Raschet_i_proektirovanie_karkasa_odnoetazhnogo_proizv._zd

2.2. Нагрузки, действующие на раму

При сборе нагрузок на поперечную раму учитывают постоянные нагрузки от массы ограждающих и несущих конструкций здания, временные – технологиче-

ские от мостовых кранов, а также атмосферные от воздействия снега и ветра.

2.2.1. Постоянная нагрузка

Схема загружения рамы постоянной нагрузкой приведена на рис.3.

q

FВ

FВ

FН

FН

L

Рис.3. Схема постоянной нагрузки Равномерно-распределенная нагрузка от веса покрытия (шатра), приложен-

ная к ригелю рамы

gш gкр b, (2.1.)

где gш - расчетная нагрузка на 1м3 покрытия определяется от принятой кон-

струкции кровли (см.табл.2.); b - шаг рам.

При шарнирном сопряжении ригеля с колонной необходимо учесть внецен-

тренность опирания фермы на колонну, из-за которой возникает сосредоточен-

ный момент

21

	М т		Fт е (2.2.)
где Fт	gт L		- опорная реакция ригеля;
	2

е– эксцентриситет приложения опорной реакции.

Вместе изменения сечения в ступенчатой колонне возникает момент

М1 Fт е1 , (2.3.)

где е1 – эксцентриситет приложения опорной реакции Fт, равный смещению центров тяжести верхней и нижней частей колонны.

Сосредоточенные нагрузки от массы верхней и нижней частей колонны ус-

ловно приложены к низу каждой части колонны.

Собственная масса подкрановых балок условно учитывается при подсчете временных нагрузок от мостовых кранов.

2.2.2. Снеговая нагрузка

Равномерно распределенная расчетная снеговая нагрузка, приложенная к ри-

гелю рамы S So

b, (2.4.)

где So – расчетное значение веса снегового покрова на 1м2 горизонтальной поверхности земли, принимаемое по табл.7 в зависимости от снегового района

России.

							Таблица 7
	Вес снегового покрова на 1м2
Снеговые районы		I	II	III	IV	V	VI
России
S, кПа		0,8	1,2	1,8	2,4	3,2	4,0
(кгс/м2)		(80)	(120)	(180)	(240)	(320)	(400)

μ - коэффициент перехода от массы снегового покрова земли к снеговой нагрузке на покрытие, принимаемой в соответствии сп.п.5.3. 5.6 (2), при уклоне поверхно-

сти покрытия α=60° μ=0, при α≤25° μ=1;

22

Момент от снеговой нагрузки М сн , М1сн воздействует на раму аналогично нагрузке от шатра (рис 3).

	2.2.3. Ветровая нагрузка
Распределенная расчетная ветровая нагрузка, приложенная к раме:
		f 0	c b,				(2.5)
							Таблица 8
	Нормативное давление ветра
снеговые районы	1	2	3	4	5	6		7
России
ωо,кПа	0,17	0,23	0,30	0,48	0,60	0,73		0,85
(кгс/м2)	(17)	(23)	(30)	(48)	(60)	(73)		(85)

где γf – коэффициент надежности по ветровой нагрузке равен 1.4 ;

ωо – нормативное значение ветрового давления принимается в зависимости от ветрового района России по данным п.6.4.(2) и табл.8.

κ – коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте,

определяется в зависимости от типа местности по табл.6.п.6.5.(2) или табл.9;

с – аэродинамический коэффициент, определяемый по приложение 4(2), рав-

ный 0.8 с наветренной стороны и 0.6 – с подветренной стороны.

Действительная эпюра ветровой нагрузки упрощается применительно к рас-

четной схеме рамы. Распределенная различной интенсивности ветровая нагрузка от нижнего пояса ригеля до уровня пола заменяется эквивалентной равномерно

распределенной нагрузкой для активного давления и отсоса

go	gВ10		,
g0/	g В/	10	,	(2.6.)

где gВ10 – расчетная ветровая нагрузка на высоте 10м;

23

Таблица 9

Значение коэффициентов

		Высота над поверхностью земли,
	Тип местности				м
		5	10	20	40	60	80	100
	А. Открытые побережья морей, озер, водо-
	хранилищ, пустыни, степи, лесостепи, тунд-	0,75	1,00	1,25	1,50	1,70	1,85	2,00
	ры
	В. Городские территории, лесные массивы и
	другие местности, равномерно покрытые	0,50	0,65	0,85	1,10	1,30	1,45	1,60
	препятствиями высотой более 10 м
	С. Городские районы с застройкой зданиями	0,40	0,40	0,55	0,80	1,00	1,15	1,25
	высотой более 25 м

α – коэффициент (при Н ≤ 10м – 1; 15м – 1.04; 20м – 1.1; 25м – 1.17; 30м –

1.23; 35м – 1.29). Ветровая нагрузка, действующая на участке от низа ригеля до наиболее высокой точки здания, заменяется сосредоточенной силой, приложенной в уровне низа ригеля рамы. Величина этой силы от активного давления FВ и отсоса FВ/.

F	g1 g2	h,	F /	g1/ g22/	h/ (2.7.)
В	2		В

Расчетная схема рамы при действии ветровой нагрузки показана на рис.4.

g1	g1/ Fв	/
g2		Fв
	g/2
	/
	gв10
	gэ
	gэ	/
		gэ
	L	L
	Рис.4. Схема ветровой нагрузки

24

Дтах

2.2.4. Нагрузка от мостовых кранов

Вертикальная нагрузка на колонны определяется от двух наиболее неблаго-

приятных по воздействию кранов. Расчетное усилие Д, передаваемое на колонну колесами крана, определяется путем загружений линий влияния опорного давле-

ния подкрановых балок (рис.5) при наиневыгоднейшем расположении кранов на балках.

к

к

b		b
y4	y3	y2
		y1=1

Рис. 5. Схема определения вертикальной крановой нагрузки

f Fk Ey f Gn f g n bт b, (2.8)

где γf – коэффициент надежности по нагрузке для крановых нагрузок следует принимать по п.4.8(2) равным 1.1;

ψ – коэффициент сочетаний при учете двух кранов следует принимать по п.4.17(2);

ψ=0.85 – для групп режимов работы кранов К1-К5 (легкого и среднего)

ψ =0.95 – для групп режимов К7-К8 (тяжелого весьма тяжелого)

Fк – нормативное вертикальное давление колеса приведено в ГОСТ на краны или в прил.1(3) или в приложении 5;

25

Дmax

М max

Еу – сумма ординат линий влияния (рис2.4);

Gn – нормативный вес подкрановых конструкций может приниматься по формуле (1.8) или по прил.1 табл.1;

gn – полезная нормативная нагрузка на тормозной площадке, равная

1.5кН/м2;

bт – ширина тормозной площадки (равна ширине нижней части колонны); b – шаг колонн.

Расчетное усилие Дmin можно определить, если заменить в формуле (2.8) Fк на

Fк/

Fk/ (9.8 Q Gk ) / n Fк , (2.9)

где Q – грузоподъемность крана, т;

Gк – масса крана с тележкой, кН; (см. приложение 1 табл.1) n – число колес с одной стороны крана.

Силы Д max и Дmin приложены по оси подкрановой балки, поэтому не только сжимают нижнюю часть колонны, но и передают на нее изгибающие моменты

lк , Мmin Дmin lк , (2.10)

где lк – расстояние от оси подкрановой балки до оси, проходящей через центр тяжести нижней части колонны.

Расчетная горизонтальная сила Т, передаваемая подкрановыми балками на

колонну Т	f	Т к	Е у , (2.11)
где Т к	f	(9.8 Q	Gk ) / n - горизонтальная сила на колеса

Еу – сумма ординат линий влияния (рис.2.4); f =0.05 – для кранов с гибким подвесом груза; f =0/1 – для кранов с жестким подвесом груза.

Расчетная схема рамы при действии крановых нагрузок на рис.6.

26

Дmax	Дmin	НВ
Т
Мmax	Мmax
		НН

Рис.6. Схема нагрузки от мостовых кранов

2.3. Статистический расчет поперечной рамы

Поперечные рамы рассчитывают как плоские статически неопределимые системы. Расчет заключается в определении изгибающих моментов, поперечных и нормальных усилий в характерных сечениях.

При расчете рам вводят ряд допущений, которые упрощают вычисление и при этом не сильно влияют на конечный результат.

При расчете рам на нагрузки, приложенные к колоннам, упругие деформации ригеля мало влияют на величину расчетных усилий в колоннах, что позволяет при расчете рам считать ригель бесконечно жестким и рассчитывать рамы методом перемещений, причем неизвестными являются только горизонтальные смещения.

При расчете рам на нагрузки, приложенные к ригелю, учитывают конечную жесткость ригеля, расчет выполняют в предположении симметричного расположения нагрузок. Пи жестком сопряжении ригеля с колонной неизвестным является угол поворота верхнего узла рамы.

При шарнирном сопряжении ригель рассчитывают как обычную ферму, свободно лежащую на опорах.

Для статического расчета могут быть использованы практические методы с применением вспомогательных таблиц, формул и графиков (см. приложение 6), методы строительной механики, программы расчета рам на ЭВМ. Статический расчет рам производится на каждый вид нагрузки раздельно. При расчете рам на ЭВМ производится разбивка рамы на прямолинейные участки постоянной жест-

27

кости. В концевых сечениях каждого участка назначают узловые точки, которые нумеруют в определенной последовательности (рис.7) и устанавливают положительные направления нагрузок.

1 1

2	2
3	3

4 4

Рис. 7. К расчету рам на ЭВМ. Расположение расчетных сечений.

2.4. Определение расчетных усилий в колоннах рамы

По полученным в п.2.3. усилиям М, Q и N от отдельных загружений составляют таблицу расчетных усилий (табл.12.6(3), табл.2.4), найденных в характерных сечениях (сечения 1,2,3,4) колонны (обычно левой для однопролетной рамы).

В этой же таблице производится определение расчетных усилий. Для определения расчетных усилий должны быть рассмотрены два основных вида сочета-

ний нагрузок (п.1.10…1.13(2)).

Первое основное сочетание, в котором учитывают все постоянные нагрузки и одну более неблагоприятную, кратковременную нагрузку с коэффициентом сочетания ψ=1.0.

Второе основное сочетание, в котором учитывают все постоянные нагрузки и не менее двух, наиболее неблагоприятных временных, с коэффициентом сочетания ψ=0.9. Для определения расчетных усилий в каждом сечении составляют комбинации усилий, которые определяют:

1)наибольший положительный момент +Мmax и соответствующему значение N и Q;

2)наибольший (по абсолютной величине) отрицательный момент –Мvax и соответствующее ему значение N и Q;

3)наибольшую сжимающую силу N и соответствующее ей значение М и Q.

28

Таблица расчетных усилий в сечениях стойки рамы

Таблица 10

Надкрановая часть колонны

Подкрановая часть колонны

Номер

Вид

i

Сечение 1-1

Сечение

Сечение

Сечение 4-4

2-2

3-3

загруж.

нагрузки

+M

+

t

+q

М,

N,

q,

М,

N,

М,

N,

М,

N,

q,

N

кНм

кН

кН

кНм

кН

кНм

кН

кНм

кН

кН

1	2	3			4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14
			g		1
	Постоян-
1	ная
			Pсв		1
	Снеговая
2					0,9
	Дmax на				1
	левую
3	стойку				0,9
	Дmax на				1
	правую
4	стойку				0,9
	Тmax на				1
	левую
5	стойку				0,9
	Тmax на				1
	правую
6	стойку				0,9
		H		H	1
	Ветер
7	слева				0,9
		H		H	1
	Ветер
8	справа

0,9

29

Таблица 11

Расчетные комбинации усилий в колонне при основных сочетаниях нагрузок

2

Надкрановая часть

Подкрановая часть

Вид

3

колонны

колонны

Коэффиц.

комбина-

сочет.

Сечение 1-1

Сеч.2-2

Сеч.3-3

Сечение 4-4

ции

4

M,

N,

Q,

M,

N,

M,

N,

M,

N,

Q,

кн

кН

кН

кн

кН

кн

кН

кн

кН

кН

№ нагруз.

1

+Mmax

Ncоотв.

№ нагруз

0.9

№ нагруз.

-Mmax

1

Ncоотв

№ нагруз

0.9

№ нагруз.

+Nmax

1

Мcоотв

№ нагруз

0.9

№ нагруз.

Nmax

1

-Mcоотв

№ нагруз

0.9

Nmin

№ нагруз.

+Mcоотв

1

Qmax

№ нагруз

0.9

30