Постоянная нагрузка в узлы фермы
Компоновка стального каркаса
Определение вертикальных размеров
Вертикальные размеры:
Расстояние от головки подкранового рельса до низа несущих конструкций покрытия определяется следующим образом:
где Нкр=2750 мм - габаритная высота крана по ГОСТ на кран по таблице [2];
100 мм - конструктивный зазор в мм по ГОСТ;
f=1040 мм-зазор, учитывающий прогибы конструкций покрытия;
.
Отметка головки подкранового рельса определяется по формуле:
где Н0 = 12000 мм- полезная высота цеха;
.
Определяем длину верхней части колонны до низа ригеля по формуле:
где НПБ = 1070 мм-высота типовой подкрановой балки пролётом 36 м для крана грузоподъёмностью 32 т[2];
hр-120 мм-высота подкранового рельса;
.
Длину нижней части колонны определяем по формуле:
где hb=600 мм – высота заглубления базы ниже отметки чистого пола;
Полную высоту колонны находим по формуле:
Высота ригеля фермы на опоре, рекомендуемая по типовым конструкциям по серии 1.460.3-18, Нф=3150 мм.
Горизонтальные размеры:
Высоту поперечного сечения верхней части колонны (рис.1.1) определяем по формуле:
,
Принимаем h2=500 мм. Привязка а=250 мм.
Высоту сечения нижней части колонны найдём из выражения:
Расстояние от разбивочной оси ряда колонн до оси подкрановой балки должно удовлетворять условию:
где В-вылет концевой балки за пределы оси рельса;
с 
75+450-конструктивный зазор между торцом мостового крана и внутренней плоскости колонны;
Принимаем 
. Тогда:
Проектируем нижнюю часть колонны сплошной.
Рисунок 1. Схема компановки поперечной рамы
Сбор нагрузок
Постоянная нагрузка на ригель
Расчет настила
Настил подбирается исходя из предельной равномерно распределённой нагрузки и расчётной схемы профилированных листов по ГОСТ 24045-94. Шаг листов настила составляет 3 м.
Принимаем трёхпролётную расчётную схему. Производим сбор нагрузок на настил в табл.1:
Таблица 1 – Определение нагрузки на профилированный настил
| Тип и состав покрытия | Ед. изм. | Нормативное значение | f | Расчетное значение |
| Гидроизоляция 2слоя техноэласта с посыпкой | кН/м2 | 0,052=0,10 | 1,2 | 0,12 |
| Утеплитель – РУФ БАТТС t=120 мм=0,12 м; =130 кг/м3 | кН/м2 | 0,156 | 1,2 | 0,1872 |
| Пароизоляция – 1 слой изоспана | кН/м2 | 0,05 | 1,2 | 0,06 |
| Снеговая нагрузка =1 | кН/м2 | 1,26 | 1,43 | 1,8 |
| Всего: | кН/м2 | 1,56 | 2,17 |
Принимаем настил НС44-1000-0,7 с нагрузками для трёхпролётной схемы 2,85 кН/м2, вес настила 0,074 кН/м2.
Расчет прогонов
На прогон покрытия действует нагрузка от веса покрытия и веса снегового покрова. Постоянная нагрузка от веса покрытия приведена в таблице 2.
Таблица 2 –Состав покрытия
| Тип и состав покрытия | Ед. изм. | Нормативное значение | f | Расчетное значение |
| Гидроизоляция 2слоя техноэласта с посыпкой | кН/м2 | 0,052=0,10 | 1,2 | 0,12 |
| Утеплитель – РУФ БАТТС толщина t=120 мм=0,12 м; =130 кг/м3 | кН/м2 | 0,156 | 1,2 | 0,1872 |
| Пароизоляция – 1 слой изоспана | кН/м2 | 0,05 | 1,2 | 0,06 |
| Профнастил НС44-1000-0,7 | кН/м2 | 0,074 | 1,05 | 0,077 |
| Всего: | кН/м2 | 0,38 | 0,442 |
Нормативная линейная нагрузка от веса покрытия на прогон определяется по формуле:
- нормативная нагрузка от веса покрытия, 
,
– шаг прогонов;
Расчетная линейная нагрузка от веса покрытия на прогон определяется по формуле:
где 
- расчетная нагрузка от веса покрытия, .
Расчетная линейная нагрузка от веса снегового покрова на прогон определяется по формуле:
Нормативная линейная нагрузка от веса снегового покрова на прогон определяется по формуле:
где k=0,7 – коэффициент перехода от расчетного значения снеговой нагрузки к нормативному (п.5.7 [2]).
Суммарная нормативная нагрузка на прогон составляет:
- нормативное значение веса 1 п.м. прогона (принимаем 
=0,42 кН/м).
Суммарная расчетная нагрузка на прогон составляет:
- расчетное значение веса 1 м. прогона (принимаем 
=0,47кН/м, 1,05 – коэффициент перехода от нормативного значения к расчетному).
В общем случае прогоны, расположенные на скате кровли, работают на изгиб в двух плоскостях. Составляющие нагрузки qxи qy равны:
где -угол наклона кровли к горизонту, =1,146.
;
Расчётные моменты от составляющих qx и qy равны:
;
В соответствии с принятой расчетной схемой прогона (рисунок 6) максимальные расчетные усилия в прогоне:
кН×м
кН
где l=12 м– шаг ферм.
Для климатического района II4 подбираем сталь для прогона. Балки прогона относятся к 3-ой группе конструкций (Приложение В [1]). Здание отапливаемое. Сталь выбираем по таблице В.1 [1]. Принимаем сталь С235, Ry=230 МПа. Предельные относительные прогибы для балок принимаются в зависимости от величины пролета по таблице Е.1 [ 2 ]. При l = 12 м:
fu= l/300=12/300=0,04 м=4 см
Требуемый момент сопротивления из условия обеспечения прочности по нормальным напряжениям:
(20)
где 
- коэффициент условий работы (таблица 1 [1]);
Ry– расчетное сопротивление стали растяжению, сжатию и изгибу по пределу текучести.
см3
Требуемый момент инерции сечения прогонов из условия обеспечения жесткости находим по формуле:
см4
По сортаменту (ГОСТ 26020-83) подбираем двутавр №36, геометрические характеристики которого:
- высота сечения h = 360,0 мм,
- толщина стенки tw = 7,5 мм,
- ширина полки bf = 145,0 мм,
- толщина полки tf = 12,3 мм,
- площадь сечения А = 61,9 см2,
- момент инерции I = 13380 см4,
- момент сопротивления W = 743 см3.
Масса профиля g = 48,6 кг/м
Площадь полки Af = tf bf = 17,8 см2.
Площадь стенки Aw = A – 2Af = 26,23 см2
Проверка жесткости
Определяем прогиб балки в середине пролета:
Проверка прочности
Касательные напряжения в опорном сечении балки проверяем по формуле:
(22)
где Rs = 0,58Ry = 0,58×230 = 133,4 МПа;
Выполняем проверку нормальных напряжений:
(23)
Требование прочности выполняется.
Таблица 3–Сбор нагрузок на прогон
Постоянные нагрузки на 1 м2 перекрытия приведены в таблице:
| Тип и состав покрытия | Ед. изм. | Нормативное значение | f | Расчетное значение |
| Нагрузка на настил | кН/м2 | 1,56 | 2,17 | |
| Вес настила Н44-1000-0,7 | кН/м2 | 0,074 | 1,05 | 0,077 |
| Собственный вес прогона | кН/м2 | 0,0016 | 1,05 | 0,0017 |
| Всего: | кН/м2 | 1,64 | 2,25 |
Постоянная нагрузка в узлы фермы
Нагрузка от веса покрытия включает в себя нагрузку от веса кровли, профилированного настила и прогонов, а также от веса связей по покрытию.
Для удобства расчетов сведем все нагрузки в таблицу 3.
Таблица 3 – Определение постоянной нагрузки на ферму
| Тип и состав покрытия | Ед. изм. | Нормативное значение | f | Расчетное значение |
| Гидроизоляция 2слоя техноэласта с посыпкой | кН/м2 | 0,052=0,10 | 1,2 | 0,12 |
| Утеплитель – РУФ БАТТС толщина t=120 мм=0,12 м; =130 кг/м3 | кН/м2 | 0,156 | 1,2 | 0,1872 |
| Пароизоляция – 1 слой изоспана | кН/м2 | 0,05 | 1,2 | 0,06 |
| Профнастил НС44-1000-0,7 | кН/м2 | 0,074 | 1,05 | 0,078 |
| Сплошные прогоны l=12 м I№36 по ГОСТ 8240-89 | кН/м | 0,36 | 1,05 | 0,378 |
| Примечание: нагрузка от собственного веса фермы определяется автоматически при статической расчете в ППП “SCAD” с учетом предварительно принятых жесткостных характеристик. |
Так как нагрузка от веса покрытия передается через прогоны, то она определится в виде сосредоточенных сил (рисунок 7):
(24)
где p– расчетная нагрузка от веса покрытия,
d– шаг прогонов, м;
Bfr- шаг стропильных ферм, м;
qaпр– расчетная нагрузка от веса прогона, кН/м.
-средние прогоны;
-крайние прогоны.