Файл: Федеральное агентство по образованию иркутский государственный технический университет.doc

П р и м е ч а н и е. Расход стали определен для шага прогонов 3 м.

Вес одного прогона 429 кг.

Расход стали на 1 м² площади покрытия g_пр = 11,92 кг/м².

7.2.2. Стропильные фермы

Вес стропильных ферм со связями определяют в зависимости от очертания ферм.

1. Ферма с параллельными поясами и ферма трапецеидального очертания с уклоном верхнего пояса i = 1/8 – 1/12.

Нормативную величину собственного веса фермы определяют по формуле

G_ф,n= (g_nb_ф/1000 + 0,018)α_фL²,

где g_n – суммарная нормативная нагрузка на 1 м² горизонтальной поверхности покрытия от собственного веса ограждающих конструкций покрытия g_пк,n, прогонов g_пр,n, стропильной фермы со связями g_ф,n, фонарной надстройки (при ее наличии) g_фн,n и от веса снегового покрова S_о;

b_ф – шаг стропильных ферм;

α_ф– коэффициент, равный 1,4 при использовании в стропильной ферме сталей классов С235 – С285 (обычной прочности) и 1,3 при использовании сталей класса С345 и выше (повышенной прочности);

L = 30 м – пролет стропильной фермы.

При выполнении предварительных расчетов нагрузки от собственного веса фермы со связями принимают по табл. 7.1, при этом большие значения для ферм с большими пролетами и для беспрогонных решений покрытия с большей массой.

Нормативное значение снеговой нагрузки определяют умножением полного расчетного значения снеговой нагрузки на горизонтальную проекцию покрытия на коэффициент 0,7:

S_о = 0,7S_g = 0,7 · 1,2 = 0,84 кН/м².

При шаге стропильных ферм 6м суммарная нормативная нагрузка

g_n= g_пк,n +g_пр,n+g_ф,n, +S_о = 1,17 + 0,0684 + 0,25 + 0,84 = 2,33 кН/м².

Вес фермы

G_ф,n= (2,33 · 6 / 1000 + 0,018) 1,4 ·30² = 40,3 кН = 4030 кг.

Расход стали на 1 м² площади цеха

g_ф = G_ф,n / (b_ф L) = 4030 / (6 · 30) = 22,4 кг/м².

При шаге стропильных ферм 12м суммарная нормативная нагрузка

g_n

---

= 1,17 + 0,019 + 0,35 + 0,84 = 2,48 кН/м².

Вес фермы

G_ф,n= (2,48 · 12 / 1000 + 0,018) 1,4 ·30² = 60,18 кН = 6018 кг.

Расход стали на 1 м² площади цеха

g_ф = 6018 / (12 · 30) = 16,7 кг/м².

2. Треугольная ферма.

Нормативную величину собственного веса треугольной фермы определяют в зависимости от веса ее поясов по формуле

G_ф,n= G_п,nψ/(1 – α),

где ψ = 2,25 – конструктивный коэффициент для легких сварных ферм;

α = 0,3 – коэффициент, учитывающий дополнительный расход металла в легких фермах на соединительную решетку;

G_п,n– вес поясов фермы, определяемый по формуле

G_п,n= g_nb_фL³ρ (1 + 1/cos φ²)/(7R_yh_f),

здесь ρ = 7850 кг/м³ – плотность стали;

cosφ – косинус угла наклона верхнего пояса фермы к горизонту;

h_f– высота фермы в коньке.

При шаге стропильных ферм 6м вес поясов фермы

G_п,n= 2,33 · 6 · 30³ · 78,5 (1 + 1 / 0,906²) / (7 · 24 · 10⁴ · 6,99) = 5,59 кН,

здесьcosφ = 0,906 (угол φ принят 25°);

R_y = 24 кН/см² = 24 · 10⁴ кН/м² – расчетное сопротивление стали,

h_f= (L/2)tgφ = (30/ 2) 0,466 = 6,99 м.

Вес фермы

G_ф,n = 5,59 · 2,25 /(1 – 0,3) = 17,97 кН = 1797 кг.

Расход стали на 1 м² площади цеха

g_ф = G_ф,n/(b_фL) = 1797 / (6 · 30) = 9,98 кг/м².

При шаге стропильных ферм 12м вес поясов фермы

G_п,n= 2,48 · 12 · 30³ · 78,5 (1 + 1 / 0,906²) / (7 · 24 · 10⁴ · 6,99) = 11,91 кН,

Вес фермы

G_ф,n= 11,91 · 2,25 /(1 – 0,3) = 38,28 кН = 3828 кг.

Расход стали на 1 м² площади цеха

g_ф = 3828 / (12 · 30) = 10,63 кг/м².

7.2.3. Подстропильные фермы

Нормативное значение собственного веса подстропильной фермы пролетом 12 м при действии одной сосредоточенной силы (опорной реакции стропильной фермы) в середине пролета определяют по формуле

G_пф,n = α_пфL_пф²,

где α_пф = 0,044 – 0,104 – коэффициент веса, определяемый линейной интерполяцией в зависимости от полной величины опорной реакции стропильной фермы R = 100 – 400 кН;

L_пф

---

= В = 12 м – пролет подстропильной фермы, равный шагу колонн.

Реакции стропильной фермы при шагеb_ф = 6 м

R = g_nВL/2 = 2,33 · 12 · 30 / 2 = 419,4 кН.

Принимаем α_пф = 0,108.

G_пф,n = 0,108 · 12² = 15,55 кН = 1555 кг.

Расход стали на 1 м² площади цеха

g_пф = 2G_пф,n/(ВL) = 2 · 1555 / (12 · 30) = 8,6 кг/м².

7.2.4. Подкрановые балки

Вес всех элементов, входящих в комплекс подкрановой конструкции (подкрановая балка со связями, тормозная конструкция, подкрановый рельс с деталями крепления), определяют по формуле

G_пб,n = (α_пб L_пб + q_р)L_пбk_пб,

где α_пб – коэффициент, значение которого определяют в зависимости от грузоподъемности главного крюка крана большей грузоподъемности из числа работающих в здании:

α_пб = 0,24 – 0,35 для кранов грузоподъемностью Q_max = 20 – 50 т;

α_пб = 0,37 – 0,47 для кранов грузоподъемностью Q_max = 80 – 200 т;

L_пб – пролет подкрановой балки, равный шагу колонн В;

q_р = 1,18 кН/м – вес одного погонного метра подкранового рельса, принимаемый по табл. 6.2;

k_пб= 1,2 – конструктивный коэффициент, учитывающий вес тормозной конструкции, связей и элементов крепления рельса.

Для промежуточных значенийQ_max коэффициент α_пбопределяется линейной интерполяцией (для крана Q = 100/20 коэффициент α_пб = 0,39).

При пролете подкрановой балки 6 м вес подкрановой конструкции

G_пб,n = (0,39 · 6 + 1,18) 6 · 1,2 = 25,34 кН = 2534 кг.

Расход стали на 1 м² площади цеха

g_пб = 2G_пб,n/(ВL) = 2 · 2534 / (6 · 30) = 28,16 кг/м².

При пролете подкрановой балки 12 м вес подкрановой конструкции

G_пб,n = (0,39 · 12 + 1,18) 12 · 1,2 = 84,38 кН = 8438 кг.

Расход стали на 1 м² площади цеха

g_пб = 2 · 8438 / (12 · 30) = 46,88 кг/м².

7.2.5. Колонны каркаса

Вес внецентренно-сжатой ступенчатой колонны складывается из веса верхней (надкрановой) G_кв и нижней (подкрановой) G_кн частей колонны. Так как в ступенчатых колоннах одноэтажных производственных зданий конструктивные решения и величина действующей нормальной силы в верхней и нижней частях колонны значительно отличаются, определение веса этих частей выполняют отдельно.

---

Нормативную величину собственного веса участка колонны постоянного сечения на стадии вариантного проектирования колонны определяют по формуле

G_к,i = (∑F_iρψ_кl_к,i/к_М)/R_y,

где ∑F_i– расчетная продольная сжимающая сила, действующая в пределах рассматриваемого участка колонны и вызываемая совместным действием всех возможных i нагрузок;

ψ_к – конструктивный коэффициент (ψ_к = 1,2 – 1,6 для сплошного сечения надкрановой части колонны,

ψ_к = 1,7…2,4 для сквозного сечения подкрановой части колонны);

l_к,i – длина (верхнего или нижнего) участка колонны определенной конструктивной формы, испытывающего воздействие постоянной по величине нормальной силы;

к_М – коэффициент, учитывающий влияние изгибающего момента на размеры поперечного сечения колонны. В ступенчатой колонне для сплошной надкрановой части к_М = 0,25 – 0,30; для сквозной подкрановой части, имеющей более развитое сечение, к_М = 0,4 – 0,5.

Для надкрановой части колонны наибольшую сжимающую продольную силу ∑F_в определяют от совместного действия:

– веса ограждающих конструкций покрытия g_пк;

– веса прогонов g_пр;

– веса стропильной фермы со связями g_ф;

– веса подстропильной фермы (при решении покрытия с подстропильными фермами) g_пф;

– веса стенового ограждения, расположенного в пределах надкрановой части колонны и шатра, G_ст,в;

– собственного веса надкрановой части колонны (на стадии сравнения вариантов этой величиной можно пренебречь);

– снеговой нагрузки S_g.

Для подкрановой части колонны наибольшую сжимающую продольную силу ∑F_н определяют от совместного действия:

– наибольшей сжимающей продольной силы в надкрановой части колонны ∑F_в;

• 
  максимального вертикального давления на колонну от мостовых кранов D_max;
  

– собственного веса подкрановой балки, включающего вес связей и рельса с креплениями,G_пб;

– веса стенового ограждения, расположенного в пределах подкрановой части колонны (от нулевой отметки до уступа), G_ст,н;

– собственного веса надкрановой части колонны

---

G_кв;

– собственного веса подкрановой части колонны (на стадии сравнения вариантов этой величиной можно пренебречь).

Вес ступенчатой колонны при шаге В = 6 м

1. Надкрановая часть колонны.

При шаге колонн 6 м высота подкрановой балки под краны грузоподъемностью Q_max = 100 т – h′_б = В/6 = 6000 / 6 = 1000 мм (принята по табл. 6.3).

Высота верхней части колонны

Н′_в = Н₂ + h′_б + h_р= 4400 + 1000 + 200 = 5600 мм.

Продольная сжимающая сила

∑F_в = (g_пк + g_пр + g_ф+ S_g)BL/2 +G_ст,в =

= (1,43 + 0,0684 · 1,05 + 0,224 · 1,05 + 1,2) 6 · 30 / 2 + 94,5 = 358,85 кН,

где G_ст,в – вес стенового ограждения, расположенного в пределах надкрановой части колонны и шатра.

Постоянные нагрузки от стенового ограждения определяют по весовым показателям принятых навесных панелей.

В рассматриваемом примере для отапливаемых зданий приняты панели из ячеистого бетона с условной расчетной нагрузкой от веса стен на 1 м² поверхности стены g_ст = 250 – 330 кг/м² и толщиной t_ст = 300 – 400 мм (большая величина для районов строительства с более низкими расчетными температурами воздуха); для неотапливаемых зданий приняты сборные железобетонные панели с расчетной нагрузкой от веса стен g_ст = 150 – 200 кг/м² и толщиной t_ст = 150 – 200 мм (большая величина для большего шага колонн).

Приняв g_ст = 250 кг/м² = 2,5 кН/м², определяем вес стенового ограждения:

G_ст,в = g_ст[H′_в(1 – α) + H_ш]В =2,5 [5,6 (1 – 0,5) + 3,5] 6 = 94,5 кН,

где α = 0,5 – коэффициент, учитывающий наличие в стене оконных проемов.

Вес надкрановой части колонны

G_к,в = (∑F_вρψ_кl_к,в/к_М)/R_y=

= (358,85 · 78,5 · 1,5 · 5,6 / 0,25) / (24 · 10⁴) = 3,94 кН = 394 кг,

здесь приняты: ψ_к = 1,5; l_к,в =H′_в = 5,6 м; к_М = 0,25.

2. 
   Подкрановая часть колонны.
   

Рис. 7.2. Схемы расположения колес одного крана на рельсе

Продольная сжимающая сила

∑F_н = ∑F_в+ D_max + G_пб

---