Сбор нагрузок на поперечную раму

Стр 1 из 10Следующая ⇒

На поперечную раму действуют различные нагрузки: постоянные – от веса ограждающих и несущих конструкций здания; временные – технологические (от мостовых кранов, подвесного транспорта, подвесных трубопроводов, рабочих площадок и т. п.) и атмосферные (воздействия снега, ветра); особые – вызываемые сейсмическими воздействиями, просадкой опор, аварийными нарушениями технологического процесса и др.

Постоянные нагрузки для расчета рамы принимают равномерно распределенными по длине ригеля (рисунок 8.).

Величину расчетной постоянной нагрузки на 1 м² покрытия удобно определять в табличной форме (таблица 2.).

Таблица 2

Постоянная распределенная нагрузка от покрытия

Состав покрытия	Нормативная нагрузка, кН/м²	Коэффициент надежности по нагрузке γ _f	Расчетная нагрузка, кН/м²
1. 2. и т.д.
Итого	g ^н=		g=

Расчетную линейную нагрузку на ригель рамы q определяют, умножая значение g, кПа (кН/м²), на ширину грузовой площади ( расстояние между ригелями) В, м:

(10)

Остальные постоянные нагрузки собирают в сосредоточенные силы, условно приложенные к низу подкрановой и надкрановой частей колонны по оси сечения. Сила включает в себя собственный вес нижней части колонны и нагрузку от стен на участке от низа рамы до уступа колонны (если стена не самонесущая); аналогично сила включает в себя вес верхней части колонны и вес подвесных стен выше уступа. Разгружающие моменты от эксцентричного прикрепления ограждающих стеновых конструкций не учитываются.

Собственный вес кровли и конструкций покрытия передается на колонну в виде опорного давления фермы , которое приложено к верхней части колонны.

При шарнирном сопряжении ригеля с колонной нужно учесть внецентренность опирания фермы на колонну (рисунок 7), из-за который возникает сосредоточенный момент , равный произведению опорной реакции фермы на эксцентриситет :

(11)

Собственная масса конструктивных элементов стальных каркасов производственных зданий может быть ориентировочно определена по таблице 3 [7, 14].

Рисунок 7. Узел шарнирного опирания стропильной фермы на колонну и варианты его технических решений

Таблица 3

Расход стали на производственные здания общего назначения

Расположение мостовых кранов	Расход стали, кг/м² здания
Расположение мостовых кранов	шатер	колонны	Подкрановые балки	всего
Одноярусные при грузоподъемности, т до 100 125 − 250	30 – 45 30 – 45	25 − 60 55 − 90	20 − 60 40 − 100	80 – 150 140 − 250
Двухъярусное	30 – 45	80 − 100	70 − 160	220 − 300

Собственный вес подкрановых балок часто суммируют не с постоянной, а с крановой нагрузкой.

В ступенчатых стойках рамы из-за смещения центров тяжести сечений верхней и нижней частей возникают изгибающие моменты. Величина момента равна произведению продольной силы верхней части стойки (опорных давлений стропильных ферм, сосредоточенной силы ) на плечо, равное расстоянию между осями верхней и нижней частей стойки

(12)

Плечо е₀в предположении, что центр тяжести сечения нижней части колонны проходит по середине высоты сечения, будет равно

(13)

Момент принимается приложенном на уровне опирания подкрановой балки.

Эти моменты учитываются одновременно с расчетом рамы на вертикальные нагрузки.

Расчетные схемы рам при расчете на постоянные нагрузки (рис. 8.)

Рисунок 8

а – при жестком сопряжении ригеля с колонной;

б – при шарнирном сопряжении ригеля с колонной

Снеговая нагрузка. Расчетная линейная нагрузка на ригель рамы от снега определяется по формуле

(14)

где µ − коэффициент перехода от нагрузки на земле к нагрузке на 1 м²

проекции кровли, равный при уклоне единице;

− вес снегового покрова на 1 м² горизонтальной поверхности земли, принимаемый по таблице 4 в зависимости от района строительства (в соответствии с [19]);

‒ коэффициент, учитывающий снос снега с покрытий зданий под действием ветра или иных факторов, принимаемый в соответствии с 10.5 [19];

‒ термический коэффициент, принимаемый в соответствии с 10.10 [19];

− коэффициент надежности по снеговой нагрузке следует принимать равным 1, 4 [19];

− шаг ферм.

Таблица 4

При шарнирном сопряжении ригеля с колонной из-за внецентренного опирания фермы на колонну (см. рисунок 7.) в верхнем узле рамы возникает момент

(15)

где − опорное давление ригеля рамы от снеговой нагрузки.

Здесь также, как при расчете рамы на постоянную нагрузку в ступенчатых стойках рамы из-за смещения центров тяжести сечений верхней и нижней частей возникают изгибающие моменты

(16)

Расчетные схемы рамы при действии снеговой нагрузки показаны на рисунок 9.

Рисунок 9.

а – при жестком сопряжении ригеля с колонной;

б – при шарнирном сопряжении ригеля с колонной

Нагрузки от мостовых кранов. Данные по крановым нагрузкам принимаются в соответствии с требованиями стандартов на краны, а для нестандартных кранов − в соответствии с данными, указанными в паспортах заводом – изготовителем.

При движении мостового крана на крановый рельс передаются силы трех направлений (рисунок 10).

Рисунок 10.

Вертикальное давление от кранов передается на колонны через подкрановые балки и определяется от двух наиболее неблагоприятных по воздействию кранов, с тележками, приближенными к одному из рядов колонн (рисунок 11).

Рисунок 11.

1 – подкрановые балки; 2 – колонны; 3 − тележка крана;

4 – крановый мост; 5 – груз; b – шаг колонн (пролет подкрановой балки)

Расчетное вертикальное давление от кранов на колонну определяется по линии влияния опорных реакций подкрановых балок (рисунок 11.б) при наиневыгоднейшим расположении кранов на балках.

Расчетное давление на колонну, к которой приближена тележка крана

(17)

На другую колонну также будет передаваться усилие, но значительно меньшее

(18)

где − коэффициент надежности по нагрузке для крановых нагрузок для всех режимов работы;

− коэффициент надежности по нагрузке для подкрановой балки;

− коэффициент сочетаний. При учете двух кранов:

− для групп режимов работы кранов 1К – 6К;

− для групп режимов работы кранов 7К, 8К;

− нормативное значение вертикальной нагрузки, принимаемое по государственным стандартам на краны;

− ордината линии влияния;

− нормативный вес подкрановых конструкций;

− грузоподъемность крана, т;

− вес крана с тележкой, кН;

− число колес с одной стороны крана.

При определении нагрузок для расчета рамы коэффициент динамичности не учитывается.

Опорные давления подкрановых балок и приложены по оси подкрановой балки, в результате чего возникают изгибающие моменты и (рисунок 12.), на которые рассчитывается рама.

Рисунок 12.

(19)

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

Нормативная горизонтальная нагрузка, направленная поперек кранового пути, вызываемая торможением тележки крана, определяется по формуле:

для кранов с гибким подвесом груза

(20)

для кранов с жестким подвесом груза

(21)

где Q − грузоподъемность крана, т;

G_t − вес тележки, кН.

При этом принимается, что она передается на одну подкрановую балку, распределяется поровну между всеми опирающимися на нее колесами крана и может быть направлена внутрь рассматриваемого пролета или наружу. Поэтому нормативная горизонтальная сила на колесо крана

(22)

где − число колес с одной стороны крана.

Расчетная величина горизонтальной силы от торможения кранов, приходящейся на колонну, определяется при том же положении мостовых кранов, как и от вертикального давления, т.е.

(23)

Обозначения коэффициентов см. формулу (18).

Горизонтальные силы от торможения кранов считаются приложенными к колоннам в уровне верха подкрановой балки (см. рисунок 12.).

При небольших высотах подкрановых балок (до 1 м) и малых величинах этих нагрузок допускается прикладывать Т в уровне уступа колонны.

Максимальное вертикальное давление от крановой нагрузки может быть приложено к левой или правой колонне, горизонтальное давление также действует на одну или другую колонну, причем может быть направлено как внутрь, так и наружу рассматриваемого пролета, т.о. от крановой нагрузки следует учитывать шесть возможных различных загружений, от которых должны быть получены усилия в элементах рамы.

Расчетные схемы рамы при действии крановой нагрузки показаны на рисунке 13.

а б

Рисунок 13

а – при жестком сопряжении ригеля с колонной;

б – при шарнирном сопряжении ригеля с колонной

Ветровая нагрузка. Ветровая нагрузка принимается в соответствии с [19].

Нормативное значение ветровой нагрузки следует определять как сумму средней и пульсационной составляющих

(24)

Нормативное значение средней составляющей ветровой нагрузки в зависимости от эквивалентной высоты над поверхностью земли следует определять по формуле

(25)

где ‒ нормативное значение ветрового давления принимается в зависимости от ветрового района (см. таблицу 5 ) (ветровой район принимается по карте 3 приложения Ж [19] );

‒ коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления для высоты (таблица 6);

с ‒ аэродинамический коэффициент, принимаемый по приложению Д.1 [19].

Для прямоугольных в плане зданий с двускатными покрытиями:

с наветренной стены с=0, 8;

с подветренной стены с= ‒ 0, 5.

Таблица 5

Ветровые районы (принимаются по карте 3 приложения Ж)	I_a	I	II	III	IV	V	VI	VII
, кПа	0, 17	0, 23	0, 30	0, 38	0, 48	0, 60	0, 73	0, 85

Таблица 6

Высота Z_e, м	Коэффициент к для типов местности
Высота Z_e, м	А	В	С
≤ 5	0, 75	0, 5	0, 4
10	1, 0	0, 65	0, 4
20	1, 25	0, 85	0, 55
40	1, 5	1, 1	0, 8

В курсовом проекте студент принимает тип местности В.

При расчете одноэтажных производственных зданий высотой до 36 м при отношении высоты к пролету менее 1, 5, размещаемых в местностях типов А и В, пульсационную составляющую ветровой нагрузки допускается определять по формуле [19]

(26)

где ‒ определяется в соответствии с (25);

‒ коэффициент пульсации давления ветра, принимаемый по таблице 7 для эквивалентной высоты Z_e [19];

‒ коэффициент пространственной корреляции пульсаций давления ветра.

Таблица 7

Высота Z_e, м	Коэффициент пульсаций давления ветра для типов местности
Высота Z_e, м	А	В	С
≤ 5	0, 85	1, 22	1, 78
10	0, 76	1, 06	1, 78
20	0, 69	0, 92	1, 50
40	0, 62	0, 80	1, 26

Если расчетная поверхность близка к прямоугольнику, ориентированному так, что его стороны параллельны основным осям (рисунок 14), то коэффициент следует определять по таблице 8 в зависимости от параметров ρ и χ , принимаемых по таблице 9.

Рисунок 14

Таблица 8

Таблица 9

При расчете рамы необходимо определить ветровую нагрузку как с наветренной (активное давление), так и с наветренной стороны (отсос). Направление действия активного давления и отсоса совпадает с направлением ветра.

Схема действия ветровых нагрузок на поперечную раму и соответствующая расчетная схема показаны на рисунке 15.

Рис. 15

Расчетная линейная ветровая нагрузка определяется по формулам:

с наветренной стороны

(27)

с заветренной стороны

(28)

где − коэффициент надежности по ветровой нагрузке;

− нормативное значение ветровой нагрузки, вычисленное по формуле (24);

b – шаг рам (или ширина расчетного блока).

Для упрощения расчета переменную по высоте ветровую нагрузку заменяют эквивалентной равномерно распределенной нагрузкой .

Эквивалентную равномерно распределенную по высоте нагрузку до уровня низа ригеля рамы можно найти из условия равенства изгибающих моментов в защемленной стойке от фактической эпюры ветрового давления и от равномерно распределенной нагрузки

(29)

где и − изгибающие моменты в консольной стойке высотой Н от фактической эпюры ветрового давления, приходящейся на колонну;

Н – высота колонны (см. рисунок 15. ).

Ветровая нагрузка, действующая на участке от низа ригеля до наиболее высокой точки производственного здания заменяется сосредоточенной силой, приложенной в уровне низа ригеля рамы. От активного давления и от отсоса эта сила будет равна заштрихованной части площади эпюры давления (см. рисунок 15. ):

(30)

где − расстояние от низа ригеля рамы до наиболее высокой точки производственного здания.

Направление ветра может быть как в одну, так и в другую сторону.

12 3 4 5 6 7 8 9 10 Следующая ⇒

Последнее изменение этой страницы: 2019-05-17; Просмотров: 464; Нарушение авторского права страницы