3. Статический расчет каркаса здания

3.1. Расчетная схема рамы

Поперечные рамы промышленных зданий – статически неопределимые системы. Для расчета рамы необходимо наметить ее расчетную схему, со­брать действующие на раму нагрузки, произвести статический расчет и выя­вить комбинации наибольших расчетных усилий. По этим комбинациям под­бирают сечения элементов рамы.

Рис. 7. Расчетные схемы рам:

а – конструктивная и расчетная схемы однопролетной рамы; б – виды расчетных схем рам; в, г – выделение расчетного блока

Расчетная схема рамы. Для расчета рамы ее конструктивную схему надо привести к расчетной. На рис. 7.а показана конструктивная схема и расчетная схема этой же рамы, на рис. 7.б показаны виды расчетных схем, на рис.7.в,г. выделен расчетный блок.

Оси стоек в расчетной схеме совмещают с центрами тяжести сечений надкрановой и подкрановой частей колонн. В колоннах крайнего ряда центры тяжести сечений верхней и нижней частей лежат не на одной оси, и поэтому стойка в расчетной схеме имеет уступ с эксцентриситетом:

где b_в и b_н — соответственно ширина верхней и нижней частей колонны.

Конструктивную схему рамы (см. рис. 1) необходимо привести к расчетной (рис. 7). Для этого определим дополнительные геометрические характеристики на примере конкретного расчета:

1. эксцентриситет смещения осей верхней и нижней частей колонны

(3.1.)

2. эксцентриситет приложения веса стенового ограждения (примем толщину стеновой панели b_ст = 0,2 м)

(3.2.)

3. эксцентриситет приложения крановой нагрузки (оси подкрановой балки и подкрановой ветви колонны совпадают)

(3.3.)

3.2. Сбор нагрузок на поперечную раму

3.2.1. Постоянные нагрузки

Собственный вес шатра на 1 м² определим в табличной форме (табл.1). Для этого примем нагрузку от прогонов, равную 0,07 кПа (шаг рам B = 6 м), а нагрузку от ферм со связями ферм покрытия 0,40 кПа (пролет рамы L = 36 м).

Таблица 1

Нагрузки на шатер

Состав покрытия и шатра	Объемный вес, кН/м3	Толщина слоя, мм	Нормативная нагрузка, , кПа	f	Расчетная нагрузка , кПа
Защитный слой (мастика с гравием)	21	20	0.42	1.3	0.546
Гидроизоляционный ковер (5 слоев)	12.5	20	0.25	1.3	0.325
Утеплитель (пенополистирол)	0.4	50	0.02	1.2	0.024
Пароизоляция (рубероид на битумной мастике)	16	2.5	0.04	1.3	0.052
Панель покрытия (профилированный стальной настил)	78.5	1.5	0.118	1.05	0.124
Прогоны, фермы, связи ферм покрытия	-	-	0.07÷ 0.40	1.05	0.494
ИТОГО:			1.31		1.565

Линейную распределенную нагрузку на ригель от веса шатра определим по формуле

(3.4.)

где _n = 0,95 – коэффициент надежности по назначению,

Собственный вес колонны определим по формуле

(3.5.)

где _f = 1,05 – коэффициент надежности по нагрузке для металлических конструкций [3]; q_k = 0,65 кПа – нагрузка от колонны, приходящаяся на 1 м² прилежащей площади;

Собственный вес подкрановой балки определим по формуле (вес подкрановой балки на 1 м² прилежащей площади q_пб=0,6 кПа):

(3.6.)

Собственный вес стенового ограждения определим по формуле

(3.7.)

где _f = 1,1 – коэффициент надежности по нагрузке для бетонных конструкций [3];

q_c=10 – удельный вес стеновых панелей, кН/м³;

b_ст = 0,2 – толщина стенового ограждения, м;

h_с = 61,8 = 10,8 – высота стеновых плит, м;

q_о = 25,5 – удельный вес блоков остекления, кН/м³;

b_о = 20,004 = 0,008 – толщина остекления, м;

h_о = 51,8 = 9 – высота остекления, м;