- •2 Выбор основных конструктивных элементов и компоновка здания
- •3 Расчёт стропильной конструкции покрытия
- •3.1 Сбор нагрузок
- •3.2 Геометрическая схема фермы
- •4 Статический расчёт одноэтажной рамы промышленного здания в сборном железобетоне
- •4.2 Сбор нагрузок
- •4.2.1 Постоянная нагрузка, приложенная до монтажа покрытия
- •4.2.2 Постоянная нагрузка, приложенная после монтажа покрытия
- •4.2.3 Временные нагрузки
- •4.3 Статический расчёт рамы
- •4.3.1 Общие положения
- •4.3.2 Определение геометрических характеристик колонн и вспомогательных коэффициентов для статического расчёта рамы
- •4.3.3 Определение усилий в колоннах
- •4.3.4 Составление таблицы расчётных сочетаний усилий на среднюю колонну по оси в
- •4.3.5 Выбор наихудших комбинаций усилий
4.2.3 Временные нагрузки
1 Снеговая нагрузка
Расчётная нагрузка от снега на крайнюю колонну:
= 1,8 · · 6 · 0,95 = 123,12 кН (ось А, Г);
То же, на среднюю колонну с одного пролёта:
= 1,8 · · 12 · 0,95 = 246,24 кН (ось Б, В);
с двух пролётов:
= 2 · 246,24 = 492,48 кН
Нагрузка приложена так же, как и нагрузка от собственного веса покрытия.
2 Крановая нагрузка
При расчёте поперечных рам зданий с мостовыми кранами для колонн крайнего ряда учитывают вертикальную и горизонтальную нагрузки от двух предельно сближенных кранов на одном пути. Колонны средних рядов нагружены четырьмя кранами (по два крана в соседних пролётах).
Необходимые для расчёта характеристики мостовых кранов по ГОСТ 25711-83 приведены в табл. 1.
Таблица 1
№ |
Характеристика крана |
Обозначение |
Пролёт 24 м |
1 |
Грузоподъёмность крана, т |
Qкр. |
5 |
2 |
Пролёт крана, м |
Lкр. |
22,5 |
3 |
Ширина моста, мм |
B |
6500 |
4 |
База крана, мм |
K |
5000 |
5 |
Масса крана с тележкой, т |
Gкр. |
25 |
6 |
Масса тележки, т |
Qт. |
2,2 |
7 |
Максимальное нормативное давление одного колеса моста крана на подкрановый рельс, кН |
Pмакс.,н. |
101 |
8 |
Минимальное нормативное давление одного колеса моста крана на подкрановый рельс, кН |
Pмин.,н. |
49 |
9 |
Нормативное горизонтальное поперечное тормозное давление одного моста крана, кН |
Tн. |
1,8 |
Значения Pмин.,н. и Tн. в ГОСТе не приведены, их можно определить по формулам:
Pмин.,н. = - Pмакс.,н. = - 10,1 = 4,9 т = 49 кН
Tн. = 0,025 · (Qкр. + Qт.) = 0,025 · (5 + 2,2) ≈ 0,18 т = 1,8 кН - для кранов с гибкой подвеской груза.
Вертикальное и горизонтальное давления от кранов на колонны должны быть взяты с коэффициентом сочетаний (для кранов групп режимов 1К-6К):
nc = 0,85 (для двух кранов), nc = 0,7 (при учёте четырёх кранов),
а также коэффициентом надёжности по нагрузке γf =1,1 (для крановых нагрузок) и коэффициентом надёжности по ответственности γn = 0,95.
Рис. 8 Схема действия крановых нагрузок и линия влияния давления их на колонны
а) Вертикальная нагрузка от кранов
Определяю по линиям влияния расчётные максимальные и минимальные давления от кранов на колонны.
Σy = 1 + 0,16 + 0,72 = 1,88 (оси А и Г, шаг крайних колонн - 6 м)
Σy = 1 + 0,58 + 0,84 + 0,43 = 2,85 (оси Б и В, шаг средних колонн - 12 м)
ось А, Г, пролёт - 24 м, для двух кранов
Дмакс. = Pмакс.,н. · Σy · nc · γf · γn = 101 · 1,88 · 0,85 · 1,1 · 0,95 ≈ 168,66 кН
Дмин. = Pмин.,н. · Σy · nc · γf · γn = 49 · 1,88 · 0,85 · 1,1 · 0,95 ≈ 81,82 кН
ось Б, В, пролёты - 24 и 24 м, для четырёх кранов
Дмакс.’ = 2 · Pмакс.,н. · Σy · nc · γf · γn = 2 · 101 · 2,85 · 0,7 · 1,1 · 0,95 ≈ 421,12 кН
Дмин.’ = 2 · Pмин.,н. · Σy · nc · γf · γn = 2 · 49 · 2,85 · 0,7 · 1,1 · 0,95 ≈ 204,3 кН
Эта нагрузка от кранов передаётся на колонны там же, где и постоянная нагрузка от собственного веса подкрановой балки.
б) Горизонтальная нагрузка от поперечного торможения кранов
Величина расчётной тормозной нагрузки на колонну T определяется по той же схеме загружения, что и для вертикальной крановой нагрузки. Здесь также учитывается коэффициент сочетаний nc = 0,85.
оси А и Г, пролёт 24 м, шаг крайних колонн - 6 м
T = Tн. · Σy · nc · γf · γn · = 1,8 · 1,88 · 0,85 · 1,1 · 0,95 ≈ 3 кН
оси Б и В, пролёты 24 м, шаг средних колонн - 12 м
T = Tн. · Σy · nc · γf · γn · = 1,8 · 2,85 · 0,7 · 1,1 · 0,95 ≈ 3,75 кН
Эта нагрузка считается приложенной к колонне на уровне головки рельса подкрановой балки, т. е. на расстоянии 950 мм от верха консоли для шага колонн 6 м и на расстоянии 1350 мм от верха консоли для шага колонн 12 м.
(высота рельса типа КР70 120 мм)
3 Ветровая нагрузка
Ветровая нагрузка принимается приложенной в виде распределённой нагрузки в пределах высоты колонны и собирается с вертикальной полосы стены шириной, равной шагу колонн вдоль здания (6 м). При этом давление ветра на конструкции, расположенные выше колонн, заменяется сосредоточенной силой в уровне верха их.
Нормативное значение ветрового давления принимаю согласно табл. 5 СНиП 2.01.07-85* «Нагрузки и воздействия». Для IV ветрового района (г.Курган): w0 = 0,6 МПа = 60 кгс/м2.
Аэродинамический коэффициент с наветренной стороны c = 0,8, с подветренной c = - 0,6 (приложение 4 СНиП 2.01.07-85* «Нагрузки и воздействия»).
Коэффициент надёжности по ветровой нагрузке γf = 1,4.
Скоростной напор ветра возрастает с увеличением высоты. Определяю значение коэффициента k, учитывающего изменение ветрового напора по высоте.
Тип местности - В.
Коэффициент k (п. 6.5.) для типа местности В: для высоты 5 м и менее - 0,5; для высоты 10 м - 0,65; для высоты 20 м - 0,85.
Определяю значение k для отметки + 10,800: k = 0,65 + (0,85 - 0,65) · ≈ 0,66.
Определяю значение k для отметки + 12,600: k = 0,65 + (0,85 - 0,65) · = 0,7.
Для упрощения расчёта неравномерную ветровую нагрузку на стойки поперечной рамы заменяю равномерно распределённой, эквивалентной по моменту в заделке консольной балки. Расчётная равномерно распределённая нагрузка от ветра на колонны поперечной рамы с наветренной стороны:
на отметке + 5,000: w1 = w0 · c · k · B · γf · γn = 0,6 · 0,8 · 0,5 · 6 · 1,4 · 0,95 ≈ 1,91 кН/м;
на отметке + 10,000: w2 = 0,6 · 0,8 · 0,65 · 6 · 1,4 · 0,95 ≈ 2,49 кН/м;
на отметке 10,800: w3 = 0,6 · 0,8 · 0,66 · 6 · 1,4 · 0,95 ≈ 2,53 кН/м;
на отметке 12,600: w4 = 0,6 · 0,8 · 0,7 · 6 · 1,4 · 0,95 ≈ 2,68 кН/м;
на отметке + 5,000: w1’ = w0 · c · k · B · γf · γn = 0,6 · (- 0,6) · 0,5 · 6 · 1,4 · 0,95 ≈ -1,43 кН/м;
на отметке + 10,000: w2’ = 0,6 · (- 0,6) · 0,65 · 6 · 1,4 · 0,95 ≈ -1,86 кН/м;
на отметке 10,800: w3’ = 0,6 · (- 0,6) · 0,66 · 6 · 1,4 · 0,95 ≈ -1,89 кН/м;
на отметке 12,600: w4’ = 0,6 · (- 0,6) · 0,7 · 6 · 1,4 · 0,95 ≈ -2,01 кН/м.
Момент защемления в I схеме: Мзащ.1 = 2,68 · 10 · (5 + ) + 1,91 · 5 · = 277,55 кН·м.
Момент защемления во II схеме: Мзащ.2 = wred · 10,8 · = wred · 58,32 кН·м.
Т. к. Mзащ.1 = Мзащ.2, то wred = ≈ 4,76 кН/м.
С заветренной стороны: wred’ = - · wred = - · 4,76 ≈ - 3,57 кН/м.
Сосредоточенная сила на уровне верха колонны от ветровой нагрузки:
(W + W’) = (4,76 + 3,57) · 1,8 ≈ 15 кН.
Рис. 9 Загружение рамы ветровой нагрузкой и схемы к определению коэффициента изменения ветрового давления по высоте