Вихідні дані. 
Розрахунок поперечної рами промислової будівлі

Крок рам — 6Ч18 м.;

Крок ферм — 6 м.;

Покрівля — тепла залізобетонна;

Стіни — цегляні (1,5 цегли);

Сніговий район — ІII ;

Вітровий район — ІI ;

Сталь колон — ВСт3кп2;

Сталь ферм — 09Г2−6;

Переріз поясу ферм —кутники;

Бетон фундаменту — В7,5;

Компоновка стального каркасу промислової будівлі

Компоновка каркасу виконуємо виходячи з наступних умов:

кількість кранів — 2;

вантажопідйомність кранів — 100/20 + 80/20;

проліт крану — 30 м;

відмітка головки кранової рейки — 9,4 м;

з'єднання ригеля з колоною — шарнірне;

режим роботи кранів — середній;

НК = 4000 мм; В1 = 400 мм; hР = 170 мм (КР120);

с = 300 мм;

H2= hк + с +100;

H2= 4600 + 300 +100=5000мм;

H*2=5000мм;

H1=9000мм;

H2= H1 + H*2=5000+9000=14 000мм;

H*=14 400мм; з кратністю 600 мм.

H*1=9400мм;

l2 = H*2+ hр + hб = 5000 + 1800+170= 6970 мм; hр =18 000/10=180;

l1= H*- l2 + lб = 14 400 — 6970+600= 8030 мм;

l= l1 + l2 = 8030 — 6970= 15 000 мм;

l= H* + lб = 14 400 +600= 15 000 мм;

Рис. 1 Схема каркасу будівлі

Розрахунок стропильної ферми Довжина стропильної ферми:

l =30 м;

Покрівля — тепла залізобетонна;

Сталь ферм — 09Г2−6; (R_s = 335 МПа);

Приймаємо ферму прямокутного типу — Н_ф = 3150 мм.

Рис. 2 Розрахункова схема ферми

Таблиця 1 Збір навантажень на ферму

gm=3,36.

Розрахунок ферми проводимо від навантаження яке діє на половині прольоту ферми.

R_A = R_B = кН;

R_A = R_B = кН;

Рис. 3 Побудова діаграми Кремона

Остаточно прийнято чотири типорозмірів перерізів прокатних профілів:

Спарені кутики :125Ч9мм — пояси та при опорні розкоси;

• 100Ч8мм — розкоси ;
• 63Ч5мм — розкоси ;
• 70Ч5мм — стійки.

Навантаження на поперечну раму стального каркасу промислової будівлі.

Постійне навантаження.

Таблица 2 Навантаження від покрівлі

Розрахункове постійне навантаження від кроквяної ферми:

кН;

Навантаження від ферми:

Тимчасове навантаження:

Нормативне снігове навантаження на 1 м² стропильної ферми:

V^н_сн = 1,04кН/ м²;

Розрахункова площа на колону:

Навантаження від вітру:

w₀ = 0,5 кН/м²;(ІІІ вітровий район) — швидкісний напір вітру на висоті до 10 м;

• -1,04 коефіцієнт надійності за навантаженням; (висота до 5 м.); (висота до 10 м.); (висота до 20 м.); (Висота низу ферми 14,4 м);
• (Висота верху ферми 17,55м). ;;;
• — аеродинамічний коефіцієнт; = 0,8 — напір; с₁ = -0,51 — відсос; місцевість — тип Б;

Визначаємо нормативні вітрові навантаження на 1 м² вертикальної поверхні стін:

— на висоті до 5 м. = 0,9:

напір: 1,04· 0,5·0,9·1·1·1·0,9·0,8 = 0,336 кН/м²;

відсос: 1,04· 0,5·0,9·1·1·1·0,9·-0,51 = -0,214кН/м²;

— на висоті до 10 м. =1,2:

напір: 1,04· 0,5·0,9·1·1·1·1,2·0,8 = 0,449кН/м²;

відсос: 1,04· 0,5·0,9·1·1·1·1,2·-0,51 = -0,286кН/м²;

— на висоті 14,4 м. = 1,354:

напір: 1,04· 0,5·0,9·1·1·1·1,354·0,8 = 0,5кН/м²;

відсос: 1,04· 0,5·0,9·1·1·1·1,354·-0,51 = -0,323кН/м²;

— на висоті 17,55 м. =1,464:

напір: 1,04· 0,5·0,9·1·1·1·1,464·0,8 = 0,548кН/м²;

відсос: 1,04· 0,5·0,9·1·1·1·1,464·-0,51 = -0,349кН/м²;

Рис. 5 Схема вітрового навантаження на раму

Визначення еквівалентного вітрового навантаження:

Зосереджене навантаження на рівні опорного вузла стропильної ферми:

При кроці 6 м. від вантажної площі шириною 18 м. висотою h = 3,2 м. та трапецієвої епюри тиску: напір:

— Навантаження від мостових кранів:

Визначаємо навантаження від двох мостових кранів середнього режиму роботи:

Для крану:100/20; l_кр = 28 м — проліт крану при кроці рам 18 м.

Габаритні розміри крану:

Н_К = 4000 мм; В₁ = 400 мм; В₂ = 9350 мм; К = 4600 мм;

Максимальний нормативний тиск на колеса мосту крану: F^к1max = 450 кН; F^к2max= 480 кН;

Вага візка m_т = 410кН;. вага мосту m_м = 1040кН;

Рис. 6 Схема розташування кранів та лінія впливу опорних реакцій підкранових балок

Мінімальний нормативний тиск на колеса мосту крану:

F^н_min=(F^н_кр1 + F^н_т + F^н_м — F^н₁· n₁ — F^н₂· n₂)·1/n₀ = (1000+ 410+ 1040 — 450· 2 — 480· 2)·¼ = 147,5кН;

Нормативне навантаження на колесо від поперечного гальмування:

Т^Н_Г = (F^н_кр1 + F^н_т)/20· n₀ = (1000 + 410)/20· 2 = 17,62 кН;

Розрахункові навантаження на колони від двох зближених кранів визначаємо за лінією впливу опорних реакцій суміжних підкранових балок:

F_max = n· n_c·УF^Н·y_i = 1,2· 0,85·[480·(1+0,955+0,525+0,48) + 450· (0,7+0,655+0,825+0,78] = 2807,8 кН;

F_min = n· n_c·УF^Н·y_i = 1,2· 0,85·[147,5·(2,96+2,96)] = 890,6 кН;

Т = n· n_c·УТ^Н_Г · y_i = 1,2· 0,85·[17,62·(2,96+2,96)] = 106,39 кН;

Рис. 7 Попередній підбір перерізу колони

Верхня частина колони із сталі ВСт3кп2 R_y = 230 МПа;

ц_l — приймаємо із досвіду проектування.

N_В = F_Ф + F_СН + F_G = 53,55 + 280,8 + 907,2 = 1241,55 кН;

Необхідна площа перерізу:

A_B = N_B· 10/ц_l · R_y = 1241,55· 10/0,2·230 = 269,8 см²;

Приймаємо за сортаментом 60Ш6 (А = 298 см², І_Х = І_b= 190 430 см⁴; І_y =17 350 см⁴);

Нижня частина колони із сталі ВСт3кп2 R_y = 230 МПа;

N_H = F_В + F_max= 1241,55 +2807,8 = 4049,35 кН;

Необхідна площа перерізу:

A_Н = N_H· 10/ц_l · R_y = 4049,35· 10/0,5·230 = 352,11 см²;

Зовнішня гілка А_З = 0,45· А_Н = 0,45· 352,11 =158,44 см²;

Внутрішня гілка А_В = 0,55· А_Н = 0,55· 352,11 = 193,66 см²;

Приймаємо за сортаментом Зовнішня — 50Ш2 (А =160 см², І_Х = 70 470 см⁴; І_Y = 8020 см⁴; b = 300мм);

Внутрішня — 50Ш4 (А =198 см², І_Х = 86 010 см⁴; І_Y = 9830 см⁴; b = 300мм);

Статичний момент відносно вісі Х₀ нижньої частини колони:

S_Xo = · а_Н = 160· 110 = 17 600 см⁴;

Момент інерції нижньої частини колони:

Відносна жорсткість колони:

=І_Н/І_В = 1 076 974,21/190 340 =5,6;

Ексцентриситети прикладення навантажень:

— покрівля та сніг:

е₁ = 250 + z — - а_В/2 = 250 + 1000 — 491,6- 600/2 = 458 мм;

— кранове:

e₂ = = 491,6 мм;

— стінове:

e₃ = 100+250+1000−491,6= 858,4 мм;