Требуемое сопротивление теплопередаче стеновых ограждающих конструкций (сэндвич-панели) отвечающих санитарно-гигиеническим и комфортным условиям, определяют по формуле:

где n = 1 - коэффициент, принимаемый в зависимости от положения наружной поверхности ограждающих конструкций по отношению к наружному воздуху по табл.3* СНиП II-3-79*;

t_в = 20С - расчетная температура внутреннего воздуха, принимаемая согласно ГОСТ 12.1.005-88 и нормам проектирования соответствующих зданий и сооружений;

t_н = - 27С - расчетная зимняя температура наружного воздуха, равная средней температуре наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92 по СНиП 23_01_99;

t^н = 6,72 - нормативный температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции, принимаемый по табл.2* СНиП II-3-79* в зависимости от температуры точки росы t_р = 13,28°С (принимаемой по приложению 1 Пособия к СНиП II-3-79**) и t_в = 20С;

_в = 8,7 - коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающих конструкций, принимаемый по табл.4 СНиП II-3-79*.

Сопротивление теплопередаче R_o, м²С/Вт, ограждающей конструкции следует определять по формуле

,

где R_к - термическое сопротивление ограждающей конструкции, м²С/Вт, определяемое однородной (однослойной) по формуле

R_к = R₁ + R₂ +. + R_n,

где R₁, R₂,., R_n - термические сопротивления отдельных слоев ограждающей конструкции, м²°С/Вт, определяемые по формуле

где - толщина слоя, м;

- расчетный коэффициент теплопроводности материала слоя, Вт/ (м°С),

_н = 23 Вт/ (м°С) - коэффициент теплоотдачи (для зимних условий) наружной поверхности ограждающей конструкции.

Сэндвич-панель состоит их трёх слоёв:

стальной лист С18-1000-0.7 по ГОСТ 24045-94 толщиной = 0,7 мм и с коэффициентом теплопроводности = 58 Вт/ (м°С)

утепляющий слой пенополиуретан с коэффициентом теплопроводности = 0,041 Вт/ (м°С)

стальной лист С18-1000-0.7 по ГОСТ 24045-94 толщиной = 0,7 мм и с коэффициентом теплопроводности = 58 Вт/ (м°С)

м = 26 мм

Принимаем пенополиуретановый утеплитель толщиной 100 мм в соответствии с конструкцией оконных переплетов и обеспечения жесткости "сэндвич"_панелей.

4. Расчётно-конструктивная часть

4.1 Компоновка каркаса

Их определяют по заданной отметке головки подкранового рельса ГР.

Отметка низа фермы НФ ГР + НК + d, где:

НК - высота крана большей грузоподъемности (т.е. №3);

d = 0,45 м - зазор между краном и фермой (но не менее 0,35 м).

Верх колонны принимают на 0,15 м ниже нижнего пояса фермы в узле опирания на колонну. При назначении горизонтальных размеров колонн учитывают: габаритные размеры кранов, привязку наружной грани колонны к разбивочной оси а, размер л, требования к жесткости колонн в плоскости рамы, наличие проходов вдоль подкрановых путей, размеры двутавров верхних частей колонн.

Значения л принимаем равным 1 м

Привязку крайних колонн к разбивочной оси прнимаем равной а = 500 мм, для средних колонн выбираем центральную привязку.

С учетом принятых размеров а и л:

ширина нижней части крайней колонны b_н = л + а. Из условия требуемой жесткости нижней части b_н должно быть не менее h/20.

ширина нижней части средней колонны при кранах одинаковой грузоподъемности в пролетах b'_н=2л.

ширина оголовка b_в для колонны крайнего ряда должна быть не менее 1/8…1/12 высоты верхней части колонны hв.

ширина оголовка b'_в для колонн средних рядов должна быть не менее 1/6…1/8 высоты h_в.

Верхние части колонн проектируем из широкополочных или сварных двутавров высотой сечения 400.1200 мм.

В соответствии с данными заказчика отметка головки рельса ГР = 14,5 м, шаг колонн В = 12 м.

Расчёт

Минимальная отметка низа фермы:

НФ = ГР + НК+d = 14,50 + 2,750 + 0,45 = 17,7 м,

где d - зазор между краном и фермой.

Отметка верха колонны:

ВК = НФ - 0,15 = 17,7 - 0,15 = 17,55 м

Отметку верха колонны можно на приводить к унифицированной, так как в качестве стенового ограждения будут использованы сэндвич-панели, требования к креплению которых не является критичным.

Предварительно принимаем высоту подкрановой балки: h_пб = В/6 = 2,0 м

Подкрановая консоль имеет предварительную отметку отметку:

ПК = ГР - h_пб = 14,5 - 2,0 = 12,5 м

Заглубление колонны ниже уровня чистого пола: НК = - 0,15. - 0,6 м

Полная высота колонны:

h = ВК - НК = 17,55 - (-0,15) = 17,7 м

Высота нижней и верхней частей колонны:

h_н = ПК - НК = 12,5 - (-0,15) = 12,65 м

h_в = ВК - ПК = 17,55 - 12,5 = 5,05 м

Расстояние от верха колонны до уровня головки подкранового рельса:

h_с = ВК - ГР = 17,55 - 14,5 = 3,05 м.

Крайние колонны:

Ширина нижней части колонны:

b_н = л + а = 1,000+ 0,500 = 1,500 м

Принятая ширина удовлетворяет условию:

b_н h/20 = 17,7/20 = 0,89 м

Ширина верхней части колонны должна быть:

b_в h_в/8. h_в/12 = 5,05/8.5,05/12 = (0,63.0,42) м

Принимаем b_в = 0,58 м

Зазор между краном и внутренней гранью верхней части колонны:

а_к = b_н - b_в - В₁ = 1,50 - 0,58 - 0,300 = 0,62 м > 0,5 м

(на обоих крайних колоннах будет организован проход людей для технического обслуживания крана)

Средние колонны:

Ширина нижней части колонны:

b'_н = 2л = 21,00 = 2,00 м

Ширина верхней части колонны:

b'_в = h_в/6. h_в/8 = 5,05/6.5,05/8 = (0,84…0,63) м

Принимаем b'_в = 0,69 м

Зазор между краном и ограждением ходового мостика:

а_к = (b'_н - b'_в - 0.5) /2) = 2,0 - 0,71 - 0,5) /2 = 0,395 м > 0,075 м

4.1.4 Конструкции покрытия, ограждающие конструкции

Покрытие состоит из кровли (трёхслойные панели), прогонов, стропильных и подстропильных ферм, фонарей и связей.

Тип кровли зависит от температурного режима здания: для отапливаемых зданий - теплая кровля, а для зданий с излишними тепловыделениями - холодная кровля.

Конструкция кровли влияет на выбор очертания покрытия. Применение различных видов покрытий, их долговечность, нагрузки на покрытие и допустимый наклон приведены в табл.1 ДБН В.2.6 - 14-95 [5]. Для рулонных кровель с защитным слоем из гравия наклон должен быть не более 10%.

Принимаем для кровли данного здания 4% уклон. Покрытием будут служить профилированные сэндвич-панели.

Схема стропильной ферм дана на рис.4.1.4.1 Данная ферма с параллельными поясами с уклоном в 4%. Длины панелей, за исключением опорных, приняты d = 3000 мм. Размеры опорных панелей d_о увязаны с шириной надколонников, к которым присоединяются фермы, поэтому их длина на 200 мм меньше остальных панелей и равна d_о = 2800 мм. Ширина надколонников на колоннах средних рядов равна 2200 мм = 400 мм, на колоннах крайних рядов мм.

Отметку верха покрытия вычисляют с учетом толщины кровли - t = 0,65 м для теплой кровли.

Рис. 5.1.4.1. Схема стропильной фермы (36 м)

Расчетный пролет стропильной фермы L_ф

L_ф = L-2200 = 36000 - 2208 =35584 мм.

Отметка верха покрытия (без учета фонаря):

ВП = НФ + h_ф + m + iL/2 = 17,7 + 3,150 + 0,65 + 0,0435,6/2 = 22,212 м,

где i = 0,04 - угол наклона в сотых единицы.

Отметка верха покрытия фонаря:

ВПФ = (ВП - m) + h_ф + m = (22,212 - 0,65) + 2,1 + 0,65 = 24,312 м.

Выполнение стеновое ограждение предусмотрено из сэндвич-панелей и оконных переплетов, Типы и размеры панелей обусловлены температурно-влажностным режимом здания и наличием поставщиков.

Цокольную часть принимаем из панелей высотой 1,2 м. Первый ярус остекления не должен составляет 4,8 м по высоте, нагрузка от него передается на колонны через ригели из гнуто-сварного профиля, установленные с шагом по высоте не превышающем 2,4 м. Высота двух последующих ярусов остекления составляет 2,4 м. Нагрузка от них передается аналогично первому ярусу осеткления.

4.1.5 Схемы связей

Назначение связей - обеспечить пространственную жесткость каркаса, его неизменяемость при монтаже и эксплуатации, устойчивость сжатых элементов, воспринять ветровые и крановые нагрузки и передать их на фундаменты.

Схемы связей по покрытию и их сечения применены по типовой серии 1.460.2_10/88 (выпуск 1, части 1 и 2). лучше заменить на вставку этих примеров, а снизу сделать сноску на остальное.

Вертикальные связи между фермами образуют вместе с поперечными связями по нижним поясам ферм жесткие связевые блоки. Такие блоки проектируют по концам температурного отсека (СНиП II-23-81* "Стальные конструкции" табл.42) устарело каркаса и в месте расположения дополнительной поперечной связевой фермы по нижним поясам стропильных ферм. Остальные стропильные фермы прикрепляют к связевым блокам распорками по осям колонн, прогонами по верхним поясам ферм и растяжками по нижним поясам ферм. Вертикальные связевые фермы, входящие в связевые блоки, обязательно ставят между надколонниками и по осям распорок верхних поясов ферм.

Связи по нижним поясам ферм состоят из растяжек, продольных и поперечных ферм (связи I типа) или только из поперечных ферм (связи второго типа).

Связи I типа обязательны:

в зданиях с мостовыми кранами группы режима работы 7К-8К.

в зданиях отметкой низа фермы более 24 м,

в зданиях с кровлей по железобетонным плитам при кранах Q > 50 т (В = 6 м) и Q> 20 т (Н - 12 м),

в зданиях с кровлей по профилированному настилу при Q < 10 т (одно - и двух пролётные здания) и при Q >10 т (при количестве пролетов более двух).

При действии крановой нагрузки (торможение тележки крана) связи I типа обеспечивают совместную работу плоских поперечных рам.

В остальных случаях применяют связи второго типа.

Дополнительную поперечную связевую ферму назначают при длине температурного отсека более 144 м. (120 м при расчетной температуре ниже - 40°С) и устанавливают и середине температурного блока. Продольные связевые фермы в одно-, двух - и трех пролетных зданиях размещают вдоль крайних рядов колонн, а при большем числе пролетов не реже чем через два пролета (через один пролет при кранах тяжелого и весьма тяжелого режимов работы).

Связи по колоннам устанавливают выше и ниже подкрановых балок для восприятия нагрузки от продольного торможения кранов и ветровой нагрузки с торцов здания.

4.2 Определение нагрузок на раму каркаса

Для пролёта B - C:

м - коэффициент перехода от веса снегового покрова земли к снеговой нагрузке на покрытие, зависящий от конфигурации. При наличии фонаря расчет ведем соответственно п. п.4.1, 4.3 и приложения 3 СНиП 2.01.07-85* по варианту 1 (п.3, приложение 3). Ведём расчет для зоны С, так как в дальнейшем в целях упрощения проекта до уровня "учебного" будет рассчитана только одна ферма, которая предусматривает размещение фонаря:

;

,

Таким образом:

;

кН/м²; кН/м²

Расчетное значение снеговой нагрузки равно

s = s_Нг_f.

Коэффициент надежности по нагрузке г_f зависит от отношения нормативной нагрузки g_Н к нагрузке s_о. Если величина отношения g_Н /s_о менее 0,8, то г_f = 1,6. В остальных случаях г_f =1,4.

g_н = 1,52 кН/м², кН/м², кН/м²

> 0,8, значит г_f =1,4

> 0,8, значит г_f =1,4

Расчетное значение снеговой нагрузки

кН/м^2,кН/м^2,

Расчетное давление фермы пролета B - C на колонну от снеговой нагрузки

кН

Для фермы пролёта A - B (без фонаря) коэффициент м = 1, поэтому

s_Н = s_о = 1,0 кН/м²

> 0,8, значит г_f =1,4

кН/м^2,

Расчетное давление фермы пролета A - B на колонну от снеговой нагрузки

кН

Для фермы пролёта C - D

; ,

Таким образом:

;

кН/м²; кН/м²

g_н = 1,52 кН/м², кН/м², кН/м²

> 0,8, значит г_f =1,4

> 0,8, значит г_f =1,4

Расчетное значение снеговой нагрузки

кН/м^2,кН/м^2,

Расчетное давление фермы пролета C - D на колонну от снеговой нагрузки

кН

4.2.3 Ветровая нагрузка на расчетную раму

Вычисление ветровых нагрузок производим в соответствии с СНиП 2.01.07_85*. В целях упрощения расчет ветровой нагрузки на покрытия не производится.

Нормативные значения ветровой нагрузки на стеновое ограждение с наветренной (w ^z_e) и подветренной (w ^z_en) стороны на высоте z над поверхностью земли определяем по формулам:

w ^z_e = w_o k_z c_e,

w ^z_en = w_o k_z c_en

где w _o - нормативное значение ветрового давления, определяемое в зависимостиот ветрового района по табл.4.2.3.1;

Таблица 4.2.3.1 "Нормативное значение ветрового давления"

Для I снегового района w _o = 0,23 кПа.

k_z - коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте и определяемый по табл.4 приложения для типов местности А, В, С;

Для типа местности "А" коэффициенты k_z равны:

c_e и c_en - аэродинамические коэффициенты, соответственно с наветренной и подветренной стороны, принимаемы по приложению 4.

В соответствии с приложением 4, п.2 и п.5: c_e = +0,8;

c_en = - 0,44

Определяем нормативные значения ветровой нагрузки с наветренной и подветренной стороны на разной высоте над поверхностью земли:

Вычислим значения расчётной ветровой нагрузки с наветренной и подветренной стороны на расчётную вертикальную полосу стены шириной равной половине шага колонн В/2 = 6 м:

р^z_{w е} = г_f w ^z_е B;

р^z_{w еn} = г_f w ^z_еn B,

где г_f = 1,4 - коэффициент надежности по нагрузке.

р⁵_{w е} = 1,4 138 6 = 1159,2 Н/м;

р⁵_{w еn} = - 1,4 75,9 6 = - 637,56 Н/м;

р¹⁰_{w е} = 1,4 184 6 = 1545,6 Н/м;

р¹⁰_{w еn} = - 1,4 101,2 6 = - 850,08 Н/м;

р²⁰_{w е} = 1,4 230 6 = 1932 Н/м;

р²⁰_{w еn} = - 1,4 126,5 6 = - 1062,6 Н/м;

р⁴⁰_{w е} = 1,4 276 6 = 2318,4 Н/м;

р⁴⁰_{w еn} = - 1,4 151,8 6 = - 1275,12 Н/м;

Ветровая нагрузка, действующая на боковой фасад, воспринимается колоннами каркаса. При расчете рамы нагрузку с ограждающих конструкций, расположенных выше отметки верха колонны ВК = 17,55 м, заменяют сосредоточенной ветровой нагрузкой W, нагрузки с ограждающих конструкций, расположенных ниже отметки ВК, передают на колонны в виде равномерно распределенных нагрузок по высотным участкам от 0 да 5 м, от 5 до 10 м и т.д. (см. рисунок 4.2.3.1.).

На рисунке 4.2.3.1 средние значения ветрового давления посчитаны графическим методом и выделены подчеркиванием.

Рис. 4.2.3.1.Схема разбиения здания по высоте на расчетные участки для определения ветровой нагрузки

Таблица 4.2.3.2 "Средние значения ветрового давления по высотным участкам стен"

Для расчета рамы приведенные в данной таблице значения следует вводить в программу "Лира 9.0", как распределенную нагрузку.

Сосредоточенную нагрузку W собираем с наветренной и заветренной сторон (моментов, создаваемым ей пренебрегаем, используя только ее горизонтальную составляющую). Как видно из рисунка 4.2.3.1, на грузовое поле W (площадь стены выше отметки верха колонны ВК) приходятся 2 высотных участка, поэтому:

для наветренной стороны (см. рис.4.2.3.1):

Н = 4,62 кН

Н = 4,32 кН

W = W₁ + W₂ = 4,62 + 4,32 = 8,94 кН.

для заветренной стороны:

Н = 2,54 кН

Н = 2,29 кН

W = W₁ + W₂ = 2,54 + 2,29 = 4,83 кН.

На раму каркаса воздействуют вертикальные и горизонтальные крановые нагрузки (рис.7). При учете одного крана нагрузки от него принимают в полном размере. При учете двух кранов нагрузки от них снижают умножением на коэффициенты сочетания крановых нагрузок ш_к = 0,85 (ш_к = 0,95 для кранов тяжелого и весьма тяжелого режимов работы), при учете четырех кранов коэффициенты принимают соответственно ш_к= 0,7 (ш_к = 0,8). Горизонтальные нагрузки определяют от одного или от двух кранов в одном пролете в одном створе.

Наибольшее D_max наименьшее D_min и горизонтальное F_гор давления крановой нагрузки на колонну определяют по линиям влияния опорных реакций колонн при одной и той же установке катков.

Давление на колонну среднего ряда B оси n (рис.4.2.4.1) определяют по линии влияния реакции опоры n, нагруженной одним краном большей грузоподъемности или двумя кранами. Критический груз (зачернен) находим с помощью известного в строительной механике графического построения. Вычисляем значения максимального D_max, минимального D_min и горизонтального F_гор давлений на колонны с учетом коэффициента надежности по нагрузке г_f = 1,1.

При расчете колонн заранее трудно установить, что более невыгодно - нагружение одним краном с ш_к = 1,0, или двумя кранами с ш_к = 0,85 (0,95), или четырьмя кранами с ш_к = 0,7 (0,8).

Это требует или расчета рамы на все возможные нагружения кранами или предварительного анализа нагрузок.

Рассмотрим нагрузки на колоны пролёта A - B от кранов (№1, табл.4.1.1.1.) указанного пролета (створа), считая, что на колонну расчетной рамы по оси n действуют:

1 кран:

Коэффициент сочетаний крановых нагрузок n_c здесь не учтён, так как рассматривается нагрузка от одного крана и ш_к = 1,0.

кН;

кН;

кН

2 крана:

Коэффициент сочетаний крановых нагрузок для данного случая - учет нагрузки от двух кранов тяжеолго режима работы - равен ш_к = 0,95.

кН;

кН;

кН

Наиболее не выгодным является загружение двумя кранами, поэтому принимаем его к дальнейшему расчету.

Рассмотрим нагрузки на колоны пролёта B - C от крана указанного пролета, считая, что на колонну расчетной рамы по оси n действует один кран (№ 2, табл. 4.1.1.1.):

Коэффициент сочетаний крановых нагрузок n_c здесь не учтён, так как рассматриваеться нагрузка от одного крана и ш_к = 1,0.

кН;

кН;

кН

Рассмотрим нагрузки на колоны пролёта C - D от крана указанного пролета, считая, что на колонну расчетной рамы по оси n действует один кран:

Коэффициент сочетаний крановых нагрузок n_c здесь не учтён, так как рассматриваеться нагрузка от одного крана и ш_к = 1,0.

кН;

кН;

кН

4.3 Статический расчет рамы каркаса

4.3.1 Расчетная схема рамы

Расчет рамы выполняется с помощью программы Лира 9.0, поэтому расчетную схему рамы компонуем с оптимизацией относительно нюансов различия компьютерного расчета от ручного.

При компоновке каркаса разработана конструктивная схема рамы, т.е. определены габаритные размеры элементов рамы, типы отдельных стержней рамы (сплошные или решетчатые) и выбран способ узловых сопряжений.

Расчетную схему рамы устанавливают по конструктивной схеме. В расчетной схеме вычерчивают схематический чертеж по геометрическим осям стержней. За геометрическую ось элемента обычно принимают линию, проходящую через центры тяжести его сечений. При шарнирных сопряжениях, ригелей (стропильных ферм) с колоннами за геометрическую ось ригеля приникают линию, соединяющую верхние концы колонн. Защемление колонн в фундаменте считают жестким.

Вертикальные нагрузки приложены с эксцентриситетами по отношению к геометрическим осям колонн, поэтому эти нагрузки задаём в программном пакете с помощью жёстких вставок.

4.3.2 Статический расчёт рамы

Расчёт рамы произведен в программе Лира 9.0, но из-за объёмности результатов не помещен в пояснительную записку и может быть предоставлен по требованию.

Ниже (в п.4.3.3.) приведены схемы рамы с эпюрами M и N значения на этих эпюрах не приводятся в целях уменьшения масштаба схем.

4.3.3 Схемы загружений рамы

Загружения, введенные для расчёта в программном пакете следующие:

Загружение 1. Постоянная нагрузка:

1) от собственного веса покрытия (приводим к расчетной сосредоточенной нагрузке на колонны):

кН,

кН,

кН,

кН,

2) от собственного веса подкрановой балки и рельсов.

Предварительно зададимся двутавром 60Б1 по ГОСТ 26020-83 массой m_пб = 81 кг/м.

Р_пб = Bm_пбg = 12819,81 = 9,54 кН;

Но так как данная нагрузка приложена не по центру сечения колонны, то задаём еще и дополнительный момент:

M = P_пб e_1,

где е₁ = 1 м - эксцентриситет приложения нагрузок для всех колонн расчетной рамы.

M = 9,54 1 = 9,54 кНм

но моменты на средних колоннах можно не задавать, так как они гасят друг друга.

3) от собственного веса колонн;

4) от собственного веса стенового ограждения (сэндвис-панели):

q_стен = q_лист2 + q_утепл = 0, 2052 + 0,179 = 0,6 кН/м²

Приводим данную нагрузку к сосредоточенной и приложенной в следующих точках (момент создаваемы данной нагрузкой не учитываем из-за его незначительности):

точка на колонне симметричная точке опирания подкрановой балки относительно оси колонны:

P_стен¹ = ПКBq_стен = 12,5120,6 = 90 кН

к верху верней части колонны:

P_стен² = h_вBq_стен = 5,05120,6 = 36,4 кН

Загружение 2. Снеговая нагрузка

Задается распределенной по участкам фонаря и покрытия по фермам (см. п.4.2.2).

Снеговую нагрузку приложенную к фонарю считаем снеговой нагрузкой, приложенной к ферме на соответствующем участке.

Приводим снеговую нагрузку к сосредоточенной на колонны (см. п.4.2.2.):

кН, кН,

кН,

кН,

Загружение 3. Вертикальная крановая нагрузка в пролёте A - B

(Максимальная нагрузка на колонну А)

1) вертикальные:

D_max = 781 кН; D_min = 253 кН;

2) моменты (от приведения вертикальных к центральным):

М_min = - D_min е₁ = - 253 1 = - 253 кН м;

М_max = D_max е₂ = 781 0,75 = 586 кН м.

Загружение 4. ...