Нагрузки на прогон от веса ограждающих

Конструкций покрытия

  Элементы покрытия Нагрузка
Нормативная, кН/м2 Коэффициент надежности по нагрузке γf Расчетная, кН/м2
Защитный слой гравия, втопленного в битумную мастику, толщиной 15 мм 0,3 1,3 0,39
Гидроизоляционный ковер из четырех слоев рубероида 0,16 1,3 0,208
Утеплитель из пенобетонных плит t = 110 мм 0,55 1,2 0,66
Пароизоляция из одного слоя рубероида 0,04 1,2 0,048
Стальной профилированный настил 0,12 1,05 0,126
  gпк,n = 1,17   gпк = 1,43

 

Вес прогона и расход стали на 1 м2 площади покрытия определяем по табл. 7.3 в зависимости от пролета прогона (шага ферм) и расчетной погонной нагрузки на прогон, равной

qпр = (gпк /cos φ + gсв,n γf + Sg) апр = (1,43 / 1 + 0,11 · 1,05 + 1,2) 3 = 8,24 кН/м,

где gпк – расчетная нагрузка от собственного веса ограждающих конструкций покрытия;

φ – угол наклона кровли к горизонтальной плоскости (cos φ ≈ 1 при уклоне кровли i ≤ 1/ 8, в дальнейших расчетах уклоном кровли можно пренебречь);

gсв,n – нормативное значение расхода стали на прогон, предварительно принимаемое равным: 0,11 кН/м2 при пролете прогона 6 м; 0,20 кН/м2 при пролете 12 м. После принятия сечения прогона его вес уточняют по табл. 7.3;

γf = 1,05– коэффициент надежности по нагрузке для стального проката;

Sg = 1,2 кН/м2 – расчетное значение веса снегового покрова на 1 м2 горизонтальной поверхности земли, принимаемое в зависимости от снегового района страны по табл. 5.15 (для г. Иркутска ІІ снеговой район).

Принимаем прогон из швеллера [ 22 ГОСТ 8240-93, для которого максимальная расчетная нагрузка 10 кН/м, что больше qпр = 8,24 кН/м.

Вес одного прогона 125 кг.

Расход стали на 1 м2 площади покрытия gпр = 6,84 кг/м2.

Решетчатый прогон пролетом 12м. Расход стали определяют по аналогии с предыдущим примером.

Нагрузка на прогон

qпр = (gпк /cos φ + gсв,nγf + Sg) апр = (1,43 / 1 + 0,2 · 1,05 + 1,2) 3 = 8,52 кН/м.

По табл. 7.3 принимаем решетчатый прогон с максимальной расчетной нагрузкой 9,5 кН/м, что больше qпр = 8,52 кН/м.

Таблица 7.3

Расход стали на прогоны

Пролет прогонов 6 м Пролет прогонов 12 м
    Сечение Максимальная расчетная на- грузка, кН/м Вес шт, кг Расход стали, кг/м2   Сечение прогона Максимальная расчетная на- грузка, кН/м Вес шт, кг Расход стали, кг/м2
[ 20 7,40   6,11   7,20   9,17
[ 22 10,00   6,84 9,50   11,92
[ 24 12,60   8,05 14,00   14,27
] [ 20 14,80   12,22 18,00   17,50
] [ 22 20,00   13,89  

П р и м е ч а н и е. Расход стали определен для шага прогонов 3 м.

Вес одного прогона 429 кг.

Расход стали на 1 м2 площади покрытия gпр = 11,92 кг/м2.

Стропильные фермы

Вес стропильных ферм со связями определяют в зависимости от очертания ферм.

1. Ферма с параллельными поясами и ферма трапецеидального очертания с уклоном верхнего пояса i = 1/8 – 1/12.

Нормативную величину собственного веса фермы определяют по формуле

Gф,n = (gn bф /1000 + 0,018) αфL 2,

где gn – суммарная нормативная нагрузка на 1 м2 горизонтальной поверхности покрытия от собственного веса ограждающих конструкций покрытия gпк,n, прогонов gпр,n, стропильной фермы со связями gф,n, фонарной надстройки (при ее наличии) gфн,n и от веса снегового покрова S о;

bф – шаг стропильных ферм;

αф – коэффициент, равный 1,4 при использовании в стропильной ферме сталей классов С235 – С285 (обычной прочности) и 1,3 при использовании сталей класса С345 и выше (повышенной прочности);

L = 30 м – пролет стропильной фермы.

При выполнении предварительных расчетов нагрузки от собственного веса фермы со связями принимают по табл. 7.1, при этом большие значения для ферм с большими пролетами и для беспрогонных решений покрытия с большей массой.

Нормативное значение снеговой нагрузки определяют умножением полного расчетного значения снеговой нагрузки на горизонтальную проекцию покрытия на коэффициент 0,7:

S о = 0,7 Sg = 0,7 · 1,2 = 0,84 кН/м2.

При шаге стропильных ферм 6м суммарная нормативная нагрузка

gn = gпк,n + gпр,n + gф,n, + S о = 1,17 + 0,0684 + 0,25 + 0,84 = 2,33 кН/м2.

Вес фермы

Gф,n = (2,33 · 6 / 1000 + 0,018) 1,4 ·302 = 40,3 кН = 4030 кг.

Расход стали на 1 м2 площади цеха

gф = Gф,n / (bф L) = 4030 / (6 · 30) = 22,4 кг/м2.

При шаге стропильных ферм 12м суммарная нормативная нагрузка

gn = 1,17 + 0,019 + 0,35 + 0,84 = 2,48 кН/м2.

Вес фермы

Gф,n = (2,48 · 12 / 1000 + 0,018) 1,4 ·302 = 60,18 кН = 6018 кг.

Расход стали на 1 м2 площади цеха

gф = 6018 / (12 · 30) = 16,7 кг/м2.

2. Треугольная ферма.

Нормативную величину собственного веса треугольной фермы определяют в зависимости от веса ее поясов по формуле

Gф,n = Gп,n ψ /(1 – α),

где ψ = 2,25 – конструктивный коэффициент для легких сварных ферм;

α = 0,3 – коэффициент, учитывающий дополнительный расход металла в легких фермах на соединительную решетку;

Gп,n – вес поясов фермы, определяемый по формуле

Gп,n = gnbфL 3 ρ (1 + 1/cos φ 2)/(7 Ryhf),

здесь ρ = 7850 кг/м3 – плотность стали;

cos φ – косинус угла наклона верхнего пояса фермы к горизонту;

hf – высота фермы в коньке.

При шаге стропильных ферм вес поясов фермы

Gп,n = 2,33 · 6 · 303 · 78,5 (1 + 1 / 0,9062) / (7 · 24 · 104 · 6,99) = 5,59 кН,

здесьcos φ = 0,906 (угол φ принят 25°);

Ry = 24 кН/см2 = 24 · 104 кН/м2 – расчетное сопротивление стали,

hf = (L /2) tgφ = (30/ 2) 0,466 = 6,99 м.

Вес фермы

Gф,n = 5,59 · 2,25 /(1 0,3) = 17,97 кН = 1797 кг.

Расход стали на 1 м2 площади цеха

gф = Gф,n /(bфL) = 1797 / (6 · 30) = 9,98 кг/м2.

При шаге стропильных ферм 12м вес поясов фермы

Gп,n = 2,48 · 12 · 303 · 78,5 (1 + 1 / 0,9062) / (7 · 24 · 104 · 6,99) = 11,91 кН,

Вес фермы

Gф,n = 11,91 · 2,25 /(1 0,3) = 38,28 кН = 3828 кг.

Расход стали на 1 м2 площади цеха

gф = 3828 / (12 · 30) = 10,63 кг/м2.

 

Подстропильные фермы

Нормативное значение собственного веса подстропильной фермы пролетом 12 м при действии одной сосредоточенной силы (опорной реакции стропильной фермы) в середине пролета определяют по формуле

Gпф,n = αпфLпф 2,

где αпф = 0,044 – 0,104 – коэффициент веса, определяемый линейной интерполяцией в зависимости от полной величины опорной реакции стропильной фермы R = 100 – 400 кН;

Lпф = В = 12 м – пролет подстропильной фермы, равный шагу колонн.

Реакции стропильной фермы при шаге bф = 6 м

R = gnВL /2 = 2,33 · 12 · 30 / 2 = 419,4 кН.

Принимаем αпф = 0,108.

Gпф,n = 0,108 · 122 = 15,55 кН = 1555 кг.

Расход стали на 1 м2 площади цеха

gпф = 2 Gпф,n /(ВL) = 2 · 1555 / (12 · 30) = 8,6 кг/м2.

Подкрановые балки

Вес всех элементов, входящих в комплекс подкрановой конструкции (подкрановая балка со связями, тормозная конструкция, подкрановый рельс с деталями крепления), определяют по формуле

Gпб,n = (αпб Lпб + qр) Lпбkпб,

где αпб – коэффициент, значение которого определяют в зависимости от грузоподъемности главного крюка крана большей грузоподъемности из числа работающих в здании:

αпб = 0,24 – 0,35 для кранов грузоподъемностью Q max = 20 – 50 т;

αпб = 0,37 – 0,47 для кранов грузоподъемностью Q max = 80 – 200 т;

Lпб – пролет подкрановой балки, равный шагу колонн В;

qр = 1,18 кН/м – вес одного погонного метра подкранового рельса, принимаемый по табл. 6.2;

kпб = 1,2 – конструктивный коэффициент, учитывающий вес тормозной конструкции, связей и элементов крепления рельса.

Для промежуточных значений Q max коэффициент αпб определяется линейной интерполяцией (для крана Q = 100/20 коэффициент αпб = 0,39).

При пролете подкрановой балки 6 м вес подкрановой конструкции

Gпб,n = (0,39 · 6 + 1,18) 6 · 1,2 = 25,34 кН = 2534 кг.

Расход стали на 1 м2 площади цеха

gпб = 2 Gпб,n /(ВL) = 2 · 2534 / (6 · 30) = 28,16 кг/м2.

При пролете подкрановой балки 12 м вес подкрановой конструкции

Gпб,n = (0,39 · 12 + 1,18) 12 · 1,2 = 84,38 кН = 8438 кг.

Расход стали на 1 м2 площади цеха

gпб = 2 · 8438 / (12 · 30) = 46,88 кг/м2.

Колонны каркаса

Вес внецентренно-сжатой ступенчатой колонны складывается из веса верхней (надкрановой) Gкв и нижней (подкрановой) Gкн частей колонны. Так как в ступенчатых колоннах одноэтажных производственных зданий конструктивные решения и величина действующей нормальной силы в верхней и нижней частях колонны значительно отличаются, определение веса этих частей выполняют отдельно.

Нормативную величину собственного веса участка колонны постоянного сечения на стадии вариантного проектирования колонны определяют по формуле

Gк,i = (∑ Fiρψкlк,i / кМ)/ Ry,

где ∑ Fi – расчетная продольная сжимающая сила, действующая в пределах рассматриваемого участка колонны и вызываемая совместным действием всех возможных i нагрузок;

ψк – конструктивный коэффициент (ψк = 1,2 – 1,6 для сплошного сечения надкрановой части колонны,

ψк = 1,7…2,4 для сквозного сечения подкрановой части колонны);

lк,i – длина (верхнего или нижнего) участка колонны определенной конструктивной формы, испытывающего воздействие постоянной по величине нормальной силы;

кМ – коэффициент, учитывающий влияние изгибающего момента на размеры поперечного сечения колонны. В ступенчатой колонне для сплошной надкрановой части кМ = 0,25 – 0,30; для сквозной подкрановой части, имеющей более развитое сечение, кМ = 0,4 – 0,5.

Для надкрановой части колонны наибольшую сжимающую продольную силу ∑ Fв определяют от совместного действия:

– веса ограждающих конструкций покрытия gпк;

– веса прогонов gпр;

– веса стропильной фермы со связями gф;

– веса подстропильной фермы (при решении покрытия с подстропильными фермами) gпф;

– веса стенового ограждения, расположенного в пределах надкрановой части колонны и шатра, Gст,в;

– собственного веса надкрановой части колонны (на стадии сравнения вариантов этой величиной можно пренебречь);

– снеговой нагрузки Sg.

Для подкрановой части колонны наибольшую сжимающую продольную силу ∑ Fн определяют от совместного действия:

– наибольшей сжимающей продольной силы в надкрановой части колонны ∑ Fв;

– максимального вертикального давления на колонну от мостовых кранов D max;

– собственного веса подкрановой балки, включающего вес связей и рельса с креплениями, Gпб;

– веса стенового ограждения, расположенного в пределах подкрановой части колонны (от нулевой отметки до уступа), Gст,н;

– собственного веса надкрановой части колонны Gкв;

– собственного веса подкрановой части колонны (на стадии сравнения вариантов этой величиной можно пренебречь).

Вес ступенчатой колонны при шаге В = 6 м

1. Надкрановая часть колонны.

При шаге колонн 6 м высота подкрановой балки под краны грузоподъемностью Q max = 100 т – h′б = В /6 = 6000 / 6 = 1000 мм (принята по табл. 6.3).

Высота верхней части колонны

Н′в = Н 2 + h′б + hр = 4400 + 1000 + 200 = 5600 мм.

Продольная сжимающая сила

Fв = (gпк + gпр + gф + Sg) BL /2 + Gст,в =

= (1,43 + 0,0684 · 1,05 + 0,224 · 1,05 + 1,2) 6 · 30 / 2 + 94,5 = 358,85 кН,

где Gст,в – вес стенового ограждения, расположенного в пределах надкрановой части колонны и шатра.

Постоянные нагрузки от стенового ограждения определяют по весовым показателям принятых навесных панелей.

В рассматриваемом примере для отапливаемых зданий приняты панели из ячеистого бетона с условной расчетной нагрузкой от веса стен на 1 м2 поверхности стены gст = 250 – 330 кг/м2 и толщиной tст = 300 – 400 мм (большая величина для районов строительства с более низкими расчетными температурами воздуха); для неотапливаемых зданий приняты сборные железобетонные панели с расчетной нагрузкой от веса стен gст = 150 – 200 кг/м2 и толщиной tст = 150 – 200 мм (большая величина для большего шага колонн).

Приняв gст = 250 кг/м2 = 2,5 кН/м2, определяем вес стенового ограждения:

Gст,в = gст [ H′в (1 – α) + Hш ] В =2,5 [5,6 (1 – 0,5) + 3,5] 6 = 94,5 кН,

где α = 0,5 – коэффициент, учитывающий наличие в стене оконных проемов.

Вес надкрановой части колонны

Gк,в = (∑ Fвρψкlк,в / кМ)/ Ry =

= (358,85 · 78,5 · 1,5 · 5,6 / 0,25) / (24 · 104) = 3,94 кН = 394 кг,

здесь приняты: ψк = 1,5; lк,в = H′в = 5,6 м; кМ = 0,25.

2. Подкрановая часть колонны.

 

Рис. 7.2. Схемы расположения колес одного крана на рельсе

Продольная сжимающая сила

Fн = ∑ Fв + D max + Gпб + Gст,н + Gк,в =

= 358,85 + 1246,65 + 25,34 + 101,25 + 3,94 = 1736 кН,

где вес стенового ограждения, расположенного в пределах подкрановой части колонны от нулевой отметки, равен:

Gст,н = gст (HнHф) (1 – α) В =2,5 (14,1 – 0,6) (1 – 0,5) 6 = 101,25 кН;

D max – вертикальное давление на колонну от двух сближенных мостовых кранов наибольшей грузоподъемности (в цехе, обслуживаемом одним краном, – от одного крана). Схема расположения колес одного крана на рельсе показана на рис. 7.2. D max определяется по линии влияния опорной реакции подкрановой балки (рис. 7.3).

Рис. 7.3. Схема загружения линии влияния опорной реакции подкрановых балок нагрузками от колес мостовых кранов:

а – при шаге колонн 6 м; б – при шаге колонн 12 м

Невыгодное расположение кранов на балке: одно колесо ставят на колонну, другие приближают на минимально возможное расстояние к колонне.

где γf = 1,1 – коэффициент надежности по нагрузке для крановых нагрузок;

ψ – коэффициент сочетаний, равный ψ = 0,85 при учете двух кранов с режимами работы 1К – 6К; ψ = 0,95 при учете двух кранов с режимами работы 7К – 8К и ψ = 1 при учете одного крана.

Fk, max– максимальное нормативное давление на колесо крана, приводимое в стандартах на краны:

Fk 1, max = 450 кН и Fk 2,max = 480 кН для крана Q = 100/20(см. табл. 6.2);

yi – ордината линии влияния опорной реакции подкрановой балки;

n – число колес двух кранов, передающих нагрузку через подкрановые балки на рассматриваемую колонну.

 

Вес подкрановой части колонны

Gк,н = (∑ Fнρψкlк,н / кМ)/ Ry =

= (1736 · 78,5 · 2 · 14,1 / 0,45) / (24 · 104) = 35,58 кН = 3558 кг,

здесь ψк = 2; lк н = Hн = 14,1 м; кМ = 0,45.

Вес ступенчатой колонны

Gк = Gк,в + Gк,н = 394 + 3558 = 3952 кг.

Расход стали на 1 м2 площади цеха

gк = 2 Gк /(ВL) = 2 · 3952 / (6 · 30) = 43,91кг/м2.

Вес ступенчатой колонны при шаге В = 12 м

1. Надкрановая часть колонны.

Продольная сжимающая сила

Fв = (gпк + gпр + gф + Sg) BL /2 + Gст,в =

= (1,43 + 0,119 · 1,05 + 0,167 · 1,05 + 1,2) 12 · 30 / 2 + 199,5 = 726,9 кН,

где вес стенового ограждения, расположенного в пределах надкрановой части колонны и шатра, равен:

Gст,в = gст [ Hв (1 – α) + Hш ] В =2,5 [6,3 (1 – 0,5) + 3,5] 12 = 199,5 кН.

Вес надкрановой части колонны

Gк,в = (∑ Fвρψкlк в / кМ)/ Ry =

= (726,9 · 78,5 · 1,5 · 6,3 / 0,25) / (24 · 104) = 8,99 кН = 899 кг,

где lк в = Hв = 6,3 м.

2. Подкрановая часть колонны.

Продольная сжимающая сила

Fн = ∑ Fв + D max + Gпб + Gст,н + Gк,в =

= 726,9 + 2109,98 + 84,38 + 202,5 + 8,99 = 3132,75 кН,

здесь вес стенового ограждения, расположенного в пределах подкрановой части колонны от нулевой отметки, равен:

Gст,н = gст (HнHф) (1 – α) В =2,5 (14,1 – 0,6) (1 – 0,5) 12 = 202,5 кН;

Вес подкрановой части колонны

Gк,н = (∑ Fнρψкlк,н / кМ)/ Ry =

= (3132,75 · 78,5 · 2 · 14,1 / 0,45) / (24 · 104) = 64,21 кН = 6421 кг.

Вес ступенчатой колонны

Gк = Gк,в + Gк,н = 899 + 6421 = 7320 кг.

Расход стали на 1 м2 площади цеха

gк = 2 Gк /(ВL) = 2 · 7320 / (12 · 30) = 40,67 кг/м2.

Вес ступенчатой колонны при шаге В = 12 м с применением подстропильных ферм

1. Надкрановая часть колонны.

Продольная сжимающая сила

Fв = (gпк + gпр + gф + Sg) BL /2 + Gст,в + Gпф =

= (1,43 + 0,0684 · 1,05 + 0,224 · 1,05 + 1,2) 12 · 30 / 2 + 199,5 + 15,55 · 1,05 =

= 744,49 кН.

Вес надкрановой части колонны

Gк,в = (∑ Fвρψкlк,в / кМ)/ Ry =

= (744,49 · 78,5 · 1,5 · 6,3 / 0,25) / (24 · 104) = 9,2 кН = 920 кг.

2. Подкрановая часть колонны.

Продольная сжимающая сила

Fн = ∑ Fв + D max + Gпб + Gст,н + Gк,в =

= 744,49 + 2109,98 + 84,38 + 202,5 + 9,2 = 3150,55 кН.

Вес подкрановой части колонны

Gк,н = (∑ Fнρψкlк,н / кМ)/ Ry =

= (3150,55 · 78,5 · 2 · 14,1 / 0,45) / (24 · 104) = 70,69 кН = 6459 кг.

Вес ступенчатой колонны

Gк = Gк,в + Gк,н = 920 + 6459 = 7379 кг.

Расход стали на 1 м2 площади цеха

gк = 2 Gк /(ВL) = 2 · 7379 / (12 · 30) = 41кг/м2.


Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:  



double arrow