Проект производственного здания в стальных конструкциях, расположенного в г. Вологда

Размещено на http://www.allbest.ru/

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ РАЗДЕЛ

1.1 Генеральный план. Благоустройство территории

1.2 Объемно - планировочное решение

1.3 Архитектурно-конструктивное решение

1.4 Внешняя и внутренняя отделка здания

1.5 Инженерные коммуникации

1.5.1 Водоснабжение. Пожаротушение

1.5.2 Канализация бытовая. Производственная канализация. Ливневая канализация

1.5.3 Отопление. Вентиляция

1.5.4 Электроснабжение. Силовое электрооборудование

1.5.5 Электроосвещение внутреннее, наружное. Системы связи

1.6 Теплотехнический расчет ограждающих конструкций

1.6.1 Теплотехнический расчёт стены цеха

1.6.2 Теплотехнический расчёт стены АБК

1.6.3 Теплотехнический расчёт панели покрытия

2. РАСЧЕТНО-КОНСТРУКТИВНЫЙ РАЗДЕЛ

2.1 Расчёт несущей рамы

2.1.1 Выбор типа ограждающих конструкций для стен, покрытия и составления плана колонн

2.1.2 Сбор постоянной нагрузки на поперечную раму

2.1.3 Сбор снеговой нагрузки на раму

2.1.4 Сбор вертикальной крановой нагрузки

2.1.5 Сбор горизонтальной нагрузки (тормозной крановой)

2.1.6 Сбор ветровой нагрузки

2.1.7 Расчёт рамы на ЭВМ

2.1.8 Составление комбинаций усилий

2.2 Расчет элементов средней колонны

2.2.1 Установка расчетной длины надкрановой и подкрановой частей колонны

2.2.2 Определение требуемой площади сечения

2.2.3 Проверка принятого сечения по прочности и устойчивости

2.2.4 Определение усилий в ветвях колонны несимметричного сечения

2.2.5 Определение требуемой площади сечения ветвей и требуемых радиусов инерции

2.2.6 Проверка принятого сечения по гибкости и устойчивости

2.2.7 Расчёт элементов решётки

2.2.8 Проверка гибкости и устойчивости колонны как единого стержня

2.3 Конструирование узлов средней колонны

2.3.1 Расчётные комбинации усилий при расчёте сопряжения верхней

и нижней частей колонны

2.3.2 Расчёт прикрепления надкрановой части к подкрановой

стыковыми швами

2.3.3 Толщина траверсы и ребра

2.3.4 Высота траверсы

2.3.5 База средней колонны

3. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ

3.1 Область применения

3.2 Технология и организация выполнения работ

3.3 Требования к качеству и приемке работ

3.4 Указания по технике безопасности

3.5 Определение трудоёмкости и продолжительности монтажных работ

3.6 Комплектация бригады на монтаж каркаса

3.7 Выбор крана для монтажа металлоконструкций

3.8 Потребность в материалах и конструкциях

4. ОРГАНИЗАЦИОННЫЙ РАЗДЕЛ

4.1 Общие данные

4.2 Методы выполнения основных строительно-монтажных работ с указаниями по технике безопасности

4.2.1 Подготовительный период

4.2.2 Основной период строительства

4.3 Стройгенплан

4.4 Расчёт численности персонала строительства

4.5 Расчет временных зданий и сооружений

4.6 Расчёт потребности в ресурсах

4.6.1 Расчет потребности в воде

4.6.2 Расчет потребности в электроэнергии

4.6.3 Расчет потребности в сжатом воздухе

4.6.4 Расчет потребности в тепле

4.6.5 Расчет потребности в транспортных средствах

4.6.6 Расчет площадей складов материалов, изделий и конструкций

4.7 Технико-экономические показатели

5. БЕЗОПАСНОСТЬ И ЭКОЛОГИЧНОСТЬ ПРОЕКТА

5.1 Расчет времени эвакуации из здания

5.2 Действия персонала в условиях чрезвычайной ситуации

5.3 Охрана окружающей среды

5.3.1 Общие факторы оказывающие влияние на окружающую среду

5.3.2 Охрана окружающей среды при обращении с отходами производства

5.4 Охрана атмосферного воздуха от загрязнений

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

ПРИЛОЖЕНИЕ. Расчет плоских стеpжневых систем методом конечных элементов

ВВЕДЕНИЕ

Сократить сроки сооружения жилья позволяют современные методы строительного производства, основанные на индустриальных технологиях домостроения. Перспективной российской индустриальной технологией строительства жилья является монолитно-каркасная. Технология опробована в более чем 60 городах России, с использованием СМК строятся не только жилые дома, но и промышленные объекты, торговые и административные здания.

Бурное развитие монолитного домостроения обусловлено рядом причин:

- возможностью создания более гибких архитектурно-планировочных решений жилых домов и архитектурных ансамблей в целом;

- полной независимостью объектов строительства от предприятий сборного железобетона;- возможностью значительно уменьшить размеры строительной площадки, что очень важно, особенно при реконструкции жилья в исторической части города;- отсутствием проблемы «стыка», характерной для домов из сборных железобетонных элементов;

- более низкой удельной стоимостью монолитного жилья по сравнению со сборными железобетонными или кирпичными домами;

- возможностью устройства наружных ограждающих стен монолитных домов из любых панелей, мелкоштучных элементов, комбинированными и в виде вентилируемых фасадов;

- узлы монолитных конструкций обладают повышенной жесткостью, а здания - более устойчивы, по сравнению со сборными и кирпичными.

Вместе с этим опалубка для монолитного домостроения - это «дорогое удовольствие». Многие организации также используют опалубку зарубежного производства, цена использования которой намного выше, чем цена отечественной. В последнее время всё больший оборот набирает тенденция использования опалубки отечественного производства.

В связи с этим является крайне актуальным мероприятием - строительство цеха по производству опалубки в г. Вологда. Создание подобной индустриальной базы для нашего региона поможет решить ряд первоочередных задач, стоящих перед отраслью монолитного домостроения. Проект цеха, разработанный в выпускной квалификационной работе обеспечивает полный технологический цикл по производству металлической опалубки, отвечающей современным требованиям.

Запроектированное здание цеха - одноэтажное, трёхпролётное, общей площадью 3996 м², состоящее из административно-бытового корпуса (АБК), площадью 324 м² (в 3 этажа: 2 эксплуатируемых и 1 - технический), трёх производственных участков и складского помещения. Все три пролёта оборудованы мостовыми кранами, грузоподъёмностью 5, 10 и 10 тонн.

АБК запроектирован согласно строительных норм с набором всех необходимых помещений для обеспечения санитарно-гигиенических требований работы персонала.

Кроме того данное производство создаёт 160 рабочих мест.

- Уровень ответственности здания - II

- Степень огнестойкости здания - IIIа

- Климатический район - IIВ

- Расчетная снеговая нагрузка - 240 кгс/м²

- Нормативный скоростной напор ветра - 23 кгс/м²

- Преобладающие ветры - северо-западные

- Расчетная наружная температура:

- наиболее холодной пятидневки - (-32°С)

- наиболее холодных суток - (- 37°С)

- Нормативная глубина промерзания грунтов (для суглинков) - 1,5 м

1. АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ РАЗДЕЛ

1.1 Генплан. Благоустройство территории

Проектируемый цех находится на территории ООО «Вологодский станкостроительный завод» по адресу г. Вологда, ул. Залинейная, 22.

Генеральный план выполнен в соответствии с основными требованиями норм и правил проектирования, градостроительных решений в увязке с существующей застройкой и окружающей средой.

План организации рельефа выполнен методом проектных горизонталей в увязке с существующим рельефом.

Отвод поверхностных вод осуществляется по проездам в ливневую канализацию с предварительной очисткой.

За относительные отметки 0.000, соответствующие уровню полов 1-го этажа административно-бытового корпуса и цеха по производству опалубки для монолитного домостроения принята абсолютная отметка +119.20 м от уровня Балтийского моря соответственно.

В проекте предусмотрено:

- устройство асфальтобетонного покрытия проездов;

- устройство площадок для парковки легковых автомобилей;

- устройство брусчатого покрытия пешеходного бульвара и площадки перед входом;

- оборудование территории малыми архитектурными формами (ограждения, урны, контейнеры для сбора мусора, скамейки для отдыха и т.д.);

- площадка для отдыха и гимнастических упражнений рабочего персонала;

- озеленение территории посадками деревьев, кустарников и устройством газонов;

- искусственное освещение территории фонарями.

Свободные от застройки, проездов и площадок территории озеленяются путем устройства газонов, посадки деревьев и кустарника. В качестве плодородного слоя для газонов используется почвенный покров, снятый с площади участка, привозной грунт.

Основные показатели по генплану:

- площадь участка - 12000 м²;

- площадь застройки - 4100 м²;

- площадь проездов - 3100 м²;

- площадь тротуаров - 680 м²;

- площадь площадок - 215 м²;

- площадь озеленения - 3595м²;

- площадь отмостки - 310 м²;

- количество автостоянок - 23 шт.

1.2 Объемно-планировочное решение

В проектируемом цехе предусматривается изготовление металлической опалубки для строительства монолитных различных по назначению производственных и жилых зданий.

В здании проектируемого цеха расположены следующие помещения:

- санитарно-бытовые;

- рабочие места для персонала;

- места для приёмки, хранения и отправки продукции.

Функционально-планировочное зонирование здания цеха позволяет обеспечить минимальную протяженность технологических маршрутов.

Проектируемое здание цеха производства опалубки для монолитного домостроения ступенчатообразное в плане, 1 этажное. Размеры в осях А-Б/1-9 18х48м высота до нижнего пояса стропильной фермы покрытия 8.265 м, размеры в осях Б-В/1-13 18х72м высота до нижнего пояса стропильной фермы покрытия 9.480м, размеры в осях В-Г/1-18 18х102м высота до нижнего пояса стропильной фермы покрытия 8.265м. Каркас здания - стальной каркас.

В осях А-Б/1-9 запроектирован мостовой кран грузоподъемностью 5т. В осях Б-В/1-13 запроектирован мостовой кран грузоподъемностью 10 т. В осях В-Г/1-18 запроектирован мостовой кран грузоподъемностью 10т.

В осях В-Г/1-4 запроектирован административно-бытовой корпус.

Таблица 1.1

Экспликация помещений

1.3 Архитектурно-конструктивное решение

Фундаменты

На основании инженерно-геологических изысканий фундаменты под колонны запроектированы монолитные столбчатые железобетонные отдельно стоящие на песчаной подушке. Глубина заложения фундаментов принята - 2,0 м.

Каркас

Стальные двухветвевые колонны, сварные стальные подкрановые балки, стальные стропильные фермы с параллельными поясами, стальные прогоны покрытия.

Стены

Навесные стеновые панели толщиной 120мм производства Компания «ВРК-1» - Москва.

По оси 1 пролёта В-Г и по оси Г в осях 1-3 до отметки +6,300 - система вентилируемых фасадов Краспан, утеплитель ROCKWOOL Венти Батс толщиной 120мм, пенобетонные блоки толщиной 200мм.

Таблица 1.2

Ведомость перемычек АКБ

Таблица 1.3

Спецификация перемычек

Перегородки

Из стальных оцинкованных профилированных листов С21-1000-0.7 по ГОСТ 24045-94 по стальному каркасу с звукоизоляцией URSA М11 толщиной 50мм.

Кровля

Панели трехслойные толщиной 150мм ТУ 5284-021-00110473-97 производства Компания «ВРК-1» - Москва.

Антикоррозийная защита конструкций.

Антикоррозионная защита стальных конструкций предусмотрена в виде окраски за 2 раза эмалью ПФ-115 ГОСТ 6465-76 по слою грунтовки ГФ-021 по ТУ 2312-507-0-05034239-2000.

1.4 Внешняя и внутренняя отделка здания

Отделочные работы выполняются в соответствии с действующими нормами.

Наружные окна и двери пластиковые ГОСТ 23166-99. Двери индивидуальные металлические.

Ворота наружные индивидуальные металлические утепленные распашные.

По оси 1 пролёта В-Г и по оси Г в осях 1-3 до отметки +6,300 - система вентилируемых фасадов Краспан.

Столярные изделия наружных дверей и металлические лестницы окрашиваются за 2 раза фасадной краской.

Спецификацию элементов заполнения проемов см. табл. 1.4. Ведомость отделки помещений см. табл. 1.5.

Таблица 1.4

Спецификация элементов заполнения проемов

Таблица 1.5

Ведомость отделки помещений. Площадь м²

1.5 Инженерные коммуникации

1.5.1 Водоснабжение. Пожаротушение

Проект выполнен в соответствии с требованиями [2].

Источник водоснабжения - существующий колодец ВК24 на магистральном водопроводе Ду500 по ул. Залинейная.

Водопроводная сеть запроектирована из ПНД труб тип «Т» по ГОСТ 18599- 01 D = 225х20,5 мм. и D = 125х11,4 мм. Глубина заложения трубопроводов принята по профилю, но не менее 1,50м до верха трубы. Требуемый напор на вводе 19 м. Напор в точке подключения 20м.

В точке присоединения к водопроводу со стороны ул. Залинейная произведена замена запорной арматуры и установлены задвижки 30ч39р с обрезиненным клином. В точке присоединения устанавливается смотровой колодец диаметром 2000 мм из сборных железобетонных элементов ТП 901-09-11.84 с отключающей арматурой.

Трубы укладываются на грунтовое плоское основание с подготовкой из песчаного грунта, а также с засыпкой местным грунтом с нормальной степенью уплотнения.

Наружное пожаротушение будет осуществляться от 3 пожарных гидрантов, запроектированных на внутренней сети предприятия после водомерных узлов.

1.5.2 Канализация бытовая. Производственная канализация. Ливневая канализация

Проект выполнен в соответствии с требованиями [3].

Наружная канализация.

Сброс бытовых стоков предусматривается в существующие внутриплощадочные сети предприятия.

Сеть наружной канализации прокладывается из асбестоцементных труб ГОСТ1839-80 Ду150мм в соответствии с требованиями [3].

Подключение производится в существующих колодцах 3сущ., и 6сущ.

На сети устанавливаются смотровые колодцы из сборных железобетонных элементов диаметром 1000 мм ТП 902-09-22.84 .

Стоки производственной канализации после выпуска из здания предварительно проходят очистку в масложироуловителе, а затем поступают в бытовую канализацию. Всплывающий жир откачивается специализированными машинами по мере накопления в места, согласованные с СЭС.

Трубы укладываются на грунтовое плоское основание с подготовкой из песчаного грунта, а также с засыпкой местным грунтом с нормальной степенью уплотнения.

Ливневая канализация

Отвод поверхностных стоков с территории предприятия осуществляется в коллектор дождевой канализации Ду 800 мм, проложенный вдоль улицы Залинейной.

Сеть ливневой канализации выполнена из а/ц безнапорных труб ГОСТ 1839-80 и бетонных безнапорных труб ГОСТ 20054-82 Ду500 мм.

На сети устанавливаются смотровые колодцы из сборных железобетонных элементов ТП 902-09-22.84 диаметрами 1000мм., 1500мм.

Трубы укладываются на грунтовое плоское основание с подготовкой из песчаного грунта, а также с засыпкой местным грунтом с нормальной степенью уплотнения.

1.5.3 Отопление. Вентиляция

Проект отопления и вентиляции административно-бытового корпуса и цеха производства опалубки разработан на основании задания на проектирование, технических условий и в соответствии с требованиями [8].

Точкой подключения - от существующей котельной предприятия.

Температура теплоносителя в системе отопления принята 95-70 ⁰С. Система отопления запроектирована двухтрубная с нижней разводкой. В качестве нагревательных приборов приняты регистры из гладких труб ГОСТ 10704-91. Воздухоудаление из системы отопления осуществляется через воздушные краны, установленные верхних точках, опорожнение производится через тройники с пробками.

Трубопроводы системы отопления, прокладываемые в полу и над воротами изолировать полотном холстопрошивным из отходов штапельного волокна по ТУ 6-48-0209777.1-88. Покровный слой стеклопластик рулонный РСТ по ТУ 6-11-145-80.

Нагревательные приборы и неизолированные трубопроводы окрашиваются масляной краской за 2 раза.

Для предотвращения врывания холодного воздуха у ворот предусмотрена установка воздушно-тепловых завес.

Для обеспечения установленных [4] метеорологических условий и чистоты воздуха в производственных помещениях предусмотрена приточно-вытяжная вентиляция с естественным и механическим побуждением.

Монтаж системы вентиляции выполнять в соответствии с требованиями [5].

1.5.4 Электроснабжение. Силовое электрооборудование

В соответствии с ПУЭ-98 по надежности электроснабжения производственный цех относится к 3-й категории по надежности электроснабжения.

Электроснабжение цеха предусматривается от действующей ТП№7 посредством двух кабельных линий проложенных в земле на глубине l = 0,7м, кабель марки 2хВБбШв 4х185.

Для защиты от токов к.з. в линии, на ТП установлены предохранители ППН-43-7-0-УХЛ2 на номинальный ток 1000А.

В качестве вводно-распределительного устройства принято ВРУ индивидуального исполнения напольного типа.

Аппараты для защиты отходящих линий от перегрузки встроены в ВРУ.

Для защиты питающей линии от коротких замыканий на шинах ВРУ установлены предохранители ППН-43-7-0-УХЛ2, а для отделения электроустановки от питающей линии проектом предусмотрена установка разъединителя марки РЕ19-43 с ручным приводом (боковой рукояткой находящейся непосредственно на аппарате).

Нулевым защитным проводником цеха является металлическая эстакада обеспечивающая необходимое сопротивление шины РЕ.

Заземлению подлежат все нормально нетоковедущие части электрооборудования, которые могут оказаться под напряжением в случае нарушения изоляции. Система заземления TN-C-S.

1.5.5 Электроосвещение внутреннее, наружное. Системы связи

По надежности электроснабжения в соответствии с классификацией ПУЭ электроприемники цеха относятся к 3-й категории электроснабжения. Напряжение в сети 380/220В.

Силовые проводки от ЩС до щитов электроосвещения (ЩО) прокладываются в лотках по нижнему поясу ферм.

Электроосвещение внутреннее.

Проектом предусмотрены следующие виды освещения:

- рабочее освещение (220В);

- дежурное освещение в темное время суток 220В);

- аварийное эвакуационное освещение на светильниках с автономными источниками питания (указатели выхода);

- ремонтное освещение (24В).

Электроосвещение помещений осуществляется от щитов освещения ЩО1, ЩО2, установленных на стене.

Проходы проводов и кабелей через стены и перегородки осуществляются в пластмассовых или металлических гильзах с уплотнением из негорючего материала.

Горизонтальные участки электропроводок, проходящие по стенам и перегородкам производственно-бытовых помещений выполняется в кабель-каналах соответствующего сечения.

Все металлические нормально не находящиеся по напряжением части осветительного электрооборудования, заземляются с помощью отдельной жилы подводящего кабеля. В качестве заземлителя используется контур повторного заземления.

Электроосвещение наружное.

Наружное освещение осуществляется прожекторами с галогеновой лампой IP54, закрепленными на фасадах цеха. Прожектора подключаются индивидуальным кабелем. Выход из стены к прожекторам прокладывается в гофро-трубе. Системы связи. Проектом предусмотрены работы по устройству внутренней телефонной сети от мини АТС административно-бытового корпуса.

Прокладка кабеля телефона предусмотрена в винипластовых трубкax с установкой протяжных ящиков. Радиорозетки устанавливаются на одинаковой высоте 1.0м. Подключение проводов к ограничительным и ответвительным коробкам в щитке и радиорозеткам производятся шлейфом безразрывно.

1.6 Теплотехнический расчет ограждающих конструкций

1.6.1 Теплотехнический расчёт стены цеха

Конструкция стены представлена на рисунке 1.1.

Рисунок 1.1 - Конструкция стены цеха

Состав стены:

- Фасадно-защитный отделочный слой: сталь 0,6 мм: л = 58 Вт/м•?С, д = 0,0006 м;

- Утепляющий слой: минвата л = 0,065 Вт/м•?С, д = x м;

- Внутренний слой: сталь 0,6 мм: л = 58 Вт/м•?С, д = 0,0006 м.

Влажностный режим помещения по табл.1 [6] для t_int св.12 до 24?С и ц_int св. 50 до 60% - нормальный.

Зона влажности по приложению В - нормальная.

Условия эксплуатации ограждающих конструкций по табл.2 [6] в зависимости от влажностного режима помещения и зоны влажности - Б.

Расчетная температура наружного воздуха наиболее холодной пятидневки - 32?С. Градусо-сутки отопительного периода определим по формуле

D = , С·сут, (1.1)

где t - средняя температура периода со средней суточной температурой воздуха ниже или равной 8 С, по [7];С;

- продолжительность периода со средней суточной температурой воздуха ниже или равной 8 С, по [7]; сут.

t_int - расчетная температура внутреннего воздуха, по [7]; С;

= 16С; = -4,1С;

= 231 сут.

D = , С·сут.

Требуемое сопротивление теплопередачи ограждающих конструкций из условия энергосбережения:

R, м²·С/Вт, (1.2)

где а = 0,0002 (для стен);

в = 1,0 (для стен).

Rм²·С/Вт.

R_req определяем в зависимости от конструкции стены.

R_req = , м²*/Вт,(1.3)

где - коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающих конструкций;

R- термическое сопротивление ограждающей конструкции;

- коэффициент теплоотдачи (для зимних условий) наружной поверхности ограждающих конструкций.

R_req = м²*/Вт

х = 115 мм.

Принимаем толщину утеплителя 120 мм.

1.6.2 Теплотехнический расчёт стены АБК

Используем для стены систему вентилируемых фасадов Краспан Стоун Минерит, с использованием в качестве внешнего декоративного слоя искусственных плит Краспан Стоун, выполненных под мраморную крошку.

В качестве утеплителя применяем жесткие гидрофобизированные теплоизоляционные минераловатные плиты ROCKWOOL «Венти Баттс^тм», изготовленные на основе горных пород базальтовой группы и использующиеся в качестве теплоизоляции на внешней стороне вентилируемых фасадных конструкции.

- Утепляющий слой: ROCKWOOL «Венти Баттс^тм» (ТУ 5762-003-45757203-99) г = 90 кг/м³, л = 0,045 Вт/м•С, д = x м;

- Внутренний несущий слой: кладка из пенобетонных блоков г = 600 кг/м³, л = 0,47 Вт/м•С , д = 0,2 м;

= 21С;

= -4,1С;

= 231 сут.

Градусо-сутки отопительного периода

D = , С·сут.

а = 0,0003 (для стен);

в = 1,2 (для стен).

Rм²·С/Вт.

R_req = м²*/Вт

х = 106 мм.

Принимаем толщину утеплителя 120 мм.

1.6.3 Теплотехнический расчёт панели покрытия

Ограждающая конструкция - панели трехслойные толщиной 150мм ТУ 5284-021-00110473-97 производства Компания «ВРК-1» - Москва.

- Фасадно-защитный отделочный слой: сталь 0,6 мм: л = 58 Вт/м•С, д = 0,0006 м;

- Утепляющий слой: пенополистирол (ГОСТ 15588-70*) л = 0,05 Вт/м•С, д = x м;

- Внутренний слой: сталь 0,6 мм: л = 58 Вт/м•С, д = 0,0006 м.

= 16С;

= -4,1С;

= 231 сут.

Градусо-сутки отопительного периода

D = , С·сут.

а = 0,00025 (для покрытия);

в = 1,5 (для покрытия).

Rм²·С/Вт.

R_req = м²*/Вт

х = 125 мм.

Принимаем толщину утеплителя 150 мм.

2. РАСЧЕТНО-КОНСТРУКТИВНЫЙ РАЗДЕЛ

2.1 Расчёт несущей рамы

2.1.1 Выбор типа ограждающих конструкций для стен, покрытия и составления плана колонн

Конструкция стенового ограждения - трёхслойные панели типа «сэндвич» масса квадратного метра 13,2 кг. Лист крепится к ригелям марки Р-1-2 - швеллер №18 по ГОСТ 8240-89, масса его 16 кг/м. Ригель рассчитан под ветровую нагрузку 130 кПа. Принимаем шаг ригелей 2 м.

Ограждающая конструкция кровли - прогонное покрытие по стальному профилированному настилу с утеплением, масса квадратного метра 46,8 кг. Для крепления листов - швеллер 20П по ГОСТ 8240-89.

Назначение генеральных размеров основных элементов каркаса.

Подкрановые балки устанавливаются разрезными. Высота подкрановой балки принимаестя равной 0,45 м. Нагрузка от собственной массы равняется 6,2 кН.

Высота подкранового рельса h_Р = 120 мм. Тип рельса КР-70. Нагрузка от собственной массы равняется 0,518 кН/м.

Длина верхней части колонны - расстояние от низа ригеля до уступа колонны:

l_в = a₁ + h_КР + h_Р + h_ПБ , м,(2.1)

где a₁ - необходимое расстояние между низом ригеля и верхом габарита мостового крана, принимаемое 300 - 600 мм (a₁ ? 100) a₁ = 600 мм;

h_КР - габаритный размер крана по высоте, h_КР = 2200 мм

l_в = 600 + 2100 + 120 + 450 = 3270мм

l_н = Н_ГР + Н_Б - h_ПБ - h_Р, м,(2.2)

где Н_ГР - отметка головки рельса Н_ГР = 6800 м

Н_Б - длина части колонны, заглубленной ниже уровня чистого пола (база), принимаемое 0,6 - 1,0 м Н_Б = 0,6 м

l_н = 6800+600-450-120 = 6830 мм

Таким образом, длина колонны

l_к = l_в + l_н, м,(2.3)

l_к = 3270+6830 = 10100 мм

Н_н.р. = l_к - Н_Б, м,(2.4)

Н_н.р. = 10100 - 600 = 9500 мм.

Высота сечения верхней части колонн h_в принимается равным 450 или 700 мм в зависимости от шага основных рам и грузоподъемности мостовых кранов. При шаге 6 м и Q < 125 тс принимаем h_в = 450 мм.

Привязка колонны к разбивочной оси здания зависит от высоты сечения верхней части колонны. При величине h_в = 450 мм расстояние от наружной грани колонны до разбивочной оси а = 250 мм.

Высота сечения нижней части металлической колонны:

h_н = а + л, м; (2.5)

где л - расстояние между разбивочной осью колонны и осью подкрановой балки (осью подкрановой части ветви нижней части колонны). Размер л унифицирован: при кранах грузоподъемностью менее 50 тс он равен 750 мм.

а = 250 мм

h_н = 250 +750 = 1000 мм

По соображениям жесткости должны выполняться следующие соотношения:

hв/lв ? 1/12, (2.6)

;

условие выполняется

hн/lн ? 1/22, (2.7)

;

условие выполняется

Далее необходимо убедиться, что верхняя часть не мешает проходу крана, т.е. что:

л ? B₁ + (h_в-а) + (60ч75) м, (2.8)

где В₁ - величина, на которую торец крана выступает за ось подкрановой балки; B₁ = 220 мм.

60 - 75 мм - минимальный зазор между торцом крана и внутренней гранью верхней части колонны, принимаемый равным 60-75 мм. Примем зазор 60мм

750 ? 220 + (450-250) + 60 = 480 мм

условие выполняется.

2.1.2 Сбор постоянной нагрузки на поперечную раму

Нагрузками, действующими на поперечную раму являются:

- постоянная нагрузка от массы кровли, собственной массы несущих конструкций покрытия со связями, колонн и подкрановых балок с рельсами;

- снеговая нагрузка;

- нагрузка на колонну от вертикального давления колес мостовых кранов;

- поперечное торможение кранов;

- давление ветра на продольные стены и на конструкцию покрытия здания.

Рисунок 2.1 - Расчетная схема поперечной рамы

Узлов 15, элементов 14, типов жёсткости 5.

Рисунок 2.2 - Типы жесткости

Таблица 2.1

Жёсткость элементов

Тип жёсткости	Е, kПа	I, м4	А, м2
I (нижняя часть крайней)	2.1·108	0.00028	0.008
II (верхняя часть крайней)	2.1·108	0.000023	0.004
III (ригель)	2.1·108	0.00014	0.0047
IV (верхняя часть крайней)	2.1·108	0.00032	0.0045
V (нижняя часть крайней)	2.1·108	0.000026	0.009

Количество загружений 9, опорных закреплений 4. Постоянную нагрузку задаём в табличной форме.

Постоянная нагрузка на ригель рамы складывается из нагрузки от массы кровли, массы стропильных ферм и массы связей.

Таблица 2.2

Постоянная нагрузка на ригель

Состав нагрузки	Нормативн. нагрузка gn, кН/м2	Коэфф. надежности по нагрузке гf	Расчетная нагрузка g, кН/м2
1	2	3	4
1) Стальной профилированный настил С 44-1000-0,9 по ГОСТ 24045-94	0,094	1,05	0,099
2) Утеплитель Rockwool лайт мат t = 150 мм, с = 120кг/м3	0,18	1,2	0,216
3) Пароизоляция	0,04	1,2	0,048
4) Стальной профилированный настил С 22-1000-0,7 по ГОСТ 24045-94	0,074	1,05	0.0777
5) Прогоны [20П по ГОСТ 8240-89	0,18	1,05	0,189
6) Стропильные фермы L = 18 м и шаге колонн 6 м	0,182	1,05	0,192
7) Связи	0,04	1,05	0.0420
Всего:	0,79		0,8869

Загружение 1

Таблица 2.3

Загружение постоянной нагрузкой

Узел				x, м	y, м	М, кНЧм	Fx, кН	Fy, кН
1	1	1	1	0	0	0	0	0
2	1	1	1	0	2,815	8,123	0	-33,48
3	1	1	1	0	5,63	7,33	0	-9,77
4	1	1	1	0	7,265	-2,82	0	-12,13
5	0	1	1	0	8,9	0	0	-47,89
6	0	1	1	18	10,1	0	0	-95,78
7	1	1	1	18	8,465	0	0	-12,78
8	1	1	1	18	6,83	0	0	-19,54
9	1	1	1	18	3,415	0	0	-49,90
10	1	1	1	18	0	0	0	0
11	0	1	1	36	10,1	0	0	-95,78
12	1	1	1	36	8,465	0	0	-12,78
13	1	1	1	36	6,83	0	0	-19,54
14	1	1	1	36	3,415	0	0	-49,90
15	1	1	1	36	0	0	0	0
16	0	1	1	54	8,9	0	0	-47,89
17	1	1	1	54	7,265	2,82	0	-12,13
18	1	1	1	54	5,63	-7,33	0	-9,77
19	1	1	1	54	2,815	-8,123	0	-33,48
20	1	1	1	54	0	0	0	0

Узел 1, 10, 15, 20

N = 0; М = 0

Узел 2,19

N₂ = - (G_Н + G_Р.Н + G_СТ.Н), кН; (2.9)

где G_Н = 0,8G_К - собственный вес нижней части колонны, кН;

G_К - вес колонны, кН;

G_К = g_к Ч B Ч Ч г_f, кН; (2.10)

где g_к = 0,55 кН/м² - нормативная нагрузка от массы колонны;

B - шаг конструкций;

L - пролёт конструкций

G_К = 0.55 Ч 6 Ч Ч 1.05 = 31.19 кН

G_Н = 0,8Ч31.19 = 24.95 кН

G_Р.Н = n x g_Р x B x г_f, кН; (2.11)

где G_Р.Н - вес ригелей нижней части колонны;

n - количество ригелей

G_Р.Н = 3 x 0.16 x 6 x 1.05 = 3.024 кН

G_CT.Н = gст x h_Н x B x г_f, кН; (2.12)

где G_CT.Н - вес стенового ограждения нижней части колонны

G_Р.Н = 0.132 x 6.63 x 6 x 1.05 = 5,51 кН

N₂ = - (24.95+3.024+5,51) = -33,48 кН = N₁₉

М₂ = 24.95 x 0.475 - 3,024 x 0.34 - 5,51 x 0.49 = 8,123 кН·м

М₁₉ = -8,123 кН·м

Узел 3, 18

N₃ = -(G_П.Б. + G_Р )· , кН; (2.13)

где G_П.Б.- вес подкрановой балки, кН,

G_П.Б. = 6,2 x 1,05 = 6,51 кН

G_Р = , кН; (2.14)

G_Р =

N₃ = - (6,51+3.26) = - 9,77 кН = N₁₈

М₃ = N₃ Ч л = 9,77 Ч 0,75 = 7,33 кН·м

М₁₈ = -7,33 кН·м

л = 0.75 м - эксцентриситет

Узел 4,17

N₄ = - (G_B +G_Р.В +G_CT.В), кН; (2.15)

где G_Р.В - вес ригелей верхней части колонны;

G_CT.В - вес стенового ограждения верхней части колонны;

G_B = 0,2 Ч G_К - собственный вес верхней части колонны, принимаемый как 20 % от всего веса колонны

G_B = 0.205 Ч 31.19 = 6.39 кН

G_Р.В = n x g_Р x B x, кН; (2.16)

G_Р.В = 3 x 0.16 x 6 x 1.05 = 3,024 кН

G_CT.В = gст x h_В x B x , кН; (2.17)

G_CT.В = 0,132 x 3,27 x 6 x 1.05 = 2,72 кН

N₄ = -(6,39+3,024+2,72) = -12,13 кН = N₁₇

М₄ = -(6,39 x 0,025 + 3,024 x 0.34 + 2,72 x 0.49) = - 2,82 кН·м

М₁₇ = 2,82 кН·м

Узел 5, 16

Опирание фермы на колонну сверху

N₅ = - = N₁₆, кН; (2.18)

где N₅ - нагрузка на одну колонну от ригеля;

М₅ = 0 кНм = М₁₆

Узел 6, 11

Опирание фермы на колонну сверху

N₆ = - = N₁₁, кН; (2.19)

;

М₆ = 0 кНм = М₁₁

Узел 7, 12

N₇ = - G_B, кН; (2.20)

G_B = 0.205 Ч 62,38 = 12,78 кН

N₇ = -12,78 кН = N₁₂

М₇ = 0 кН·м = М₁₂

Узел 8, 13

N₈ = -(G_П.Б. + G_Р )· ·2, кН; (2.21)

N₈ = - (6,51+3.26)·2 = -19,54 кН = N₁₃

М₈ = 0 кН·м = М₁₃

Узел 9,14

N₉ = - G_Н, кН; (2.22)

где G_Н = 0,8G_К - собственный вес нижней части колонны

G_Н = 0,8Ч62,38 = 49,90 кН

N₉ = - 49,90 кН = N₁₄

М₉ = 0 кН·м = М₁₄

2.1.3 Сбор снеговой нагрузки на раму

Снеговая нагрузка действует в узлах 5,6,11,16

Загружение 2

Таблица 2.4

Загружение снеговой нагрузкой

Узел	М, kH·м	Fx, kH	Fy, kH
5	0	0	-123,12
6	0	0	-246,24
11	0	0	-246,24
16	0	0	-123,12

Нормативная снеговая нагрузка на 1 м² площадки горизонтальной проекции покрытия:

S_н = 0,7 c_e c_t S_q, кН/м,(2.23)

где с_е - коэффициент, учитывающий снос снега с покрытий зданий под действием ветра или иных факторов, принимаемый в соответствии с 10.6 [1];

c_t - термический коэффициент, принимаемый в соответствии с 10.10[1];

- коэффициент перехода от веса снегового покрова земли к снеговой нагрузке на покрытие, принимаемый в соответствии с 10.4[1];

c_t = 1; = 1;

S_q = 2,4кПа; с_е = 1;

S_н = 0,7 c_e c_t S_g = 0,7*1*1*1*2,4 = 1,68 кН/м

Расчетная снеговая нагрузка:

S = S_нЧг_nЧг_f, кН/м,(2.24)

S = 1,68Ч1Ч1,4 = 2,35 кН/м

, кН,(2.25)

, кН,(2.26)

2.1.4 Сбор вертикальной крановой нагрузки

Прикладывается в виде D_max и D_min

Здесь определяется по формуле:

, кН; (2.27)

где г_f = 1,2 - коэффициент надежности по нагрузке, согласно п.9.8 [1];

- коэффициент, который определяется по режиму работы крана. Для лёгкого и среднего режимов работы ;

- давление крана на колесо, кН;

- определяем с помощью линий влияния. Один кран устанавливаем колесом точно на колонну и учитываем линии влияния от другого колеса, причём рассматриваем нагрузку от двух спаренных кранов.

P_1,10т = 82,7 кН; P_1,5т = 56 кН

Рисунок 2.3 - Схема приложения нагрузки от крана 10 т

?Р₁Ч у = 82,7Ч(1+0,837+0,267+0,104) = 182,6кН

D_max,10т = 1,2Ч0,85Ч182,6Ч1 = 162,2 кН

Рисунок 2.4 - Схема приложения нагрузки от крана 5т

?Р₁Ч у = 56Ч(1+0,913+0,297+0,21) = 135,52 кН

D_max,5т = 1,2Ч0,85Ч135,5Ч1 = 120,38 кН

,кН; (2.28)

где н - коэффициент перераспределения давления

; (2.29)

где - грузоподъёмность крана, Q_1,10т = 100 кН, Q_1,5т = 50 кН;

G_KP - вес крана; G_KP,10т = 117кН, G_KP,5т = 112кН;

G_тел - вес тележки, G_тел,10т = 29,3кН, G_тел,5т = 28кН.

D_min,10т = 162,2Ч0,489 = 79,32 кН

D_min,5т = 120,38Ч0,696 = 83,78 кН

слева:

Рисунок 2.5 - Схема приложения вертикальной крановой нагрузки «слева»

3. загружение

Таблица 2.5

Загружение вертикальной крановой нагрузкой 1

Узел	М, kH·м	Fx, kH	Fy, kH
3	121,65	0	-162,20
8	62,16	0	-241,52
13	30,80	0	-199,70
18	-62,84	0	-83,78

справа:

Рисунок 2.6 - Схема приложения вертикальной крановой нагрузки «справа»

Таблица 2.6

4. Загружение вертикальной крановой нагрузкой 2

Узел	М, kH·м	Fx, kH	Fy, kH
3	59,49	0	-79,32
8	-62,16	0	-241,52
13	-58.82	0	-245.98
18	-90.28	0	-120.38

на одной стойке:

Рисунок 2.7 - Схема приложения вертикальной крановой нагрузки на одну колонну

Таблица 2.7

5. Загружение вертикальной крановой нагрузкой 3

Узел	М, kH·м	Fx, kH	Fy, kH
3	59,49	0	-79,32
8	0	0	-324,4
13	3.35	0	-163,1
18	-90.28	0	-120.38

2.1.5 Сбор горизонтальной нагрузки (тормозной крановой)

Нормативное значение горизонтальной нагрузки, направленной поперек кранового пути и вызываемой торможением электрической тележки, следует принимать равным:

- для кранов с гибким подвесом груза -- 0,05 суммы подъемной силы крана и веса тележки;

- для кранов с жестким подвесом груза -- 0,1 суммы подъемной силы крана и веса тележки.

Тормозная нагрузка будет определяться:

Т = г_f x ш_c x Т_поп x Уy х г_n, кН,(2.30)

Рисунок 2.8 - Тормозная нагрузка вправо

6. загружение

Таблица 2.8

Загружение горизонтальной крановой нагрузкой 1

Узел	М, kH·м	Fx, kH	Fy, kH
8	-5,71	12,69	0
13	5.71	12.69	0
18	4.22	9.37	0

Рисунок 2.9 - Тормозная нагрузка влево

7. загружение

Таблица 2.9

Загружение вертикальной крановой нагрузкой 2

Узел	М, kH·м	Fx, kH	Fy, kH
3	-5,71	-12,69	0
8	-5.71	-12.69	0
13	4.22	-9.37	0

2.1.6 Сбор ветровой нагрузки

Ветровая нагрузка будет состоять из двух загружений:

- ветер слева - направо - загружение 8,

- ветер справа - налево - загружение 9.

Ветровая нагрузка представлена двумя составляющими: 1) давление ветра (ветровой напор) - действует с неветряной стороны; 2) ветровой отсос - с подветренной стороны.



Рисунок 2.10 - Загружение ветровой нагрузкой слева

Здесь и - сосредоточенный напор и сосредоточенный отсос от давления ветра на снеговую панель выше низа ригеля.

Ветровая нагрузка вычисляется по формуле:

w = w₀ x к x c x B, кН/м,(2.31)

w = w₀ x к x c' x B, кН/м,(2.32)

где w₀ = 0,23 кН/м²;

k - коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте, определяемый по п.6.5[1], , . Для любой другой высоты данный коэффициент находится интерполяцией

с - аэродинамический коэффициент, принимаемый по [1], - для наветренной стороны, с' = 0.6 - для подветренной стороны.

Найдём все необходимые коэффициенты : ;

8. загружение

Таблица 2.10

Загружение распределённой ветровой нагрузкой слева

Элементы	qx, кН/м	, кН/м
1		0
2		0
3		0
4		0
16		0
17		0
18		0
19		0

Находим сосредоточенные силы и :

8. загружение

Таблица 2.11

Загружение сосредоточенной ветровой нагрузкой слева

Узел	М, kH·м	Fx, kH	Fy, kH
5	0	1.08	0
16	0	0.81	0

, кН,(2.33)

где

- высота стенового ограждения выше отметки низа ригеля;

, кН,(2.34)

Рисунок 2.11 - Загружение ветровой нагрузкой справа

9. загружение

Таблица 2.12

Загружение сосредоточенной ветровой нагрузкой справа

Узел	М, kH·м	Fx, kH	Fy, kH
5	0	-0.81	0
16	0	-1.08	0

9. загружение

Таблица 2.13

Загружение распределённой ветровой нагрузкой справа

Элементы	qx, кН/м	, кН/м
1	-0.414	0
2	-0.414	0
3	-0.453	0
4	-0.489	0
16	-0.651	0
17	-0.604	0
18	-0.552	0
19	-0.552	0

2.1.7 Расчёт рамы на ЭВМ

Нагрузками, действующими на поперечную раму являются:

- постоянная нагрузка от массы кровли, собственной массы несущих конструкций покрытия со связями, колонн и подкрановых балок с рельсами;

- снеговая нагрузка;

- нагрузка на колонну от вертикального давления колес мостовых кранов;

- поперечное торможение кранов;

- давление ветра на продольные стены и на конструкцию покрытия здания.

Результаты расчёта рамы на ЭВМ см. приложение 1.

2.1.8 Составление комбинаций усилий

Выполняется в табличной форме. Комбинации составляем по 4 сечениям для крайней и средней колонны.

цех опалубка строительный монтажный конструктивный

Таблица 2.14

Составление комбинаций усилий для крайней колонны

Нагрузки	ш	Усилия в сечениях
Индекс	Наименование		Конец 4	Начало 3	Конец 2	Начало 1
			M	N	M	N	Q	M	N	M	N	Q
			кНЧм	кН	кНЧм	кН	кН	кНЧм	кН	кНЧм	кН	кН
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13
1	Постоянная	1	0.00	-47.86	-4.48	-59.99	-0.51	2.85	-69.76	8.11	-103.24	-0.51
2	Снеговая	1	0.00	-123.12	0.00	-123.12	0.00	0.00	-123.12	0.00	-123.12	0.00
2/		0.9	0.00	-110.81	0.00	-110.81	0.00	0.00	-110.81	0.00	-110.81	0.00
3	Д1	1	0.00	0.00	-10.06	0.00	-3.08	111.59	-161.99	94.28	-161.99	-3.08
3/		0.9	0.00	0.00	-9.05	0.00	-2.77	100.43	-145.79	84.85	-145.79	-2.77
4	Д2	1	0.00	0.00	-47.04	0.00	-14.39	12.45	-78.36	-68.54	-78.36	-14.39
4/		0.9	0.00	0.00	-42.34	0.00	-12.95	11.21	-70.52	-61.68	-70.52	-12.95
5	Д3	1	0.00	0.00	-21.73	0.00	-6.65	37.76	-78.88	0.35	-6.64	-78.88
5'		0.9	0.00	0.00	-19.56	0.00	-5.99	33.98	-70.99	0.31	-5.98	-70.99
6	T лев. ±	1	0.00	0.00	24.28	0.00	7.43	24.28	0.00	66.09	0.00	7.43
6'		0.9	0.00	0.00	21.85	0.00	6.69	21.85	0.00	59.48	0.00	6.69
7	T пр. ±	1	0.00	0.00	11.72	0.00	3.58	6.00	0.00	97.62	0.00	16.27
7'		0.9	0.00	0.00	10.55	0.00	3.22	5.40	0.00	87.86	0.00	14.64
8	Ветровая	1	0.00	0.00	-1.26	0.00	-1.46	-1.26	0.00	-18.23	0.00	-4.57
8'	слева	0.9	0.00	0.00	-1.13	0.00	-1.31	-1.13	0.00	-16.41	0.00	-4.11
9	Ветровая	1	0.00	0.00	0.60	0.00	0.99	0.60	0.00	12.72	0.00	3.32
9'	справа	0.9	0.00	0.00	0.54	0.00	0.89	0.54	0.00	11.45	0.00	2.99

Продолжение таблицы 2.14

1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13
10	+Mmax и Nсоотв.	инд.		1+3+6		1+2'+3'+6'+9'	1+2'+3'+7'+9'
		У			9.74	-59.99		125.67	-326.36	192.26	-359.84
11	-Mmax и Nсоотв.	инд.		1+2'+4'+6'+8'		1+4+6	1+4+7
		У			-69.80	-170.79		-8.98	-148.12	-158.05	-181.60
12	Nmax ± Mсоотв	инд.	1+2	1+2		1+2'+3'+6'+9'	1+2'+3'+7'+9'
		У	0.00	-170.98	-4.48	-183.11		125.67	-326.36	192.26	-359.84
13	Qmax	инд.		1+4'+6'+8'	-	1+5'+7'+8'
		У		-21.46		-90.26
14	Для анкерных болтов внутренних	инд.		(1+8)x0,9
	Nmin - Mсоотв	У		-9.11	-92.91
		инд.		1x0,9+3'+7'+9'
	+Mmax и Nсоотв	У		191.45	-249.03
	наружных	инд.		(1+9)x0,9
	Nmin + Mсоотв
		У		18.74	-92.91

Таблица 2.15

Сечения и элементы колонны	Индексы из таблицы	Усилия	Наружная ветвь	Внутренняя ветвь
		M	N	M/h	N/2	Nпр.	M/h	N/2	Nпр.
		кНЧм	кН	кНЧм	кН	кН	кНЧм	кН	кН
4	12	0,00	-170,98	0,00	-85,49	-85,49	0,00	-85,49	-85,49
3	10	9,74	-59,99	21,64	-29,99	-8,35	-21,64	-29,99	-51,64
	11	-69,80	-170,79	-155,12	-85,40	-240,51	155,12	-85,40	69,72
	12	-4,48	-183,11	-9,96	-91,55	-101,51	9,96	-91,55	-81,60
2	10	125,67	-326,36	125,67	-163,18	-37,50	-125,67	-163,18	-288,85
	11	-8,98	-148,12	-8,98	-74,06	-83,04	8,98	-74,06	-65,08
	12	125,67	-326,36	125,67	-163,18	-37,50	-125,67	-163,18	-288,85
1	10	192,26	-359,84	192,26	-179,92	12,35	-192,26	-179,92	-372,18
	11	-158,05	-181,60	-158,05	-90,80	-248,85	158,05	-90,80	67,25
	12	192,26	-359,84	192,26	-179,92	12,35	-192,26	-179,92	-372,18
Анкерные болты	14	-9,11	-92,91	-9,11	-46,46	-55,57	9,11	-46,46	-37,34
		191,45	-249,03	191,45	-124,51	66,94	-191,45	-124,51	-315,97
		18,74	-92,91	18,74	-46,46	-27,71	-18,74	-46,46	-65,20
				hв = 0,45м
				hн = 1м

Таблица 2.16

Сечения и элементы колонны	Ветвь	M	N	Nпр.	Qmax
		кНЧм	кН	кН	кН
4	Наружная	0,00	-170,98	-85,49	-21,46
	Внутренняя	0,00	-170,98	-85,49	-21,46
3	Наружная	-69,80	-170,79	-240,51	-21,46
	Внутренняя	-4,48	-183,11	-81,60	-21,46
2	Наружная	-8,98	-148,12	-83,04	-90,26
	Внутренняя	125,67	-326,36	-288,85	-90,26
1	Наружная	-158,05	-181,60	-248,85	-90,26
	Внутренняя	192,26	-359,84	-372,18	-90,26
Анкерные болты	Наружная	191,45	-249,03	66,94	-
	Внутренняя	18,74	-92,91	-65,20	-
База	Наружная	-158,05	-181,60	-248,85	-90,26
	Внутренняя	192,26	-359,84	-372,18	-90,26

Таблица 2.17

Составление комбинаций усилий для средней колонны

Нагрузки	ш	Усилия в сечениях
Индекс	Наименование		5	6	7	8
			Начало 6	Конец 7	Начало 8	Конец 9
			M	N	M	N	Q	M	N	M	N	Q
			кНЧм	кН	кНЧм	кН	кН	кНЧм	кН	кНЧм	кН	кН
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13
1	Постоянная	1	0.00	-95.81	0.00	-108.59	0.00	0.00	-128.13	0.00	-178.03	0.00
2	Снеговая	1	0.00	-246.24	0.00	-246.24	0.00	0.00	-246.24	0.00	-246.24	0.00
2/		0.9	0.00	-221.62	0.00	-221.62	0.00	0.00	-221.62	0.00	-221.62	0.00
3	Д1	1	0.00	0.00	25.12	0.00	-7.68	-37.04	-241.73	15.43	-241.73	-7.68
3/		0.9	0.00	0.00	22.61	0.00	-6.91	-33.34	-217.56	13.89	-217.56	-6.91
4	Д2	1	0.00	0.00	-24.94	0.00	7.63	37.22	-242.48	-14.88	-242.48	7.63
4/		0.9	0.00	0.00	-22.45	0.00	6.87	33.50	-218.23	-13.39	-218.23	6.87
5	Д3	1	0.00	0.00	0.00	0.00	0.00	0.00	-324.84	1.13	-324.84	0.00
5'		0.9	0.00	0.00	0.00	0.00	0.00	0.00	-292.36	1.02	-292.36	0.00
6	T лев. ±	1	0.00	0.00	22.84	0.00	6.98	17.13	0.00	21.85	0.00	5.71
6'		0.9	0.00	0.00	20.56	0.00	6.28	15.42	0.00	19.67	0.00	5.14
7	T пр. ±	1	0.00	0.00	17.89	0.00	5.47	23.60	0.00	25.72	0.00	7.22
7'		0.9	0.00	0.00	16.10	0.00	4.92	21.24	0.00	23.15	0.00	6.50
8	Ветровая	1	0.00	0.00	0.00	0.00	0.00	0.00	0.00	1.09	0.00	0.00
8'	слева	0.9	0.00	0.00	0.00	0.00	0.00	0.00	0.00	0.98	0.00	0.00
9	Ветровая	1	0.00	0.00	0.00	0.00	0.00	0.00	0.00	0.00	0.00	0.00
9'	справа	0.9	0.00	0.00	0.00	0.00	0.00	0.00	0.00	0.00	0.00	0.00

Продолжение таблицы 2.17

1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13
10	+Mmax и Nсоотв.	инд.		1+3+6		1+4+7	1+3+7
		У			47.96	-108.59		60.82	-370.61	41.15	-419.76
11	-Mmax и Nсоотв.	инд.		1+4+6		1+3+7	1+4+7
		У			-47.78	-108.59		-60.64	-369.86	-40.60	-420.51
12	Nmax ± Mсоотв	инд.	1+2	1+2		1+2'+5'+7'	1+2'+5'+7'+8'
		У	0.00	-342.05	0.00	-354.83		21.24	-642.10	25.15	-692.00
13	Qmax	инд.		1+3+6	-	1+3+7
		У		-14.66		-14.90
14	Для анкерных болтов внутренних	инд.		1x0,9
	Nmin - Mсоотв	У		0.00	-160.23
		инд.		1x0,9+3+7
	+Mmax и Nсоотв	У		41.15	-401.96
	наружных	инд.		1x0,9
	Nmin + Mсоотв
		У		0.00	-160.23

Таблица 2.18

Сечения и элементы колонны	Индексы из таблицы	Усилия	Наружная ветвь	Внутренняя ветвь
		M	N	M/h	N/2	Nпр.	M/h	N/2	Nпр.
		кНЧм	кН	кНЧм	кН	кН	кНЧм	кН	кН
5	12	0,00	-342,05	0,00	-171,03	-171,03	0,00	-171,03	-171,03
6	10	47,96	-108,59	106,58	-54,30	52,28	-106,58	-54,30	-160,87
	11	-47,78	-108,59	-106,18	-54,30	-160,47	106,18	-54,30	51,88
	12	0,00	-354,83	0,00	-177,42	-177,42	0,00	-177,42	-177,42
7	10	60,82	-370,61	81,09	-185,31	-104,21	-81,09	-185,31	-266,40
	11	-60,64	-369,86	-80,85	-184,93	-265,78	80,85	-184,93	-104,08
	12	21,24	-642,10	28,32	-321,05	-292,73	-28,32	-321,05	-349,37
8	10	41,15	-419,76	54,87	-209,88	-155,01	-54,87	-209,88	-264,75
	11	-40,60	-420,51	-54,13	-210,26	-264,39	54,13	-210,26	-156,12
	12	25,15	-692,00	33,53	-346,00	-312,47	-33,53	-346,00	-379,53
Анкерные болты	14	0,00	-160,23	0,00	-80,11	-80,11	0,00	-80,11	-80,11
		41,15	-401,96	54,87	-200,98	-146,11	-54,87	-200,98	-255,85
		0,00	-160,23	0,00	-80,11	-80,11	0,00	-80,11	-80,11
				hв = 0,45м
				hн = 0,75м

Таблица 2.19

Сечения и элементы колонны	Ветвь	M	N	Nпр.	Qmax
		кНЧм	кН	кН	кН
5	Наружная	0,00	-342,05	-171,03	-14,66
	Внутренняя	0,00	-342,05	-171,03	-14,66
6	Наружная	0,00	-354,83	-177,42	-14,66
	Внутренняя	0,00	-354,83	-177,42	-14,66
7	Наружная	21,24	-642,10	-292,73	-14,90
	Внутренняя	21,24	-642,10	-349,37	-14,90
8	Наружная	25,15	-692,00	-312,47	-14,90
	Внутренняя	25,15	-692,00	-379,53	-14,90
Анкерные болты	Наружная	41,15	-401,96	-146,11	-
	Внутренняя	41,15	-401,96	-255,85	-
База	Наружная	25,15	-692,00	-312,47	-14,90
	Внутренняя	25,15	-692,00	-379,53	-14,90

2.2 Расчет элементов средней колонны

2.2.1 Установка расчетной длины надкрановой и подкрановой частей колонны

Марка стали для конструкций колонн - С245.

Расчетная длина колонны с постоянным моментом инерции в плоскости рамы определяется по формуле:

- для нижней части:

l_1efx = м₁ Ч l₁ , м; (2.35)

- для верхней части:

l_2efx = м₂ Ч l₂ , м; (2.36)

где м - коэфф., зависящий от способов закрепления концов колонны, её типа и соотношения моментов инерции и нагрузки

; (2.37)

Коэффициент расчетной длины м₁ для нижнего участка одноступенчатой колонны одноэтажного производственного здания следует принимать в зависимости от соотношения:

; (2.38)

б = , (2.39)

б =

Интерполяцией по табл. И.3[35] принимаем м₁ = 2.96;

l_1efx = 2.96·6.83 = 20.22 м

l_2efx = 2.57·3.27 = 8.40 м

Расчетные длины из плоскости рамы для верхней и нижней части колонны примем предварительно без установки распорок:

l_1efу = 6,83 м

l_2efу = 3,27 м

2.2.2 Определение требуемой площади сечения

Определение требуемой площади сечения:

, м²; (2.40)

где N₂ - расчётное усилие;

- коэффициент ответственности сооружения;

ц_l - коэффициент продольного изгиба;

- расчётное сопротивление стали;

- коэффициент условий работы конструкции.

Предварительно назначаем л = 80

, (2.41)

80 2,73

и - коэффициенты, зависящие от типа сечения стойки; = 0,04; = 0,09

По таблице найдем 0,697

i_тр = i_efх2/л, см, (2.42)

i_тр = 8,4/80 = 0,105м = 10,5 см

Здесь приняли i_efх2 = 8,4 м

По сортаменту принимаем 30Б2:

А = 46,67 см², h = 299 мм, b = 140 мм, t_w = 6 мм, t_f = 10 мм, r₁ = 1.5 см;

P = 0.037 Т/м; i_x = 12.5 см; W_x = 487.8 см; I_x = 7293 см⁴; i_y = 3,13 см;

W_y = 65,5 см; I_y = 458,6см⁴;

Уточняем:

л_х = l_efх2/i_x , (2.43)

л_х = 8,4/0,125 = 67,2 < 150

0,779

2.2.3 Проверка принятого сечения по прочности и устойчивости

- в плоскости колонны:

, МПа; (2.44)

; (2.45)

где - предельная гибкость;

- коэффициент, принимаемый не менее 0,5

,(2.46)

;

< 240 МПа

- из плоскости колонны:

л_у = l_efу2/i_у ,(2.47)

л_у = 3,27/0,0313 = 104,47

0,529

;

;

< 240 МПа

Устойчивость из плоскости обеспечена. Окончательно оставляем двутавр 30Б2.

2.2.4 Определение усилий в ветвях колонны несимметричного сечения

Расчетные усилия:

N_np1 = -379,53 кН, N_np2 = -312,47 кН

N₁ = -692,0 кН, N₂ = -692,0 кН

М₁ = 25,15 кНм, М₂ = 25,15 кНм

Определение усилий в ветвях колонны несимметричного сечения:

- во внутренней ветви:

, кН; (2.48)

где - расчётное продольное усилие во внутренней ветви, кН;

- расстояние от центра тяжести до наружной грани наружной ветви, м;

h₀ - расстояние между осями, проходящими через центры тяжести ветвей, м;

- расчётный момент во внутренней ветви, кНм.

- в наружной ветви:

, кН; (2.49)

где , , , - аналогично, как и для внутренней ветви

В предварительных расчетах:

у₁ = , м, (2.50)

у₂ = h₀ - у₁, м,(2.51)

Примем z₀ = 20 мм,

h₀ = h_н - z₀ , м,(2.52)

h₀ = 750-20 = 730 мм = 0.73 м

у₁ = = 0,33 м = 330 мм;

у₂ = 0,73 - 0,33 = 0,4 м

413,63 кН

= 347,27 кН

2.2.5 Определение требуемой площади сечения ветвей и требуемых радиусов инерции

Предварительно задаемся гибкостью л = 80

=

ц = 0,697

Определяем требуемую площадь сечения ветвей:

А_В = , см², (2.53)

А_В1 = = 0,00247 м² = 24,7 см²

А_В2 = = 0,00208 м² = 20,8 см²

Для внутренней ветви (1) подбираем двутавр № 20Б1:

А _В1 = 28.49 см², h = 200 мм, b = 100 мм, t_w = 5.6 мм, t_f = 8.5 мм,

r₁ = 1.2см; P = 0.022 Т/м; i_x = 2.23 см; W_x = 28.5 см; I_x = 142.3 см⁴;

i_y = 8.26 см; W_y = 194.3 см; I_y = 1943 см⁴

Для наружной ветви (2) подбираем швеллер № 20П:

А _В1 = 23.40 см², h = 200 мм, b = 76 мм, t_w = 5.2 мм, t_f = 9.0 мм, r₁ = 0.95см; r₂ = 0.55см ; P = 0.018 Т/м; i_x = 2.39 см; W_x = 25.2 см; I_x = 134см⁴; i_y = 8.08 см; W_y = 153 см; I_y = 1530 см⁴; z₀ = 23 мм

Уточняем положение центра тяжести сечения колонны:

h₀ = h - z₀, мм, (2.54)

h₀ = 750-23 = 727 мм

у₁ = , мм,(2.55)

у₁ =

у₂ = 727 - 327.8 = 399.2 мм

Рисунок 2.12 - Сечение нижней части средней колонны

Уточняем усилия в ветвях:

=

2.2.6 Проверка принятого сечения по гибкости и устойчивости

Внутренняя ветвь:

- в плоскости колонны:

, МПа; (2.56)

где - уточнённое усилие во внутренней ветви;

- принятая площадь внутренней ветви

; (2.57)

где l_B1 = 1.46 м

_х = ц_х = 0.789

= 0,768

[л_х] = 180 60 х 0,768 = 133,9 > л _В1 = 65,47

МПа < 240 МПа

- из плоскости колонны:

,(2.58)

_у =

ц_у = 0,679

= 0,893

[л_у] = 180 60 х 0,893 = 126,4 > л _В1 = 82,69

МПа < 240 МПа

Оставляем двутавр №20Б1.

Наружная ветвь:

- в плоскости колонны:

_х = ц_х = 0.729

= 0,847

[л_х] = 180 60 х 0,847 = 129,2 > л _В2 = 61,09

МПа < 240 МПа

- из плоскости колонны:

_у =

ц_у = 0,619

= 0,997

[л_у] = 180 60 х 0,997 = 120,2 > л _В1 = 84,53

МПа < 240 МПа

Все проверки выполняются.

2.2.7 Расчёт элементов решётки

Элементы решетки сквозных внецентренно-сжатых колонн рассчитывают на поперечную силу, равную большему из значений, определенному при статическом расчете или условную поперечную силу Q_fic.

Q_fic = , кН; (2.59)

Условную поперечную силу можно определить по упрощенной формуле: при МПа

Q_fic = 0,3 Ч А, кН; (2.60)

Q_fic = 0,3 Ч (28.49 + 23.40 ) = 15.57 кН > Q_max = 14.90 кН,

но т.к. средний пролёт предполагается эксплуатировать сначала отдельно от крайних, то расчёт элементов решётки будем производить на силу, туже, что и для крайней колонны, т.е на Q_max = 90.26 кН

Усилие сжатия в раскосе определяется по формуле:

N_d = , кН; (2.61)

N_d = кН

где б = 45° - угол наклона раскоса к вертикали.

Сечение элементов решетки подбирают аналогично тому, как это делается в центрально сжатых колоннах по формуле:

А_ТР = , м²; (2.62)

где г_с = 0,75 - для раскосов из одиночных уголков, а приняли 240 МПа как для фасона t<10 мм.

ц_d - коэфф. продольного изгиба, определяемый по гибкости л_max