Расчет металлической фермы

   R_un = 38 кН/см² [III, табл.51]

    =1,05 [III, табл.2]

   R_см.т. = 38/1,05=36,2 кН/см².

   А_см = 939,44/36,2=25,95 см².

   Требуемая толщина ребра:                                     t_о.р =25,95/20=1,298 см

   По  сортаменту [I, прил.14, табл.5] принимаю t_о.р =1,4 см

   t_ст ≤ t_о.р. ≤ 40 мм

   10<14<40 – условие выполняется

   t_ст ≤ t_о.р. ≤ 3*t_ст

   10<14<30 – условие свариваемости выполнено.

   За  нижний пояс опорное ребро выступает на 15 мм, что меньше, чем 1,5*t_о.р. => дополнительную проверку ребра на смятие не провожу.

   Кроме проверки на смятие торца опорного ребра производится проверка опорного участка балки на устойчивость из плоскости балки, как центрально-сжатого стержня, с условной площадью поперечного сечения, включающей площадь поперечного сечения опорного ребра и участка стенки шириной . Площадь поперечного сечения опорного стержня:

   А_о.с.=b_о.р.*t_о.р.+

 

   А_о.с.=20*1,4+

=47,45 см².

   Проверка  устойчивости:                           = (F/ *А_о.с)≤R_y, где

     – коэффициент продольного  изгиба опорного стержня с  гибкостью  , определяемой относительно оси (z-z) по длине стержня, равный

   

= h_ст/

   J_о.с. – момент инерции сечения опорного стержня, см⁴.

   J_о.с. = (b_о.р.)³*t_о.р./12

   J_о.с. = (20)³*1,4./12=933.3 см⁴ =>

=0,9541 [III, табл.72]

    

= 939,44/ 0,9541*47,45=20,75 кН/см² < 23 кН/см² –

   устойчивость  опорного участка балки обеспечена.

   Прикрепление  опорных ребер к стенке балки сварными швами рассчитывается на полную опорную реакцию балки. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

4. Сбор нагрузок на поперечную раму цеха. Таблица расчетных усилий.
1. Постоянные нагрузки.

1. Погонная нагрузка на ригель рамы.

q_п =( q_ф*

+q_пл* +q_кр* )*B, где

   q_ф - вес конструкции фермы. q_ф=0,3 кН/см² [V, прил.1, табл.1]

   q_пл - вес железобетонных плит покрытия. q_пл=1,4 кН/см² [V, прил.1, табл.1]

   q_кр - вес конструкций кровли. q_кр=1,15 кН/см² [V, прил.1, табл.1]

    - коэффициент надежности по  нагрузке

           =1,05 [II, табл. 1]

           =1,1 [II, табл. 1]

           =1,1 [II, п.3.7]

   В – шаг поперечных рам, В=6 м

   q_п =(0,3*1,05+1,4*1,1 +1,15*1,1)*6=18,72 кН/м 

      

2. Вес стенового ограждения.

G_{ст.верх}.=

* *В*h_{ст.верх}.,

    =1,1 [II, табл. 1]

    = 0,8 кН/м² [V] - осредненный нормативный вес 1 м2 стенового и оконного ограждения.

   h_{ст.верх} - высота верхней части стены [лист 19]

   h_{ст.верх} = h_п.б.+1,5 см+h_р.+h₂+h_ф, где

   h_п.б. - высота крановой балки, h_п.б. =102,4 см

   1,5 см  – выступающая часть опорного  ребра

   h_р. - высота рельса, h_р.= 15 см

   h₂ =425 см [лист 4]

   h_ф - высота фермы в пролете, h_ф=3,6 м

   h_{ст.верх} = 102,4+1,5+15+425+360=903,9 см=9,04 м

G_{ст.верх}.= 1,1*0,8*6*9,04=47,7312 кН

G_ст.низ.=

* *В*h_ст.низ., где

   h_т.низ - высота нижней части стены

   h_т.низ =H+ h_ф- h_{ст.верх} ,

   H =18,35 м [лист 4]

   h_т.низ =18,35+ 3,6- 9,04=12,91 м

G_ст.низ.= 1,1*0,8*6*12,91=68,1648 кН 

      

3. Вес колонны.

G_к.=

* *В*L/2, где

    =1,05 [II, табл. 1]

    = 0,65 кН/м² [V, прил.1, табл.1] - вес колонны

   В=6 м

   L – величина пролета , L=29,3 м

   Общая нагрузка от веса колонны:     G_к.= 1,05*0,65*6*29,3/2=60 кН

   Вес верхней  части колонны:     G_к.верх= 0,2*G_к =0,2*60=12 кН

   Вес нижней части колонны:      G_к.низ= 0,8*G_к =0,8*06=48 кН 

      

4. Вес подкрановых балок.

G_п.б.=

* *В*L/2, где

    =1,05 [II, табл. 1]

    = 0,8 кн/м² [V, прил.1, табл.1] - нормативная распределенная нагрузка от веса подкрановой балки.

G_п.б.= 1,05*0,8*6*29,3/2=73,84 кН 
 

2. Временные нагрузки.

1. Снеговая нагрузка.

   Снеговую  нагрузку принимаю равномерно-распределенной по длине ригеля. Расчетная погонная снеговая нагрузка на ригель рамы:

   q_сн =

* S_o * *B, где

     =1,4 [II, п.5.7]

   S_o – нормативное значение веса снегового покрова на 1 м2 горизонтальной поверхности земли, принимаемое в зависимости от снегового района по [II, табл.4].

   Район строительства – г.Бухара => I снеговой район [II, прил.5, карта 1].

   S_o = 0,5 кН/м² [II, табл.4].

    - коэффициент перехода от  веса снегового покрова земли  к снеговой нагрузке на покрытие.

   Принимаю  двускатное покрытие с углом наклона ≤25^о => =1 [II, прил.3].

   q_сн =1,4* 0,5 *1*6=4,2 кн/м 

      

2. Ветровая  нагрузка.

   Действие  ветра на сооружение вызывает давление с наветренной стороны и отсос  с противоположной. Величина расчетного ветрового давления (q_bi) различна по высоте и учитывается введением в расчетные формулы коэффициента k_i, который учитывает изменение ветрового давления по высоте и определяется по [II, табл.6] в зависимости от типа местности. Принимаю тип местности C  - городские районы с застройкой зданиями высотой более 25 м.

   q_bi=

* w_o * k_i *В, где

   w_o - нормативное значение ветрового давления, принимаемое по [II, табл.5] в зависимости от ветрового района.

   г. Бухара - III ветровой район [II, прил.5, карта 3].

   w_o = 0,38 кН/м² [II, табл.6]

   В = 6м.

   Для упрощения статического расчета  поперечника ветровую распределенную нагрузку, действующую на колонну  от нулевой отметки до оси нижнего  пояса ригеля, заменяю равномерно распределенной нагрузкой на всю  расчетную высоту колонны. С некоторым приближением эквивалентное распределенное давление равно:

   q=

, где h=H=18,35 м

    - ветровое давление на высоте 10 м

   

= *w_o*k₁₀*В, где k₁₀=0,4 [II, табл.6]

   

=1,4*0,38*0,4*6=1,277 кН/м

    - ветровое давление на высоте  18,35 м

   

= *w_o*k_18,35*В, где k_18,35=0,525 [II, табл.6]

   

=1,4*0,38*0,525*6=1,677 кН/м

   q=

=1,368 кН/м

   Эквивалентное ветровое давление распределяется на активное и пассивное, согласно аэродинамическим коэффициентам. В соответствии со значениями этих коэффициентов в [II] получим:

   - активное давление q_а=0,8* q=0,8*1,368=1.0944 кН/м

   - пассивное давление q_р=0,8* q=0,8*1,368=0.8208 кН/м

   Сосредоточенное ветровое давление в пределах высоты фермы и парапета вычисляется  по формуле:

   W=0,5*(q_18,35+q_21,95)*h_п, где

   q_21,95 – ветровое давление на высоте парапета

   h_п= h_ф – высота парапета, h_п=3,6 м

   

= *w_o*k_22,124*В, где k_22,124=0,574 [II, табл.6]

   

=1,4*0,38*0,574*6=1,83 кН/м

   W=0,5*(1,677+1,83)*3,6=6,31 кН

   По  аналогии с погонным ветровым давлением  сосредоточенное распределяется на активное и пассивное:

   - W_а=0,8* W=0,8*6,31=5,048 кН

   - W_р=0,6* W=0,6*6,31=3,796 кН 

3. Нагрузка  от мостовых кранов.

   Поперечные  рамы воспринимают:

   - вертикальную крановую нагрузку (D_max и D_min) от веса кранов с грузом

   - поперечную горизонтальную крановую нагрузку (Т) от торможения тележки крана с грузом.

   Продольная  горизонтальная нагрузка от торможения моста крана воспринимается системой вертикальных связей между элементами каркаса и при расчете поперечных рам не учитывается.

   При расчете однопролетных рам крановую нагрузку учитывают от одновременного действия двух кранов. Крановую нагрузку от вертикального давления и поперечного торможения на раму определяю в результате невыгоднейшего  загружения линий влияния опорного давления.

   Расчетные значения крановых нагрузок определяют с учетом коэффициента надежности по нагрузке и коэффициента сочетаний.

   Отдельно  находят как наибольшее вертикальное давление кранов D_max, так и наименьшее D_min соответствующее расположению тележки с грузом на основном крюке у противоположной колонны.

   D_max =

* * F^н_{к  max}* y_i

   D_min =

* * F^н_{к  min}* y_i

    =1,1 [II, п.4.8]

    =0,85 [II, п.4.17]

   F^н_{к  max}=390 кН [лист 5]

   F^н_{к  min} – минимальное давление колеса крана на крановый рельс, кН

   F^н_{к  min} =[(9,8*Q+G_к)/n_о]- F^н_{к  max}, где

   n_о - число колес с одной стороны крана, n_о=4

   Q –грузоподъемность крана, Q=80 т

   G_к – вес крана с тележкой, G_к=1300 кН

   F^н_{к  min} =[(9,8*80+1300)/4]- 390=131 кН

    y_i – сумма ординат линий влияния под колесами ходовой части кранов, м

D_max=1,1·0,85·390*(0,0083+0,142+0,866+1+0,475+0,342)=1033,42 кН