Завод по выпуску гипсокартона

Содержание
ВВЕДЕНИЕ	1
1. АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНАЯ ЧАСТЬ	4
1.1. Строительная и климатическая характеристика района.	5
1.2. Планировочное решение участка.	5
1.3. Объемно-планировочное решение.	8
1.4. Архитектурно-конструктивное решение здания.	11
1.5. Санитарно-техническое оборудование.	15
1.6. Теплотехнический расчет стенового ограждения.	15
2. РАСЧЕТНО-КОНСТРУКТИВНАЯ ЧАСТЬ	18
2.2. Компоновка каркаса	19
2.3. Определение нагрузок на раму каркаса.	20
2.4. Статический расчет каркаса  в пространственной постановке	25
2.5. Результаты расчетов	36
2.6. Расчет армирования железобетонных конструкций  в програмном модуле «ЛИР-АРМ»	37
2.7. Расчет сечений стропильных конструкций  в програмном модуле «ЛИР-СТК».	39
2.8. Расчет свайных фундаментов.	41
3. ТЕХНОЛОГИЯ И ОРГАНИЗАЦИЯ  СТРОИТЕЛЬНОГО ПРОИЗВОДСТВА	53
3.1.Технология строительного производства.	54
3.2.Спецификация монтажных элементов	55
3.3. Калькуляция трудовых затрат и заработной платы рабочих	56
3.4. Выбор монтажного крана	57
3.5. Сравнение монтажных кранов по экономическим показателям	59
3.6. Технологическая последовательность  выполнения монтажных процессов	61
3.7. Организация управления строительством.	72
3.8. Выбор метода производства работ.	77
3.9. Выбор комплекта машин и механизмов.	77
3.10. Определение продолжительности выполнения работ.	79
3.11. Объектный стройгенплан.	83
3.12. Технико-экономические показатели.	89
3.13. Определение сметной стоимости строительства	89
3.14. Технико-экономические показатели  стоимости строительства	95
3.15. Технико-экономические показатели проекта	96
3.16. Разработка проекта  с учетом требований безопасности	97
3.17. Разработка проекта  с учетом требований экологичности.	103
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ	112
ПРИЛОЖЕНИЯ	117


Введение
     Завод по выпуску гипсокартона, здание для которого проектируется в данном дипломном проекте, предназначен для производства листовых материалов ГКЛ.
     Завод по выпуску гипсокартона представляет собой современный технологический комплекс оборудования.
      Ассортимент выпускаемой продукции – ГКЛ, ГКЛВ.
      Годовой фонд рабочего времени – 305 дней.
      Режим работы – трехсменный.
      Продолжительность работы – 8 часов.
      Прием сырья – автомобильным транспортом.
      Отгрузка готовой продукции – автомобильным транспортом.
      Общая численность работающих – 111 чел. из них:
      Производственных – 92 чел.
      АУП – 19 чел.
      Разряд зрительной работы – 5.
      Категория здания по взрывопожарной безопасности – Д. 
     Применение гипсокартона в современном строительстве является особенно актуальным в России именно в настоящее время.
     Гипсокартон является одним из самых популярных и экологически чистых строительных материалов и представляет собой несгораемую гипсовую пластину, все плоскости которой, кроме торцевых кромок, облицованы картоном, прочно приклеенным к основе. Таким образом, лист гипсокартона состоит, как понятно из названия, из 93 % гипса и 6 % картона, который располагается по боковым сторонам листа. Оставшийся 1 % - это различного рода органические вещества и увлажнители. Даже не смотря на наличие в составе материала картона, он не является легко воспламеняемым, что объясняется отсутствием воздуха между слоями картона и гипса.
     
     Место для строительства выбрано не случайно, ведь на Кубани большие залежи гипса , и добыча его ведётся в действующих рудниках.
     Расположение самого цеха , вблизи от железнодорожного сообщения и федеральной трассы  М-4 «Дон».
     Данный дипломный проект выполнен, как проработки инженерно-технических решений по намеченному к строительству в городе Краснодаре  заводу. Строительство завода намечается на 2019-2020 гг. 





















 1. АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНАЯ ЧАСТЬ























1.1. Строительная и климатическая характеристика района.
     Объект строительства – здание производственного цеха завода по выпуску гипсокартона– расположено в г. Краснодар, находящийся в зоне:
     > снегового района – II:
      характеристическое значение снеговой нагрузки : s0 = 0,84 кПа
     > ветрового района –?
     > значение ветровой нагрузки : w0 = 0,73 кПа
     > климатического района – IIIБ:
     - среднегодовая температура воздуха здесь составляет +11,8 °C, но при этом не опускается ниже -36 °C в самые холодные сутки года и достигает значения +42 °C в теплое время года;
     - количество осадков, выпадающее за год составляет 722мм, при этом суточный максимум достигает 122 мм, средняя скорость ветра достигает 2 м/с;
     - нормативная глубина промерзания грунта составляет 0,8 м.
     > расчетная сейсмичность 7 баллов.
     > степень огнестойкости II;
     > уровень ответственности II
     Согласно инженерно-геологическим изысканиям в геологическом строении участка строительства принимают участие следующие инженерно-геологические слои:
     * горизонт 1 – насыпные грунты – суглинок твердый известковый с прослоями мягкопластичного;
     * горизонт 1а – насыпные грунты – дресвяный грунт с суглинистым известковым твердым заполнителем
     * горизонт 2 – насыпные грунты – суглинок мягкопластичный; 
     * горизонт 3 – известняк скальный малопрочный.
     Основанием свайных фундаментов служат грунты: 
     * горизонта 3 – известняк скальный малопрочный со следующими характеристиками: ?1=2,0 г/см3, RC1=80 кг/см2.
     Подземные воды до глубины 8,0 м не встречены.
     Грунты горизонта 2 относятся к III категории по сейсмическим свойствам. 
     Грунты горизонта 3 относятся к I категории по сейсмическим свойствам.
1.2. Планировочное решение участка.
     Основой для разработки планировки зданий завода являются функциональная схема и график производственного процесса, в соответствии с которыми должно обеспечиваться независимое и при необходимости последовательное прохождение заводских транспортных средств в соответствии с производственным процессом.
      Территория завода разделена на 4 зоны: предзаводскую, производственную, подсобную и складскую.
      В состав завода по производству гипсокартона в соответствии с заданием на проектирование входят здания и сооружения, обеспечивающие полный цикл по производству гипсокартона:
     - Производственный корпус;
     - Административно-бытовой корпус;
     - Склад гипса;
     - Склад бумаги;
     - Склад смазочных масел;
     - Склад готовой продукции;
     - Центральные ремонтные мастерские (2-очередь строительства);
     - Компрессорная;
     - Весовая;
     - Проходная с пунктом охраны;
     - Трансформаторная подстанция;
     - Цех по производству поддонов (2-очередь строительства);
     - Склад поддонов (2-очередь строительства);
     - Пожарные резервуары (2-очередь строительства);
     - Хозяйственно-питьевые резервуары (2-очередь строительства);
     - Насосная станция (2-очередь строительства).
     Здания и сооружения размещены на участке в соответствии с функциональными и технологическими требованиями.
     Въезды – выезды на территорию завода осуществляются со стороны 
     ул. Демуса. Участок ограждается забором. Территория завода благоустраивается и озеленяется. 
     Рельеф участка имеет склон с падением в западном направлении. Перепад рельефа на участке составляет 3,0-5,0м. Вертикальная планировка участка решена в увязке с прилегающей территорией. В связи с большим перепадом рельефа на участке запроектированы подпорные стены.
     К зданиям и сооружениям запроектированы проезды шириной 7,5-9,5м. покрытие поездов и площадок бетонное. 
      Доставка сырья и материалов в производственный корпус со складов производится пневмотранспортом, фронтальным вилочным погрузчиком, фронтальным одноковшовым погрузчиком.
Табл. 1.1. Технико-экономические показатели генплана.



1.3. Объемно-планировочное решение.
     Здание производственного корпуса имеет следующие размеры в плане: длина – 132 м, ширина – 72 м. Здание имеет 4 пролета шириной 18м. Шаг колонн, в основном, – 12 м, а также в одиночных случаях – 6 м, что обусловлено технологическими требованиями. 
     С 1-ой по 10-ю ось здание имеет 3 пролета, с 10-ой по 13-ю – 2 пролета.
     Высота здания 14,2 м.
     В составе производственного корпуса предусмотрены следующие помещения и участки:
     1. Производственные:
     - Участок смешивания, дозировки, созревания;
     - Участок приготовления шлама;
     - Производственный сектор (резка,извлечение);
     - Участок загрузки и выгрузки.
     - Участок упаковки.
     - Участок хранения.
     2. Вспомогательные: 
     - Кладовые поддонов и упаковочных материалов;
     - Помещения сменного технолога и наладчиков;
     - Лаборатория;
     - Электрощитовая;
     - Компрессорная;
     - Трансформаторная подстанция;
     Ниже приведена схема здания с указанием расположения технологических отделов здания:
 
 Рис.1. Схема расположения технологических отделов в здании.
     Два пролета здания оснащены мостовыми кранами, грузоподъемностью 5т.
     Температурный шов располагается по номерной оси - 6.
     Пространственная жёсткость обеспечивается связями по поясам ферм и между колоннами. Принята шарнирная схема рамного каркаса.
    Технология производства гипсокартона
Изготовление гипсокартона можно разделить на несколько основных этапов. Рассматривать процесс с начала, то основной этап заключается в добыче гипса и его первичной обработке. Но, интенсивное производство не предусматривает самостоятельной добычи, сырье закупается, а предприятия располагаются как можно ближе к месту добычи и переработки гипса. Это позволяет экономить деньги, потраченные на перевозку материала. По происхождению, гипс — этот природный материал. Он обладает ценными для строительства качествами, при этом, производители всегда улучшают качество гипса, добавляя в гипсовую массу дополнительные компоненты. Все это выполняет одна линия цеха. В промышленных условиях, добытый материал тщательно замешивается с водой, добавляется химическое мыло и материал обогащается минералами. Затем, все помещается в предварительно подготовленную емкость, и к смеси добавляется катализатор. Это способствует быстрому застыванию гипса. Таким образом, получается первичный материал, линия по производству выдает шлам.
Из шлама далее изготавливается сплошной слой гипса в листе. Все имеет вид больших плоских непрерывных полос. Они служат основой для изготовления будущего гипсокартона. Такие полосы изготавливаются на технологичных конвейерах, задающих сечение требуемой формы. В конструкции оборудования для производства предусмотрен формирователь листов. В формирователе образуются нижний и верхний листы картона. На предварительно подготовленный слой смеси гипса из автомата для подачи картона медленно укладываются картонные листы. Затем, их края плотно смазываются слоем клея. Данная процедура происходит автоматически, все выполняет станок без использования ручного труда. Готовая продукция приобретает нужную плотность, это дает возможность выполнить качественную и правильную обрезку.
Готовые листы разрезаются на стандартные размеры при помощи рольгангового конвейера. Размеры листов могут задаваться в зависимости от необходимости задать параметры для готовой продукции. Медленное движение листов по конвейеру способствует их просыханию, на вторичном этапе движение ускоряется. Разрезка листов выполняется на ровные части, после выполнения разрезания, листы передаются на раздаточный участок. Для дальнейшей просушки гипсокартонные листы распределяются по сушилкам предприятия. Для качественной просушки одного полотна, нужно не более одного часа, по этой причине лента конвейера движется достаточно медленно, обеспечивая сушку материала на самом полотне конвейера и в сушильной камере. После принудительной сушки гипсокартонный лист передается на рольганговый конвейер. Тут уже происходит окончательное формирование и придание размеров и формы. В производстве данный этап называется — обрезка. За обрезкой следует окончательный этап производства. Это штабелирование, а затем упаковка готовой продукции. На этом этапе потребуется непосредственный ручной труд рабочих.
Когда уже готов гипсокартон, он в обязательном порядке проходит необходимую проверку. Ее выполняют эксперты, оценивают качество по определенным параметрам. Можно рассмотреть нормативы, которые используются у нас в стране и те, которые приняты в странах производящих оборудование. Сами критерии оценки могут различаться, это необходимо учитывать во время оценки.
В основном, гипсокартон подразделяют по внешнему виду и по соответствию требуемым размерам на группы А и Б. Для гипсокартона, относящегося к группе А допускается некоторое отклонение. Это линия допускающая отклонение от прямоугольной формы не более 3 мм. Для листов группы позволяется не более 8 мм. Все изделия группы А не должны содержать поврежденных углов кромок. У изделий группы Б допускается наличие некоторых дефектов, это могут быть повреждения углов или кромок, но такие повреждения не должны превышать более двух из каждого вида. Продольные кромки листов гипсокартона бывают прямыми, закругленными, а также утоненными или полукруглыми с лицевой стороны и полукруглыми и утоненными с лицевой стороны. Общая масса листа всегда зависит от его вида Стандартные, и влагостойкие листы имеют общую формулу подсчета, по которой определяется масса листа.
Если рассматривается водопоглощение влагостойкого и влагоогнестойкого гипсокартона, то оно не должно быть выше 10%. Стандартом продукции считается влагостойкость выше 25%. Необходимо понимать, что гипсокартон любого типа относится к группе Г1 по горючести. О чем это говорит? Это является основной характеристикой огнестойкости и означает, что во время пожара гипсокартон не возгорается. Любая линия гипсокартона сохраняет противопожарные качества в течение двадцати минут. Потом гипсокартон теряет свои свойства и поддается возгоранию. Гарантируя определенные качества, влагостойкий и огнестойкий гипсокартон должны выдерживать предельные воздействия огня не менее 55 минут, такому требованию должен соответствовать современный материал, который можно использовать без ограничений.
Также можно отметить, что гипсокартон оценивается по прочности сцепления картона с основным гипсовым сердечником. Сцепление должно быть прочнее сцепления слоев картона. Отрывая картон от основы, должно испытываться затруднение, материал не должен легко отделяться. Он не должен разрываться или разделяться на слои. Удельная допустимая эффективная активность естественных радионуклидов в гипсокартоне не выше 370Бк/кг.
Табл. 1.2. ТЭП по объемно-планировочному решению


1.4. Архитектурно-конструктивное решение здания.
     Конструктивная схема – рамно-связевой смешанный каркас (ж/б колонны, стальные несущие конструкции покрытия и стальные подкрановые балки). 
     Пространственная жесткость здания обеспечивается рамами (шаг 12 м, пролет 18м), связями в зоне действия мостовых кранов и диском покрытия состоящее из стальных ферм, связей и профнастила. Здание в плане размером 132х72 м разделено поперечными антисейсмическими швами на блоки 60 м, 42 м и 30 м.
     Для колонн запроектированы свайные фундаменты Фундаментные балки для наружных и внутренних стен здания монолитные железобетонные. 
     Колонны – сечением 500х600 и сечением 400х800.
     Вертикальные связи по колоннам.
Подкрановые балки стальные пролетом 12 м высотой 900 мм. 
Покрытие. 
Стропильные конструкции – индивидуальные стальные фермы из парных уголков. Шаг ферм 12 м. 
Кровля – двойной стальной профнастил с утеплителем из минваты между листами (по прогонам).
Потолок – профнастил с полимерным покрытием.
     Наружные стены – многослойные панели «Мастер-профи». 
     Полы – промышленные бетонные.
     Световые фонари – по металлическому каркасу поликарбонатные панели Termogal (?-25мм).
Водостоки – наружные, система Шторм (Hunter).
Цоколь – облицовка керамической плиткой («керамогранит»).
     Степень огнестойкости здания – III.
     Минимальные пределы огнестойкости строительных конструкций (в минутах):
* стены внешние ненесущие E=15 мин;
* стены внутренние ненесущие (перегородки) EI=15 мин;
* колонны R=120мин
* фермы R=30 мин.
     Для удобства конструктивные элементы здания сведены в таблицу 1.3.

Таблица 1.3. Спецификация элементов.
Наименование конструкций
Эскиз
Объём элемента, м3
Масса элемента, т
Кол-во элементов, шт
Общий объём (м3)/масса (т)
Колонны среднего ряда в пролете с мостовым краном

-
10
7
- / 70
Колонны крайнего ряда в пролете с мостовым краном
 
-
9,25
14
- / 129,5
Колонны среднего и крайнего ряда в пролете без мостового крана

-
8,8
51
- / 360,8
Фермы стропильные 18 м,
Ф1
 


-
1,15
26
- / 29,9
Фермы стропильные 18 м,
Ф2

-
1,1
26
- / 28,6
Фермы стропильные 6 м ,
Ф3

-
0,5
4
- / 2
Подкрановые балки 12 м
(пролет В-Д),
ПБ1

-
2,5
18
- / 45
Прогоны

-
0,103

- / 90,3
Многослойные плиты покрытия типа (1 х 6)

-
0,126
3456
- / 435,46
Светоаэрационный фонарь (3 х 3)

-
0,3
48
- / 14,4
Оконные переплёты светоаэрационных фонарей

-
0,037
88
- / 3,26
Стеновые 
многослойные панели 1 x 1,2

-
0,02
363
- / 7,26
Стеновые 
многослойные панели 1 x 2,4

-
0,04
363
- / 14,52
Стеновые 
многослойные панели 1 x 3,6

-
0,06
459
- / 27,54
Стеновые 
многослойные панели 1 x 4,8

-
0,08
375
- / 30
Стеновые 
многослойные панели 1 x 6

-
0,1
462
- / 46,2
Переплёты оконные двойные 
(1,2 х 12)

-
0,4
264
- / 105,6
Ворота

-
 0,9
3
2,7
Связи вертикальные по колоннам

-
3,9
8
- / 31,2
Фундаментный ростверк монолитный

6,6
-
14
92,4 / -
Фундаментные балки 6 м

0,94
2,44
17
15,98 / 41,48

1.5. Санитарно-техническое оборудование.
    Цеховые и межцеховые коммуникации.
      Объект обеспечен необходимыми инженерными коммуникациями, системами отопления, вентиляции, водоснабжения и канализации, сетями электроснабжения и сетями воздухоснабжения, пароснабжения. 
      Отопление, горячее водоснабжение и пароснабжение предусматривается от котельной. 
      Электроснабжение от трансформаторной подстанции. 
      Воздухоснабжение от компрессорной.

1.6. Теплотехнический расчет стенового ограждения.
      Требуемое сопротивление теплопередаче стеновых ограждающих конструкций (газобетонные блоки) 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. 6 СНиП 23-02-2003;
     tв = 16°С – расчетная температура внутреннего воздуха, принимаемая согласно ГОСТ 12.1.005-88 и нормам проектирования соответствующих зданий и сооружений; 
     tн = -15°С – расчетная зимняя температура наружного воздуха, равная 
средней температуре наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92 
по СП 131.13330.2012;
     Dtн = 4,43 - нормативный температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции, принимаемый по табл. 5 СП 50.13330.12, в зависимости от температуры точки росы tр = 11,57 °С (принимаемой по СП 50.13330.12 ) и tв = 16°С;
     aв = 8,7 - коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающих конструкций, принимаемый по табл. 7 СП 50.13330.12.
     Сопротивление теплопередаче Ro, м2?°С/Вт, ограждающей конструкции следует определять по формуле
     ,
     где Rк – термическое сопротивление ограждающей конструкции, м2?°С/Вт, определяемое по формуле 
     Rк = R1 + R2 + ... + Rn,
     где R1, R2, ..., Rn - термические сопротивления отдельных слоев ограждающей конструкции, м2 °С/Вт, определяемые по формуле
     
     где d - толщина слоя, м; 
     l - расчетный коэффициент теплопроводности материала слоя, Вт/(м °С), 
     aн = 23 Вт/(м °С) - коэффициент теплоотдачи (для зимних условий) наружной поверхности ограждающей конструкции.(СНиП 23-02-2003, т.6)
     
     Ограждающая конструкция состоит их трёх слоёв: 
     * оцинкованная сталь толщиной = 0,5 мм и с коэффициентом теплопроводности = 58 Вт/(м °С)
     * утепляющий слой базальтовая минеральная вата с коэффициентом теплопроводности = 0,041 Вт/м °С.
     * оцинкованная сталь толщиной = 0,5 мм и с коэффициентом теплопроводности = 58 Вт/(м °С)
     
      м = 41 мм
     Принимаем базальтовый минераловатный утеплитель толщиной 100 мм в соответствии с конструкцией оконных переплетов и обеспечения жесткости стен.

     
     
     
     
     
     
     
     
     
      
2. РАСЧЕТНО-КОНСТРУКТИВНАЯ ЧАСТЬ



























2.2. Компоновка каркаса
     Основными элементами стального каркаса производственного здания, воспринимающего являются плоские поперечные рамы, образованные колоннами и ригелями - стропильными фермами. Поперечная рама воспринимает нагрузку от массы покрытия, снега, кранов, стен, ветра и обеспечивает жесткость здания в поперечном направлении. Продольная рама включает один продольный ряд колонн в пределах температурного блока, прогоны, подстропильные конструкции, связи (решетчатые и в виде распорок по колоннам) и подкрановые балки.
     Продольные рамы обеспечивают жесткость здания в продольном направлении и воспринимают нагрузки от продольного торможения кранов и от ветра, действующего на торец здания. Рамы зданий в продольном направлении объединяются между собой поверху жестким в своей плоскости диском покрытия, образованным связями по верхним и нижним поясам ферм.
     В данной работе рассматривается расчет пространственной модели одного блока здания в осях 1-6/А-Д (далее расчетная модель):
      м
     Несущая система здания оборудована опорными мостовыми электрическими кранами, опирающимися на разрезные подкрановые балки. Компоновка каркаса определяется технологическими и архитектурными требованиями, условиями эксплуатации здания, климатическими условиями, типами и материалами ограждающих и несущих конструкций и др. и была определена заказчиком в виде технологических чертежей.
      Характеристика кранов расчетной рамы.
     1) В осях В-Г и Г-Д (склад готовой продукции) используется 2 электрических крана:
     * Грузоподъёмность – 5 т;
     * Вес крана – 3,6 т;
     * Пролет моста крана – Lк = 16,5 м;
     * Режим работы – А3 (по ИСО 4301/1);
     * Подвес – гибкий
     * Высота крана – 842 мм
     * База крана – 2500 мм
     * Ширина крана – 2970 мм
     * Максимальное давление катков – 34 кН
     Минимальные давления катков Fmin находим из уравнения проекций сил на вертикальную ось. Горизонтальная нагрузка Fгор, возникающая при торможении тележки крана, передается на одну сторону кранового пути и распределяется равномерно между всеми колесами крана. Для кранов с гибким подвесом груза коэффициент КТ=0,05 суммы подъемной силы крана и силы тяжести тележки (на тележке половина тормозных катков), для кранов с жестким подвесом груза коэффициент КТ=0,1 суммы этих же сил (на тележке все катки тормозные).
     Минимальные давления катков и горизонтальные давление катков (количество катков на концевой балке n = 2):

Рис. 2.1 Схема опирания крана на рельсовый путь.
      Кран №1:
      ;
      ;

2.3. Определение нагрузок на раму каркаса.
      Раму каркаса рассчитываем отдельно на каждую из нагрузок, а затем рассматриваем их возможные сочетания и комбинации.
      Постоянные нагрузки
      К постоянным нагрузкам относят нагрузки от кровли и стен, собственный вес конструкций.
      Нагрузки от конструкций покрытия
      Состав кровли определяется температурно-влажностным режимом здания и принятой конструкцией кровли. 
      Таблица 2.2. Нагрузки от конструкций кровли.
Наименование
Нормативная нагрузка, кН/м2 
Коэфф. надежности по нагрузке
Расчетная нагрузка, кН/м2
Профлист МастерПрофи 92601
0,1
1,05
0,105
Прогоны
0,25
1,05
0,263
Утеплитель-Rockwool ? = 200 кг/м3, t = 100 мм
0,2
1,2
0,26
Пароизоляция-полиэтиленовая пленка
0,07
1,2
0,091
Профлист МастерПрофи 92202
0,1
1,05
0,105
ВСЕГО:
gн = 0,72

g = 0,825
      
     Снеговая нагрузка
     Предельное расчетное значение снеговой нагрузки на 1 м2 горизонтальной проекции покрытия вычисляют по формуле
     
     Sg - расчетное значение веса снегового покрова на 1 м2 горизонтальной поверхности земли для данного (II) снегового района.
     ? – расчетный коэффициент, учитывающий наклон кровли.
     С – коэффициент определяется по формуле ;	
     
      Квазипостоянное расчетное значение вычисляется по формуле
     ,
     где =160 Па;
     Sg, С – то же, что и в предыдущей формуле.
     
     Расчетная снеговая нагрузка на колонну:
     
     В том числе длительная:
     
     Ветровая нагрузка
     Давление ветра на колонну собирают с вертикальной полосы шириной, равной шагу колонн вдоль здания.
     Предельное расчетное значение ветровой нагрузки определяется 
по формуле 
     Где, k – коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления;
     Wo – характеристическое значение ветрового давления;
     Wo - характеристическое значение ветрового давления W0 равно средней (статической) составляющей давления ветра на высоте 10 м над поверхностью земли, Wo = 0,38 кПа для III ветрового района;
     Аэродинамический коэффициент с наветренной стороны с = 0,8, с заветренной – 0,6.
     Коэффициент С определяется по формуле
     
      - аэродинамический коэффициент; 
      - с наветренной стороны,
      - с заветренной стороны.
      - для ветровой нагрузки по скату кровли с наветренной стороны.
      - для ветровой нагрузки по скату кровли с заветренной стороны.
      - коэффициент высоты сооружения;
     На отметке 5м - 
     На отметке 10м - 
     На отметке 10,7м - 
     На отметке 14,2м - 
      - коэффициент географической высоты; ,
      - коэффициент рельефа, ,
      - коэффициент динамичности, ,
     Нагрузка от ветра с подветренной стороны:
     Отметка 5,0м;
     
     Отметка 10м;
     
     Отметка 10,7м;
     
     Отметка 14,2м;
     
     Нагрузка от ветра с заветренной стороны:
     Отметка 5,0м;
     
     Отметка 10м;
     
     Отметка 10,7м;
     
     Отметка 14,2м;
     
      Ветровая нагрузка, действующая на ригель, заменяется сосредоточенной силой, приложенной в уровне низа ригеля рамы: 
     Fw-от активного давления, Fw’-от отсоса:
  
     где, Нф - высота от низа ригеля до конька здания.
Крановые нагрузки
      На раму каркаса воздействуют вертикальные и горизонтальные крановые нагрузки (рис.2.2). При учете одного крана нагрузки от него принимают в полном размере. Горизонтальные нагрузки определяют от одного или от двух кранов в одном пролете в одном створе.

Рис.2.2 Схема нагружения рамы крановой нагрузкой.
      Наибольшее Dmax наименьшее Dmin и горизонтальное Fгор давления крановой нагрузки на колонну определяют по линиям влияния опорных реакций колонн при одной и той же установке катков.
      Давление на колонну среднего ряда (рис.2.2.) определяют по линии влияния реакции опоры n, одним краном. Критический груз (зачернен) находим с помощью известного в строительной механике графического построения. Вычисляем значения максимального Dmax, минимального Dmin и горизонтального Fгор давлений на колонны с учетом коэффициента надежности по нагрузке ?f = 1,1. 
      Рассмотрим нагрузки на колоны пролёта Г – Д от крана по оси n:
1 кран:
     
Рис.2.3. Загружение колонны типовой оси одним краном
     Коэффициент сочетаний крановых нагрузок nc здесь не учтён, так как рассматривается нагрузка от одного крана и ?к = 1,0.
      кН;
      кН;
      кН
2.4. Статический расчет каркаса 
в пространственной постановке
     Расчетная схема каркаса
     Расчет каркаса выполняется с помощью программы Лира 9.6, поэтому расчетную схему каркаса 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 каркаса (сплошные или решетчатые) и выбран способ узловых сопряжений.
     Расчетную схему каркаса 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. 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.
      Схемы загружений рамы.
     Загружения, введенные для расчёта в программном комплексе следующие:
     Загружение 1. Постоянная нагрузка:
     Программа Лира – 9.6, используемая для расчета напряженно-деформированного состояния каркаса, позволяет автоматически учесть постоянную нагрузку от собственного веса несущих конструкций, представленных в расчетной модели.
     - от собственного веса покрытия: g = 0,825 кН/м2
     - от собственного веса подкрановой балки и рельсов. 
     Предварительно зададимся двутавром 60Б1 по ГОСТ 26020-83 массой mпб = 81 кг/м.
     Рпб = B·mпб·g = 12·81·9,81 = 9,54 кН;
     Но так как данная нагрузка приложена не по центру сечения колонны, то задаём еще и дополнительный момент:
     M = Pпб • e1,
     где е1 = 0,6 м – эксцентриситет приложения нагрузоки от подкрановой балки.
     M = 9,54 • 0,6 = 5,724 кН•м
     моменты на средних колоннах можно не задавать,так как они гасят друг друга.
     - от собственного веса колонн;
     - от собственного веса стенового ограждения (многослойные стеновые панели):
     qстен = qлист•2 + qутепл = 0,205•2 + 0,179 = 0,6 кН/м2
     Загружение 2. Снеговая нагрузка
     Загружение 3. Ветровая нагрузка (ветер слева)
     1) активная (распределенная по высотным участкам, горизонтальная сосредоточенная на ферму);
     2) пассивная (распределенная по высотным участкам, горизонтальная сосредоточенная на ферму);
     Загружение 4. Ветровая нагрузка (ветер справа)
     1) активная (распределенная по высотным участкам, горизонтальная сосредоточенная на ферму);
     2) пассивная (распределенная по высотным участкам, горизонтальная сосредоточенная на ферму);
     Загружение 5,6. Вертикальные крановые нагрузки
     Загружение 7,8. Горизонтальные крановые нагрузки
     Загружение 9. Сейсмическое
     Сейсмическое воздействие по оси «X»
     Загружение 10. Сейсмическое
     Сейсмическое воздействие по оси «Y»
     Исходные данные для расчета на сейсмическое воздействие
     Категория грунта – II.
     Сейсмичность площадки – 7 балов. 
     Относительное ускорение – а=0,1.
     Коэффициент неупругой деформации,  – К1 = 0.35 (0.5 при вертикальном сейсмическом воздействии).
     Коэффициент ответственности сооружения – К2=1.0.
     Коэффициент нелинейного деформирования грунта – Кгр= 1.0.
     Коэффициент этажности сооружения, К3 = 1.0.
     Сейсмическое загружение формируется из статических с автоматизированным распределением весов масс по всем узлам расчетной модели. При вычислении масс постоянные нагрузки учитывались с коэффициентом 0,9, кратковременные – 0,5.
     В расчете учитывается 15 форм собственных колебаний (KF). Число учитываемых форм собственных колебаний здания при определении сейсмических нагрузок необходимо принимать из условия, чтобы сумма модальных масс была не менее 85% полной суммы модальных масс при колебаниях здания в горизонтальном направлении и не менее 75% этой суммы при колебаниях в вертикальном направлении.
     Количество динамических составляющих равно количеству форм собственных колебаний, по которым раскладывается динамическая нагрузка. Значения сейсмических нагрузок, соответствующих каждой форме собственных колебаний, вычислены согласно положениям СП 14.13330.2011.
     Построение расчетной модели здания в программном комплексе Лира 9.4.
     Многофункциональный программный комплекс, предназначен для проектирования и расчета строительных и машиностроительных конструкций различного назначения. 
     Расчетная схема моделируется в программе ЛИР-ВИЗОР.
     ЛИР-ВИЗОР является базовой системой программного комплекса ЛИРА включающей следующие основные функции: 
     - визуализация расчетных схем на всех этапах ее синтеза и анализа; 
     - диагностика ошибок; 
     - наличие многочисленных и многовариантных приемов создания модели (фильтры, маркеры, дескрипторы, навигация, многоязычность, различные системы единиц измерения, построение любых сечений, масштабируемость, многооконный режим и мн. др.); 
     - наличие многочисленных приемов анализа результатов (построение изополей, изолиний напряжений, перемещений, эпюр усилий, анимация колебаний, построение деформированных схем, цифровая и цветовая индикация элементов и их атрибутов, регулируемый масштаб изображения); 
     - индикация прохождения задачи в процессоре; 
     - наличие развитой системы документирования.
     Этапы построения:
     1.Формируется модель здания с заданными нагрузками на конструктивные элементы с помощью инструментария предоставленного программой.
     2. Выполняется расчет на ветровые и сейсмические воздействия с определением горизонтальных перемещений здания.
     3. Определяются требуемые сечения железобетонных и стальных элементов.
     4. Выполняется формирование расчетной схемы и конечно-элементный расчет.
     6. Экспортируется расчетная схема в программные модули Лир-Арм и Лир-СТК.

 Таблица 2.3. Характеристики конечных элементов расчетной модели
Тип жесткости
Имя
Параметры
(сечения-(см) жесткости-(т,м) расп.вес-(т,м))
Описание
1
 Два уголка 125 x 125 x 8
q=0.0309007
верхний пояс


EF=82722.2,EIy=124



EIz=247,GIk=0.774



Y1=2.3,Y2=2.3,Z1=4.45,Z2=1.64,RU_Y=0,RU_Z=0

2
 Два уголка 125 x 125 x 8
q=0.0309007
нижний пояс


EF=82722.2,EIy=124



EIz=247,GIk=0.774



Y1=2.3,Y2=2.3,Z1=4.45,Z2=1.64,RU_Y=0,RU_Z=0

3
 Два уголка 100 x 100 x 7
q=0.0215787
опорный раскос


EF=57766.9,EIy=54.9



EIz=114,GIk=0.416



Y1=1.89,Y2=1.89,Z1=3.5,Z2=1.3,RU_Y=0,RU_Z=0

4
 Два уголка 75 x 75 x 5
q=0.0115976
решетка


EF=31047.1,EIy=16.6



EIz=36.3,GIk=0.115



Y1=1.46,Y2=1.46,Z1=2.65,Z2=0.976,RU_Y=0,RU_Z=0

5
 Профиль "Молодечно" 60 x 5
q=0.00813
пояс прогонов


EF=21762.4,EIy=10.6



EIz=10.6,GIk=6.62



Y1=1.62,Y2=1.62,Z1=1.62,Z2=1.62,RU_Y=0,RU_Z=0

6
 Профиль "Молодечно" 60 x 5
q=0.00813
решетка прогонов


EF=21762.4,EIy=10.6



EIz=10.6,GIk=6.62



Y1=1.62,Y2=1.62,Z1=1.62,Z2=1.62,RU_Y=0,RU_Z=0

7
 Профиль "Молодечно" 80 x 4
q=0.00922
растяжки


EF=24682.2,EIy=23.3



EIz=23.3,GIk=14



Y1=2.36,Y2=2.36,Z1=2.36,Z2=2.36,RU_Y=0,RU_Z=0

8
 Профиль "Молодечно" 50 x 4
q=0.00545
верхние горизонтальные связи


EF=14599.3,EIy=4.98



EIz=4.98,GIk=3.1



Y1=1.36,Y2=1.36,Z1=1.36,Z2=1.36,RU_Y=0,RU_Z=0

9
 Профиль "Молодечно" 70x4
q=0.00816067
нижние горизонтальные связи
 (ГС-6…ГС-10)


EF=21846.4,EIy=15.8



EIz=15.8,GIk=9.15



Y1=2.07,Y2=2.07,Z1=2.07,Z2=2.07,RU_Y=0,RU_Z=0

10
 Крестовые уголки 110 x 110 x 8
q=0.026993
нижние горизонтальные связи
 (ГС-3)


EF=72261.2,EIy=167



EIz=167,GIk=0.659



Y1=2.02,Y2=2.02,Z1=2.02,Z2=2.02,RU_Y=0,RU_Z=0

11
 Двутавр 20Б1
q=.......................