Металлические конструкции расчет промздания и фермы

1.Компоновка конструктивной схемы каркаса.

Исходные данные.
Назначение здания – сборочный цех;
Мостовые краны – Q=80\20 т;
Группа режима работы кранов – 7К;

Пролет здания – L=24 м;
Длина здания – L=84 м;
Шаг поперечных рам – В=12 м;

Отметка головки подкранового рельса – Н1=11,8 м;
Снеговая нагрузка – S0=1 кПа;
Ветровая нагрузка – W0=0,3 кПа;

Принимаем:
А) покрытие без подстропильных ферм, прогонное
Б) стропильные фермы с параллельными поясами высотой на опоре Нф=2250 мм.
В) сопряжение ферм с колоннами  и колонн с фундаментами жесткие.
Г) фонарь аэрационный Вфон=12000 мм
Нфон=4000 мм   
С двумя лентами остекления по 1750 мм.

Компоновка поперечной рамы.

Вертикальные размеры.
Н2³(Нк+100)+f=(3700+100)+300=4100мм
Принимаем Н2=4200мм
Н0³(Н1+Н2)=11800+4200=16000мм
Н1=Н0-Н2=16000-4200=11800мм
Нв=Н2+(hб+hp)=4200+1200=5400мм
hб+hp=1/10В=12000/10=1200мм
Принимаем hб+hp =1200 мм (кратным 200)
Нн=Н0-Нв+Нзагл=16000-5400+1000=11600мм
Н=Нв+Нн=5400+11600=17000мм
Нш=Нф+Нфн+il/2+tn=2250+4000+0,015(24000/2)+430=6860мм

Горизонтальные размеры.
Принимаем привязку а=500мм
hв=2а=500×2=1000мм
hвmin=Нв/12=5400/12=450< hв=1000мм
l1min=В1+( hв-а)+75=400+(1000-500)+75=975мм
Принимаем l1=1000 мм (кратным 250 мм)
hн=a+l1=500+1000=1500 мм

hнmin=Н/15=17000/15=1133,3 мм< hн=1500 мм






2. Расчет поперечной рамы каркаса.

Основные размеры:
L=24м; Н=17м; а=Нв=5м
е0=(0,5…0,4)hн-0,5hв=0,5×1,5-0,5×1=0,25м
ек=(0,5…0,6) hн=0,5×1,5=0,75м

Постоянная нагрузка.


№    Состав нагрузки    Нормативная
gnпост; кПа    Коэф.надежности по нагрузке gf    Расчетная gпост; кПа      
1    Защитный слой из гравия по мастике t=15мм    0,3    1,3    0,42      
2    Гидроизоляция (4 слоя рубероида)    0,2    1,3    0,26      
3    Утеплитель (пенопласт) t=50мм; g=0,5кН/м3    0,03    1,2    0,04      
4    Пароизоляция из 1 слоя рубероида    0,04    1,3    0,05      
5    Стальной профилированный настил    0,35    1,05    0,37      
6    Прогоны сплошные пролетом 6м    0,07    1,05    0,074      
7    Собственная масса метал конструкций шатра (фермы, фонари, связи)    0,3    1,05    0,32      
8    Итого:    1,31    -    1,534     

Расчетный сосредоточенный момент в месте уступа от смещения осей верхней и нижней частей  колонны
Мg=Fgeo=221,2×0,25=55,3 кНм.

Снеговая нагрузка.
Расчетная линейная нагрузка на ригель рамы
S=S0×m×gfs×Bф=1×1×1,4×12=16,8КН/м
Где S0 – нормативный вес снегового покрова;
m - коэф.перехода от веса снегового покрова земли к снеговой нагрузке на покрытие.
Т.к. уклон покрытия <250принимаем m-1.
gfs – коэф. Надежности по снеговой нагрузке.
Опорная реакция
Fs=S×L/2=16,8×24/2=201,6 кН
Расчетный сосредоточенный момент в месте уступа
Мs=Fs×e0=201,6×0,25=50,4 кН

Крановая нагрузка
Расчетное вертикальное усилие от двух сближенных кранов на колонну, к которой приближены тележки с грузом
Dmax=gfk×fk×SFkmax×Yi+gfg×qnk×B=1,1×0,95×420×4,97+1,05×5×12=2244кН
Где Fkmax – нормативное вертикальное усилие от колева крана на путь, к которому приближена тележка.
Fkmax=(F1max+F2max)/2=(410+430)/2=420 кН
Yi – ордината линии влияния опорной реакции подкрановых балок

qnk + 5 кН/м – вес подкрановых конструкций, которые принимаютсяориентировочно в зависимости от шага рам и грузоподьемности крана
gfk = 1,1  - коэффициент надежности по крановой нагрузке:
gfg=1,05 – коэффициент надежности по нагрузке от собственного веса
fk – коэффициент сочетания крановых нагрузок. При учете кранов группы 7К,8К fk=0,95
Краны устанавливаются относительно рассчитываемой рамы так, чтобы сумма ординат линии влияния была наибольшей
SYi=(х1+х2+х3+х4+х5+х6+х7+х8)/В=(2,9+3,7+8,05+8,85+12+6,05+6,85+11,2)/12=4,97
Расчетное вертикальное усилие кранов при тойже установке на противоположную колонну рамы
Dmin=gfk×fk×SFkmin×Yi+gfg×qnk×B=1,1×0,95×155×4,97+1,05×5×12=2244кН
Моменты от внецентренного приложения сил Dmax Dmin
Мmахкр= Dmах×ек=2244×0,75=1683 кНм;
Мminкр =Dmin×ек=868×0,75=651 кНм

Горизонтальное усилие на колонну от поперечного торможения кранов.
Расчетное горизонтальное усилие от мостовых крановна колонну
Т=gf×fk×SТkn×Yi;

Ветровая нагрузка.

Для упрощения расчета рамы фактическую эпюру ветрового давления до уровня низа ригеля заменяем эквивалентной равномерно распределенной W0,экв
W0,экв=2М/Н2=2×50/172=0,35кН\м
Где М – изгибающий момент от фактического давления ветра на колонну


Вертикальные размеры колонны приняты в метрах.
Здесь W0=0,3 кПа – нормативное значение ветрового давления в районе строительства;
Кн.р.,к10 – коэффициенты ветрового давления на уровне низа ригеля и на отметке 10. 000.
Коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления, зависит от высоты над поверхностью земли и типа местности.
Кн.р.=
Расчетная нагрузка на 1м колонны:
От активного давления ветра
q=gfw×w0экв×C×B=1,4×0,35×0,8×12=4,7 кН/м
от отсоса ветра
q¢=gfw×w0экв×C¢×B=q×êC¢ ê/C=4,7×0,6/0,8=3,5 кН/м
Здесь gfw =1,4 – коэффициент надежности по ветровой нагрузке
С,С¢ - аэродинамические коэффициенты (для вертикальных наветренных поверхностей обычных зданий  С=0,8, а для заветренной стороны С¢=0,6)
В – шаг рам (или ширина расчетного блока)
Расчетная сосредоточенная сила ветра в уровне ригеля:
От активного давления ветра
Fв
От отсоса ветра
Fв¢= FвêС¢ê/С=34,2×0,6/0,8=25,62 кН
Где к20,квф –коэффициенты ветрового давления на отметке 20.000 и на уровне верха аэрационного фонаря.
Квф=

Статический расчет поперечной рамы.

№    Нагрузки
комбинации    j    1-1    2-2    3-3    4-4      
M    N    Q    M    N    M    N    M    N    Q      
1    2    3    4    5    6    7    8    9    10    11    12    13      
1    Постоянная    1    -116    -138    -12    -84,3    -138    -34,2    -138    111    -138    -12      
2    Снеговая
1    -806,4    -201,6    -5,5    -54,6    -201,6    -44,8    -201,6    108,6    -201,6    -5,5      
0,9    -725,7    -181,4    -5    -5,04    -181,4    -40,3    -181,4    97,74    -181,4    -5      
3    Dmax Mmaxкр
(слева)    1    -304    0    -167    600    0    -1083    -2244    209    -2244          
0,9    -273,6    0    150    540    0    -974    -2019    188    -2019          
3*    Dmax Mmaxкр
(справа)    1    -219    0    -77    225    0    1095    -485    201    -485          
0,9    -197    0    -69    202,5    0    985,5    -436,5    180,9    -436,5          
4    ±Т (слева)
1    97    0    49    150    0    150    0    272    0    61      
0,9    87    0    44    135    0    149,7    0        0    54      
4*    ±Т(справа)
1    49    0    11    10,3    0    10,3    0    138    0    46      
0,9    44    0    10    9,2    0    9,2    0        0    41,4      
5    Ветровая
(слева)    1    286    0    -77    -17    0    -17    0    648    0    54,5      
0,9    257    0    -69    -15    0    -15    0    583    0    50      
5*    Ветровая
(справа)    1    -295    0    -93    109    0    103,4    0    645    0    50      
0,9    -265    0    -84    98,1    0    93    0    580,5    0    45      















1    2    3    4    5    6    7    8    9    10    11    12    13      
Основные сочетания нагрузок    (+Mmax
Nсоот)    № нагр
1,5    -    1,3,4 (+М)    1,5*    1,5*    -      
y=1    -19    -138        +665    -138                          
№    1,3,4(+М),5        1,3,4(+М),5*        1,3*,4(+М),5*          
y=0,9                                              
- Mmax
Nсоот    №    1,5*        1,2    1,3,4(-М)    1,5          
y=1                                              
№    1,2,3*,4(-М),5*        1,2,3*,4(-М),5    1,2,3,4(-М),5    -          
y=0,9                                              
Nmax
+Мсоот    №    1,2        1,2    1,3,4(+М)    1,3,4(+М)          
y=1    -    -    -    -    -    -    -                  
№    1,2,3,4(+М),5        1,2,3,4(+М),5*    1,2,3,4(+М),5*    1,2,3,4(+М),5*          
y=0,9                                              
Nmax
-Мсоот    №    1,2        1,2        1,3,4(М)    1,3,4(-М)          
y=1                                              
№    1,2,3*,4(-М),5*        1,2,3*,4(-М),5    1,2,3,4(-М),5    1,2,3,4(-М),5          
y=0,9                                              
Nmin
+Мсоот                                                  
Nmin
-Мсоот                                                  
Qmax                                                  













3.Расчет и конструирование подкрановой балки.

Нормативное усилие на колесо крана

Горизонтальное
Тn=0,1Fkmax=0,1×420=42 кН
Расчетный изгибающий момент МmaxF от воздействия вертикальной крановой нагрузки.
Допуская, что сечение с максимальным изгибающим моментом расположено в середине пролета балки и, пользуясь линией влияния момента в этом сечении, устанавливаем краны невыгоднейшим образом.
Mx=MmaxF=Fkmax×SyiM×gfk×yk×kf×a×gn =420×8,5×1,1×0,95×1,1×1,05×0,95=4093 кНм
Где gfk =1,1 по таблице 3 приложения
yk =0,95 по таблице 4 приложения
kf =1,1 по таблице 5 приложения
a=1,05 – учитывает влияние собствонного веса подкрановых конструкций и временной нагрузки на тормозной площадке
gn =0,95 – коэффициент надежности по назначению.
Определим расчетный момент от горизонтальной крановой нагрузки
MmaxТ=MmaxТ=SТn×yiM×gfk×yk×kт×gn =42×8,5×1,1×0,95×1×0,95=354 кНм
Расчетная поперечная сила на опоре балки от вертикальной нагрузки
QmaxF=Fkmax×SyiQ×gfk×yk×kf×a =420×3,625×1,1×1,05×1,1×0,95=1838 кНм

Подбор сечения подкрановой балки

Условие прочности в наиболее напряженной точке «А» сечения
MmaxF/WxA+ MmaxT/WyA=( MmaxF/ WxA)b£Rygc
b=1+2(My/Mx)(hb/hт)=1=2(354+4093)(1,2/1,5)=1,14
Здесь hb=0,1 l=0,1×12=1,2 м – высота балки
hт=hн –1,5 м ширина сечения тормозной конструкции
WxAтр=MmaxF×b/( Rygc)=409300×1,14×10/(315×1)=15050 см3×
Минимальная высота балки
hmin=5\24× =
где Mn – момент при загружении балки одним краном
×SyiМ=0,452+0,825+3+2,6=6,85
Mn=gn ×SFn×yiM=0,95×420×6,85=2733 кНм
Оптимальная высота балки по расходу стали

lw=hw/tw=120
Принимаем hб=140 см (кратной 10 см)
Задаеммся толщиной полок балки tf=2,0 см, тогда
hw=hб - 2×t=140-2×2=136 см
Толщина стенки из условия сопроитвления срезу силой QmaxF
tw³1,5 QmaxF /(hw×Rs)=1,5×1838×10/(136×180)=1,13 см
где
Rs=0,58×Ry=0,58×315=180 Мпа
Принимаем t=12 мм, при этом
lw=hw/tw=136/1,2=113»120
Размеры поясных листов
Iw= hw×tw/12=1,2×1363/12=0,252×106 см4
Требуемая площадь поясов
Аfтр=
По условиям крепления рельса bf=Af тр/tf=84/2=42 см
Принимаем пояс из листа 20 х450 мм Аf=90 см2
Устойчивость сжатого пояса обеспечена. Так как

Отношение bf/hb=45/140=1/3,1 находится в рекомендуемых пределах 1/3…1/5.
Площадь сечения подкрановой балки
А=2Af+Aw=2×90+136×1,2=343 см2

Проверка прочности сечения
Геометрические характеристики подкрановой балки относительно оси х-х
Ix=Iw+2Af((hw+tf)/2)2=252000+2×90×(136+2)/2×)2=1108980 см4
WxA=2×Ix/hb=2×1108980/140=15840cм3
Расстояние от оси подкрановой балки до центра тяжести сечения
Х0=
Расстояние от центра тяжести до наиболее напряженной точки «А» верхнего пояса подкрановой балки
ХА=х0+bf/2=62+22,5=84,5 см
Iy=53,4×(147-2,7-62)2+0,6×121,53/12+0,6×121,5×(79,25-62)2+2×453/12+45×2×622=834213 см4
Wy=Iy/xA=834213/84,5=9870 см3
Проверим нормальные напряжения в верхнем поясе (в точке «А») подкрановой балки
sA=Mx/WxA+My/way=4093×102/15840+354×102/9870=29,4 кН.см2
=294 Мпа
Проверка прогиба подкрановой балки и прочности стенки на дествие касательных напряжений на опоре не нужны, так как высота балки hб больше минимального значения hmin , а принятая толщина стенки больше толщины определенной из условия среза.


4.Расчет и конструирование колонны.

Материал колонны сталь С235, при толщине литстового проката t£20 мм Ry=230 Мпа
Т.к. Нв/Нн=5400/11600=0,405<0,6
Nн/Nв=
Iв/Iн=
Расчетные длины для нижних и верхних частей колонны в плоскости рамы
mн=      mв=


Lefxн=Нн×mн=××××××××
Lefxв=Нв×mв=
Расчетные длины колонны из плоскости рамы
Lefyн=Нн=××××××××
Lefyв=Нв –hб=


Подбор и проверка сечений верхней (надкрановой) части колонны
M=      N=
Ex=M/N=
Подбор сечения колонны из устойчивости колонны в плосости действия момента. Требуемая площадь сечения
Атр=N/(jеRygc)=
где
gc=1; jе=f(lx,m)

Для симметричного двутавра
Ix=0,42h=

ядровое расстояние
rх=0,36h=
Относительный эксцентриситет
mx=ex/rx=
Предварительно принимаем Af/Aw³1/ В соответствии с табл.7 приложения при 0£ £5 и 5












Рис.4.1.
h=1,4-0,02 =
Приведенный эксцентриситет
mef=hmx=
lx=            mef =                    je =
требуемая площадь сечения Атр=N/(jeRygc)=

Компоновка сечения

Предварительно принимаем толщину полок tf=2 см, тогда высота стенки колонны
hw=h-2tf=
Минимальная толщина стенкииз условий местной устойчивости при  >0,8 и m³1
twmin=
Сечение с такой полкой
0,85tw
Расчетная площадь сечения стенки
Aw=
Требуемая площадь полки
Afтр=(Атр-Аw)/2=
Из условия устойчивости верхней части колонны из плоскости действия момента ширина полки
bfmin=lefyв/20=


А из устойчивости сжатой полки
bef/tf£(0,36+0,1 x) 
Где
bef=(bf - tw)/2=
Принимаем bf =          tw =  
bef/tf=(bf - tw)/(2tf)=

Геометрические характеристики сечения
Полная площадь сечения
А0=2bftf+hwtw=
Расчетная площадь сечения при учете только устойчивой части стенки
А=2bf ×tf+Аw=
При определении геометрических характеристик учитывается полное сечение
Ix=twhw3/12+2×bf×tf×(h/2-tf/2)2=
Iy=tfhf 3/12=
Wx=Ix/0,5h=
rx=Wx/A0=
ix=
iy=
Af/Aw=
Проверка устойчивости верхней части колонны в плоскости действия момента (относительно оси х-х)

mx=ex/rx=
Т.к.  Af/Aw³1/ В соответствии с табл.7 приложения и  5
h=1,4-0,02 =
mef=hmx=
je =
Проверим устойчивость сечения
s=N/(jeA)=
Недонапряжения составляет
Поэтому уменьшаем толщину полки   
bef/tf=(bf - tw)/(2tf)=
Аf= bef ×tf =
A0=2Af+twhw=
Где hw =h-2tf=
A=2Af+Aw=
Ix=twhw3/12+2×bf×tf×(h/2-tf/2)2=
Iy=tfhf 3/12=
Wx=Ix/0,5h=
rx=Wx/A0=
ix=
iy=
Af/Aw=
Устойчивость относительно оси х-х

mx=ex/rx=
Т.к.  Af/Aw³1/ В соответствии с табл.7 приложения и  5
h=1,4-0,02 =
mef=hmx=
je =
s=N/(jeA)=


Проверка устойчивости верхней части колонны из плоскости действия момента (относительно оси у-у)
Расчетный момент в сечении 2-2 соответствующий сочетанию нагрузок сечения 1-1 (1,2,3*,4(-М),5*)
М2=
Максимальный момент в пределах средней части трети расчетной длины стержня

Значение Мх принимается не менее половины наибольшего по длине стержня момента
Мх=       кНм>Mmax/2=
mx=MxAo/(NWx)=
При mx£
С=С5=b/(1+ amx)=
Где a и b -коэффициенты, принимаемые по табл. 10 [2 ] или прил 11 [1 ]


С5=b/(1+ amx)=
Коэффициент снижения расчетного сопротивления при потере устойчивости балок в большинстве случаев при проверке устойчивости колонн принимается jв=1

С10=1/(1+ mхjу /jв)=
Здесь принимается mх=10
С=С5(2-0,2mx) +C10(0,2mx-1)=
hw/tw
s=N/(jyA)=

Подбор сечения нижней (подкрановой) части колонны
М1=   N1=
M2=    N2=
Сечение нижней колонны сквозное, состоящее из двух ветвей. Соединенных решеткой. Подкрановую ветвь принимаем из широкополочного двутавра, а наружную – составного сварного сечения из трех листов.
Определим ориентировочное положение центра тяжести. Принимаем z0=5см.
h0=hн-z0=

y2=h0-y1=
Усилие в наружной ветви



Определяем требуемую площадь ветвей и назначаем сечение. Из условия устойчивости при центральном сжатии для подкрановой ветви:
Ав1=Nв1/(jRygc)= 
gc= 10 
значение коэффициента     j=0,8
По сортаменту подбираем двутавр № Ав1=    ix1=    Iy=
Для наружной ветви
Ав2=Nв2/(jRygc)= 

Для удобства прикрепления элементов решетки расстояние  между внутренними гранями полок принимаем такими же, как в подкрановой ветви
hw¢=h-2t=
Требуемая площадь полок
Af=(Aв2 –twhw)/2=
Из условия местной устойчивости полки швеллера
bf/tf£(0,43+0,08 )
bf=15tf      bftf=tf×15tf=       tf=
Принимаем tf=
Bf=Af/tf –
Принимаем bf=
Геометрические характеристики ветви
Aв2=twhw-2tfbf=

ix2=twhw(z0 –0,5tw)2+2bftf(0,5z2-0,5z1)2+2tfbf3/12=
где
z1=z0-tw=
z2=bf-z1=
ix2=
Iy=

Уточняем положение центра тяжести колонны
H0=hн-z0=


Проверка устойчивости ветвей колонны из плоскости рамы (относительно оси у-у)
lefyн=
ly= lefyн/Iy=
Из таблицы приложения 9 находим при Ry=   ly=          jy=





ly= lefyн/Iy=
при Ry=   ly=          jy=

Из условия равноустойчивости подкрановой ветви в плоскости и из плоскости рамы определяем требуемое расстояние между узлами решетки
lх1= lв1/iх1=lх=
Разделив нижнюю часть колонны на целое число панелей примем
lв1 £ lв1тр
lв1тр=
Проверка устойчивости ветвей колонны в плоскости рамы (относительно осей х1-х1 и х2-х2)
Для подкрановой ветви:
lх1= lв1/iх1=

Для наружной ветви
lх2= lв1/iх2=               jх2=




Расчет решетки подкрановой части колонны
Поперечная сила в сечении 4-4 колонны Qmax=
Условная поперечная сила
Qfic=7,15×10-5(2330-E/Ry)N/j=
Где А=Ав1+Ав2
Ry=
Расчет решетки производим на действие силы Qmax
Np= Qmax/(2sina)=
a

Принимаем гибкость раскоса из одиночного сечения lр=    , тогда j
Для раскоса из одиночного уголка требуется площадь
Ар тр=Nр/(jRygc)= 
Для сжатого уголка, прикрепляемого с одной полкой gc=   По сортаменту принимаем уголок Ар=
lmax= lp/imin=

Геометрические характеристики всего сечения:
А=Ав1+Ав2=
Ix=Aв1×y12+ Aв2×y22=

lх=lefxн/Ix=              

где a1- коэффициент зависящий от угла наклона раскосов, при a=45…600 можно принять
a1=
Ар1 – площадь сечения раскосов по двум граням сечения колонны
× Ар1=2Ар=

Проверка на комбинацию в сечении 4-4, догружающих наружную ветвь
M2=
N2=
Y2=
z0=

Определяем     j=

Проверка на комбинацию усилий в сечении 3-3, догружающих подкрановую ветвь:
М1=       N1=
m=[M1×A/(N1×Ix)]×y1=×××
j=

Устойчивость сквозной колонны как единого стержня из плоскости действия момента проверять не нужкно, т.к. она обеспечена проверкой устойчивости отдельных ветвей.

Расчет и конструирование узла сопряжения верхней и нижней части колонны
Расчетные комбинации усилий в сечении 2-2 над уступом
1) +Мmax =                   Nсоотв=
2) – Mmax=                    Nсоотв=
Давление кранов Dmax=
Прочность стыкового шва (w1)  проверяем по нормальным напряжениям в крайних точках
Сечения подкрановой  части колонны. Площадь шва равна площади сечения колонны.
Первая комбинация усилий М и N:
Наружная полка

Rwy=Ry
Внутрення полка

Вторая комбинация усилий М и N:
Наружная полка

внутрення полка

Толщину стенки траверсы определяем из условия смятия

где lef=bop+2tпл – длина сминаемой поверхности
2tпл – толщина плиты, которую принимаем tпл=2 см;
bop – ширина опорного ребра подкрановой балки bop=40 см
twтр – толщина стенки траверсы;
Rp – расчетное сопростиление стали смятию торцевой поверхности
Rp= Run/gm=
lef=bop+2tпл=
twтр³Dmax/( lef× Rp gc)=
Принимаем twтр =
Усилия во внутренней полке верхней части колонны (вторая комбинация)
Nп=N/2+½M½/hв=
Длина шва крепления вертикального ребра траверсы к стенке траверса w2 при приварке четырьмя швами

Применяем полуавтоматическую сварку проволой марки Св-08А d=1,4…2 мм
bf=      bz=
Назначаем kf=6мм, gwf= gwz=
Rwz=0,45Run=
bf Rwfgwf=                      lw2=
lw2<85bfkf=

Дла расчета шва крепления траверсы к подкрановой ветви w3 составляем комбинацию усилий, дающую наибольшую опорную реакцию траверсы.
N=         M=
F=Nhв/2hн-М/hн+0,9Dmax=
Lw3(треб)=F/(  )=
Lw3(треб)>85bfkf=
Такой случай не допустим для фланговых швов, поэтому увеличиваем толщину шва до  kf=        тогда
Lw3(треб)>85bfkf=
Из условия прочности срезу

Проверим прочность траверсы
bтр=hw¢-3=
bp=(hw¢-twтр)/2-(20…30)=
Конструктивно принимаем нижний пояс траверсы из листа размерами      , верхние горизонтальные ребра из двух листов       .
Геометрические характеристики траверсы
Ун=
Ix=
Wmin=Ix/yв=
Ув=hтр-ун=
Максимальный изгибающий момент в траверсе возникает при второй комбинации усилий
Мтр=Fтр1(hн-hв)=[-М/hн+Nhв/(2hн)]×(hy-hв)=
sтр=Мтр/Nmin=
Максимальная поперечная сила в траверсе (с учетом усилия от кранов)
Qmax=Nhв/2hн-M/hн+k×Dmax×0,9/2=
к=1,2
tтр=Qmax/(twтрhwтр)=

Расчет и конструирование базы колонны
Исходные данные опорную плиту базы колонны принимаем из стали С 345, у которой при толщине проката 20
Материал фундамента – бетон В 12,5; расчетные комбинацииусилий в нижнем сечении колонны (сечение 4-4)
a) для расчета базы подкрановой чветви
Nmax1=
-M1=
b) для расчета базы наружной ветви принимаем
Nmax2=
M2=
Nв1=|N1|y2/h0+|M1|/h0=
Nв2=|N2|y1/h0+|M2|/h0=
База наружной ветви
Рассчитывается как база центрально-сжатой колонны. Определим размеры опорной плиты. Требуемая площадь
Аплтр=Nв2/Rф=
Где Rф=gRб=1,2×0,75=0,9 кН/см2, для бетона класса В12,5 Rб=0,75
По конструктивным соображениям свес плиты С2должен быть не менее 4 см. Тогда ширина плиты
В³bk+2C2=
где bk=hw¢+2tf=
Принимаем В=60 см
Апл=            >Аплтр
Среднее напряжение в бетоне в бетоне под плитой базы
sф=Nв2/Aпл=
Находим расстояние между траверсами в свету
L=2(bf+tw-z0)=
При толщине траверсы tтр=1,2см
С1=(L-l-2tтр).2=
Для определения толщины плиты подсчитаем изгибающие моменты на отдельных ее участках
В защимлении консольного свеса плиты на участке 1
М1=sф× С12/2=
В защимлении консольного свеса на участке 2
М2=sф× С22/2=
Где С2=(В-bk)/2=
Участок 3 -  плита на четыре каната при
b/a= hw¢/bf=
участок 4 – плита опертая на четыре каната, при
b/a= hw¢/(l-bf –tw)=
M4=asфa2=
Для расчета принимаем максимальное значение изгибающего момента
Мmax=M1=
Требуемая толщина плиты

Принимаем tпл=
Высоту траверсы определяем из условия размещения шва крепления траверсы к ветви колонны. Будем считать, что все усилие ветви передается на траверсу через четыре угловых шва. Применяем полуавтоматическую сварку проволокой Св-08А, d=1,4…2 мм
Kf=8мм.
Из условия сопротивления срезу
lw=Nв2/( gc)=
lw>85bfkf=
Анкерные болты
1)+Мmax=
Nсоотв=
2)Nmin=
+Mсоотв=
из условия равновесия по моментам определим усилие растяжения болтов
z=(M-½N½a)/y
z1=               z2=
Для болтов принимаем сталь Вст3кп2. Расчетное сопротивление растяженю анкерных болтов Rва=185Мпа=18,5кН/см2
Требуемая площадь сечения анкерных болтов
SАbn=zmax/Rва=
Аbn=



5. Расчет и конструирование стропильной фермы.
Сбор нагрузок на ферму.
Постоянная нагрузка.
g¢пост= gпост-gfgфн=
Вес фонаря учитывается в местах фактического опирания фонаря на ферму, исходя из следующих значений:
а) вес каркаса фонаря на единицу площади горизонтальной проекции фонаря
gфн=0,1 кН/м2
б) вес бортовой стенки и остекления на единицу длины стенки
qбст=
Узловые силы F1=F2=F3=q¢постBd=
F4=g¢постBd+(g¢фн×B×0,5d+ qбст ×B)×gn=
F5=F6 g¢постBd+g¢фн×B×d×gn=
F0 F12  прикладываются к колоннам, поэтому в расчете фермы они не учитываются.
Fg=F1+F2+F3+F4+F5+0,5F6=
S=S0×gf×mi×gn=
Где S0 – нормативный вес снегового покрова;
m - коэф.перехода от веса снегового покрова земли к снеговой нагрузке на покрытие.
Т.к. уклон покрытия <250принимаем m-1.
gf – коэф. Надежности по снеговой нагрузке.
gn/S0=
gf
Узловые силы:
m1=0,8 m2=1+0,1a/b=
F1s=F2s=F3s=S d b=
F4s=
F5s=F6s
Fs= F1sx3+F4s+ F5s+0,5F6s=
Опорные моменты и распор фермы.
Стропильная ферма является ригелем рамы, поэтому в ее опорных сечениях возникают моменты и распор от приложенных к раме постоянных и временных нагрузок.
Первая комбинация.
Определение возможных дополнительных усилий в раскосах и верхнем поясе опорной панели и расчета опорного узла
Мпр.сотв=
Распор рамы определяем по продольным силам в левом сечении ригеля
Нлев=
Вторая комбинация
Млев=
Мпр=
Распор рамы от нагрузок 1
Нлев=                  Нпр=
Принимаем линейное изменение распора по длине нижнего пояса фермы.
Определение усилий в стержнях фермы.
Н=
Где hор – высота фермы на опоре
Z0 – сумма привязок осей поясов к их внешним граням, равный 100 мм.
Значение вертикальных опорных реакций фермы
F1=-F2=M/l=
Усилия от всех видов загружений сводим в таблицу расчетных усилий в стержнях фермы и находим суммарные расчетные усилия.
Подбор и проверка сечений стержней фермы.
Материал фермы сталь С245 Ry=240 Мпа.
Верхний пояс.
Сечение верхнего пояса подбираем по максимальному расчетному усилию в стержнеВ-6 N=
Расчетная длина всех стержней пояса в плоскости ригеля
Lx=d=
В пределах фонаря Ly=2d=
Коэффициент условия работы gс=0,95. Задаемся гибкостью l=         j=
Требуемая площадь сечения Атр=Nв6/(jRygc)= 
ixтр=lx/l=
Подбираем сечение из тавра
ix=         iy=       (при толщине фасонки           )    
lх=                ly=

Проверка устойчивости стержня
s=N/jA=
Стержень В-3 N=      gc=
Задаемся гибкостью l=         j=                  lx=ly=
Атр=Nв3/(jRygc)=                  i=
Подбираем сечение
ix=         iy=    
lх=                      ly=                 jmin=
s=
Нижний пояс.
Сечение подбираем по максимальному расчетному усилию в стержне Н-5, Nн-5=
gс=0,95     lх=2d=            ly=
Требуется площадь сечения Атр=Nв3/(jRygc)=                 
Подбираем сечение
ix=         iy=    
lх=                      ly=                 jmin=
s=
гибкостью lx= lx/ix=              ly= ly/iy=    
Проверка устойчивости стержня
lx=ly=
lх=                      ly=                 jmin=
s=N/jA=
Принимаем нижний пояс из двух равнополочных уголков

Раскосы.
Опорный раскос 1-2 N1-2=
Задаемся гибкостью lx=          ly=l=         j=                 
Атр=Nв3/(jRygc)=                  i=
Подбираем сечение
ix=         iy=    
lх=                      ly=                 jmin=
s=
Раскос2-3          N2-3=              gc=
Задаемся гибкостью l=         j=                  lx=ly=
Атр=N2-3/(jRygc)=                  i=
Подбираем сечение
ix=         iy=    
lх=                      ly=                 jmin=
s=
Раскос4-5          N4-5=              gc=
Задаемся гибкостью l=         j=                  lx=ly=
Атр=N4-5/(jRygc)=                  i=
Подбираем сечение
ix=         iy=    
lх=                      ly=                 jmin=
s=
Раскос5-6          N5-6=              gc=
Задаемся гибкостью l=         j=                  lx=ly=
Атр=N5-6/(jRygc)=                  i=
Подбираем сечение
ix=         iy=    
lх=                      ly=                 jmin=
s=
Cтойка 3-4
N3-4=              gc=
Задаемся гибкостью l=         j=                  lx=ly=
Атр=Nв3/(jRygc)=                  i=
Подбираем сечение
ix=         iy=    
lх=                      ly=                 jmin=
s=
Cтойка 6-6¢
N3-4=              gc=
Задаемся гибкостью l=         j=                  lx=ly=
Атр=Nв3/(jRygc)=                  i=
Подбираем сечение
ix=         iy=    
lх=                      ly=                 jmin=
s=
Конструирование и расчет узлов фермы.
Прикрепление раскосов и стоек к фасонкам. Применяем полуавтоматическую сварку в среде углекислого газа сварочной проволокой Св-08 Г2С диаметром менее 1,4 мм. В этом случае bf =           bz=
Расчетное сопротивление угловых швов срезу по металлу границы сплавления
Rwz=       Run=
gwf=gwz=
Расчетное сопротивление угловыхшвов срезу по метталу шва Rwf=      
Т.к. Rwf×bf =          < Rwz×bz=           , проверку прочности швов по границе сплавления проводить не требуется. Принимаем швы толщиной не более 8 мм (сварка за один проход).
Опорные узлы фермы.
Расчетные усилия, передаваемые колонной на ферму (комбинация опорных моментов и распора рамы)
-Млев=
Определяем
Н¢м=|Mлев|/hop=
Н1=Нм¢+Нлев=
Прикрепление верхнего пояса к колонне.
Для крепления применяем болты нормальной точности из стали прочности 4,6, расчетное сопротивление растяжению которых  Rbt=         .Из условия прочности болтов
SАbn=Нм¢/ Rbt=
Принимаем 4 болта диаметром 16 мм с общей площадью   SАbn=
Из условия размещения болтов b=     a=
Толщину фланца определим из условия прочности его при изгибе

Мфл=Н¢м×b/8=
Для фланца применяем сталь 18 Гпс Ry=220 Мпа (при t=21-30мм) Длина шва Б

Принимаем lw=5 см
Длина шва А lw=а-1=                 tфл=
kfmin=          при tфл=
kfmax=
Принимаем kf =

Проверка опорного фланца на смятие. Конструктивно толщину фланца и ширину принимаем tфл=                      bфл=

где F=N1-2cos a=
Rp – расчетное сопротивление стали 18 ГПс смятию торцевой поверхности (при наличие пригонки)
Прикрепление столика к колонне с учетом случайного эксцентриситета силы F на один шов передается 2/3 F

Принимаем hcт=lw=
Прикрепление опорного раскоса и нижнего пояса к фасонке. Опорный раскос: длина шва Г(по обушку) lwоб=               , длина шва Д (по перу) lwп=              
Нижний пояс Н-2