4.2.2. Снеговая нагрузка

Расчетная линейная нагрузка на ригель рамы определяется:

,

–коэффициент перехода от веса снегового покрова земли к снеговой нагрузке на покрытие (прил.3 СНиП «Нагрузки и воздействия»);

S_g=2,4 кПа – расчетное значение веса снегового покрова на 1 м² поверхности земли (IV снеговой район).

Рис.21. Снеговая нагрузка.

Опорная реакция ригеля рамы:

4.2.3. Крановые нагрузки

Вертикальная нагрузка на колонну от двух сближенных кранов наибольшей определяется с коэффициентом сочетания (режим работы 3К).

Рис.22. Вид на каркас сбоку

Рис.23. Линия влияния опорных реакций подкрановых балок

Рис.24. Крановые нагрузки.

Определяем расчетные давления на колонну D_max (колонна рядом с тележкой), D_min (противоположная от тележки колонна).

,

Где:

F_ki – расчетное давление колеса крана;

F_ni – нормативное давление колеса крана с противоположной стороны;

y_i – ординаты линии влияния;

- нормативный вес подкрановых конструкций;

–коэффициенты надежности по нагрузке;

P₀ⁿ= 2 кН/м² – полезная нормативная нагрузка на тормозную балку;

b=12 м – шаг колонн;

b_T=1 м – ширина тормозной конструкции.

- нормативное давление колес крана с противоположной от тележки стороны;

где Q= 1000 кН – грузоподъемность крана;

F_nmax=450 кН – максимальное нормативное давление колеса крана;

G_K= 1250 кН – масса крана с тележкой;

n_K=4 – число колес с одной стороны одного крана.

Расчетная горизонтальная сила Т, передаваемая на колонну, определяется:

где кН – нормативное значение горизонтального давления колеса мостового крана.

Изгибающие моменты, возникающие по оси колонны от сил D_max, D_min равны:

4.2.4. Ветровые нагрузки

Расчетная ветровая нагрузка в любой точке по высоте рамы будет равна:

с наветренной стороны:

с подветренной стороны:

,

где - коэффициент надежности по нагрузке;

W₀=0,38 кПа – нормативный скоростной напор в зависимости от ветрового района (III ветровой район);

с_е=0,8; с_е3=0,6 – аэродинамические коэффициенты (по прил.4 СНиП «Нагрузки и воздействия»;

k – коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте.

Рис.25. Схема изменения ветровой нагрузки по высоте.

В=12 м – шаг колонн.

Тип местности – В.

Тогда ветровая нагрузка на высоте 10, 19,8 и 22,8 м равна:

Для удобства расчета фактическую линейную нагрузку заменяют эквивалентной, равномерно распределенной по высоте колонны.

Рис.26. Ветровые нагрузки.

Приближенно можно определить:

где - коэффициент, зависящий от высоты здания.

Ветровая нагрузка, которая действует на участке h' от низа ригеля до наиболее высокой точки здания, заменяется сосредоточенной силой, приложенной в уровне низа ригеля.

3. Определение расчетных усилий в сечениях рамы.

Постоянная нагрузка.

Примем условно соотношение между моментами инерции нижней части колонны I_н, верхней части колонны I_в, и моментом инерции ригеля I_р.

, ;

Условно принимаем I_В=1.

Вычисляем параметры рамы: ,

Рис.27. Схема нагрузки рамы.

Сосредоточенный момент из-за смещения осей участков колонн

Рис. 28. Основная система метода перемещений.

Каноническое уравнение для левого узла:

Узлам ненагруженной рамы дается смещение на угол φ = 1 и строится эпюра М на растянутых волокнах:

где ;

К_А = 0,667, К_С = - 0,261, К_В =­­ - 0,598 – коэффициенты для определения изгибающих моментов, определяемые по таблице 12.4 [2] в зависимости от параметров n и α.

Момент в ригеле:

Моменты от нагрузки на стойках (рис. 29, в):

Моменты на опорах ригеля определяются как в защемленной балке:

Определяем коэффициенты канонического уравнения из условия равновесия узлов:

Угол поворота

Строим эпюру моментов от постоянной нагрузки (рис. 29, г):

Строим эпюру Q (рис. 29, д):

Строим эпюру N (рис. 29, е):

Рис. 29. К расчету рамы на постоянную нагрузку: а – основная система;

б – эпюра М₁; в – эпюра М_р; г- эпюра М; д – эпюра Q; е – эпюра N.

Снеговая нагрузка:

Находим сосредоточенный момент:

Каноническое уравнение:

Моменты от нагрузки на стойках:

Моменты на опорах ригеля определяются как в защемленной балке:.

Определяем коэффициенты канонического уравнения:

;

Угол поворота

Строим эпюру моментов от постоянной нагрузки:

Строим эпюру Q:

Строим эпюру N:

Рис.30. Эпюры M, Q, N от действия снеговой нагрузки.

Вертикальная нагрузка от мостового крана

Расчет проводится при расположении тележки крана у левой стойки.

Проверка возможности считать ригель абсолютно жестким:

Каноническое уравнение для определения смещения плоской рамы:

Раме дают единичное смещение на =1 и определяют моменты и реакции от этого смещения:

Моменты и реакции на левой стойке от нагрузки:

Усилия на правой стойке можно получить аналогично или умножая усилия левой стойки на отношение:

Реакция верхних концов стоек:

Смещение плоской рамы:

Крановая нагрузка – местная, поэтому _пр1:

Смещение с учетом пространственной работы

Строим эпюры:

Рис. 31. Эпюры M, Q, N от действия вертикальной крановой нагрузки.

Горизонтальная нагрузка от мостового крана

Основная система, эпюра М₁, каноническое уравнение, коэффициент _пр - такие же, как и при расчете на вертикальную нагрузку от мостовых кранов.

Моменты и реакции на левой стойке от нагрузки:

Смещение верхних концов с учетом пространственной работы

Используя те же формулы, строим эпюры:

Рис.32. Эпюры M, Q, N от действия горизонтальной крановой нагрузки.

Ветровая нагрузка

Основная система и эпюра М₁ - как для крановых воздействий.

Моменты и реакции на левой стойке от нагрузки:

На правой стойке усилия получаются умножением на коэффициент

Коэффициенты канонического уравнения:

Смещение рамы (ветровая нагрузка воздействует на всю раму, поэтому _пр=1)

Эпюра Q на левой стойке:

Эпюра Q на правой стойке:

При правильном решении сумма поперечных сил внизу должна быть равна сумме всех горизонтальных нагрузок:

Строим эпюры:

Рис.33. Эпюры M, Q, N от действия ветровой нагрузки.

4. Таблица расчетных усилий в раме

Рама симметричная, поэтому таблица составляется для характерных сечений одной стойки

№ нагрузки	Нагрузки и комбинации усилий			Сечения стойки
				1-1		2-2		3-3		4-4
				M	N	M	N	M	N	M	N	Q
1	Постоянная		1	-124	-3	-105	-588	57	-588	107	-877	-3
2	Снеговая		1	-77	-246	-55	-246	13	-246	13	-246	-4
			0,9	-69	-221	-50	-221	12	-221	12	-221	-4
3	Dmax	на левую стойку	1	-257	0	227	0	-848	-1624	489	-1624	88
			0,9	-231	0	204	0	-763	-1462	440	-1462	79
3*		на правую стойку	1	-161	0	57	0	-345	-608	255	-608	40
			0,9	-145	0	51	0	-311	-545	230	-545	36
4	Т	на левую стойку	1	160	0	147	0	147	0	156	0	20
			0,9	144	0	142	0	142	0	140	0	18
4*		на правую стойку	1	14	0	6	0	6	0	16	0	1
			0,9	13	0	5	0	5	0	14	0	1
5	ветровая	слева	1	122	0	31	0	31	0	-761	0	79
			0,9	110	0	28	0	28	0	-685	0	71
5*		справа	1	-139	0	-19	0	-19	0	720	0	69
			0,9	-125	0	-17	0	-17	0	648	0	62
Первая комбинация	+Mmax, Nсоотв.	=1	N нагрузок	­­–		1,3,4+		1,5		1,5*
			Усилия	–	–	269	-588	88	-588	755	-877
		=0,9	N нагрузок	–		1,3,4+,5		1,2,5		1,2,3,4+,5*
			Усилия	–	–	269	-588	97	-809	1347	-2560
Вторая комбинация	-Mmax, Nсоотв.	=1	N нагрузок	1,3,4-		1,2		1,3,4-		1,5
			Усилия	-541	-3	-160	-834	-938	-2212	-654	-877
		=0,9	N нагрузок	1,2,3,4-,5*		1,2,5*		1,3,4-,5*		–
			Усилия	-693	-224	-172	-809	-865	-2050	–	–
Третья комбинация	Nmax, +Mсоотв.	=1	N нагрузок	–		1,3,4+		1,2		1,3,4+
			Усилия	–	–	269	-588	70	-834	752	-2501
		=0,9	N нагрузок	–		1,3,4+,5		1,2,5		1,2,3,4+,5*
			Усилия	–	–	219	-809	97	-809	1347	-2560
Четвертая комбинация	Nmax, -Mсоотв.	=1	N нагрузок	1,2		1,2		1,3,4-		1,5
			Усилия	-201	-249	-160	-834	-938	-2212	-654	-877
		=0,9	N нагрузок	1,2,3,4-,5*		1,2,5*		1,2,3,4-,5*		1,2,3,4-,5
			Усилия	-693	-224	-172	-809	-853	-2271	-266	-2560
Для анкерных болтов	Nmin, +Mсоотв.	=1	N нагрузок							1,5*
			Усилия							662	-702
	Nmin, -Mсоотв.	=1	N нагрузок							1,5
			Усилия							-523	-702
Qmax		=0,9	N нагрузок									1,2,3,4-,5*
			Усилия									-166