Расчетные длины колонн ( )

Таблица 1.1

Часть колонны	При расчете в плоскости поперечной рамы		В перпендикулярном направлении
	При учете нагрузок от крана	Без учета нагрузок от крана
Подкрановая H1=11,05м.	1,5* Н1=16,575	1,2*( Н2+ Н1)=17,46м	0,8* Н1=8,84м
Надкрановая H2=3,5м.	2* Н2=7 м	2,5* Н2=8,75м	1,5* Н2=5,25м

Следовательно, по условию максимальной гибкости высота сечения подкрановой части колонн должна быть не менее с=0,532м , а над крановой –b=0,375. С учетом требований унификации для мостовых кранов принимаем поперечные сечения колонн для крайних колонн в надкрановой части 400*380, а для средней 600*400мм. В подкрановой части для крайних колонн назначаем сечение 700*400, а для средней 900*400мм. В этом случае удовлетворяются требования по гибкости и рекомендации по назначению высоты сечения подкрановой части колонны в пределах 1,105....0,789м.

В соответствии с таблицей габаритов колонн [11, приложение V] и назначенными размерами поперечных сечений принимаем для колонн крайнего ряда по оси А номер типа опалубки 6, а для колонн среднего ряда по оси Б - 10.

Стропильную конструкцию по заданию принимаем в виде двускатной безраскосной фермы типа ФБ-24 из легкого бетона. По [11,приложение VI] назначаем марку балки 1БФ-24 с номером типа опалубочной формы 1 с максимальной высотой в середине пролета 3,500 м .

По [11,приложение XI] назначаем тип плит покрытия размером (номер типа опалубочной формы 1, высота ребра 300 мм, приведенная толщина с учетом заливки швов бетоном).

Толщина кровли (по заданию тип 5) согласно [11,приложение XIII] составляет 140 мм.

По заданию проектируем наружные стены из сборных навесных панелей. В соответствии с [11,приложение XIV] принимаем панели из ячеистого бетона марки по плотности D800 толщиной 240 мм (ПСЯ 200).

Размеры остекления назначаем по [11,приложение XIV] с учетом грузоподъемности мостовых кранов.

Результаты компоновки поперечной рамы здания представлены на рис 1.1 и 1.2.

Рис.1 Поперечный разрез и фрагмент плана одноэтажного двухпролетного промышленного здания

Определяем постоянные и временные нагрузки на поперечную раму.

Постоянные нагрузки. Распределенные по поверхности нагрузки от веса конструкций покрытия заданного типа (рис 1.1) приведены в табл 1.2.

Постоянные нагрузки на 1 м2 покрытия

Таблица 1.2

Элемент покрытия	Нормативная	Коэффициент	Расчетная
	Нагрузка,	надежности по	Нагрузка,
	кН/м2	нагрузке	кН/м2
Кровля:
Слой гравия, втопленный в битум	0,16	1,3	0,208
Трехслойный рубероидный ковер	0,09	1,3	0,117
Асфальтовая стяжка (= 20 мм,  =18кН/м3)	0,27	1,3	0,351
Ячеисто-бетонные плиты ( = 100 мм, =3,7 кН/м3)	0,3	1,3	0,39
Пароизоляция (слой рубероида на бит.мастике)	0,03	1,3	0,039
Ребристые плиты покрытия размером 3*6 м с учетом заливки швов (= 65 мм,  = 25 кН/м3)	1,625	1,1	1,788
ФБ24 (V=3,7 м3, пролет 24 м, шаг колонн 12 м, бетон  = 25 кН/м3) 4,2*25/(24*6)=0,58	0,642	1,1	0,706
Итого			3,599

С учетом коэффициента надежности по назначению здания =0,95 (класс ответственности 2) и шага колонн в продольном направлении 6 м, расчетная нагрузка на 1 пог. м ригеля рамы будет равна: G=3,599*0,95*6=21,594 кН.

Нормативная нагрузка от 1 м² стен панелей из ячеистого бетона марки D800 при толщине 200 мм составит 8,8*0,20=1,76 кН/м², где 8,8 кН/м³ - плотность ячеистого бетона, определяемая согласно [3,п. 2.13].

Нормативная нагрузка от 1 м² остекления в соответствии с [11,приложение XIV] равна 0,5 кН/м².

Расчетные нагрузки от стен и остекления оконных переплетов:

на участке между отметками 12,6 и 10,2

G₁=2,4*6*1,76*1,1*0,95=33,45 кН;

на участке между отметками 7,8 и 10,2

G₂=(1,76*6*1,2+1,2*0,5*6)*1,1*0,95=22,67 кН;

на участке между отметками 0,0 и 7,8

G₃=(1,2*6*1,76+6,6*0,5*6)*1,1*0,95=48,41 кН.

Расчетные нагрузки от собственного веса колонн из тяжелого бетона ( =25 кН/м³):

Колонна по оси А, подкрановая часть с консолью:

G₄₁=(0,7*7,65+0,35*0,45+0,5*0,35*0,35)*0,4*25*1,1*0,95=112,92 кН;

надкрановая часть:

G₄₂=0,38*0,4*3,3*25*1,1*0,95=23,1 кН;

Итого. G₄= G₄₁+ G₄₂=112,92+23,1=136,02 кН.

Колонна по оси Б, подкрановая часть с консолями:

G₅₁=(0,8*7,65+2*0,7*0,6+0,7²)*0,4*25*1,1*0,95=121,28 кН;

надкрановая часть:

G₅₂= 3,3*0,38*0,4*25*1,1*0,95=23,1 кН;

итого G₅= G₅₁+ G₅₂=121,28+23,1=144,38 кН.

Расчетная нагрузка от собственного веса подкрановых балок [11,приложение XII] и кранового пути (1,5 кН/м) будет равна:

G₆=(35+1,5*6)*1,1*0,95=45,98 кН.

Временные нагрузки. Снеговую нагрузку для расчета поперечной рамы принимаем равномерно распределенной во всех пролетах здания. Для заданного района строительства (г. Братск) по [7] определяем нормативное значение снегового покрова S₀=0,7 кПа (район III) и соответственное полное нормативное значение снеговой нагрузки P_c= S₀*=0,7*1=0,7 кПа (при определении коэффициента не учитываем возможность снижения снеговой нагрузки с учетом скорости ветра). Коэффициент надежности для снеговой нагрузки . Тогда расчетная нагрузка от снега на 1 м ригеля рамы с учетом класса ответственности здания составит:

P_sn=0,7*1,4*6*0,95=5,88 кН/м.

Длительно действующая часть снеговой нагрузки согласно [7, п. 1.7] составит

P_sn,l=0,5* P_sn=0,5*5,88=2,94 кН/м.

Крановые нагрузки. По приложению XV находим габариты и нагрузки от мостовых кранов грузоподъемностью Q = 20/5 т: ширина крана B_k=5,6м; база крана A_k=4,4м; нормативное максимальное давление колеса крана на подкрановый рельс P_max=135 кН; масса тележки Gт=3т; общая масса крана Gк=25,5 т.

Нормативное минимальное давление одного колеса крана на подкрановый рельс (при 4 колесах):

Рис.2 Линия влияния давления на колонну и установка крановой нагрузки в невыгодное положение

P_min=0.5*(Qт+ Qк)- P_max=0,5*(9,81*12,5+20,5*9,81)-135=43,2 кН.

Нормативная горизонтальная нагрузка на одно колесо крана, направленная поперек кранового пути и вызываемая торможением тележки, при гибком подвесе груза будет равна:

T_n=0,5*0,05*(Qт+ Qк)=0,5*0,05*(12,5*9,81+3*9,81)=6,45 кН.

Расчетные крановые нагрузки вычисляем с учетом коэффициента надежности по нагрузке = 1,1 согласно [7, п. 4.8].

Определим расчетные нагрузки от двух сближенных кранов по линии влияния (рис 1.3) без учета коэффициента сочетания W:

максимальное давление на колонну:

D_max= P_max*_f*_y*_n=135*1,1*2,17*0,95=422,5 кН, где - сумма ординат линии влияния, 1+0,82+0,27+0,08=2,17 м.

минимальное давление на колонну:

D_min= P_min*_f*_y*_n=26,865*1,1*2,17*0,95=101,4 кН;

тормозная поперечная нагрузка на колонну:

T=T_n*_f*_y*_n=3,8*1,1*2,17*0,95=15,14 кН;

Ветровая нагрузка. г.Братск расположен во II ветровом районе по скоростным напорам ветра. Согласно [7, п. 6.4] нормативное значение ветрового давления равно = 0,3 кПа.

Рис.3 К определению эквивалентного нормативного значения ветрового давления

Для заданного типа местности A с учетом коэффициента k (см. [7, табл. 6]) получим следующие значения ветрового давления по высоте здания:

на высоте до 5 м w_n1=0,75*0,3=0,2725 кПа;

на высоте 10 м; w_n2=1,0*0,3=0,3 кПа;

на высоте 20 м. w_n3=1,25*0,3=0,375 кПа;

Согласно рис 1.4, вычислим значения нормативного давления на отметках верха колонн и покрытия:

на отметке 10,8 м:

w_n4=0,3+(0,375-0,3)/(20-10)*(10,8-10)=0,306 кПа;

на отметке 14,55 м:

w_n5=0,3+0,075/10*(14,55-10)=0,33 кПа.

Переменный по высоте скоростной напор ветра заменяем равномерно распределенным, эквивалентным по моменту в заделке консольной балки длиной 10,8 м:

Wn=2(0,2725*5²/2)+((0,225+0,3)*(10-5)/2)*(5+((10-5)/2)+((0,3+0,306)*(10,8-10)/2)*(10+(10,8-10)/2)/10,8²=0,260 кПа.

Для определения ветрового давления с учетом габаритов здания находим по [7, прил. 4] аэродинамические коэффициенты и c_е3=-0,4. Тогда с учетом коэффициента надежности по нагрузке и шага колонн 6 м получим:

расчетная равномерно распределенная нагрузка на колонну рамы с наветренной стороны:

W₁=0,260*0,8*6*1,4*0,95=1,66 кН/м;

то же, с подветренной стороны: W₂=0,260*0,4*1,4*6*0,95=0,93 кН/м.

Расчетная сосредоточенная ветровая нагрузка от давления ветра на ограждающие конструкции выше отметки 12,0:

W=(w_n4+w_n5)/2*(h₅-h₄)*(c_е-c_е3)*_f*_n*L=(0,306+0,33)/2*(14,55-10,8)*(0,8+0,4)*1,4*0,95*6= =11,42 кПа.