Исходные данныные:

Одноэтажное 2-х пролетное здание размерами в плане 36х60м и высотой до низа стропильной конструкции 6м здание оборудовано в каждом пролете  мостовым краном.

Расчет каркаса в поперечном направлении здания.

1.Определяем вертикальные расчетные нагрузки от собственного веса конструкций , моста крана и снега:

2.Определяем перемещения колонн от действия единичных горизонтальных сил, приложенных в уровне верха колонн.

    Момент инерции сечений:

а) для крайней колонны каркаса здания:

- в над крановой части

- в подкрановой части

б) для средней колонне каркаса здания:

- в надкрановой части

- в  подкрановой части

в) для фахверковой колонны:

   - металлической части:

   - в железобетонной части

Перемещение в уровне верха колонн:

а) крайней колонны каркаса (Ев= )

d11= 0,4м/МН

б) средней колонны каркаса:

   d11= 0,343м/МН

в) крайних фахверковых колонн (А):

     d11= 2,6м/МН

г) средних фахверковых колонн (Б):

     d11= 3,6м/МН

3. Определяем жесткость каркаса в уровне верха колонн:

     С=

4.Вычесляем вес здания от расчетных нагрузок  от собственного веса конструкций и снега (с учетом ¼ веса, вертикальных связей, подкрановых балок, крановых путей и стен).

5. Определяем период собственных колебаний в поперечном направлении :

     Т=2p =2·3,14

6. Определяем  коэффициент динамичности:

     b=

7. Определяем расчетные величины нагрузок действующие на поперечные рамы каркаса:

а) в уровне верха колонн – от покрытия, снега, участков продольных стен, расположенных выше верха колонн, части (50%) торцовых колонн

Определяем сейсмическую нагрузку, действующую на весь каркас здания:

  1х0,25х1х10766,58х0,25х1,33х1х1=895кН 

Сейсмическая нагрузка, действующая на одну поперечную раму, определяется пропорционально ее жесткости:

                      Ср=

б) по длине  колоны – от собственного веса колонн :

    - на колонну крайнего ряда

      -на колонну среднего ряда :

  в) в уровне низа подкрановых балок от собственного веса подкрановых  балок  и подкрановых конструкций:

      - на крайнюю колонну рамы:

              41,6+,57х6=45кН

                1х0,25х1х45х0,25х1,33х1х1=3,82кН

      -  на среднюю колонну рамы:

               Qc=4106х2+0,57х6х2=90кН

                 1х0,25х1х90х0,25х1,33х1х1=7,64кН

 г) по длине крайних колонн – от участков продольных стен, расположенных в пределах высоты колонн:

            - на раму по осям 1 и10: Qc=2,2х3х6,15=40,59кН

           - на остальные  рамы:

               2,2(1,2+1,8)6+0,4(3,6+1,8)6=52,6кН

д) в уровне расположения опрных консолей навесного участка торцевой стены (отм.5,4  м) – от собственного веса участка торцевой стены:

    - на крайнюю колонны рамы по осям 1 и 10:

        2,2х3,25х3,6=25,7кН

        1х0,25х1х25,7х0,25х1,33х1х1=2,14кН

  - на среднюю колонну рамы по осям 1 и 10:

         2,2х1,8х6+0,4х1,8х6=28,1кН

         1х0,251х28,1х0,25х1,33х1х1=2,34кН

е) в уровне низа подкрановых балок от собственного веса мостов кранов

       Определяем максимальное давление на колонны от собственного веса мостов кранов, принимаем их расположенными по одному в каждом пролете здания: 

      - на крайнюю колонну рамы по осям 1 и10:

               0,25·151,3

                1х0,25х1х52,3х0,25х2,5х1х1=8,2кН

        - на среднюю колонну по осям 1 и10:

                 0,5·151,3

                 1х0,25х1х104,6х0,25х2,5х1х1=16,4кН

         - на остальные средние колонны:

                  1х0,25х1х123,6х0,25х2,5х1х1=247,2кН

В. Расчет каркаса в продольном направлении здания.

1. Определяем перемещения крайнего продольного ряда колонн с учетом деформаций  стальных связей от деформаций стальных связей от действия единичной горизонтальный силы в уровне верха колонн.

Моменты инерции поперечных сечений крайней колонны:

        - надкрановой части

         - подкрановой части

         Расчетную схему принемаем в вида двух раздельных колонн со стальными подкосами, при этом жесткость каждой колонны равна жесткости 13/2=6,5 колонны. Площадь поперечного сечения стального подкоса, состоящего, из двух прокатных  неравно-полочных уголков 110х70х8, равна =  

    Для упрощения вычесления величины жесткости 6,5 принемаем =1. Тогда жесткость стальных элементов составит:

            Основная система метода сил и эпюры  моментов М1 и Мр  на рисунке. Определяем значения d11 и d1р, увеличенные в 6,5Еb Jн  раз:

                    d11=

                      d1р=     

  Усилия в связях Х=             

   Изгибающие моменты в колонне от силы Р=1:

                    Мв=1х3,8=3,8кНм;

                    Мн=1х6,15-1,45х0,65х4,15=2,25 кНм

Перемещения крайнего ряда колонн со связями от действия горизонтальной единичной силы в уровне верха колонн равняется половине величины перемещения верхней одной приведенной колонны с подкосами от силы Р=1, которое определяют путем перемножения эпюр Мр  и М:

=43• м/МН

2. Определяем перемещения среднего продольного ряда колонн каркаса с учетом деформаций стальных связей от действия единичной силы в уровне верха колонн.

Моменты инерции поперечных сечений  средней колонны:

          - надкрановой части

           - подкрановой части

Расчетная схема та,же что и в первом случае , жесткость каждой колонны равна жесткости 13/2=6,5 колонны.

Площадь поперечного сечения стального подкоса, состоящего из двух прокатных неравнополочных уголков 110х70х8, равна

Для упрощения вычеслений величены жесткости 6,5ЕsJн принемаем ЕвJв=1.

Тогда жесткость стальных элементов составит:

               К1=

              К2=

Определяем значения d11 и d1р, увеличенные в 6,5ЕвJн раз:

Усилия в связях Х=d1р/d11=89,19/61,4= -1,45;

Изгибающие моменты в колонне от силы Р=1:

     Мв=1х3,8=3,8кНм;

     МН=  Мн=1х6,15-1,45х0,65х4,15=2,25 кНм

Перемещение крайнего ряда колонн со связями от действия горизонтальной еденичной силы в уровне верха колонн равняется половине величены перемещения верха одной переведенной колонны с подкосами от силы Р=1, которое определяется путем перемножения эпюр М и МР:

=35• м/МН

3. Определяем перемещения фахверковых колонн от действия единичных горизонтальных сил, приложенных в уровне верха фахверковых колонн.

Моменты инерции поперечных сечений фахверковой колонны:

         -металлической части

 - железобетонной части

          Определяем перемещения в уровне верха колонн:

   а) в колонне А:

б) в колонне Б :

4. Определяем жесткость каркаса в уровне верха колонн:

       С=

5. Определяем вертикальную нагрузку отвеса конструкции и снега.

     Вертикальную нагрузку от собственного веса конструкции и снега  принимаем из расчета здания в поперечном направлении за вычетом нагрузки от веса мостов кранов:

       Q=11907-151,3 = 11755,7кН

 6. Определяем период собственных колебаний каркаса в продольном направлении здания

     Т=       

   Коэффициент динамичности для каркаса зданий:

   К1=1;К2=0,25;К3=1;Кy=1;А=0,25;hik=1.

7.Определяем расчетные величины сейсмических нагрузок на продольные рамы каркаса:

а) в уровне верха колонн – от покрытиях, снега, участков продольных стен, расположенных выше верха колонн, и части (50%) торцевых стен.

       Определяем сейсмическую нагрузку действующую на весь каркас здания в поперечном направлении:

                 Qn= 10766,58 кН;

                1х0,25х1х10766,58х0,25х1,76х1х1=1184,32кН 

         Сейсмическую нагрузку распределяем между продольными рамами  пропорционально их жесткостям:

                - на крайнюю раму

         Ср=1/43• =23,26МН/м

                   - на среднюю раму

           СР=1/35• 28,57МН/м

б) по длине колонн – от собственного веса колонн :

-          на колонну крайнего ряда

-          на колонну среднего ряда

в) в уровне низа подкрановых балок – от собственного веса подкрановых балок и подкрановых конструкций:

-          на крайнюю колонну рамы

41,6+0,57х6=45кН

1х0,25х1х45х0,25х1,76х1х1=5,05кН

-          на среднюю колонну

41,6х2+0,57х6х2=90кН

1х0,25х1х90х0,25х1,76х1х1=10,11кН

г) по длине пристеных колонн – от участков торцовых стен, расположеных в пределах высоты колонн :

-          на крайнюю раму

  2,2х6,15х3=40,59кН

-          на среднюю раму

Qc=2,2(1,2+1,8)6+0,4(3,6+1,8)6=52,6кН

д) в уровне расположения опорных консолей навесного участка торцевой стены – от собственного веса участка продольной стены:

         2,2х3,25х3,6=25,7кН

           1х0,25х1х25,7х1,76х1х1=2,827кН

             -на среднюю колонну рамы по осям 2 и 9

8.Определение сейсмических нагрузок от кручения здания в плане.  Конструктивная схема здания имеет равномерное распределение жесткостей конструкций и масс. Следовательно, положение центров масс и жесткостей  здания совпадает с точкой пересечения осей симметрии здания. В соответствии с п.2.12.3, величину расчетного эксцентриситета ек принимают 0,05В:

-          для поперечного направления

            ех=0,05х36= 1,8м

-          для продольного направления

             еу=0,05х60=3м.

        Определяем угловую горизонтальную жесткость здания по формуле

ККj=2х8(35,52+302+182+122+62)+2х7,3х182=473,584х102 МНм/рад.

   Определяем полную сейсмическую нагрузку на рамы каркаса с учетом поворота здания в плане. Дополнительная нагрузка от поворота здания определяется в уровне верха колонн от покрытия, снега, участков продольных стен, расположенных выше верха колонн, части (50%) торцевых стен.

       Поперечное направление здания:

-          рама по оси 1

рама по оси 2

рама по оси 3

  рама по оси 4

    рама по оси 5

 рама по оси 6

Продольное направление здания

 рама по оси А

рама по оси В