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.

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.

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