Проектирование фермы

Высота  парапета:

Отметка конька кровли:

.

Высоту  сечения верхней части колонны  принимаем кратной 50 мм, но не менее 400 мм, по следующей формуле:

.

Принимаем .

Привязка  крана к разбивочной оси здания принимается кратной 250 мм по следующей формуле:

.

Принимаем .

Высоту  сечения нижней части колонны:

.

2.2 Определение нагрузок действующих на поперечную раму

2.2.1 Постоянная нагрузка

 

Погонная  нагрузка от собственного веса конструкции покрытия:

где:

- коэффициент  надежности по назначению здания, ;

- угол  наклона кровли, ;

- шаг  рам,  ;

Нагрузки  от собственного веса верхней и нижней частей колонны:

;

;

где:

- коэффициент  надежности собственного веса  конструкции,  ;

- расход  стали на колонны каркаса в  зависимости от крановой нагрузки, ;

Получим следующие значения нагрузок:

;

.

 

Рисунок 11-Схема приложения постоянной нагрузки

 

2.2.2 Снеговая нагрузка на поперечную раму

 

Погонная снеговая нагрузка на ригель рамы определяется по формуле:

где:

, так  как угол наклона кровли  менее 25;

- коэффициент аэродинамичности, в связи с отсутствием генерального плана;

- расчетное  значение веса снегового покрова,  .

 

Рисунок 12-Схема приложения снеговой нагрузки

2.2.3 Крановая нагрузка на поперечную раму

Максимально вертикальное давление от колес двух кранов на стойку рассчитываемой рамы определяется по формуле:

.

где:

- коэффициент  по нагрузке, для крановой  ;

- коэффициент  сочетания, принимается в зависимости  от режима работы кранов и  количество одновременно учитываемых  в расчете кранов, для двух кранов с режимом работы 4К ;

- максимальное  давление крана на колесо,   и   ;

- ординаты  линии влияния опорной реакции  в двух смежных подкрановых балках, опирающихся на стойку рассчитываемой рамы;

- собственный  вес подкрановой балки ( ).

 

Вес подкрановой  балки:

.

 

 

Рисунок 13-Линии влияния для определения нагрузки от мостовых кранов

Ординаты  линии влияния:

 

Суммарное максимальное давление крана на колеса:

Максимальное  давление:

 

.

 

Минимальное вертикальное давление от колес двух кранов на стойку рассчитываемой рамы определяется по формуле:

.

где:

- минимальное давление крана на колесо.

;

.

где:

- максимальная  грузоподъемность основного крюка  крана в кН (80 т. = 800 кН);

- вес  крана с тележкой, ;

- число  колес крана с одной стороны  моста,  .

Суммарное минимальное  давление крана на колеса:

Минимальное давление:

.

Сосредоточенные моменты от вертикальных усилий действующих на колонны ( ):

;

.

Горизонтальная  нагрузка от торможения тележки крана с грузом:

где:

- горизонтальная  нагрузка приходящаяся на одно  колесо кран.

где:

- вес  тележки крана,  ;

- коэффициент  учитывающий степень воздействия  нагрузки на элементы каркаса.

;

.

 

 

 

 

Рисунок 14-Схема приложения крановой нагрузки на поперечную раму здания

2.2.4 Ветровая нагрузка на поперечную раму

 

Погонная расчетная ветровая нагрузка в i – ом сечении стойки рамы определяется по формуле:

 

где:

 – нормативное значение  ветрового давления для IV района (Владивосток), ;

- коэффициент  аэродинамичности, определяемый по  приложению 4 /2/( - наветренная сторона, - подветренная сторона);

 – коэффициент, учитывающий  изменение давления ветра по  высоте (для местности типа В).

Получим значения нагрузок:

- на высоте до 5,0 м

наветренная сторона  ;

подветренная  сторона  ;

- на высоте 10,0 м

наветренная сторона  ;

подветренная  сторона  ;

 

- на высоте 14,4 м

наветренная сторона  ;

подветренная  сторона  ;

- на высоте 18,15 м

наветренная сторона  ;

подветренная  сторона  .

Найдем  изгибающий момент от ветровой нагрузки:

;

;

;

.

Эквивалентная равномерно распределенная нагрузка по высоте колонны с наветренной стороны:

,

То же с подветренной стороны:

.

Сосредоточенное давление ветра на парапет с наветренной  стороны:

.

То же с подветренной стороны:

.

 

 

 

Рисунок 14-Схема воздействия ветровой нагрузки на поперечную раму здания

 

 

Рисунок 15-Схема воздействия приведенной ветровой нагрузки на поперечную раму здания

 

2.3 Статический расчет поперечной рамы

 

Статический расчёт выполняется по программе  METAL. Результаты вычисления приведены в приложении 2.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.Проектирование ступенчатой колонны каркаса

3.1 Исходные данные для расчета колонны

 

Расчетные комбинации усилий для подбора сечений частей колонны.

Верхняя часть колонный:   ;

.

Нижняя часть колонны:

- подкрановая ветвь   ;

.

- шатровая ветвь        ;

                                     .

Расчетные комбинации усилий для подбора  анкерных болтов.

Верхняя часть колонный:   .

Верхняя часть колонный:   ;

.

Материал колонн: сталь марки  С255.

3.2 Определение расчетных длин участков колонны

 

Рисунок 16-Расчетная схема колонны

Определяем расчетные длинны участков в плоскости рамы:

Проверим условия пункта 6.11 /1/:

 

,

 

, т.е. для расчета на устойчивость  определяем коэффициенты по приложению 6 /1/.

Коэффициенты  расчетной длинны для нижнего участка колонны следует принимать в зависимости от ( ):

 

 

По таблице 67 /1/ .

, принимаем  .

 

Расчетные длины участков в плоскости  рамы:

- для нижней части:

- для верхней части:

.

Расчетные длины участков колонны  из плоскости рамы:

- для нижней части:

,

- для верхней части:

.

3.3 Расчет и конструирование стержня верхней части колонны

 

Верхнюю часть  колонны проектируем сплошного  составного сечения из 3-х листов широкополосной стали

 

 

 

Рисунок 17- Сечение верхней части колонны

 

Требуемая площадь  поперечного сечения из условия  обеспечения общей устойчивости в плоскости рамы :

.

Приведенный эксцентриситет:

,

где: - коэффициент влияния формы (таблица 73 /1/).

Относительный эксцентриситет:

.

Радиус ядра:

.

Условная (приведенная) гибкость верхней  части колонны ( ):

.

Задаемся отношением площади полок  к площади стенки:

;

;

;

;

;

.

По таблице 74 /1/ определяем коэффициент снижения расчетного сопротивления при внецентренном сжатии:  .

Требуемая площадь  сечения верхней части колонны:

 

.

 

Назначаем предварительные  размеры элементов сечения.

Принимаем , , ,

Вычисляем геометрические характеристики принятого сечения  верхней части колонны:

 

,

,

,

,

,

.

Фактическая гибкость:

.

;

.

 

По таблице 74 /1/ определяем коэффициент снижения расчетного сопротивления при внецентренном сжатии: 

 

 

 

Проверка местной устойчивости полки по таблице 29 /1/:

 

 

Местная устойчивость полки обеспечена.

Проверка местной устойчивости стенки по таблице 27 /1/:

 

 

Местная устойчивость стенки обеспечена.

Проверка общей устойчивости верхней части в плоскости действия момента:

 

 недонапряжение 6,8%

Устойчивость  верхней части в плоскости  действия момента обеспечена.

Проверка  местной устойчивости стенки верхней части колонны в зависимости от характера распределения нормальных напряжений по сечению колонны.

Определение параметра α, от которого зависит предельная гибкость:

 

 

 

 

Выполним  проверку условий:

где:

- среднее касательное напряжение в стенке колонны,

;

- максимальная поперечная сила;

Получим:

Для сечения в виде сварного двутавра :

 

.

Местная устойчивость стенки верхней части колонны  обеспечена.

Выполняем проверку устойчивости верхней части колонны из плоскости рамы:

,

где:

- коэффициент  учитывающий изгибно-крутильную  форму потери устойчивости и определяется в зависимости от величины относительного эксцентриситета.

Расчетное значение изгибающего момента для  проверки:

 

Для определения с пересчитаем относительный эксцентриситет:

Согласно  пункту 5.31 /1/, так как .

Выполняем расчет следуя указаниям пункта 5.31 /1/.

 

,

где:

и - коэффициенты принимаемые по таблице 10 /1/:

.

Для определения  коэффициента сравним значения и :

;

;

.

По формуле 58 /1/ находим:

.

Коэффициент определяем согласно требованиям пункта 5.15 и приложения 7 /1/, для этого определим:

,

где:

- принимается  по таблице 77/1/, в зависимости  от параметра  .

,

где:

-толщина  стенки, ;