Критерии и методы оптимального проектирования

РАСЧЕТ ВАРИАНТОВ КОМПОНОВКИ

ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ЗДАНИЯ

1.1 Цель курсового проекта

Цель курсового проекта - познакомить студентов с основными принципами компоновки производственных зданий, методикой выбора экономичных схем стального каркаса и основных конструкций, а также с методами статических и конструктивных расчетов несущих систем и разработкой рабочих чертежей на стадии КМ и КМД.

Темой курсового проекта является расчёт и конструирование основных несущих конструкций одноэтажного производственного здания, оборудованного мостовыми электрическими кранами.

Курсовой проект состоит из четырех разделов, охватывающих основные этапы проектирования зданий и сооружений:

1. Выбор варианта компоновки конструктивной схемы стального каркаса одноэтажного производственного здания.

2. Статический расчёт поперечной рамы каркаса.

3. Подбор сечения, его проверка и конструирование верхней сплошной и нижней сквозной частей, а также базы и оголовка внецентренно сжатой ступенчатой колонны.

4. Подбор сечений стержней, конструирование узлов и графическое оформление рабочих чертежей стропильной фермы.

Объём проекта - 2 листа чертежей формата А1 (594х841мм) и пояснительная записка на 30 - 50 страницах.

В начале записки должно быть приведено задание на курсовой проект, в конце прилагается список использованной литературы. Записка подписывается автором. Объём отдельных этапов работы составляет разработка схемы каркаса и анализ вариантов - 20%, статический расчёт рамы - 10%, расчёт и конструирование ригеля рамы - 20%, расчет и конструирование стоек рамы - 20%, оформление чертежей и пояснительной записки - 30%.

Критерии и методы оптимального проектирования

Любая задача строительного проектирования является многовариантной, то есть имеет множество возможных решений, отличающихся всеми или большинством сравниваемых показателей. Для того, что бы из всего многообразия варьируемых параметров сделать обоснованный выбор, необходимо иметь ограниченное число формализованных критериев оптимальности конструкции. Такими оценочными критериями являются масса или стоимость конструкций, трудозатраты на изготовление, транспортировку и монтаж, а так же затраты, связанные с их эксплуатацией.

В том случае, когда варьируемые параметры имеют геометрическую природу ( например, размеры сечения или его элементов), и вся конструкция выполнена из одного материала, критерием оптимальности является минимум ее массы.

Когда конструктивно однотипные элементы выполняются из разных материалов, существенно отличающихся удельной прочностью и стоимостью, в качестве оценочного критерия используется стоимость материала конструкций.

Для сравнения вариантов, отличающихся не только геометрическими размерами и материалом, но и конструктивными решениями и, в связи с этим, технологией и трудоемкостью изготовления, в качестве оценочного критерия используется заводская себестоимость конструкций.

Варианты, отличающиеся количеством монтажных элементов, их габаритами и весом, условиями поставки и степенью заводской готовности, имеют различные показатели стоимости конструкций, транспортных расходов и трудоемкости монтажа. В этом случае в качестве интегрального оценочного критерия используется стоимость конструкций " в деле", которая отражает в денежном выражении единовременные затраты на создание здания или сооружения.

Необходимо отметить, что чем более обобщенными являются оценочные критерии, тем больше данных необходимо для их определения и тем труднее это сделать на стадии принятия основных технических решений (стадии разработки Технического проекта), когда детальное конструирование элементов еще не выполнено.

Оптимальными параметрами конструкции или конструктивного комплекса являются такие параметры, которые, безусловно отвечая требованиям организации производственного процесса, надежности, долговечности и ремонтопригодности, в то же время минимизируют значение принятого оценочного критерия (расхода или стоимости материалов, стоимости " в деле" или приведенных затрат). Для определения оптимальных параметров конструкции могут быть использованы методы сравнения конкурентоспособных вариантов, построения функции качества (веса, стоимости) и исследования ее на минимум, применен аппарат математического программирования для решения линейных, нелинейных и динамических задач. Из перечисленных методов, сравнение вариантов является наиболее простым и доступным при " ручном" (не автоматизированном) проектировании, в то же время значительно уступая строгим математическим методам в точности полученных результатов.

В курсовом проекте в учебных целях предлагается выполнить сравнение двух из трех возможных вариантов компоновочной схемы, наиболее широко используемых в каркасах одноэтажных однопролетных производственных зданий и приведенных на рис.1.

Приступая к сравнению вариантов, на основе исходных данных необходимо выполнить компоновку конструктивной схемы каркаса и поперечной рамы для каждого из выбранных вариантов.

Элементами каркаса, определяющими в основном его материалоемкость и стоимость, являются несущие конструкции покрытия, подкрановые балки и колонны. Количество типоразмеров основных несущих конструкций и их общее количество для каждого варианта находится исходя из заданных размеров здания и принятой компоновочной схемы. Вес конструкций и расход стали на основные элементы определяются по эмпирическим формулам или таблицам в зависимости от их параметров (конструктивной формы, характера работы, пролета, шага) и величины действующих нагрузок для каждого рассматриваемого варианта.

Компоновка конструктивной схемы стального каркаса

Одноэтажного производственного здания

Указания по выполнению компоновочной части курсового проекта

При компоновке конструктивной схемы рамного каркаса производственного здания решаются следующие вопросы:

· выбор типа рамы (в зависимости от вида примыкания, жёсткое или шарнирное сопряжение ригеля с колонной);

· выбор ограждающих конструкций здания (отдельно для каждого варианта здания);

· разбивка сетки колонн;

· выбор шага рам;

· определение поперечной рамы;

· разработка схемы связей по каркасу;

· разработка схемы фахверка.

Выбор типа поперечной рамы

Опирание колонн производственных зданий на фундаменты обычно конструируется жёстким. Сопряжение ригелей с колоннами принимается жёстким или шарнирным. Большая жёсткость каркаса необходима в цехах с мостовыми кранами, работающими весьма интенсивно. В этих цехах горизонтальные перемещения могут препятствовать нормальной эксплуатации мостовых кранов. Однако жёсткое сопряжение препятствует типизации ферм, на которые в том случае передаются значительные опорные моменты, разные для рам с разными параметрами. Поэтому рекомендуется жёсткое сопряжение применять для зданий большой высоты, более 20м; при грузоподъемности мостовых кранов с гибким подвесом, 1250кН и более; при кранах с тяжёлым режимом работы; при кранах с жёстким подвесом. В остальных случаях применяется шарнирное сопряжение ригеля с колонной.

Выбор ограждающих конструкций здания

Тип и размеры ограждающих конструкций стен и покрытий принимаются в зависимости от назначения здания, климатических условий района строительства, конструктивных особенностей возможных вариантов ограждения (беспрогонных, прогонных покрытий и др.). Ограждающие конструкции принимаются по табл. 3

Разбивка сетки колонн

Для одноэтажных производственных зданий с мостовыми кранами, в соответствии с основными положениями по унификации объёмно-планировочных и конструктивных решений пролёты и шаги колонн назначаются кратными 6м, высота помещений кратна 0, 6м. Разделение зданий на температурные отсеки производится в соответствии с указаниями табл. 1, где указаны предельные размеры температурных блоков здания.

Привязка колонн в торцах зданий, в поперечных температурных швах к поперечным разбивочным осям зависит от конструктивного решения стенового ограждения.

Предельные размеры температурных блоков здания Таблица 1

Характеристика здания	Стальной каркас	Смешанный каркас
	длина блока вдоль здания	Ширина блока Поперек зд.	длина блока вдоль здания	ширина бл. поперек зд

Отапливаемое	230 (160)	150 (110)
Неотапливаемое	200 (140)	120 (90)

Таблица 2

Весовые характеристики конструкций покрытия

Состав нагрузок	Норма- тивная, кН/м²	К-т надёжн. по наг- рузке	Расчёт ная, кН/м²
Покрытие по железобетонным плитам (беспрогонный тип кровли)
Трехслойный рубероидный ковер	0.1	1.30	0.13
Асфальтовая стяжка r=16...18 кН/м³	0.33	1.30	0.43
g=0.02м; 0.02х16.5=0.33
Утеплитель r=5кН/м³	0.50	1.30	0.65
g=0.06...0.12м; 0.1х5=0.5
Сборные железобетонные плиты покрытий размером
0.3х3.0х6.0м	1.36	1.10	1.50
3.0х12.0м	2.05	1.10	2.255
Собственная масса стропильных
ферм L=24...30м
g_ф =0.007...0.009; k=1.2
L^. g_ф^.k=24^.0.007^.1.2=0.2	0.20	1.05	0.21

Покрытие по стальным профилированным настилам (прогонный тип кровли)
Гравийная защита	0.30	1.20	0.36
Трёхслойный рубероидный ковёр	0.10	1.30	0.13
Утеплитель—пенопласт ФРП-1
r=1кН/м³; t=0.05м; g=1х0.05	0.05	1.30	0.065
Стальной профилированный настил
t=0.001м	0.15	1.05	0.16
Собственный вес прогонов
g=0.1...0.12кН/м²	0.10	1.05	0.11
Собственный вес фермы (L=24м)
L^.k^. g_ф =24^.1, 2^.0.007=0.2	0.2	1.05	0.21

Примечания: 1. Толщину слоя утеплителя из пенобетона

рекомендуется применять для 1и 2снеговых зон t=0.08м, для 3 и 4 зон t=0.1м, для 5 и 6 зон t=0.12м.

2. При определении собственной массы ферм принимается:

а) g_ф—коэффициент весовой характеристики ферм; при L=24м

g_ф = 0.007, при L=30м g_ф =0.009;

б) коэффициент k= 1.2 учитывает массу связей по фермам.

Таблица 3

Весовые характеристики ограждающих стеновых конструкций

Конструкции	Нормативная Нагрузка, кН/м2	К-т Надёжности по нагруз- ке	Расчётная нагрузка, кН/м2
Железобетонные стеновые
панели неотапливаемых
зданий размерами, м
1.2х6	1.10	1.1	1.21
1.8х6	1.00	1.1	1.10
1.2х12	1.94	1.1	2.13
1.8х12	1.62	1.1	1.78
2.4х12	1.53	1.1	1.68

Трёхслойные стеновые
железобетонные панели
для отапливаемых зда-
ний размерами, м
1.2х6	2.36	1.1	2.60
	2.22	1.1	2.44

Трёхслойные стеновые
панели со стальной об-
лицовкой толщиной, мм
	0.165	1.1	0.182
Трёхслойные стеновые
панели со стальной об-
лицовкой толщиной, мм
	0.172	1.1	0.189
	0.163	1.1	0.201

Рис. 1. Схема каркаса поперечной рамы одноэтажного промышленного здания.

Компоновка поперечной рамы

При назначении основных размеров поперечной рамы производственных зданий должны выполняться следующие условия:

обеспечение габаритов для передвижения мостовых кранов;

обеспечение жёсткости верхней и нижней частей колонн;

обеспечение требований унификации объемно-планировочных и конструктивных решений.

Компоновку поперечной рамы выполняют на основании задания на курсовое проектирование. В задании указаны пролёт здания L; грузоподъемность крана Q; режим работы крана; число кранов; отметка головки кранового рельса Н₁; нулевая отметка (уровень чистого пола) 0.000; шаг рам. Компоновку поперечной рамы производят для шага 6 и 12м. Привязку размеров по вертикали производят относительно отметки чистого пола, принимая её нулевой, а по горизонтали относительно разбивочных осей А и Б (рис.1).

Вертикальные габариты здания зависят от технологических условий производства и определяются расстоянием от уровня пола до головки кранового рельса Н₁ и расстоянием от головки кранового рельса до низа несущих конструкций покрытия Н₂.

Размер Н₂ диктуется высотой мостового крана

Н₂= (Н_к +100)+f, (1.1)

где Н_к+100 —расстояние от головки рельса до верхней точки тележки крана плюс установленный по требованиям техники безопасности зазор, равный 100мм;

f —размер, учитывающий прогиб конструкций покрытия, принимаемый равным 200 ¸ 400 мм.

Габариты мостовых кранов даются в стандартах и каталогах, а также приведены в прил.1 т1.

Окончательный размер Н₂ принимается кратным 200мм. Высота цеха от уровня пола до низа стропильных ферм

Н₀= Н₂ + Н₁, (1.2)

где Н₁ - отметка головки кранового рельса, которая дана в задании на проектирование.

Размер Н₀принимается кратным 0, 6 м из условия соизмеримости со стандартными ограждающими конструкциями.

Затем устанавливаются размеры верхней части колонны

Н_в = h_б+ h_р+ Н₂, (1.3)

где h_б- высота подкрановой балки, которая принимается по прил.1 таб.1;

h_р- высота кранового рельса, принимается по прил.1 таб.1;

Размер нижней части колонн

Н_н = Н_о- Н_в + Н_загл, , (1.4)

где Н_загл= 0.6...1.0м — обычно принимаемое заглубление опорной плиты башмака колонны ниже нулевой отметки пола.

Общая высота колонны рамы от базы до низа ригеля

Н= Н_в + Н_н (1.5)

Высота части колонны в пределах ригеля Н_фзависит от принятой конструкции стропильных ферм с параллельными поясами, которые применяют как при шарнирном, так и при жёстком сопряжении ригеля с колонной.

При определении горизонтальных размеров учитываются унифицированные привязки колонн к разбивочным осям. Привязка наружной грани колонны к оси может быть нулевой; 250 или 500 мм. Нулевую привязку применяют в зданиях без мостовых кранов, также в невысоких зданиях при шаге колонн 6.0м, оборудованных кранами грузоподъёмностью не более 300кН. Привязку размером а = 500 мм принимают для относительно высоких зданий с кранами грузоподъёмностью 80 т и более, в остальных случаях В_о= 250 мм.

Высоту сечения верхней части ступенчатой колонны Вв назначают с учётом унифицированных привязок наружных граней колонн к разбивочным осям, а также (при фермах из парных уголков) установленной ГОСТ 23119— привязки ферм к разбивочной оси (200мм.).Таким образом, высота сечения верхней части колонны Вв может быть 450 мм (250+200) и 700мм(500+200), но не менее 1/12 её высоты Н_в.

Высота сечения нижней части колонны

B_н =l + В_о , (1.6)

где l= В₁ + (Вв –В_О) + С, устанавливается кратно 250мм.

Ели сделать подстановку, то формулу 1.6 можно записать по другому

B_н = В₁ + Вв + С, который также устанавливается кратно 250мм.

В₁ _- размер части кранового моста, выступающей за ось рельса (см. рис. 1 и прил.1); С =75 – минимальный зазор между краном и колонной по требованиям техники безопасности.

С учётом обеспечения жёсткости цеха в поперечном направлении высота сечения нижней части колонны назначается не менее 1/20 H.

Верхняя часть колонны обычно проектируется сплошной, составного двутаврового сечения, нижняя часть принимается сплошной при ширине до 1 м, а при большей ширине - сквозной.

Прогоны

Вес прогонов и расход металла на прогоны в прогонных системах покрытия определяется по таблице 1, в зависимости от пролета прогонов (шага ферм) и расчетной погонной нагрузки на прогоны, равной

где - нормативная величина нагрузки от собственного веса конструкции покрытия (кН/м²), принимаемая в соответствии с заданием,

g_f.пк - усредненный коэффициент надежности по нагрузке для ограждающей конструкции покрытия, принимается 1, 2

j - угол наклона кровли к горизонту (при уклоне кровли

i £ 1/8, cos(j)=1

- нормативная величина расхода стали на прогоны, принимается предварительно равной 0.15 кПа при пролете прогонов 6 м. и 0.20 кПа при пролете 12 м., и затем для определенного сечения прогонов уточняется по таблице 1

S_о - расчетная величина нагрузки от веса снегового покрова, принимается по заданию (прил.4 табл.4).

b_пр. - шаг прогонов, принимается равным 3м.,

Таблица 4

Расход стали на прогоны

Пролет прогонов 6 м	Пролет прогонов 12 м
Сечение	Расчетн. нагрузка кН/м.п	Вес 1 шт. кг.	Расход стали кг/м²	Схема прого-на	Расчетн.нагрузка кН/м.п	Вес 1 шт. кг.	Расход стали кг/м²
	7.40 10.00 12.60 14.80 20.00		6.11 6.84 8.05 12.22 13.89		7.20 9.50 14.00 18.00		9.17 11.92 14.27 17.50
Примечание: расход стали определен для шага прогонов 3 м

Дополнительный расход стали на тяжи (при скатной кровле) учитывается умножением расхода стали на прогоны на коэффициент 1, 1.

Стропильные фермы

Вес стропильных ферм со связями определяется в зависимости от очертания фермы:

а) фермы с параллельными поясами или с уклоном верхнего пояса

(1/8 - 1/12) L.

Нормативная величина собственного веса фермы определяется по формуле

,

где - суммарная нормативная нагрузка на 1 м² горизонтальной проекции покрытия от собственного веса ограждающей конструкции, прогонов ( по фактическому расходу стали на прогоны), стропильных ферм и связей покрытия, снегового покрова (в кПа/м²)

( кН/м² )

При выполнении предварительных расчетов, нагрузка от собственного веса фермы со связями q_нф принимается равной 0.3 кПа для беспрогонного покрытия и 0, 2 кПа для прогонного

b_ф - шаг стропильных ферм ( в м)

a - коэффициент равный 1.4 при использовании в ферме покрытия стали С235 - С285 (обычной прочности) и равный 1.3 при использовании стали С345 и выше (повышенной прочности)

L - пролет стропильной фермы (в м).

б) треугольные фермы

Нормативная величина собственного веса треугольной фермы определяется в зависимости от веса ее поясов по формуле:

( в кН ),

где a - коэффициент, учитывающий дополнительный расход металла на соединительную решетку, в легких фермах принимается равным 0.3

y_к - конструктивный коэффициент, в легких сварных фермах принимается равным 2.25

- вес поясов фермы, определяется по формуле

( кН ),

где R_у - расчетное сопротивление стали поясов фермы (в кН/м²)

h_ф - высота фермы в коньке ( в м. )

g - объемная плотность стали ( 78.5 кН/м)

j - угол наклона верхнего пояса фермы к горизонту Значения величин , b_ф, и L определены в пункте а) настоящего параграфа.

Расход стали на стропильные фермы определяется по формуле

( кг/м² )

Подстропильные фермы

Нормативная величина собственного веса подстропильной фермы пролетом 12 метров при действии одной сосредоточенной силы (опорной реакции стропильной фермы) в середине пролета может быть определена по формуле:

( в кН ), где

L_пф - пролет подстропильной фермы, равный шагу колонн каркаса B ( в м)

a_пф - коэффициент веса, определяется по интерполяции в зависимости от величины опорной реакции стропильной фермы R ( в кН )

при R = 100 - 400 кН a_пф = 0.044 - 0.104

Расход стали на подстропильные фермы определяется по формуле

( в кг/м²)

Подкрановые балки

Вес всех элементов, входящих в комплекс подкрановой конструкции (подкрановой балки со связями, тормозной конструкции, подкранового рельса с деталями крепления ), может быть определен по формуле:

( в кН ), где

L_пб - пролет подкрановой балки, равный шагу колонн каркаса В ( в м.)

a_пб - коэффициент, значение которого определяется в зависимости от грузоподъемности главного крюка крана большей грузоподъемности из числа работающих в здании:

для кранов Q_max = 200 - 500 kH, a_пб = 0.24 - 0.35

Q_max = 800 - 2000 kH a_пб = 0.37 - 0.47

для промежуточных значений Q_max величина коэффициента a_пб определяется по интерполяции

g_кр - вес 1 погонного метра подкранового рельса ( kH ), тип рельса и его характеристики определяются в зависимости от грузоподъемности большего из кранов, работающих в здании, по прил.1.

К_пб - конструктивный коэффициент, учитывающий вес тормозной конструкции, связей и элементов крепления рельса, принимается равным 1.2.

Расход стали на подкрановые балки определяется по формуле

( в кг/м2 )

Колонны каркаса

Нормативная величина собственного веса участка колонны может быть определена по формуле:

( кH ),

где l_{k, i} - длина участка колонны определенной конструктивной формы, испытывающего воздействие постоянной по величине нормальной силы ( м).

- расчетная продольная сжимающая сила, действующая в пределах рассматриваемого участка и вызванная совместным действием всех возможных j нагрузок

K_м - коэффициент, учитывающий влияние изгибающего момента на величину площади поперечного сечения колонны. В ступенчатых колоннах для надкрановой части сплошного сечения K_м = 0.25 - 0.30, для сквозной подкрановой части, имеющей значительно более развитое сечение K_м = 0.4 - 0.5.

y_к - конструктивный коэффициент, для сплошной надкрановой части колонны j к = 1.2 - 1.6, для сквозной подкрановой части y_к = 1.7 - 2.4.

Значения величин g и R_у определены в параграфе 3.2.б.

Так как в ступенчатых колоннах одноэтажных производственных зданий конструктивные решения и величина действующей нормальной силы в надкрановой и подкрановой частях значительно отличаются, определение веса этих частей выполняется отдельно и вес колонны определяется как сумма весов надкрановой и подкрановой частей:

G_к = G_к.в + G_к.н

Нормальная сила, действующая в надкрановой части колонны, определяется от действия постоянных нагрузок собственного веса: ограждающей конструкции покрытия, прогонов (при прогонном решении покрытия), стропильной фермы со связями, подстропильной фермы (при планировочном решении покрытия с подстропильными фермами), стенового ограждения, расположенного в пределах надкрановой части колонны (от уровня крановой консоли до верха стены), собственного веса надкрановой части колонны (на стадии сравнения вариантов этой величиной можно пренебречь) и снеговой нагрузки.

Нормальная сила, действующая в подкрановой части колонны, определяется от действия нормальной силы в надкрановой части, постоянной нагрузки собственного веса стенового ограждения, расположенного в пределах подкрановой части колонны (от нулевой отметки до уровня подкрановой консоли), собственного веса подкрановой части колонны (на стадии сравнения вариантов этой величиной можно пренебречь), собственного веса подкрановой балки, включающего вес связей и рельса с креплением, максимального вертикального давления мостовых кранов, передаваемого на колонну.

Методика определения величины всех перечисленных выше нормальных сил подробно изложена в разделе Сбор нагрузок и статический расчет поперечной рамы настоящих методических указаний. Расход стали на колонны определяется по формуле:

g_к = 2 × G_к / ( L × B ) ( кг/м² )

1.5 Выбор оптимального варианта компоновочной схемы

Каркаса здания

После определения веса основных конструктивных элементов каркаса и расхода стали на 1 м² площади цеха по каждому из элементов, подсчитывается количество монтажных единиц, вес всех элементов данного типа, общее количество монтажных единиц всех типов, общий расход стали на каркас и общий расход стали на 1 м² площади здания по каждому из рассмотренных вариантов, результаты подсчетов заносятся в таблицу 5.

Таблица 5

Основные показатели по вариантам

Вид конструктивного элемента	Вариант 1	Вариант 2
Вес эл-та, тн	Кол-во шт.	Вес всех эл-тов, тн.	Рас-ходстали, кг/м²	Вес эл-та, тн.	Кол-во шт.	Вес всех эл- тов, тн.	Расход стали, кг/м²
Прогоны Стропильные фермы Подстропиль-ные фермы Подкрановые балки Колонны
И т о г о:

на основные конструктивные Во избежание грубых ошибок при выполнении сравнения вариантов, полученные результаты следует сравнить с укрупненными показателями расхода металла элементы каркаса и на каркас в целом, приведенными в таблице 6.

Таблица 6

Расход металла на производственные здания общего назначения

Q, т	Расход стали, кг/м² здания
покрытие	подкрановая констр.	колонны	всего

Примечание: Для промежуточных значений грузоподъемности мостовых кранов величина расхода металла определяется по интерполяции.

Для дальнейшей разработки принимается вариант, имеющий существенно меньший (отличающийся более чем на 5%) суммарный расход стали. В том случае, когда суммарный расход металла отличается незначительно, для дальнейшей разработки принимается вариант, имеющий меньшее общее количество монтажных элементов.

Расчетная схема рамы

Расчетную схему рамы устанавливают по ее конструктивной схеме, установленной в компоновочной части проекта. В расчетной схеме должны быть определены длины всех элементов и отдельных их участков с различными моментами инерции, соотношение между моментами инерции отдельных участков, виды сопряженных элементов друг с другом и фундаментом. Пролет рамы L в расчетной схеме принимают равным пролету в конструктивной схеме. Несовпадение центров тяжести верхней и нижней частей колонны учитывают на уровне обреза фундамента. Решетчатый ригель заменяется эквивалентным, ось которого совмещается с осью пояса ригеля.

При статическом расчете необходимо задаться отношением моментов инерции элементов рам. Эти отношения можно принимать в пределах: I_н/I_в=5…10; I_р/I_н=2…6.

На рисунке 2 представлены конструктивная и расчетная схемы с жестким и шарнирным сопряжением ригеля с колонной.

Рис.2. Компоновочные расчетные схемы:

а) с жестким сопряжением ригеля и колонны;

б) с шарнирным сопряжением ригеля и колонны.

Постоянная нагрузка

Схема загружения рамы постоянной нагрузкой приведена на рис.3.

Рис.3. Схема постоянной нагрузки

Равномерно-распределенная нагрузка от веса покрытия (шатра), приложенная к ригелю рамы

(2.1.)

где - расчетная нагрузка на 1м³ покрытия определяется от принятой конструкции кровли (см.табл.2.);

- шаг рам.

При шарнирном сопряжении ригеля с колонной необходимо учесть внецентренность опирания фермы на колонну, из-за которой возникает сосредоточенный момент

(2.2.)

где - опорная реакция ригеля;

е – эксцентриситет приложения опорной реакции.

В месте изменения сечения в ступенчатой колонне возникает момент

(2.3.)

где е₁ – эксцентриситет приложения опорной реакции F_т, равный смещению центров тяжести верхней и нижней частей колонны.

Сосредоточенные нагрузки от массы верхней и нижней частей колонны условно приложены к низу каждой части колонны.

Собственная масса подкрановых балок условно учитывается при подсчете временных нагрузок от мостовых кранов.

Снеговая нагрузка

Равномерно распределенная расчетная снеговая нагрузка, приложенная к ригелю рамы (2.4.)

где S_o – расчетное значение веса снегового покрова на 1м² горизонтальной поверхности земли, принимаемое по табл.7 в зависимости от снегового района России.

Таблица 7

Вес снегового покрова на 1м²

Снеговые районы России	I	II	III	IV	V	VI
S, кПа	0, 8	1, 2	1, 8	2, 4	3, 2	4, 0
(кгс/м²)	(80)	(120)	(180)	(240)	(320)	(400)

μ - коэффициент перехода от массы снегового покрова земли к снеговой нагрузке на покрытие, принимаемой в соответствии сп.п.5.3. 5.6 (2), при уклоне поверхности покрытия α =60° μ =0, при α ≤ 25° μ =1;

Момент от снеговой нагрузки , воздействует на раму аналогично нагрузке от шатра (рис 3).

Ветровая нагрузка

Распределенная расчетная ветровая нагрузка, приложенная к раме:

(2.5)

Таблица 8

Нормативное давление ветра

Снеговые районы России
ω _о, кПа	0, 17	0, 23	0, 30	0, 48	0, 60	0, 73	0, 85
(кгс/м²)	(17)	(23)	(30)	(48)	(60)	(73)	(85)

где γ _f – коэффициент надежности по ветровой нагрузке равен 1.4;

ω _о – нормативное значение ветрового давления принимается в зависимости от ветрового района России по данным п.6.4.(2) и табл.8.

κ – коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте, определяется в зависимости от типа местности по табл.6.п.6.5.(2) или табл.9;

с – аэродинамический коэффициент, определяемый по приложение 4(2), равный 0.8 с наветренной стороны и 0.6 – с подветренной стороны.

Действительная эпюра ветровой нагрузки упрощается применительно к расчетной схеме рамы. Распределенная различной интенсивности ветровая нагрузка от нижнего пояса ригеля до уровня пола заменяется эквивалентной равномерно распределенной нагрузкой для активного давления и отсоса

, (2.6.)

где g_В10 – расчетная ветровая нагрузка на высоте 10м;

Таблица 9

Значение коэффициентов

12 3 4 5 6 7 8 9 10 Следующая ⇒