§ XIII.2. Расчет поперечной рамы
1. Расчетная схема и нагрузки
Поперечная рама одноэтажного каркасного здания испытывает действие постоянных нагрузок от массы покрытия и различных временных нагрузок от снега, вертикального и горизонтального давления мостовых кранов, положительного и отрицательного давления ветра и др. (рис. XIII.19,а).
В расчетной схеме рамы соединение ригеля с колонной считается шарнирным, а соединение колонны с фундаментами — жестким. Длину колонн принимают равной расстоянию от верха фундамента до низа ригеля. Цель расчета поперечной рамы — определить усилия в колоннах и подобрать их сечения. Ригель рамы рассчитывают независимо как однопролетную балку, ферму или арку.
Постоянная нагрузка от массы покрытия передается на колонну как вертикальное опорное давление ригеля F. Эту нагрузку подсчитывают по соответствующей грузовой площади. Вертикальная нагрузка приложена по оси опоры ригеля и передается на колонну при привязке наружной грани колонны к разбивочной оси 250 мм с эксцентриситетом:
Рис. X1I1.I9. Расчетно-конструктивная схема поперечной рамы с крановыми
нагрузками
в верхней надкрановой части е=0,25/2 =0.125 (при нулевой привязке е=0);
в нижней подкрановой части e=(h1—h2)/2—0,125 (при нулевой привязке e=(hl—h2/2); при этом возникают моменты, равные M=Fe.
Временная нагрузка от снега устанавливается в соответствии с географическим районом строительства и профилем покрытия. Она также передается на колонну как вертикальное опорное давление ригеля F и подсчитывавается по той же грузовой площади, что и нагрузка от массы покрытия.
Временная нагрузка от мостовых кранов определяется от двух мостовых кранов, работающих в сближенном положении. Коэффициент надежности для определения расчетных значений вертикальной и горизонтальной нагрузок от мостовых кранов γf=1,1.
Вертикальная нагрузка на колонну вычисляется по линиям влияния опорной реакции подкрановой балки, наибольшая ордината которой на опоре равна единице. Одна сосредоточенная сила от колера моста устанавливается на опоре, остальные силы располагаются в зависимости от стандартного расстояния между колесами крана (рис. XIII. 19,б). Максимальное давление на колонну
при этом давление на колонну на противоположной стороне
Вертикальное давление от кранов передается через подкрановые балки на подкрановую часть колонны с эксцентриситетом, равным для крайней колонны
е=0,25 +λ—0,5 hн„ (при нулевой привязке е=λ,—0,5 hн), для средней колонны е=λ
(рис. XIII.19,в). Соответствующие моменты от крановой нагрузки
Горизонтальная нагрузка на колонну от торможения двух мостовых кранов, находящихся в сближенном положении, передается через подкрановую балку по тем же линиям влияния, что и вертикальное давление:
Временная ветровая нагрузка. В зависимости от географического района и высоты здания устанавливают значение ветрового давления на 1 м2 поверхности стен и фонаря.
С наветренной стороны действует положительное давление, с подветренной - отрицательное. Стеновые панели передают ветровое давление на колонны в виде распределенной нагрузки p= ωa, где а — шаг колонн.
Неравномерную по высоте здания ветровую нагрузку приводят к равномерно распределенной, эквивалентной по моменту в заделке консоли.
Ветровое давление, действующее на фонарь и часть стены, расположенную выше колонн, передается в расчетной схеме в виде сосредоточенной силы W.
2. Пространственная работа каркаса здания при крановых нагрузках
Покрытие здания из железобетонных плит, соединенных сваркой закладных деталей и замоноличиванием швов, представляет собой жесткую в своей плоскости горизонтальную связевую диафрагму. Колонны здания, объединенные горизонтальной связевой диафрагмой в поперечные и продольные рамы, работают как единый пространственный блок. Размеры такого блока в плане определяются расстояниями между температурными швами (рис. XIII.20,а).
Нагрузки от массы покрытия, снега, ветра приложены повременно ко всем рамам блока, при этих нагрузках пространственный характер работы каркаса здания не проявляется и каждую плоскую раму можно рассчитывать в отдельности. Нагрузки же от мостовых кранов приложены лишь к двум-трем рамам блока, но благодаря горизонтальной связевой диафрагме в работу включается остальные рамы блока, происходит пространственная работа.
Если учитывать пространственную работу рам лишь одного поперечного направления, то в упрощенном решении поперечную раму можно рассчитывать на крановые нагрузки с учетом пространственной работы каркаса здания методом перемещений с введением к реакции от единичного смещения поперечной рамы коэффициента Сdim , равном при (шаге колонн 12 м Сdim=3,4; прн шаге 6м Cdim = 4.