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 γf | 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 | |||
| 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 е0 в 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.)
а
| 
б
|
| 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.
а
| 
б
|
| 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).
| 
|
| а | б |
| 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;
Gt − 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) | Ia | 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 Ze , м | Коэффициент к для типов местности | ||
| 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 Ze [19];
‒ коэффициент пространственной корреляции пульсаций давления ветра.
Таблица 7
| Высота Ze , м | Коэффициент пульсаций давления ветра | ||
| 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 |
для типов местности
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.
Дата: 2018-12-21, просмотров: 416.
