Стальной каркас одноэтажного промышленного здания

МВ.С=(-0,666+1)× (-11,9)=-3,97 кНм;

МВ.РИГ=-7,98× 242/12=383,04 кНм.

Коэфициенты канонического уравнения:

r11= 5,55i ;     r1р= -2,24-383,04=385,28 кН

Угол поворота     φ= 385,28/5,55i=69,42/i.

Моменты от фактического угла поворота:

МА=0,922i×69,42/i=64 кНм;

Мв=-1,02i×69,42/i=-70,8 кНм;

Мс=-0,34i×69,42/i=-23,6 кНм;

          Мв.риг=4,53i×69,42/i=314,5 кНм.

Отсюда:

МА=60,41 кНм;

МВ=-68,56 кНм;

МВ.С=-27,57 кНм;

МН.С=-15,68 кНм;

МВ.РИГ=-68,54 кНм;

QВ= QА= -(60,41+15,68)/8,87=-8,58 кН;

NВ= NA = -68,54 кН; NРИГ = -8,58 кН.

   Расчет на  вертикальную нагрузку от мостовых кранов.

Проверка возможности считать ригель абсолютно жестким:

К=30*13,6/5*24=6,5>6/(1+1,4Ö4)=1,87

Моменты и реакция от смещения верхних узлов

r11=2*6.263t/13,6=-0,92t.

Моменты и реакция на левой стойке

МА=kА М =0.302× 457,9 = 138,29 кНм

Мв=kв М = -0.188× 457,9 = -86,09 кНм

Мн.с=kс М = -0.666× 457,9 = 304,96 кНм

Мв.с=(kс=+ 1) М = (-0.666+)× 457,9 = 152,94 кНм

FRB=1.49*457.9/13.6=50.17 кН.

Усилия на правой стойке

MMIN/MMAX=112.18/457.9=0.245

МА=33.88 кНм; Мв=-21.09 кНм; Мн.с=-74.71 кНм;

Мв.с=37.47кНм; FRB=12.29 кНм;

Реакция верхних концов стоек

r1p=50.17-12.29=37.88 кН;

Смещение плоской рамы

D=37,88/0,92t=41,17/t

Крановая нагрузка aпр=1

aпр=4(0,048+1082/2(1202+1082+962+842+722+602+482+362+242+122))/2,94=0,21

Dпр=aпр*D=0,21*41,17/t=8.65/t

Эпюры М, Q и N показаны на рис.4

 

 

 

 

 

Расчет на ветровую нагрузку

МА=0,108*0,29*13,62=5,79 кНм

Мв=-0,059 *0,29*13,62=-3,17 кНм

Мс=0,038 *0,29*13,62=2,04 кНм

FRB=0,451*0,29*13,6=1,78 кН.

q'э / qэ= 0.22/0.29=0.759

Усилия на правой стойке

МА=-4,32 кНм; Мв=-2,38 кНм;

Мс=1,53 кНм;  FRB=1,335 кН.   

Коэффициент канонического уравнения

r11=-0,92t;

r1p=FRB+F’RB+ FB+F’B=1.78+1,335+2,24+1,68=7,04

Смещение рамы D=7,04/0,92t=7,65/t

МА=-38,84 кНм;     Мв=11,67 кНм;      Мс=0,143 кНм;

М’А=-29,48 кНм;    М’в=8,86 кНм;    М’с=0,11 кНм;

Эпюра Q на левой стойке

QA=(38,84+11,67)/13,6+(0,29*13,6)/2=5,69 кН;

QВ=-(75,39-35,42)/4,73=-8,45 кН;

На правой стойке

QпрA=(29,48+8,86)/13,6+(0,22*13,6)/2=4,31 кН;

QпрВ=4,31-0,22*13,6=1,32кН;

Проверка:

QA+ QпрA=5,69+4,31=10 кН= (q'э + qэ)Н+ FB+F’B=(0,46+0,34)13,6+2,24+1,68=10,05 кН

QВ+QпрВ=3,07кН= FB+F’B=3,92 кН

 

 

 

 

 

 

 

 

        

 

Таблица расчетных усилий в сечениях левой стойки рамы

(изгибающие моменты, кНм, нормальные и

поперечные силы, кН)

 

 

 

№	Нагрузка			Nc	Сечение стойки
					1-1		2-2		3-3		4-4
					M	N	M	N	M	N	M	N	Q
1	постоянная			1	-75,4	-108	-35,42	-207,4	-9,49	-207,4	64,73	-366,1	-8,58
2	снеговая			1	-68,56	-123,1	-27,57	-123,12	-15,68	-123,12	60,41	-123,12	-8,4
				1	-61,7	-110,8	-24,8	-110,8	-14,1	-110,8	54,37	-110,8	-7,7
3	D		на левую   ст-ку	1	-69,23	0	150,8	0	-307,1	-1308,2	100,9	-1308,2	-46
				0,9	-62,3	0	135,7	0	-276,4	-1177,4	90,8	-1177,4	-41,4
3*			на правую  ст-ку	1	-37,89	0	39,62	0	-72,56	-320,5	71,25	-320,5	-16,3
				0,9	-34,1	0	35,66	0	-65,3	-288	64,13	-288	-14,7
4	T		на левую  ст-ку	1	±50,9	0	±65,7	0	±65,7	0	±103,8	0	±19,1
				0,9	±45,8	0	±59,13	0	±59,1	0	±93,44	0	±17,2
4*			на правую  ст-ку	1	±12,2	0	±1,55	0	±1,55	0	±27,05	0	±2,9
				0,9	±10,9	0	±1,4	0	±1,4	0	±24,3	0	±2,6
5	w		на левую  ст-ку	1	11,67	0	-0,14	0	0,143	0	-38,8	0	5,7
				0,9	10,05	0	-0,13	0	0,13	0	-35	0	5,12
5*			на правую   ст-ку	1	-8,86	0	-0,11	0	-0,11	0	29,5	0	-4,31
				0,9	-7,97	0	-0,1	0	-0,1	0	26,5	0	-3,9
+Max       Ncoot		N нагр		1	1,5		1,3, 4		1,5		1,2,3,4
		усилия			-63,7	-108	181	-207,4	-9,35	-207,4	299,6	-1766	-77,8
		N нагр		0,9	1,5		1,2,3,4		1,5		1,2,3,4,5*
		усилия			-65,3	-108	159,6	-207,4	-390,14	-269	302,7	-1618,7	-74,8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Нагрузка		Nc	Сечение стойки
			1-1		2-2		3-3		4-4
			M	N	M	N	M	N	M	N		O
-Mmax       Nсоотв	№ нагр	1	1,2,3,4		1,2		1,3,4		1,5
	усилия		-79	-163,4	-63	-330,5	-9,6	-207,4	25,9	-386,1		-14,1
	№ нагр	0,9	1,2,3,4,5,*		1,2,5*		1,2,3,4		1,5
	усилия		-222,3	-163,4	-59,6	-318,2	-351,8	-262,8	29,8	-386,1		-3,3
-Nmax       +Mсоот	№ нагр	1	1,5		1,3, 4		1,5		1,2,3,4
	усилия		-63,7	-108	181	-207,4	-63,7	-108	181	-207,4		-63,7
	№ нагр	0,9	1,5		1,2,3,4		1,5		1,2,3,4,5*
	усилия		-65,3	-108	159,6	-207,4	-65,3	-108	159,6	-207,4		-65,3
-Nmax       -Mсоот	№ нагр	1	1,2,3,4		1,2		1,3,4		1,5
	усилия		-79	-163,4	-63	-330,5	-9,6	-207,4	25,9	-386,1		-14,1
	№ нагр	0,9	1,2,3,4,5,*		1,2,5*		1,2,3,4		1,5
	усилия		-222,3	-163,4	-59,6	-318,2	-351,8	-262,8	29,8	-386,1		-3,3
-Nmax   +Mсоот	№ нагр	1							1,5
	усилия								25,9		-386,1		-14,1
-Nmin   -Mсоот	№ нагр	1							1,5
	усилия								29,8	-386,1		-3,3
Qmax	№ нагр	0,9							1,2,3,4
	усилия								299,6	-1756		-77,8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Г.Составление комбинаций усилий в сечениях стойки рамы  и                          определение усилий для расчета колонн.

                                                   

                                                       сечение 1-1

                                                Основные сочетания

                                                   П + 1Дл + 1Кр

                                                  с=1   с=1     с=1

     М_= -643 кНм             

     Ncоот= -479кН

       1,2,3,4

 

    М_=-75,4-34,3-69,23-50,92=-79 кНм

 

М+ = -63,67 кНм             

 Ncоот= -108 кН

1,5

 

М+ = -75,39+11,67= -63,7кНм

 

                                                    Особые сочетания  

                                              П + 1Дл  + до 3Кр

                                             с=1   с=0.9     с=0.9    

 

М_= -661 кНм                                                М+ = -63,5 кНм             

Ncоот= -458 кН                                                 Ncоот= -108 кН

          1,2,3,4,5*       1,5

 

М_=-75,4-30,85-62,3-45,8-8=-222,3 кНм         М+ = -75,39+10,05= -63,5 кНм

                                                      

сечение 2-2

Основные сочетания

                                     

     М_= -63 кНм            

     Ncоот= -330,55 кН

     1,2

 

    М_= -35,4-27,57=-63 кНм

 

М+ = 181 кНм              

Ncоот= -207,43 кН

1,3,4

 

М+ = -35,4+150,8+65,7=181 кНм

 

Особые сочетания

М_= -117  кНм                                         М+= 232 кНм            

Ncоот= -652 кН                                            Ncоот= -467 кН

          1,2,5* 1,2,3,4

 

М_= -35,4-24,1-0,1=-59,6 кНм                 М+ = -35,4+135,7+59,13+0,13=159,6 кНм

 

 

                                                        сечение 3-3

Основные сочетания

                                     

    М_= -450 кНм                      

    Ncоот= -1464 кН

    1,2,3,4

 

    М_=-9,5-7,84-307,1-65,7=-390,1 кНм

 

М+ = -9,35 кНм     

Ncоот= -207,43 кН

1,5

 

М+ = -9,5+0,143=-9,35 кНм

 

 

Особые сочетания

 

М_= -422 кНм                                           М+= -9,36 кНм           

Ncоот= -1364 кН                                             Ncоот= -207,43 кН

          1,2,3,4,5*     1, 5

 

М_=-9,5-7,55-276-65,7-0,1=-390,1 кНм      М+ = -9,5+0,13=-9,36 кНм

 

 

                                                        сечение 4-4

                                                 Основные сочетания

                           

    М_= 25,9 кНм          Qcоот= -74,75 кН       

   Ncоот= --386,13 кН

    1,5

 

    М_= 64,73-38,84=25,9 кНм

 

М+ = 299,6 кНм          Qcоот=77,8  кН        

Ncоот= -1755,9кН

1,2,3,4

 

М+ = 64,73+30,2+100,9+103,8=299,6 кНм

 

Особые сочетания

 

М_= 29,8кНм           Qcоот=-3,28 кН                   М+= 300,7 кНм         Qcоот=-74,75 кН       

Ncоот= -386,13 кН                                               Ncоот= -1618,7 кН

          1,5        1,2,3,4,5*

 

М_= 64,73-34,96=29,8 кНм                      М+ = 64,73+27,2+90,8+93,44+26,5=300,7 кНм

 

                  

                                  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.Расчет и конструирование стропильной фермы

 

         Материал  стержней ферм – сталь марки  ВСт3пс6-1, R=240 МПа=24 кН/см²            (t ≤ 20мм ), фасонок - ВСт3пс5-1 по ТУ 14-1-3023-80;  пояса и решетка  из парных уголков.

1. Сбор нагрузок на ферму.

Постоянная нагрузка.

Состав кровли см. в табл.1. Нагрузка от покрытия (за исключением веса фонаря):

          g'кр=( gкр-ngфон) γн=(1.59-1.05·0.15)0.95=1.36 кН/м².

 

         Вес  фонаря, в отличие от расчета рамы, учитываем в местах фактического опирания  фонаря на ферму.

         Вес каркаса фонаря  на единицу площади горизонтальной проекции  фонаря

g'фон= 0.1 кН/м².

           Вес бортовой стенки и остекления на единицу   длины стенки gб.ст= 2 кН/м.

           Узловые силы (рис. 5,а):

F1 = F2 = g'кр Вd = 1.36·6·3 = 24,5 кН;

F3 =  g'кр Вd+ ( g'фон B 0.5d +  gб.ст B) γн   =                                                                                                       = 24,5 + (0.1·6·0.5·3 + 2·6)0.95 = 36,7 кН;

          Силы   F0    и      F7  приложены  к колоннам и в расчете  фермы  не учитываются.

          Опорные  реакции  FAg  = F1 +F2 +F3 = 2·24,5+36,7=85,7 кН.

 

          Снеговая нагрузка.  Расчетная нагрузка: p= γн ncp0 = 1·1.4·0,95с=1.33с

          Узловые силы:

1-й вариант снеговой нагрузки 

 

        F1р = F2р = 1.33·6·3·1.7=25,14 кН,              F3р= 1.33·6·3(3+1.5) ·0,8 = 28,73 кН;

                                         

          Опорные  реакции:  FAр = 2F1р +F3р + F4р = 2·25,14 + 28,73=79 кН.

2-й вариант снеговой нагрузки 

                     F'1р = 1.33·6·3 = 24 кН;           F'2р = 1.33·6·3·2.2 = 52,7 кН;

                     F'3р = F'4р = 0;              F'5р = 1.33·6·3·1.8 = 43,1 кН;   

                     F'6р = 1.33·6·3= 24 кН;       

          Опорные  реакции:  

на левой опоре

F'Aр = (24·21,2 + 52,7·17,5 + 43,1·5.5 + 24·1,8)/23 = 74,4 кН;

на правой опоре

                         F'Вр = 24+ 52,7+ 43,1+ 24-74,4 = 69,4 кН.

 

Нагрузка от рамных моментов

1-я комбинация:  М1 max = -222,3 кН·м;  М2 соот  = -140,4 кН·м (сочетание 1,2,3*,4*,5*).

2-я комбинация:  М1 = -222,3-(-61,7)=-160,6 кН·м;  М2 соот  = -140,4-(-61,6)=-78,7 кН·м.

 

Нагрузка от распора рамы

1-я комбинация: 

Н1 = 8,4 + (8,58 + 46 + 24,65- 1,75 + 2,24)·0.9=80,1  кН;

Н2 = 8,4 + (8,58 + 16,3 + 2,9- 1,32 + 1,68)·0.9=33,1 кН.

          2-я комбинация:

                                     Н1 = 8,4 + (46 + 24,65- 1,75 + 2,24)·0.9=72,4  кН;

                                     Н2 = 8,4 + (16,3 + 2,9- 1,32 + 1,68)·0.9=25,4 кН.

Схема приложения опорных моментов и распора приведена на рис.7.

 

 

                                              

 

 

 

 

Рис. 7. К расчету фермы. 

 

 

 

элемент	№ стержня	Расчетные усилия		Сечения	Площадь
		растяжения	сжатия
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14
Верхний пояс	В1-1	97,8	-	75*50*5	12,22	281 281	2,39 1,43	-	-	-	0,95	-	-
	В2-3 В3-4	-	-359,6	100*63*7	22,2	240 301	3,19 1,78	75 119	120	0,77	0,95	-	21.03<21,5
	В4-6	-	-472,1	125*80*8	32	240 301	4 2,28	60 112	120	0,82	0,95	-	18<21,5
Нижний пояс	Н-2	205,6	-	75*50*5	12,22	582 582	2,39 1,43	243 249	250	-	0,95	17,7<21,5	-
	Н-5	472,1	-	110*70*8	27,8	602 602	3,51 1,98	171 232	250	-	0,95	17.7<21,5	-
Раскосы	1-2	-	-273,9	110*70*8	27,8	374 374	2,39 1,43	106 222	120	0,51	0,95	-	19.3<21,5
	2-3	184,4	-	75*50*5	12,22	306 306	2,39 1,43	128 237	250	-	0,95	17.9<21,5	-
	4-5	-	-134,8	90*56*6	17,08	312 390	2,88 1,58	108 226	120	0,92	0,8	-	15.2<21,5
	5-6	5,8	-	75*50*5	12,22	306 306	2,39 1,43	128 237	250	-	0,95	15.9<21,5	-
стойки	3-4	-	-77,2	75*50*5	12,22	180 122	2,39 1,43	75 115	120	0,78	0,8	-	8.1<21,5
	6-6’	-	-32,6	75*50*5	12,22	180 225	2,39 1,43	75 115	120	0,78	0,8	-	4.1<21,5