Металлические конструкции одноэтажного производственного здания (стр. 4 из 7)

где γf = 1,4 – коэффициент надёжности по снеговой нагрузке [3 п.5.7]

S_о = 0,5 кН/м² – нормативное значение веса снегового покрова на 1 м² горизонтальной поверхности земли [3 табл.4]

μ = 1 – коэффициент перехода от веса снегового покрова земли к снеговой нагрузке на покрытие [3 прил.3]

qсн=1,4*0,5*1*12=8,4 кН/м

· Ветровая нагрузка

Действие ветра на сооружение вызывает давление с наветренной стороны и отсос с противоположной. Величина расчётного ветрового давления различна по высоте и учитывается введением в расчётные формулы коэффициента k_i [3 п.6.5 табл.6]

где γf = 1,4 – коэффициент надёжности по ветровым нагрузкам [3 п.6.11]

w₀ = 0,38 кН/м² – нормативное значение ветрового давления [3 п.6.4]

qB10=1,4*0,38*1*12=6,384 кН/м

qB17=1,4*0,38*1,175*12=7,50 кН/м

qB21,0=1,4*0,38*1,260*12=8,04 кН/м

Для упрощения расчёта поперечника ветровую распределённую нагрузку, действующую на колонну заменяем равномерно распределённой нагрузкой на всю расчётную высоту колонны. Рассчитаем с некоторым приближением это эквивалентное распределённое давление:

Эквивалентное ветровое давление распределяется на активное и пассивное согласно аэродинамическим коэффициентам С.

Сосредоточенное ветровое давление в пределах высоты фермы и парапета:

где hn=4,1 м – высота парапета

W=0,5*(7,5+8,04)*4,1=31,86 кН

Wa=0,8W=0,8*31,86=25,49 kH

Wp=0,6W=0,6*31,86=19,12 kH

· Нагрузка от мостовых кранов

Поперечные рамы воспринимают вертикальные (D_max и D_min) (от веса кранов с грузом) и поперечную горизонтальную (Т) (от торможения тележки крана с грузом) крановые нагрузки.

При расчёте однопролётных рам крановую нагрузку учитываем от одновременного действия двух кранов. Крановую нагрузку от вертикального давления и поперечного торможения на раму определяют в результате невыгоднейшего загружения линии влияния опорного давления.

Наибольшее вертикальное давление кранов:

Наименьшее вертикальное давление кранов:

где γf = 1,1 [3 п.4.8]

ψ – коэффициент сочетаний [3 п.4.17]

Σyi – сумма ординат линии влияния

где Q=50 т – грузоподъемность крана

Q_к=900 кН – вес крана с тележкой

no=2 – число колес с одной стороны крана

Dmax=1,1*0,85*540*(0,4367+0,8742+1+0,5625)=1451 kH

Dmin=1,1*0,85*155*(0,4367+0,8742+1+0,5625)=416,5 kH

Нормативное горизонтальное давление колеса крана (от торможения тележки) на крановый рельс:

– нормативное горизонтальное давление колеса крана (от торможения тележки) на крановый рельс:

G_т =700 кН – вес тележки крана

T=1,1*0,85*16,75*2,8734=45 kH

Статический расчет поперечной рамы.

Поперечная рама является трижды статически неопределимой системой, распределение внутренних усилий в которой зависит от соотношения жестокостей отдельных её элементов. Поэтому для статического расчёта необходимо знать ориентировочные значения моментов инерции.

· Момент инерции ригеля:

где q – расчётная нагрузка на 1 п.м. ригеля от постоянной и снеговой нагрузок;

q=40,56+8,4=48,96 кН/м

Jp=0,055*48,96*34²*4,1/230000=0,0568 м⁴

· Момент инерции сечения нижней части колонны:

где N – нормальная сила в нижней части колонны от постоянной нагрузки и снега;

k₁= 3,0 при шаге рам 12 м

m – высота сечения нижней части колонны

;

Jниз=(398,3+2*1451)*0,8²/(3*230000)=0,00306 м⁴

· Момент инерции сечения верхней части колонны:

где: е = 0,5 м – высота сечения верхней части колонны

Jверх=(0,77*0,00306)/(0,8/0,5)²=0,0009207 м⁴

После расчётов на ЭВМ, результаты заносим в таблицу «Расчётные усилия в колонне металлической рамы».

Расчет и конструирование колонны.

1. Подбор сечения нижней части колонны.

где R=23 кН/см² – расчетное сопротивление материала колонны.

e_x – эксцентриситет продольной силы

Расчетные усилия:

M=-1068,98 кНм

N=-2398,15 кН

ех=1068,98/2398,15=0,45 м

Определим расчётные длины подкрановой и надкрановой частей колонны с постоянным моментом инерции в плоскости рамы.

· Нижний (подкрановый) участок колонны:

· Верхний (надкрановый) участок колонны:

где μ1 и μ2 – коэффициенты расчетных длин

При соблюдении условий:

допускается принимать μ1=2, μ2=3.

l₁=h-a=17-5,13=11,87 м

l₂=a =5,13 см

F1 и F2 – расчетные продольные силы в нижнем и верхнем сечении колонны, отвечающие наиболее невыгодной комбинации загружения рамы.

F1= -2398,15 kH

F2= -858,96 kH

5,13/11,87=0,43<0,6

2398,15/85896=2,79<3

Условия не выполняются.

n = J₂ * L₁ / J₁ * L₂

α₁ = L₂/L₁* √J₁/J₂*β , где

J₁, J₂ – соответственно моменты инерции нижнего и верхнего участков колонны

β = (F₁ + F₂₎/F₂ , где

F₁, F₂ – соответственно расчётные продольные силы в нижнем и верхнем сечениях колонны, отвечающие наиболее невыгодной комбинации загружения рам.

β = (905,02+2398,15)/2398,15=1,38

n = 0,0009207*11,87/0,00306/5,13=0,696

α₁= 5,13/11,87 * √0,00306/0,0009207/1,38 =0,671

ПРИНИМАЕМ μ₁ = 1,77 μ₂ = 2,64

L_p₁ = 1,77*11,83= 20,94 (м)

L_р2 = 2,64*5,13 = 13,54 (м)

Компонуем сечение, учитывая:

· tп max=40 мм

· tст ≤ tп ≤3 tст – из условия свариваемости

· tст=8 – 16 мм

· из условия обеспечения местной устойчивости поясов

Согласно [1 прил.14 табл.5] принимаем:

h_ст=80 см

t_ст=1,0 см

b_п=40см

t_п=2,8 см

· h_ст /t_ст=80/1=80 – условие выполняется

· b_п /t_п=40/2,8=14,29<29,93– условие выполняется

· b_п /(h-a)=40/(1700-513)=0,034>0,33– условие выполняется

Находим геометрические характеристики принятого сечения:

– гибкость стержня колонны в плоскости

– гибкость стержня колонны из плоскости

λy <150 – распорку в центре колонны ставить не надо

- условная гибкость в плоскости рамы