Стальной каркас одноэтажного промышленного здания (стр. 4 из 9)

По конструктивным соображениям принимаем k_f = 6 мм.

3.7 Проектирование опорного ребра подкрановой балки

При шарнирном соединении опорная реакция передается с балки на колонну через опорные ребра, которые ставятся в торце балки. Опорные ребра надежно прикрепляют к стенке балки сварными угловыми швами, а торцы строгают.

Размеры опорных ребер находятся из расчета на смятие их торцевой поверхности опорной реакцией балки V:

где V=Q_х = 1266,31 кН;

R_p = R_u = 450 МПа расчетное сопротивление стали смятию торцевой поверхности.

Задаемся шириной опорного ребра b_d = 40 см. Тогда толщина опорного ребра:

Условие местной устойчивости:

здесь предварительно задаемся t_d=1,6 см.

– условие выполняется Þ принимаем толщину опорного ребра t_d = 16 мм.

Тогда фактическая площадь смятия будет равна:

Выступающая вниз часть опорного ребра не должна превышать a = 1,5t_d =1,5.1,6 см = 2,4 см, принимаем a = 2 см.

Вследствие недостаточных размеров ребер опорный участок балки может потерять устойчивость из плоскости балки, поэтому его рассчитывают на продольный изгиб как стойку с расчетной длиной равной высоте стенки. В площадь сечения условного стержня длиной A_s включаются опорные ребра и примыкающие участки стенки шириной s:

Устойчивость опорного участка балки относительно оси Z проверяют по формуле:

где

– площадь сечения условного стержня;

– коэффициент продольного изгиба стойки, в зависимости от гибкости ,

, здесь:

– момент инерции условного стержня относительно оси Z;

– устойчивость опорного участка обеспечена.

4. Расчет поперечной рамы каркаса

4.1 Расчетная схема рамы

Фактическая высота подкрановой балки отличается от принятой первоначально при компоновке рамы, уточним размеры Н_в и Н_н:

Рис. 17. Конструктивная схема рамы

Конструктивную схему рамы приводим к расчетной схеме, соблюдая следующее:

оси колонн проходят через центры тяжестей сечений;

заделка колонн принимается на уровне низа башмака;

ригель проходит по оси нижнего пояса фермы и принимается горизонтальным, т.к. уклон фермы менее 1/8.

Рис. 18. Расчетная схема рамы

Расстояние между центрами тяжести верхнего и нижнего участков колонн:

4.2 Сбор нагрузок на поперечную раму

Состав кровли	Нормативная нагрузка, кН/м2	Коэффициент надежности по нагрузке	Расчетная нагрузка, кН/м2
Защитный слой гравия 15 мм.	0,3	1,3	0,39
Гидроизоляция:4 слоя рубероида	0,2	1,3	0,26
Цементная стяжка 20 мм	0,4	1,3	0,52
Пенопласт 100 мм	0,05	1,2	0,06
Пароизоляция: 1 слой фольгоизола	0,05	1,3	0,07
Ж/б ребристая плита 300 мм	2,7	1,1	2,97
Стропильные фермы и связи покрытия	0,35	1,05	0,37
Итого:	4,05	4,64

Определим постоянную равномерно распределенную нагрузку:

где b_ф= 12 м – шаг ферм;

– коэффициент надежности по назначению.

Опорная реакция ригеля рамы:

Рис. 19. Схема приложения постоянных нагрузок

В F₁, F₂ входят: вес верхнего и нижнего участков колонны, а также собственный вес стенового ограждения с переплетами, прикрепленными к этим участкам.

Рис. 20. Схема установки стеновых и оконных панелей.

Здесь:

– коэффициент надежности по назначению;

– коэффициенты надежности по нагрузке;

g₁=2 кН/м² – поверхностная масса навесных стен;

g₂=0,35 кН/м² – поверхностная масса оконных переплетов с остеклением;

b=12 м – ширина грузовой площади стен;

– суммарная высота стеновых панелей, нагрузка с которых передается на верхнюю часть колонны;

– суммарная высота оконных переплетов, нагрузка с которых передается на верхнюю часть колонны;

– суммарная высота стеновых панелей, нагрузка с которых передается на нижнюю часть колонны;

– суммарная высота оконных переплетов, нагрузка с которых передается на нижнюю часть колонны;

G_B=0,2G_К – расчетная нагрузка от веса верхней части колонны;

G_H=0,8G_К – расчетная нагрузка от веса нижней части колонны;

G_К – вес всей колонны.

,

g_кол=0,6 кН/м² – средний расход стали на колонны каркаса в расчете на 1 м² площади здания;

Расчетная линейная нагрузка на ригель рамы определяется:

,

– коэффициент перехода от веса снегового покрова земли к снеговой нагрузке на покрытие (прил. 3 СНиП «Нагрузки и воздействия»);

S_g=2,4 кПа – расчетное значение веса снегового покрова на 1 м² поверхности земли (IV снеговой район).

Рис. 21. Снеговая нагрузка

Опорная реакция ригеля рамы:

Вертикальная нагрузка на колонну от двух сближенных кранов наибольшей определяется с коэффициентом сочетания

(режим работы 3К).

Рис. 22. Вид на каркас сбоку

Рис. 23. Линия влияния опорных реакций подкрановых балок

Рис. 24. Крановые нагрузки

Определяем расчетные давления на колонну D_max (колонна рядом с тележкой), D_min (противоположная от тележки колонна).

,

Где:

F_ki – расчетное давление колеса крана;

F_ni – нормативное давление колеса крана с противоположной стороны;

y_i – ординаты линии влияния;

– нормативный вес подкрановых конструкций;

– коэффициенты надежности по нагрузке;