1 Компоновка стального каркаса
Определение вертикальных размеров
Вертикальные размеры:
Расстояние от головки подкранового рельса до низа несущих конструкций покрытия определяется следующим образом:
где Нкр=2750 мм-габаритная высота крана по ГОСТ на кран по таблице [2];
100 мм-конструктивный зазор в мм по ГОСТ;
f=1040 мм-зазор, учитывающий прогибы конструкций покрытия;
.
Отметка головки подкранового рельса определяется по формуле:
где Н0 = 12000 мм- полезная высота цеха;
.
Определяем длину верхней части колонны до низа ригеля по формуле:
где НПБ = 1070 мм-высота типовой подкрановой балки пролётом 36 м для крана грузоподъёмностью 32 т[2];
hр-120 мм-высота подкранового рельса;
.
Длину нижней части колонны определяем по формуле:
где hb=600 мм – высота заглубления базы ниже отметки чистого пола;
Полную высоту колонны находим по формуле:
Высота ригеля фермы на опоре, рекомендуемая по типовым конструкциям по серии 1.460.3-18, Нф=3150 мм.
Горизонтальные размеры:
Высоту поперечного сечения верхней части колонны (рис.1.1) определяем по формуле:
,
Принимаем h2=500 мм. Привязка а=250 мм.
Высоту сечения нижней части колонны найдём из выражения:
Расстояние от разбивочной оси ряда колонн до оси подкрановой балки должно удовлетворять условию:
где В-вылет концевой балки за пределы оси рельса;
с75+450-конструктивный зазор между торцом мостового крана и внутренней плоскости колонны;
Принимаем . Тогда:
Проектируем нижнюю часть колонны сплошной.
2 Сбор нагрузок
2.1 Постоянная нагрузка на ригель
2.1.1 Расчет настила
Настил подбирается исходя из предельной равномерно распределённой нагрузки и расчётной схемы профилированных листов по ГОСТ 24045-94. Шаг листов настила составляет 3 м.
Принимаем трёхпролётную расчётную схему. Производим сбор нагрузок на настил в табл.1:
Таблица 1 – Определение нагрузки на профилированный настил
Тип и состав покрытия |
Ед. изм. |
Нормативное значение |
γf |
Расчетное значение |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
Гидроизоляция 2слоя техноэласта с посыпкой |
кН/м2 |
0,05∙2=0,10 |
1,2 |
0,12 |
Утеплитель – пенопласт ПХВ-1 толщина t=120 мм=0,12 м; γ=130 кг/м3 |
кН/м2 |
0,156 |
1,2 |
0,1872 |
Пароизоляция – 1 слой изопласта |
кН/м2 |
0,05 |
1,2 |
0,06 |
Снеговая нагрузка μ=1 |
кН/м2 |
1,26 |
1,43 |
1,8 |
Всего: |
кН/м2 |
1,56 |
|
2,17 |
Принимаем настил НС44-1000-0,7 с нагрузками для трёхпролётной схемы 2,85 кН/м2, вес настила 0,074 кН/м2.
2.1.2 Расчет прогонов
На прогон покрытия действует нагрузка от веса покрытия и веса снегового покрова. Постоянная нагрузка от веса покрытия приведена в таблице 2.
Таблица 2 –Состав покрытия
Тип и состав покрытия |
Ед. изм. |
Нормативное значение |
γf |
Расчетное значение |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
Гидроизоляция 2слоя техноэласта с посыпкой |
кН/м2 |
0,05∙2=0,10 |
1,2 |
0,12 |
Утеплитель – пенопласт ПХВ-1 толщина t=120 мм=0,12 м; γ=130 кг/м3 |
кН/м2 |
0,156 |
1,2 |
0,1872 |
Пароизоляция – 1 слой изоспана |
кН/м2 |
0,05 |
1,2 |
0,06 |
Профнастил НС44-1000-0,7 |
кН/м2 |
0,074 |
1,05 |
0,077 |
Всего: |
кН/м2 |
0,38 |
|
0,442 |
Нормативная линейная нагрузка от веса покрытия на прогон определяется по формуле:
- нормативная нагрузка от веса покрытия, ,
–шаг прогонов;
Расчетная линейная нагрузка от веса покрытия на прогон определяется по формуле:
где - расчетная нагрузка от веса покрытия,.
Расчетная линейная нагрузка от веса снегового покрова на прогон определяется по формуле:
Нормативная линейная нагрузка от веса снегового покрова на прогон определяется по формуле:
где k=0,7 – коэффициент перехода от расчетного значения снеговой нагрузки к нормативному (п.5.7 [2]).
Суммарная нормативная нагрузка на прогон составляет:
- нормативное значение веса 1 п.м. прогона (принимаем =0,42 кН/м).
Суммарная расчетная нагрузка на прогон составляет:
- расчетное значение веса 1 м. прогона (принимаем =0,47кН/м, 1,05 – коэффициент перехода от нормативного значения к расчетному).
В общем случае прогоны, расположенные на скате кровли, работают на изгиб в двух плоскостях. Составляющие нагрузки qxи qy равны:
где α-угол наклона кровли к горизонту, α=1,146̊.
;
Расчётные моменты от составляющих qx и qy равны:
;
В соответствии с принятой расчетной схемой прогона (рисунок 6) максимальные расчетные усилия в прогоне:
кНм
кН
где l=12 м– шаг ферм.
Для климатического района II4 подбираем сталь для прогона. Балки прогона относятся к 3-ой группе конструкций (Приложение В [1]). Здание отапливаемое. Сталь выбираем по таблице В.1 [1]. Принимаем сталь С235, Ry=230 МПа. Предельные относительные прогибы для балок принимаются в зависимости от величины пролета по таблице Е.1 [ 2 ]. При l = 12 м:
fu= l/300=12/300=0,04 м=4 см
Требуемый момент сопротивления из условия обеспечения прочности по нормальным напряжениям:
(20)
где - коэффициент условий работы (таблица 1 [1]);
Ry – расчетное сопротивление стали растяжению, сжатию и изгибу по пределу текучести.
см3
Требуемый момент инерции сечения прогонов из условия обеспечения жесткости находим по формуле:
см4
По сортаменту (ГОСТ 26020-83) подбираем двутавр №36, геометрические характеристики которого:
высота сечения h = 360,0 мм,
толщина стенки tw = 7,5 мм,
ширина полки bf = 145,0 мм,
толщина полки tf = 12,3 мм,
площадь сечения А = 61,9 см2,
момент инерции I = 13380 см4,
момент сопротивления W = 743 см3.
Масса профиля g = 48,6 кг/м
Площадь полки Af = tf bf = 17,8 см2.
Площадь стенки Aw = A – 2Af = 26,23 см2
Проверка жесткости
Определяем прогиб балки в середине пролета:
Проверка прочности
Касательные напряжения в опорном сечении балки проверяем по формуле:
(22)
где Rs = 0,58Ry = 0,58230 = 133,4 МПа;
Выполняем проверку нормальных напряжений:
(23)
Требование прочности выполняется.
Таблица 3–Сбор нагрузок на прогон
Постоянные нагрузки на 1 м2 перекрытия приведены в таблице:
Тип и состав покрытия |
Ед. изм. |
Нормативное значение |
γf |
Расчетное значение |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
Нагрузка на настил |
кН/м2 |
1,56 |
|
2,17 |
Вес настила Н57-750-0,8 |
кН/м2 |
0,074 |
1,05 |
0,077 |
Собственный вес прогона |
кН/м2 |
0,0016 |
1,05 |
0,0017 |
Всего: |
кН/м2 |
1,64 |
|
2,25 |
Суммарная линейная нагрузка на прогон при шаге прогонов b = 3 м: нормативная: