Определение нагрузок на раму

Поперечная рама испытывает действие постоянных нагрузок – от веса покрытия, стен, собственной массы каркаса- и временных нагрузок – снеговой, крановой и ветровой.

5.1.1 Постоянная нагрузка. Постоянная нагрузка от массы покрытия передается на колонну как вертикальное опорное давление ригеля F и определяется по формуле

F=(g₁∙ A_f+G)∙ γ _F∙ γ _n, (3)

где g₁ – расчетная нагрузка от массы элементов кровли и плиты покрытия, кН/м²;

A_f – грузовая площадь, м², (на колонну крайнего ряда- A_f=a∙ l /2, на колонну среднего ряда- A_f=a∙ l;

G – нагрузка от массы ригеля, кН;

G=m∙ g=ρ ∙ V∙ g, (4)

где a, l – шаг колонн и пролет, м;

m – масса ригеля, кг;

g – ускорение свободного падения, м/с²;

γ _F – коэффициент безопасности по нагрузке;

γ _n – коэффициент безопасности по назначению здания.

Масса различных типов несущих конструкций может быть принята ориентировочно по таблицам в соответствующих пунктах методических указаний.

Расчетная нагрузка от стен приложена на уровне их опирания по вертикали, проходящей через геометрическую ось стены, и равна на крайнюю колонну от собственного веса стеновых керамзитобетонных панелей (δ =240 мм, ρ =12 кН/м³) и заполнение оконных проемов (1 м² – g=0, 4 кН/м²).

На отметке верха консоли колонны

F_w=(h₁∙ l ∙ δ ∙ ρ +0, 5∙ h₁¹∙ l ¹)∙ γ _F∙ γ _n, (кН) (5)

где h₁+h₁¹∙ – расстояние от верха здания до отметки верха консоли колонны, м;

h₁ – суммарная высота панельной стены, м;

h₁¹ – суммарная высота остекления, м;

l, l ¹ – длина стеновых панелей и панелей остекления, м (l =а- шагу колонн).

Нагрузка от веса стен и оконных переплетов ниже отметки верха консоли колонн (конец первого остекления); передается непосредственно на фундамент и на колонны влияния не оказывает.

5.1.2 Временные нагрузки

5.1.2.1 Снеговая нагрузка.

Значение сосредоточенной снеговой нагрузки определяется по следующим формулам:

-нормативная

(F_sⁿ=S₀∙ A_f∙ μ; (6)

-расчетная

Fs=F_sⁿ∙ γ _F∙ γ _n., (7)

где μ – коэффициент перехода от веса снегового покрова на землю к нагрузке от покрытия, μ =1;

S₀ – нормативная снеговая нагрузка, кН/м²;

γ _F – коэффициент безопасности по снеговой нагрузке.

Нормативное значение веса снегового покрова и районирование территории РБ по весу снегового покрова приложение В.

5.12.2 Ветровая нагрузка. Ветровая нагрузка принимается в зависимости от географического района и высоты здания, ее значение устанавливается на 1 м² поверхности стен. Стеновые панели передают ветровое давление на колонны в виде распределенной нагрузки. Часть стены, расположенная выше колонн, передает ветровое давление в виде сосредоточенной силы ω. С наветренной стороны действует положительное давление ω _m. С подветренной стороны – отрицательное ω _ms.

Расчетная погонная ветровая нагрузка на 1 м высоты колонны определяется по следующим формулам

-с наветренной стороны

ω _m=c_e∙ k∙ γ _F∙ γ _n∙ ω ₀ (8)

-с подветренной стороны

ω _ms=c_e¹∙ k∙ γ _F∙ γ _n∙ ω ₀ (9)

где с_е, с_е¹ – аэродинамический коэффициент для наружных стен наветренной и подветренной стороны определяется приближенно с_е=0, 8; с_е¹=-0, 5; или по [2];

k – коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте в зависимости от типа местности (таблица 4);

ω ₀ – нормативное давление ветра, Н/м² определяется по [2] или таблице 5;

γ _F – коэффициент безопасности по снеговой нагрузке;

γ _n – коэффициент безопасности по назначению здания, γ _n=0, 95.

В курсовом проекте предусматривается тип местности: А – открытые;

Б – городские территории и лесные массивы с препятствиями до 10 м.

Таблица 4 – Значение коэффициента k

Таблица 5 – Нормативное значение ветрового давления

При расчете поперечной рамы допускается определять ветровую расчетную погонную нагрузку с помощью формул (8) и (9) на уровне земли Н=0 и уровне высоты поперечной рамы (отметка низа стропильной конструкции)

Расчетная равномерно распределенная ветровая нагрузка определяется по формулам

– с наветренной стороны

p=ω _m∙ a, (кН/м) (10)

– с подветренной стороны

p_s= ω _ms∙ a, (кН/м) (11)

где а – шаг колонн, м.

Расчетная сосредоточенная сила w выше низа несущей конструкции покрытия (фермы или балки) определяется по формуле

ω = (с_е+с_е¹)∙ k∙ γ _F∙ γ _n∙ ω ₀∙ a∙ H_покр, (12)

где Н_покр – относительная высота покрытия, м.

При отсутствии точных данных допускается принимать Н_покр= l /8, где l – пролет здания, м.

5.1.2.3 Крановые нагрузки. При работе мостовых кранов поперечная рама здания воспринимает как вертикальные D, так и горизонтальные Т нагрузки.

В соответствии со стандартами на мостовые электрические краны (ГОСТ 25711-83 Краны мостовые электрические общего назначения грузоподъемностью от 5 до 50 т или приложение А) определяют нагрузки и габарит крана. В данном курсовом проекте допускается всю крановую нагрузку считать кратковременной.

Вертикальную нагрузку на колонну от двух сближенных кранов вычисляют по линиям влияния опорной реакции подкрановой балки (рисунок 10) – графически или с помощью формул – аналитически.

Рисунок 10 – Определение вертикальных нагрузок от мостовых кранов на колонну

Максимальное вертикальное расчетное давление на колонну определяется по формуле

D_max=Fⁿ_max∙ γ _F∙ γ _n∙ γ _i∙ Σ y_i, (13)

где γ _n – коэффициент безопасности по назначению здания, γ _n=0, 95

γ _F – коэффициент безопасности по крановой нагрузке;

γ _i – коэффициент сочетаний одновременной работы нескольких кранов (при учете двух сближающихся кранов среднего режима работы γ _i=0, 85 (на крайней колонне), четырёх –γ _i=0, 7 на средней колонне);

y_i – ординаты линии влияния в местах расположения колес кранов:

y₁=1; y₂=с₂/а; y₃=с₃/а; y₄=с₄/а,

где а – шаг колонн, м;

с_i – расстояние от крайних опор балки до колес кранов, м:

с₁=а; с₂=а-К; с₃=а-(В-К); с₄=а-В,

если с_i< 0, то c_i=0, y_i=0;

Fⁿ_max – нормативное давление одного колеса крана на рельс подкрановой балки (определяется по ГОСТ 25711-83 или приложению А, кН.

Расчетное минимальное давление на колонну определяется по формуле

D_min=Fⁿ_min∙ γ _F∙ γ _n∙ γ _i∙ Σ y_i, (14)

где Fⁿ_min – минимальное давление одного колеса на рельс:

, (15)

где Q – грузоподъемность крана, кН;

n₀ – число колес на одной стороне крана, n₀=2;

G_k – общий вес крана (вес тележки с краном), кН.

Расчетная поперечная тормозная сила на одно колесо определяется по формуле

∙ γ _F∙ γ _n, (16)

где G_т – вес тележки крана, кН.

Горизонтальная крановая нагрузка от двух кранов при поперечном торможении определяется по формуле

Т=Т_max∙ γ _i∙ Σ y_i, (17)

Определение усилий в поперечной раме наиболее просто производится методом перемещений.