Определение нагрузок на раму

 

Постоянная нагрузка

 

Нагрузка от веса покрытия приведена в таблице 1.

 

Таблица 1

Нагрузка от веса покрытия

	Нормативная	Коэффициент	Расчетная
Собственный вес	нагрузка,	надежности	нагрузка,
	Н/м²	по нагрузке	Н/м²
Железобетонных ребристых	2050	1, 1	2255
плит покрытия размером в
плане 3х6 м с учетом
заливки швов
Обмазочной пароизоляции	50	1, 1	60
Утеплитель (готовые плиты) мин/ват	160	1, 2	190
Асфальтовой стяжки толщиной	350	1, 3	455
2 см
Рулонного ковра	200	1, 3	260
ИТОГО	-	-	3220

 

Нагрузки от покрытия собираем с грузовых площадей, равных 9х6 м для колонн по рядам А и В, 18х6 – для В. Нагрузки от массы подкрановых балок, крановых путей, стеновых панелей, от ветра собираем с полосы 12 м, равной по ширине раме – блоку.

Массы основных несущих конструкций:

стропильная ферма L = 18 м: масса 6, 0 т, вес 60 кН;

подстропильная ферма L = 12 м: масса 9, 4 т, 94 кН;

подкрановая балка L = 12 м: масса 12 т, 125 кН.

Расчетные нагрузки:

На одну колонну по рядам:

- от веса покрытия G = 3, 22∙ 9∙ 12 = 347, 76 кН;

- от фермы G = 60/2∙ 1, 1∙ 0, 95 = 33 кН;

- от подстропильной фермы G = 94/2∙ 1, 1∙ 0, 95 = 51, 7 кН;

Расчетная нагрузка на крайнюю колонну: F₁=516, 2 кН,

на среднюю колонну: F₂=1032, 3 кН эксцентриситет нагрузки F_{1, 2} относительно геометрической оси надкрановой части колонны

 

е = 425 - h₁/2 = 425 – 600/2 = 125 мм;

 

- от веса надкрановой части одной колонны

 

F₃ = bh₁H₁γ γ _fγ _n = 0, 5∙ 0, 6∙ 4, 2∙ 25∙ 1, 1∙ 0, 95 = 32, 9 кН;

 

Расчетная нагрузка от веса подкрановых частей: крайняя колонна – F₄ = 51, 7 кН, средняя колонна – F₅ = 90 кН эксцентриситет нагрузки F_{3, 4, 5} относительно геометрической оси подкрановой части колонны

 

е = (h₂ - h₁)/2 = (1000 – 600)/2 = 200 мм;

 

- от стеновых панелей толщиной 300 мм и заполнения оконных проемов от отметки 10, 95 м до 17, 25м.

 

F₆ = (2, 5∙ 5, 4 + 0, 4∙ 2, 4)∙ 12∙ 1, 1∙ 0, 95 = 181, 3 кН;

 

эксцентриситет нагрузки F₆ относительно геометрической оси подкрановой части колонны

 

е_w = (t_w + h₂)/2 = (300 + 1000)/2 = 650 мм;

 

- от веса подкрановых балок и кранового пути

F₇ = 120∙ 1, 1∙ 0, 95 = 125, 4 кН;

 

эксцентриситет нагрузки F₇ относительно подкрановой части колонны

 

е₃ = 250 + λ – h₂/2 = 250 + 750 – 1000/2 = 500 мм.

 

Временные нагрузки

Снеговая нагрузка

Снеговой район для г. Уфа – V.

Вес снегового покрова на 1 м² проекции покрытия для IV района, согласно главе СНиП 2.01.07-85 «Нагрузки и воздействия», S₀ = 2 кПа = 2 кН/м².

Так как уклон кровли < 12%, средняя скорость ветра за три наиболее холодных месяца υ = 3 м/с > 2 м/с снижают коэффициент перехода μ = 1 умножением на коэффициент k:

 

k = 1, 2 – 0, 1∙ υ = 1, 2 – 0, 1·3 = 0, 9, т.е.

kμ = 1∙ 0, 9.

 

Расчетная снеговая нагрузка при

 

kμ = 0, 8; γ _f = 1, 4; γ _n = 0, 95;

 

на крайние колонны:

 

S₁ = S₀kμ a(l/2)γ _fγ _n = 2∙ 0, 9∙ 12(18/2)∙ 1, 4∙ 0, 95 = 258, 6 кН;

 

на средние колонны:

S₂ = 2, 4∙ 0, 8∙ 12(24/2 + 18/2)∙ 1, 4∙ 0, 95 = 643, 5 кН.

 

Крановые нагрузки

Кран Q = 30/5 т

Вес поднимаемого груза Q = 300 кН.

Пролет крана 16, 5 м.

Согласно стандарту на мостовые краны база крана М = 630 см, расстояние между колесами К = 510 см, вес тележки G_п = 87 кН, вес крана G_кр = 520 кН, F_{n, max} = 315 кН, F_{n, min} = 58 кН.

Расчетное максимальное давление на колесо крана при γ _f = 1, 1:

 

F_max = F_{n, max}γ _fγ _n = 315·1, 1·0, 95 = 330 кН,

F_min = F_{n, min}γ _fγ _n = 58·1, 1·0, 95 = 60 кН.

 

Расчетная тормозная сила на одно колесо

 

Н_max = (Q + G_n)0, 5γ _fγ _n/20 = (300 + 87)∙ 0, 5∙ 1, 1∙ 0, 95/20 = 10, 1 кН.

 

Вертикальная крановая нагрузка на колонны от двух сближенных кранов с коэффициентом сочетаний ψ = 0, 85:

 

D_max = F_maxψ ∑ y = 330∙ 0, 85∙ 3, 3 = 925, 6 кН,

D_min = 60∙ 0, 85∙ 3, 3 = 168, 3 кН, где

 

∑ y = 3, 3 сумма ординат линий влияния давления двух подкрановых балок на колонну.

Рис.3. Линии влияния давления на колонну крана Q = 30/5 т.

 

Вертикальная крановая нагрузка на колонны от четырех сближенных кранов с коэффициентом сочетаний ψ = 0, 7

 

D_max^4-х = 2∙ 0, 7∙ 3, 3∙ 330 = 1524, 6 кН.

 

Горизонтальная крановая нагрузка на колонну от двух кранов при поперечном торможении:

 

Н = Н_minψ ∑ y = 0.57(300+87)/20 = 9, 6 кН.

H=9, 6∙ 0, 85∙ 3, 3=27, 1

 

Ветровая нагрузка

Ветровой район для г. Уфы – II.

Для II–го района скоростной напор ветра ω ₀ = 0, 3 кПа; коэффициент надежности по нагрузке γ _f = 1, 4. Коэффициент k, учитывающий изменение ветрового давления по высоте здания для типов местности Б:

Аэродинамические коэффициенты для вертикальных стен:

с = 0, 8 – с наветренной стороны;

с = - 0, 6 – с заветренной.

на отм. 10, 800 k₁ = 1, 08;

на отм. 14, 370 k₂ =1, 1.

Скоростной напор ветра:

на отм. 5, 000 ω ₁ = 0, 75∙ ω ₀∙ с = 0, 75∙ 0, 3∙ 0, 8 = 0, 285 кПа;

на отм. 10, 000 ω ₂ = 1, 0∙ ω ₀∙ с = 1, 0∙ 0, 3∙ 0, 8 = 0, 38 кПа;

на отм. 10, 800 ω ₃ = 1, 08∙ ω ₀∙ с = 1, 08∙ 0, 3∙ 0, 8 = 0, 433 кПа;

на отм. 14, 370 ω ₄ = 1, 1∙ ω ₀∙ с = 1, 1∙ 0, 3∙ 0, 8 = 0, 45 кПа.

Переменный по высоте колонны скоростной напор заменяем равномерно распределенным, эквивалентным по моменту в заделке колнны:

с наветренной стороны

 

ω _а = 2М_а/Н² = 2[180∙ 5²/2 + (180 + 240)(10 – 5)((10 – 5)/2 + 5)/2 +

+ (240 + 245)(10, 8 – 10)((10, 8 – 10)/2 + 10)/2]/10, 8² = 0, 21 кПа,

 

где М_а – момент в заделке от фактической ветровой нагрузки.

с подветренной стороны

 

ω _р = (0, 5/0, 8)∙ 210 = 130 кН/м.

 

Расчетная погонная нагрузка на колонну крайнего ряда до отметки 10, 8 м: с наветренной стороны

 

Р_а = ω _а∙ а∙ γ _f∙ γ _n = 0, 21∙ 12∙ 1, 4∙ 0, 95 = 3, 3 кН/м;

 

с подветренной стороны

 

Р_р = 0, 13∙ 12∙ 1, 4∙ 0, 95 = 2, 075 кН/м.

 

Нагрузка от ветрового давления на надколонную часть здания (шатер покрытия) выше отметки 10, 8 м приводим к сосредоточенной силе по формуле:

 

W = (с₁ + с₂)(ω _eq + ω _max)(Н_max – Н₀)а/2 = [(0, 8 + 0, 5)(0, 26 + 0, 245(14, 37 –

- 10, 8)/2]∙ 12∙ 1, 4∙ 0, 95 = 18, 5 кН.

 

Сосредоточенная сила W условно считается приложенной на уровне верха колонны.

Статический расчет рамы

 

Усилия в колоннах рамы от постоянной нагрузки

Продольная сила F₁ = 516, 2 на крайней колонне действует с эксцентриситетом е₁ = 0, 125 м. В верхней части момент М₁ = F₁е₁ =

= 516, 2∙ 0, 125 = 64, 53 кН∙ м.

В подкрановой части кроме силы F₁ = 516, 2 кН, приложенной с эксцентриситетом е₂ = 0, 2 м, действует: расчетная нагрузка от стеновых панелей F₆ = 181, 3 кН с е_w = 0, 65 м; расчетная нагрузка от подкрановых балок F₇ = 125, 4 кН с е₃ = 0, 5 м; расчетная нагрузка от надкрановой части колонны F₃ = 32, 9 кН с е₂ = 0, 2м.

Суммарное значение момента

 

М₂ = -165 кН∙ м.

 

Усилия в колоннах от снеговой нагрузки

 

Снеговая нагрузка S₁ = 258, 6 кН на крайней колонне действует с эксцентриситетом е₁ = 0, 125 м. В верхней части момент М₁ = S₁е₁ =

= 258, 6∙ 0, 125 = 32, 3 кН∙ м.

В подкрановой части S₁ = 258, 6 кН, приложена с эксцентриситетом е₂=0, 12м

В подкрановой части момент М₂ = -258, 6∙ 0, 2 = 51, 7 кН∙ м.

Усилия в колоннах от ветровой нагрузки

Расчетная погонная нагрузка на колонну крайнего ряда до отметки 10, 8 м: с наветренной стороны

 

ω _а = 3.3 кН/м;

 

с заветренной стороны

ω _р = 2.1 кН/м.

 

Нагрузка от ветрового давления на надколонную часть здания (шатер покрытия) выше отметки 10, 8 м.

 

W = 18, 5 кН.

 

Усилия в колоннах от крановой нагрузки

Рассматриваем следующие виды загружения:

1) М_max на крайней колонне и M_min на средней;

2) М_max на средней и M_min на крайней колонне;

3) четыре крана с М_max на средней колонне;

4) тормозная сила на крайней колонне;

5) тормозная сила на средней колонне.

1. В первом случае на крайней колонне сила D_max = 925, 6 кН приложена с эксцентриситетом е₃ = 0, 5 м.

Момент в узле

 

М_max = 925, 6∙ 0, 5 = 462, 8 кН∙ м.

 

Одновременно на средней колонне действует сила D_min = 168, 3 кН с эксцентриситетом е = λ = 0, 75 м.

2. В первом случае на крайней колонне сила D_min = 168, 3 кН приложена с эксцентриситетом е₃ = 0, 5 м.

Момент в узле

 

М_min = 168, 3∙ 0, 5 = 84, 2 кН∙ м.

 

Одновременно на средней колонне действует сила D_max = 925, 6 кН с эксцентриситетом е = λ = 0, 75 м.

При этом

 

М_max = 925, 6 ∙ 0, 75 = 694, 2 кН∙ м

 

3. Для третьего случая суммарный момент

 

D_max = 925, 6 кН

М_max = 0кН∙ м.

 

на крайней колонне сила D_min = 168, 3 кН приложена с эксцентриситетом

 

е₃ = 0, 5 м.

 

Момент в узле

 

М_min = 168, 3∙ 0, 5 = 84, 2 кН∙ м.

 

Таблица 2

Таблица усилий в сечениях колонн

Управление