Проектирование производственного здания каркасного типа (стр. 1 из 3)

1. Исходные данные

Одноэтажное однопролетное производственное здание каркасного типа.

Пролет рамы 24 м.

Шаг рам 12 м.

Длина здания 72 м.

Отметка пола рабочей площадки 5.1 м.

Отметка верха колонны 10,2 м.

Технологическая нагрузка на рабочую площадку 2.4 кН/м².

Прогонное решение

Шаг второстепенных пролетов 2 м.

Место строительства Томск.

Тип сечения поясов фермы парные уголки.

2. Сбор нагрузок на покрытие производственного здания

Сбор нагрузок производится на 1 м² покрытия производственного здания.

Величина расчетной снеговой нагрузки принимается по (2, п. 5) и равна 1 кН/м². Нормативное значение снеговой нагрузки определяется умножением расчетного значения на коэффициент, равный 0.7. Ветровая нагрузка равна 0,3 кПа.

№ п/п	Наименование нагрузки	Нормативная нагрузка, кН/м²	γf	Расчетная нагрузка, кН/м²
Постоянная
Ограждающие элементы
1	Защитный слой из гравия, втопленного в битумную мастику t=10 мм	0,21	1,3	0,273
2	Гидроизоляционный ковер из 4 слоев рубероида	0,2	1,3	0,26
3	Утеплитель - жесткие минераловатные плиты, γ=2 кН/м, t=200 мм	0,3	1,2	0,36
4	Пароизоляция из одного слоя рубероида	0,05	1,3	0,07
Несущие элементы
5	Стальной профилированный настил t=0,8 мм	0,12	1,05	0,13
7	Прогоны решетчатые пролетом 12 м	0,15	1,05	0,16
8	Ферма пролетом 24 м	0,27	1,05	0,28
9	Связи по покрытию	0,08	1,05	0,084
Итого постоянная, q	1,63	1,877
Временная (снеговая) нагрузка на покрытие,	1,68	0,7	2,4
Всего: p+q	3,34	4,277

3. Сбор нагрузок на балочную клетку рабочей площадки

№ п/п	Наименование нагрузки	Нормативная нагрузка, кН/м²	γf	Расчетная нагрузка, кН/м²
Постоянная
1	Пол асфальтобетонный, γ=18 кН/м³, t=40 мм	0,72	1,3	0,94
2	Монолитная железобетонная плита, γ=24 кН/м³, t=150 мм	3,5	1,1	3,96
3	Вес второстепенных балок	0,2	1,05	0,21
Временная (технологическая) нагрузка, =2.4	24	1,2	28.8
Всего: p+q	28,42	33,906

4. Расчет конструкции рабочей площадки

Компоновочная схема см. лист 6. За основу схемы принимаем балочную клетку, опирающуюся на центрально сжатые колонны. Неизменяемость конструкций рабочей площадки в плоскости главных балок обеспечивается закреплением этих балок к колоннам каркаса здания

В плоскости, перпендикулярной главным балкам, неизменяемость сооружения обеспечивается постановкой связей по колоннам рабочей площадки ..

4.1 Расчет второстепенной балки

Расчетная схема:

L = 24м.

Второстепенные балки опираются на главные в одном уровне. Нагрузка от монолитного железобетонного настила и технологического оборудования передаётся на второстепенные балки в виде равномерно распределенной. Шаг второстепенных балок равен 2 м.

Нагрузка на балку:

Расчетная

q+p=( q+p)*2=33,906*2=67,812 кН/м

Mmax=1220,6 кН*м

Qmax=406,87 кН

Нормативная

q+p=( q+p)*2=28,42*2=56,84 кН/м

Поперечное сечение балки – двутавр по СТО АСЧМ 20-93 (3).

По (1) принимаем сталь с Ry=24.5 МПа и коэффициент условий работы γc=1.1.

Условие прочности:

Wтр=Mmax/(c1*Ry*γc)

Wx>Wтр

c1 – коэффициент, учитывающий развитие пластических деформаций по(1), принимаем 1.1

Wтр=(1220,6)/(1*24.5*1.1)=4529 см³

Принимаем двутавр 70Ш1

Wx=5036 см³ h=683 мм b=320мм s=13,5 мм t=19 мм.

Проверка прочности балки

σ= Mmax/(c1* Wx)< Ry*γc

(1220,6)/(1,1*5036) <245мПа

220,3мПа<245мПа

Проверка деформативности (жесткости) балок производится от действия нормативной нагрузки

f/l < [f/l]

f/l=(5/384)*((qн+pн)/EJ)*l^4=(5/384)*((56,84*12^3/)(2,06*10^5*172000)=0,0036

0.0036<0.005

Где f/l – относительный прогиб балки, вычисляется по формулам:

[f/l]=1/200 – предельно допустимый прогиб, определяется по (2).

4.2 Расчет главной балки

Расчетная схема:

Главная балка шарнирно опирается на колонны. Нагрузкой являются опорные реакции второстепенных балок

F=2*Qmax=2*406,87=813,74

Методами строительной механики вычисляются Mmax и Qmax для главной балки и усилия

и в трети пролета балки. Для учета собственного веса главной балки внутренние усилия умножаются на коэффициент α=1.03-1.05.

= *l*1.05=33.906*12*1.05=427.2 кН/м

= *l*1.05=28.42*12*1.05=358.1 кН/м

Qmax=(

*l)/2=(427.2*12)/2=2563,2 кН

Mmax=(

* )/8=427.2* )/8=7689.6 кН/м

где

Поперечное сечение назначается в виде сварного симметричного двутавра из трех листов. По (1) принимается сталь с Ry=24.5 МПа и коэффициент условий работы γc=1.1.

Компоновка сечения связана с определением габаритных размеров и толщины поясов и стенки.

Высота сечения определяется из условия прочности и минимального расхода стали

hопт= 1.15√Wтр/tw

где Wтр=Mmax/(Ry*γc)

tw=1.6

Wтр=768960/24.5=31386 см³

hопт= 1.15√31386/1.6=161 см

Толщина стенки из условия прочности

Из условия требуемой жесткости

hmin=(5/24)*(Ry*L/Е)*[L/f]*(Mmax,н/Mmax),

где [L/f] – величина, обратная предельно допустимому прогибу [f/L]=1/300 (2)

Mmax,н/ Mmax=

/ =358.1/427.2=0.84

hmin=(5/24)*(24.5*300*1200*358.1)/(2.06*

*427.2)=64 см

Толщина стенки из условия прочности на срез

tw > 1.5*Qmax/(hef*Rs*γc)

hef=0.97h=0,97*160=156см

Rs – расчетное сопротивление стали сдвигу по (1).

Rs=0.58* Ry=0.58*245=14.21 МПа

γc =1,1

Принимаем толщину стенки 1,6см

Ширина пояса балки:

bf =(1/5)*h=160/5=32 см

Толщина пояса из условия жесткости:

tf =

/

Где

выражается из формул: Imp*x=Wmp*h/2 – требуемый момент инерции балки, Imp*w=tw*h³ef/12 +2 – требуемый момент инерции стенки балки

4,7см=47мм

50мм

Для вычисления значений bf и tf должно выполняться условие устойчивости сжатого пояса

bf/tf < √(E/Ry)

Для скомпонованного сечения вычисляются его точные характеристики: A, Ix, Wx, Sx (1)