 2

Заключение

1. Площадка строительства расположена на Левобережной террасе г. Воронеж с абсолютными отметками 98,0 - 99,4 м.

2. Геологическое строение площадки неоднородное (рисунок 2)

3. В геологическом разрезе выделено четыре инженерно геологических элемента (ИГЭ) с нормативными значениями физико-механических характеристик, приведенных в таблице.

4. Уровень грунтовых вод находится на отметке 93 м.

5. Нормативные значения климатических характеристик:

а) глубины промерзания грунтов:

- глубина промерзания для суглинков и глин, м = 1,1м

- глубина промерзания для супесей, песков мелких и пылеватых, м = 1,3м

б) ветрового давления ?0 = 0,3 кПа

6. Расчетное значение веса снегового покрова составляет Sg = l,8 кПа.



Рисунок 2



2.2 РАСЧЕТ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ ОСНОВАНИЙ

2.2.1 ВЫБОР МОСТОВОГО КРАНА

Q=30т

Крановая нагрузка 6К - нормальный рабочий режим работы (Н)

Краны типа Н имеют исполнение типа Б - управление из кабины

Основные параметры и размеры кранов типа Н указаны в Табл.2 ГОСТ 25711-83

По параметру Q=30т ведется подбор крана.

Выбираем кран НБ-2-32/5-22,5-12,5/20-0,16/0,2-0,63-1,25-У1

Грузоподъёмность крана: Q=32/5т

Размеры:

Пролёт: Lк=22500мм

Нкр=2750мм

B1=300мм

Ширина крана: B2=6300мм

База крана: К=5100мм

Нагрузка на колесо: Fк=260кН

Вес тележки: Gт=87кН

Вес крана с тележкой: Gк=350кН

Тип кранового рельса: КР-70

Высота кранового рельса: hкр.=120мм

Высота подкрановой балки: hп.б.=750мм

2.2.2 КОМПОНОВКА ПОПЕРЕЧНОЙ РАМЫ

Назначение вертикальных размеров

Определение расстояния от головки крана рельса до низа несущей конструкций покрытия:

Н2= Нкр + 100мм + f ,

Н2= 2750 + 100 + 200 = 3050мм.

Нкр - по ГОСТ25711-83,

100мм - допуск на изготовление крана,

f = 200-400мм - прогиб конструкций покрытия и связей.

Окончательно, Н2 назначаем кратно 200мм с целью унификации, Н2 = 3200мм.

Полезная высота цеха:

Н0= Н2 + Нг.р. ,

Н0= 3,2 + 9,4 = 12,6м ,

Нг.р. - отметка головки подкранового рельса по заданию.

С целью унификации, кратности габаритов ограждений конструкции, Н0 принимаем кратным 600мм, Н0=12,6м.

Уточняем отметку головки кранового рельса:

Нг.р.(уточ.)= Н0 - Н2 ? Нг.р.(зад.),

12,6 - 3,2 = 9,4 = 9,4 - условие выполнено.

Определим высоту верхней части колонны:

Нв= Н2 + hкр. + hп.б.,

Нв=3,2+0,12+0,75=4,00м.

Определим высоту нижней части колонны:

Нн= Н0 - Нв + hзаглуб.,

hзаглуб. = 600мм при Q=32/2т.

Нн=12,6-4,00+0,6=9,2м,

Определим общую высоту колонны:

Н= Нн + Нв ,

Н=9,2+4,00=13,2м.

Высота фермы на опоре (сечение из парных уголков) при пролёте здания L=24м:

hф=2,25м.

Назначение горизонтальных размеров

Привязка наружной грани колонны к опорной оси: a=250мм - при режиме работы крана - 6к и грузоподъёмностью Q=32/2т, а для унифицированных ферм aф=200мм.

hв - высота сечения верхней части колонны:

hв= а + аф ,

hв=250+200=450мм,

По условию жёсткости рамы:

Определим расстояние от продольной оси до оси подкрановой ветви е1:

е1=B1+(hb - a)+k,

е1=300+(450-250)+75=575мм,

k ? 75мм - для режима крана 6к. Окончательно, е1=750мм.

hн - высота сечения нижней части колонны:

hн= а + е1 ,

hн=250+750=1000мм,

По условии жёсткости рамы:

Расчётный пролёт мостового крана Lк должен получиться как в ГОСТ25711-83:

Lк=L-2 е1

Lк=24000-2750=22500мм.

По ГОСТ25711-83, Lк при наличии прохода - Lк=22,5м.

2.2.3 СБОР НАГРУЗОК НА ПОПЕРЕЧНУЮ РАМУ

Постоянные нагрузки

1) Постоянная нагрузка - собственный вес металлических конструкций и вес покрытия.

Сбор нагрузок на 1м покрытия:

Вид нагрузки	qн , кН/м2	гf	qр , кН/м2
1.Защитный слой из битумной мастики с топливным гравием, г=21кН/м3, t=10мм	0,21	1,3	0,273
2.Трёхслойный гидроизоляционный ковёр	0,12	1,2	0,144
3.Асфальтовая стяжка, г=18кН/м3, t=20мм	0,36	1,3	0,468
4.Утиплитель из минераловатных плит, г=3кН/м3, t=120мм	0,36	1,2	0,432
5.Пароизоляция, один слой рубероида	0,04	1,2	0,048
6.Стальной профилированный настил t=0,6мм	0,09	1,05	0,0945
7.Собственный вес стропильной ферм, г=0,3кН/м2	0,3	1,05	0,315
8.Вес связей шатра, г=0,07кН/м2	0,07	1,05	0,0735
Всего	1,55		1,85

Линейная расчётная нагрузка на ригель рамы: qпост= qрbгn /cosб ,

b - шаг рам,

гn - коэффициент надёжности по надёжности для нормального уровня ответственности, гn=1,0.

qпост=1,8561,0=11,1 кН/м2

Fn - опорные реакции ригеля от постоянной нагрузки

Fn =

Fn = =133,2кН

Снеговая нагрузка

Расчётная снеговая нагрузка на 1м2 в горизонтальной проекции кровли: S=Sgм, S=1,81=1,8 кН/м2,

м - переход от веса снега на земле к весу снега на кровли, м=1,0,

Sg - расчётное значение нагрузки на 1м2 горизонтальной поверхности, в зависимости от снегового района, Sg=1,8 кН/м2 - для III снегового района.

Линейная расчётная снеговая нагрузка: qs=Sb,

qs=1,86=10,8кН/м.

Fs - опорные реакции ригеля от постоянной нагрузки Fs =

Fn = =129,6кН

Ветровая нагрузка

Ветровая нагрузка равномерно распределена до отметки 5м, а затем увеличивается по мере увлечение высоты здания. Значение ветрового давления на отметке z от поверхности земли: w=wokceгf , где

wo - нормативное значение ветрового давления, зависящее от ветрового района. Для II ветрового района wo=0,3кПа,

k - коэффициент, учитывающий изменение ветра по высоте, зависящий от типа местности, по СНиП"Нагрузки и воздействия" kэкв =0,61

се - аэродинамический коэффициент, зависящий от конфигурации здания. се=+0,8 - для активного направления движения ветра и се=-0,6 - для пассивного направления движения ветра,

гf - коэффициента надёжности по ветровой нагрузки, гf =1,4

Таким образом, расчётная ветровая активная распределённая нагрузка:

wа=0,30,610,81,46=1,23кН/м.

Расчётная ветровая пассивная распределённая нагрузка:

wп=0,30,610,61,46=0,93кН/м.

Расчётное значение сосредоточенной нагрузки от ветра на покрытие:

Wа = woсefbhф ,

Wа= 0,3 0,81,462,25=2,835кН.

Wп = woсefbhф ,

Wп= 0,3 0,6250,61,462,25=2,126кН.

Крановая нагрузка

Крановая нагрузка. Состоит из трёх составляющих: вертикального давления, которое носит динамический характер; горизонтальную составляющую вдоль кранового пути, которое передаётся на связи, ниже уровня подкрановой балки (между колоннами). Вертикальное давление определяется от двух сближённых кранов при наиболее невыгодном их положении на подкрановых балках, при этом, тележка приближена с грузом максимальной грузоподъёмности на крюке. Расчётное давление на колонну определяют по минимальному влиянию опорных реакций подкрановых балок.

Dmax=гfшУFiyi+Gп.б. гf м.к.+gн гf нbтb,

гf =1,1 - коэффициент надёжности по крановой нагрузки,

ш - коэффициент сочетаний, учитывающий разность совпадения нормативных значений нагрузок у двух сближенных кранов, ш =0,85 - для режима работы крана 6к

Fi = - нормативное давление, передаваемое каждым колесом, по ГОСТ25711-83,

yi - ординаты линий влияний

УFimaxyi=507кН

Gп.б. - вес подкрановой балки,

Gп.б.= ,

Gп.б.= =18кН

g - полезная нормативная нагрузка на тормозной площадке, gн=1,5кН/м2,

гf н =1,3 - при gн<2,

bt - ширина тормозной площадки, bt ?hн =1,00м,

b - шаг крана, b=6м.

Dmax=1,1 0,85 507+18 1,05+1,5 1,3 1 6=504,65кН

Минимальное давление, передаваемое на другой ряд колонн:

Dmin=гf ш УFk min yi+Gп.б. гf м.к.+gн гf н bт b,

Fк min =-Fк max ,

Fк min =- 507=72кН,

УFiminyi=140,4кН

- вес крана с тележкой по ГОСТ25711-83,

Q - грузоподъёмность крана,

n0 - количество колёс с одной стороны крана, n0 =2шт.

Dmin=1,1 0,85 140,4+18 1,05+1,5 1,3 1 6=161,88кН,

Поскольку вертикальное давление приложены по оси подкрановой ветви, т.е. с эксцентриситетом по отношению к центру тяжести нижний части колонны. В раме возникают сосредоточенные моменты:

Mmax =Dmax eк ,

Mmax =504,65 0,5=252,325кНм,

Mmin =Dmin eк ,

Mmin =161,88 0,5=80,94кНм,

eк=(0,450,55) hн , eк=0,5 1,0=0,5м.

Нормативная горизонтальная сила, передаваемая отдельным колесом:

,

10,015кН,

Расчётная горизонтальная сила, передаваемая на раму:

Т=гf ш У yi ,

Т=1,1 0,85 20,88=19,53кН,

л== =0,31

б===0,24

m=5, m=25

Статический расчёт рамы

Выполним расчёт при помощи программы Rama.exe.

Исходные данные: L=24; Н=14,85; л=0,31; б =0,24; m=5; n=25; g=11,1; ek =0,56 ; Mmax = 252,325; Mmin = 80,94; T=19,53; qw=1,23; wa=2,835.

2.2.4 РАСЧЕТ ВНЕЦЕНТРЕННО-СЖАТОЙ КОЛОННЫ

Расчетные сочетания усилий

Расчётное сочетание усилий для верхней части колонны из сечений: 1-1

и 2-2:

M=-229,2кНм N=-262,07кН;

Расчётное сочетание усилий для нижней части колонны из сечений: 3-3 и 4-4:

M - =-179,8кНм; N=-644,51кН

M +=291,85кНм; N=-716,261кН

Расчетные длины колонны

- Расчётная длина колонны в плоскости рамы определяем отдельно для нижней и верхней части колонны:

= , =3 4000 =12000мм,

= , =2,4 9200=22080мм,

Для колонны с нижнем защемлением концом, и верхнем закреплённым только от поворота, при соотношениях: 0,4352 ? 0,6 , при отношении в= ,

Nв= Nпост+ Nснег; Nв=139,86+135,79=275,65кН,

Nн= Nв+ Dmax ; Nн=139,86+504,65=644,51кН,

в= 2,34<3 - условие не выполнено, отсюда:

определяем и по Прил.6 СНип II-23-81

принимаем в зависимости от отношения

и

Для условия, при котором верхний конец колонны закреплен от поворота и возможно его свободное перемещение по горизонтали подбираем по Табл.68 СНип II-23-81 по интреполяции.

=2,4

Принимаем и

0,2 > 0,1 - условия выполнено.

- Расчётная длина колонны из плоскости рамы определяем отдельно для нижней и верхней части колонны:

= , =9200мм

= , =4000-750=3250мм

2.2.5 РАСЧЕТ ВЕРХНЕЙ ЧАСТИ КОЛОННЫ

Принимаем сечения в виде составного сварного двутавра высотой hв

- Определим ядровый момент:

Mядр=N ()

с= = 0,37

hв =0,37 45=16,65см.

Принимаем 0,7. Эксцентриситет e= = 87,46см.

Mядр=262,07 ()=29154,16кНсм.

Рис.6.Компановка верхней части колонны.

- Определим момент сопротивления сечения:

Ry определим по Табл.51 СНиП II-23-81*, Ry = 240МПа=24 , гс = 1,0.

при 4<t<20 для стали С255

Требуем момент инерции:

Jx = = = 28520,37см4;

Jx = Jw + .

Принимаем tw=8мм, tf = 25мм, т.к. hв =45<50см, то hw =hв -2tf .

hw =45-2 2,5=40см.

Jw = = =4266,67см4.

Требуемый момент инерции полок: = Jx - Jw ,

=28520,37-4266,67=23925,64см4,

?2А> Аf = .

Требуемая площадь пояса: Аf =25,88см2.

Назначим ширину полки из геометрических условий: bf ? ==16,25см2 .

Принимаем bf по ГОСТ82-70: bf =17см.

Уточним толщину полки

tf ? =1,52см.

Окончательно, tf =2,5см, bf =17см, hw =hв-2tf = 40см, tw=0,8см

- Определим геометрические характеристики подобранного сечения.

1) Момент инерции:

Jx =+2 bf tf ,

Jx =+2 17 2,5 (20+1,25)2=42649,48см,

Jy =2==2047,08см4.

2) Площадь сечения:

А=tw hw +2 tf bf =0,8 40+2 2,5 17=117см2.

3) Радиус инерции:

ix==19,19см, iy==4,18см.

4) Момент сопротивления сечения:

Wx ==1895,53см3

5) Радиус ядра сечения:

сx ===16,2см.

6) Гибкость стержня:

лx = = =62,86; лy = = =77,75

7) Условная гибкость (в плоскости рамы):

= =62,86 2,1

E=2,06 104 МПа=2 104 .

- Проверка местной устойчивости полки выполненается по Табл.29

СНиП II-23-81.

(0,36+ ) ,

- свес пояса. = 8,3см.

(0,36+0,1 2,1) 29,93=3,32? 17,06- условие выполнено.

- Местная устойчивость стенки при внецентренном сжатии зависит от характера распределения напряжений в ней.

Определяем коэффициент б = .

у =10,748+2,24=12,99кН/см2

=10,748-2,24=8,508 кН/см2

б = = 0,35

Т.к. б ? 0,5, то по Табл.27 СНиП II-23-81

Т.к.

- условие выполняется

- Общая устойчивость в плоскости поперечной рамы:

,

-коэффициент изгиба при внецентренном сжатии (по табл.74

СНиП II-23-81*) в зависимости от условной гибкости в плоскости рамы и относительного приведённого эксцентриситета mef ,

mef =зm

з - коэффициент влияния формы сечения, определяемый по табл.73 СНиП II-23-81*;

m - относительный эксцентриситет,

m= ==5,4;

Из условия 5<5,4<20 и

mef =1,36 5,4=7,34 > =0,16 ;

> 13,99 24 - условие выполнено.

- Проверка устойчивости из плоскости действия момента:

,

- коэффициент продольного изгиба при центральном сжатии, определяется по табл.72 СНиП II-23-81, 0,712.

с - коэффициент учитывающий изгибно-крутильную форму потери устойчивости, т.е. влияние момента в плоскости рамы на устойчивость колонны из плоскости рамы в зависимости от относительного эксцентриситета

mx = ,

- момент в средней третьи расчётной длины.

) ,

кНсм

18899,6кНсм > 11460кНсм

mx = =4,452 < 5 > вычисляем с (п.5.31СНиП II-23-81) по формуле: с= ;

б=0,65+0,05 mx=0,65+0,05 4,452=0,873;

в=1,0;

с= 0,205;

кН/см2

кН/см2 < 24 кН/см2 - условие выполнено.

2.2.6 РАСЧЕТ НИЖНЕЙ ЧАСТИ КОЛОННЫ

Нижняя часть колонны состоит из двух ветвей ,объединённые решёткой. Ветви выполняют из прокатного двутаврового типа.

Решётчатая колонна работает как ферма, причём М и N распределена между ветвями, вызывая в них центральное сжатие.

Усилие в ветвях:

- подкрановая: = ,== 502,055кН,

- наружная: = ,== 649,98кН,

Из полученных усилий для дальнейшего расчёта ветви принимаем максимальным: =649,98кН.

- Определяем требуемую площадь ветви из условия устойчивости:

> ? ,

- коэффициент продольного изгиба, задаёмся 0,8. Для обеспечение жёсткости нижней части колонны из плоскости рамы, ширина сечения:

b=hI = 920=30,66см=30см

? = 35,225см2.

Согласно сортаменту СТО прокатных двутавров, принимаем: I №30.

A=46,5см4;

Wx=472см3; Jx=7080см4; Jy=337см4

ix =12,3см; iy =2,69см.

Уточняем расстояние между центрами

тяжести ветвей:

y=,

y=100- =93,25см.

Уточняем усилие в ветви:

=, = =671,1кН.

Проверка устойчивости ветви из плоскости рамы:

Коэффициент зависит от = 74,8 > =0,721, тогда:

- условие выполнено.

-Проверка устойчивости ветви в плоскости поперечной рамы:

- расстояние между узлами крепления решетки

1) по принципу равноустойчивости:

лв1=лy= > ? лy, - дли панели решётки.

2)Угол наклона раскоса к ветви, желательно иметь в пределах: 40-50о , при б=45 о > =2y .

3)Высота траверсы hтраверсы=0,8hн=0,8 100=80см.

Определим количество панелей решётки:

n= , = лy=74,8 2,69=201,222см, исходя из условия 1.

лy - гибкость ветви из плоскости рамы,

- радиус инерции ветви, согласно сортаменту.

n= =4,16; из конструктивных соображений принимаем количество панелей n=4.

Уточняем длину панели решётки:

= = =210см.

Принцип равноустойчивости: лв1=лy= ? 80кН

=78 ? 80кН - условие выполнено.

Условие устойчивости: по табл.72 СНиП II-23-81, зная лy=74,8 находим 0,7506.

- условие выполнено.

Расчёт решётки нижней части колонны

Решётка выполнена из одиночных уголков, сечением не менее 50x5. Решётка воспринимает поперечную силу. Находим максимальное значение Q в сечении 4-4, принимая по 2 группе сочетания нагрузок: Q=-31,46кН

Определим поперечную силу по табл.3.9. методического указания:

для стали С255 - Q=0,3 2 AI =0,3 2 46,5=27,9кН.

Для дальнейших расчётов принимаем максимальное значение: Q=31,46кН.

Определим усилие в раскосе:

Nр= .

б=420 > sinб=0,663

Nр= = 23,52кН.

Требуемая площадь поперечного сечения в раскосе: ? ,

задаёмся устойчивостью раскоса л=100 > по табл.72 СНиП II-23-81,

= 0,542.

? = 2,41см2. Радиус инерции iтр = = 1,4см.

Длина панели: lр= 140см.

Согласно сортаменту равнополочных уголков, принимаем уголок L75x6.

А=12,3см2 ; iy0 = 1,46см.

Проверка устойчивости ветви из плоскости рамы: ,

=0,75 - для равнополочных уголка.

Определяем максимальную гибкость уголка:

лmax== =95,9.

Определяем по табл.72 СНиП II-23-81 , =0,571.

24 0,75=18

- условие выполнено

- Проверка устойчивости нижней части колонны как единого стержня в плоскости рамы:

,

Определим модуль инерции единого стержня:

Jx=2Aв+2J1;

J1=JyI=337см4;

Jx=2 46,5 2173,89+674=202845,828см4.

Определим момент сопротивления сечения: Wx = = = 2175,29см3;

Определим относительный эксцентриситет нагрузки, действующий на единый стержень:

mx = + = + =1,86см.

Определим гибкость в зависимости от конструкции решётки, т.к. колонна в плоскости рамы не имеет сплошного сечения, т.е. жёсткость повышена.

лef = ,

лx = = =47,28;

ix==46,7см ,

=10 = 10 = 15,03 ;

Аd = 2AL =2 12,3=24,6см2;

A= 2AI =93см2;

лef = =47,88

Определяем условную приведенную гибкость:

= =47,88 = 1,64.

Согласно табл.75 СНиП II-23-81, при =1,64 и mx = 1,86см : =0,320.

24 - условие выполнено.

-Проверка нижней части колонны как единого стержня из плоскости не требуется, т.к. она обеспечивается устойчивостью отдельной ветви.

2.2.7 РАСЧЕТ УЗЛА СОПРЯЖЕНИЯ ВЕРХНЕЙ И НИЖНЕЙ ЧАСТЕЙ КОЛОННЫ

железобетонный панель каркас цех

-Определим толщину траверсы из условия прочности на смятие

= 38кН/см2 для стали С 255 и t<10мм

= 1,025

==37,073кН/см2



=250мм

=250+225=300мм=30см

отсюда

> =0,456см

Принимаем =0,6см

Выполняем проверку

=28,036кН/см2 < =37,073кН/см2 - условие выполняется.

- Траверса работает как балка двутаврового сечения загруженная усилиями M, N (2-2) и Dmax

Пролёт балки - расстояние между центрами тяжести ветвей в нижней части колонны.

- Определим опорные реакции:

M и N - расчетные сочетания в сечении 2-2 дающие наибольшую сжимающую силу

Сечение 2-2

(1,3) M = -106,43кНм N = -275,65кН

=1

Определяем высоту траверсы из следующих условий:

1) Минимальная высота траверсы

2) Из условия размещения швов, которыми траверса приваривается к подкрановой ветви Ш1

Перед расчетом задаемся: сварка полуавтоматическая, проволока СВ-08А

По Табл. 56 СНиП II-23-81 определяем

для проволоки СВ-08А

по Табл. 51 СНиП II-23-81 для листового проката стали С255

По Табл. 34 СНиП II-23-81 для полуавтоматической сварки проволокой

Расчёт ведём по

при и по Табл. 38 СНиП II-23-81

3) Длина шва, которым приваривают траверсу к наружной ветви Ш2

4) Длина шва, которым приваривают вертикальное ребро к траверсе

5) Из условия прочности стенки траверсы на срез



по Табл. 1 СНиП II-23-81

по Табл. 51 СНиП II-23-81 для листового проката стали С255

6) Из условия прочности на срез стенки подкрановой ветви

Принимаем

- Проверка прочности траверсы на изгиб по нормальным напряжениям, не учитывая горизонтальные рёбра.



условие выполняется.

2.2.8 РАСЧЕТ БАЗЫ КОЛОННЫ

Расчет опорной части выполняется на комбинацию усилий дающих максимальную продольную силу в ней.

Сечение 4-4 (1,4,6,12,20)

Задаёмся

для крепления траверсы

По ГОСТ 82-70 принимаем ,

Определение давления под опорной плитой

1) Участок консольный 1

2) Участок 2 плита опёрта по 3м сторонам

- участок работает как консоль

3) Участок 3 плита опёрта по четырем сторонам

по Табл. 3.10 М.У.



По Гост 82-70 принимаем

Плиту надо фрезеровать с целью выравнивания

Высота траверсы

Расчет анкерных болтов

Необходимо найти такое сочетание M и N, при котором в анкерных болтах возникнет растяжение

и в сечении 4-4

Усилие в анкерных болтах

Болты испытывают сжатие, следовательно их можно принять конструктивно . Отверстия под болты

2.2.9 РАСЧЕТ ФЕРМЫ ПОКРЫТИЯ

Сбор нагрузок на ферму

Постоянная нагрузка

Снеговая нагрузка

,

Узловые моменты. В сечении 1-1 необходимо найти расчетное сочетание с максимальным моментом.

( 1,4,8,14,20)

Представляем момент в виде пары сил



-Расчетные длины элементов фермы определяются в плоскости и из плоскости фермы

	В и Н пояс	Опорный раскос	Промежуточный раскос и стойка
В плоскости
Из плоскости

- расстояние между точками, которые не перемещаются вдоль здания в уровне верхнего или нижнего пояса фермы. Зависит от принятой системы связей.

В плоскости:

Верхний пояс

Нижний пояс

Опорный раскос

Промежуточный раскос

Стойки

Из плоскости

Верхний пояс

Нижний пояс

Опорный раскос

Промежуточный раскос

Стойки

При назначении сечения стержней фермы из равнополочных или неравнополочных уголков руководствуемся принципом равноустойчивости

Толщина узловой фасонки принимается одинаковой во всех узлах фермы и зависит от наибольшего усилия в элементах решетки. (По приопорному раскосу).

-Расчетные усилия в стержнях фермы:

Элемент	Усилие, кН
1Н	+306,600
2Н	+657,000
3Н	+657,000
4Н	+306,600
5В	+101,875
6В	-525,600
7В	-525,600
8В	-700,800
9В	-700,800
10В	-525,600
11В	-525,600
12В	+30,755
13Р	+273,750
14С	-65,700
15Р	-166,151
16Р	+62,051
17С	-65,700
18Р	+54,75
19Р	-164,149
20С	-65,700
21Р	+273,75
22ОР	-383,25
23ОР	-383,25

-Толщина фасонок для всей фермы по наибольшему усилию в стержне по Табл 3.8 М.У.

Подбор сечения растянутых стержней фермы

1Н +306,6кН

2Н +556,92кН

5В +101,875кН

13Р +273,75кН

16Р +62,051кН

1) Из условия прочности определяем требуемую площадь поперечного сечения одного уголка

Для фасонного проката

стали С255

по Табл. 6 СНиП II-23-81 для растянутых элементов в сварных соединениях.

1Н

2) По сортаменту выбираем уголок

- принимаем из сортамента в зависимости от толщины фасонок

3) Выполняем проверку прочности

Условие выполняется.

4) Проверка гибкости

Условие выполняется

2Н

Условие выполняется

Для нижнего пояса в целях унификации принимаем

5В

Условие выполняется

13Р

Условие выполняется

В целях унификации для всех растянутых раскосов принимаем 16Р=13Р

Подбор сечения сжатых стержней фермы

6В -525,6кН

7В -525,6 кН

8В -700,8 кН

14С -65,7 кН

17С -65,7 кН

22ОР -383,25 кН

15Р -166,151 кН

1) Из условия устойчивости определяем уголка. Предварительно задаёмся: гибкость для поясов и коэффициент условия работы , гибкость для элементов решет и коэффициент условия работы . - так же и для опорного раскоса.



Для фасонного проката

стали С255

- принимаем из сортамента в зависимости от толщины фасонок

6В

2) По сортаменту уголков принимаем нужный профиль:

3) Определяем фактическую гибкость:

- коэффициент продольного изгиба Табл.72 СНиП II-23-81

4) Проверка устойчивости элемента

 t=10

5) Проверка гибкости

7В =6В - 140х90х10

8В

По сортаменту уголков принимаем нужный профиль:

Определяем фактическую гибкость:

- коэффициент продольного изгиба Табл.72 СНиП II-23-81

Проверка устойчивости элемента

t=10

Проверка гибкости

В целях унификации для верхнего пояса принимаем ГОСТ 8510-86

22ОРДля опорного раскоса

Определяем фактическую гибкость:

- коэффициент продольного изгиба Табл.72 СНиП II-23-81

Проверка устойчивости элемента

t<10

Проверка гибкости

Для опорных раскосов принимаем ГОСТ 8509-93

14С=17С

Для стоек

Определяем фактическую гибкость:

- коэффициент продольного изгиба Табл.72 СНиП II-23-81

Проверка устойчивости элемента

t<10

Проверка гибкости

Для стоек принимаем ГОСТ 8509-93

15Р

Для промежуточных элементов решетки

Определяем фактическую гибкость:

- коэффициент продольного изгиба Табл.72 СНиП II-23-81

Проверка устойчивости элемента

t<10

Проверка гибкости

Для сжатых раскосов принимаем ГОСТ 8509-93

Проверка сечений стержней фермы