2.3. Компоновка связей

Для обеспечения пространственной жесткости и геометрической неизменяемости каркаса необходима система связей по покрытию и по колоннам. Согласно заданным размерам здания и шагу несущих конструкций принята система связей, изображенная на рис. 3, 4.

Рис. 3. Схема связей по нижним поясам ферм.

Рис. 4. Схема связей по верхним поясам ферм

3. Статический расчет поперечной рамы.

3.1. Составление расчетной схемы

Расчетная схема рамы изображена на рис. 5.

Рис. 5. Расчетная схема поперечной рамы

Для статического расчета примем эксцентриситет за счет расцентровки верхней и нижней частей колонны:

,

e = 0,5(1000– 500) = 250 мм.

3.2. Сбор нагрузок на поперечную раму

Постоянная нагрузка

Сбор нагрузок от собственного веса покрытия произведем в табличной форме

Таблица 1

Сбор нагрузок

№	Наименование нагрузки	Нормативное значение кН/м2	γf	Расчетное значение кН/м2
1	Защитный слой (битумная мастика с втопленным гравием)	0,4	1,3	0,52
2	Гидроизоляционный ковер	0,2	1,3	0,26
3	Утеплитель: Минераловатные плиты γ0=2 кН/м3	0,3	1,3	0,39
4	Пароизоляция	0,05	1,3	0,065
5	Профилированный настил	0,18	1,05	0,189
7	Стропильные фермы	0,4	1,05	0,42
8	Каркас фонаря	0,1	1,05	0,105
9	Связи покрытия	0,06	1,05	0,063
ИТОГО:		= 1.69		= 2,012

Рис. 6. Расчетная схема поперечной рамы, при загружении постоянной нагрузкой

= 2,01260.95 = 11,47кН/м,

где = 6 м – шаг ферм,

= 0.95 – коэффициент надежности по назначению для зданий 2-го уровня ответственности.

Определяем собственный вес подкрановых балок:

γпб – линейный вес подкрановой балки, принимаем γпб = 8 кН/м т.к. Q = 50 т.

Lпб = шагу колонн.

= 0.95 – коэффициент надежности по назначению здания.

Определяем собственный вес колонн (приближенно):

– собственный вес верхней части колонны:

= 0,9 ∙ 4,98 = 4,48 кН,

где = 0,9 кН/м – погонный вес верхней части колонны;

– собственный вес нижней части колонны можно приближенно принять:

= 1,5 ∙ 13,27 = 19,91 кН.

= 4,48 ∙ 0,25 = 1,12 кН∙м.

Временные нагрузки

Снеговая нагрузка

Город Уфа находится в V снеговом районе, для данного снегового района расчетная снеговая нагрузка на 1 м² горизонтальной поверхности составляет:

= 3,2 кПа.

Расчетная снеговая нагрузка на покрытие определяется по формуле:

= 3,2  1 = 3,2 кПа,

где – коэффициент перехода от снеговой нагрузки на поверхность земли к снеговой нагрузке на конкретное покрытие; при расчете рамы принимаем  = 1.

Определяем расчетную погонную нагрузку на ригель рамы:

= 3,2  6  0,95 = 18,24 кН/м,

где = 6 м – шаг ферм,

= 0.95 – коэффициент надежности по назначению для зданий 2-го уровня ответственности.

Определяем моменты, возникающие в месте соединения верхней и нижней частей колонны за счет их расцентровки:

,

\ Рис. 7. Расчетная схема поперечной рамы при загружении снеговой нагрузкой

Крановая нагрузка

В каждом пролете расположены по 2 крана грузоподъемностью 50/12,5 т, режим работы кранов – 5К.

Для пролета 24 м.:

Согласно ГОСТ 6711-81 принимаем следующие характеристики крана:

ширина крана А_кр = 5250 мм,

база крана B_кр = 6500 мм,

грузоподъемность крана Q = 50 т,

максимальное давление на колесо крана F_max1 = F_max2 = 380 кН,

количество колес крана с одной стороны n₀ = 2,

вес крана с тележкой G_кр = 505 кН,

вес тележки G_т = 130 кН.

Вертикальная нагрузка

Для определения максимального давления крана на колонну воспользуемся линией влияния опорного давления.

Рис. 8. Линия влияния опорного давления

Определяем максимальное и минимальное давления кранов на колонну:

Т.к. Q 50 т.

,

,

в этих формулах

F_max1 = F_max2 = 380 кН, – максимальные давления на колеса крана,

= 2 – количество колес крана с одной стороны,

= 1.1 – коэффициент надежности по крановой нагрузке,

= 0.85 – коэффициент сочетаний для 2-х кранов режима работы 5К,

– сумма ординат на линии влияния под колесами кранов,

= 0.95 – коэффициент надежности по назначению.

Из подобия треугольников определяем:

= 1; = 0,125; = 0,79; = 0;

 кН – среднее минимальное давление на колесо крана,

= 380  (0,79 + 0,125 + 0 + 1)  0,85  1,1  0,95 = 646,38 кН,

= 122,5  (0,79+ 0,125 + 0 + 1)  0,85  1,1  0,95 = 208,37кН,

Определяем моменты от давления крана на крайней и средней колонах:

= 646,38  0,5 = 323,19 кН,

= 208,37  0,5 = 104,19кН,

= 646,38  0,75 = 484,79 кН,

= 208,37  0,75 = 156,28 кН,

где = 0,51000 = 500 мм = 0,5 м – крановый эксцентриситет для крайней колонны;

λ – привязка оси кранового пути к разбивочной оси, λ = 750мм = 0,75 м.

Для второго пролета 30 м. расчет идентичен.

Горизонтальная нагрузка

Горизонтальная крановая нагрузка на раму возникает за счет торможения тележки крана.

Расчетная нагрузка на колонну от торможения тележки определяется по формуле:

,

где – горизонтальная нормативная нагрузка от торможения тележки, приходящаяся на 1 колесо,

здесь – количество колес крана с одной стороны, для заданного крана = 2,

f = 0,1 – коэффициент трения при гибком подвесе,

0,5 – отношение количества тормозных колес тележки к общему количеству колес тележки.

,

= 15,75  1,1  0,85  1,915  0,95 = 26,79 кН.

Ветровая нагрузка

Город Уфа расположен во II ветровом районе, следовательно нормативная ветровая нагрузка на 1 м² вертикальной поверхности = 0,30 кПа (по табл. 5 [4]).

Тип местности B.

Определяем величину распределенной нагрузки в характерных точках рамы по формулам:

,

,

в этих формулах – коэффициент высотности, определяемый по табл. 6 СНиП «Нагрузкий и воздействия» в зависимости от типа местности и высоты над уровнем земли,

с и с’ – аэродинамические коэффициенты напора и отсоса соответственно,

се = 0,8 и се’ = 0,6.

В = 6 м – шаг колонн,

= 1,4 – коэффициент надежности по ветровой нагрузке.

= 0,95 – коэффициент надежности по назначению.

Определяем коэффициенты высотности:

– на высоте 5 м, k₁ = 0,5;

– на высоте 10 м, k₂ = 0,65;

– на высоте 13,27 м, k₃ = 0,715;

– на высоте 18,6 м, k₄ = 0,822;

– на высоте 24,75 м, k₅ = 0,909.

Определяем величины распределенной нагрузки:

= 0,3  0,5  0,8  6  1,4 0,95 = 0,958 кН/м,

= 0,3  0,65  0,8  6  1,4 0,95 = 1,245 кН/м,

= 0,3  0,715  0,8  6  1,4 0,95 = 1,369 кН/м,

= 0,3  0,822  0,8  6  1,4 0,95 = 1,574 кН/м,

= 0,3  0,909  0,8  6  1,4 0,95 = 1,741 кН/м,

= 0,3  0,5  0,6  6  1,4 0,95 = 0,718 кН/м,

= 0,3  0,65  0,6  6  1,4 0,95 = 0,934 кН/м,

= 0,3  0,715  0,6  6  1,4 0,95 = 1,027 кН/м,

= 0,3  0,822  0,6  6  1,4 0,95 = 1,181 кН/м,

= 0,3  0,909  0,6  6  1,4 0,95 = 1,306кН/м,

Определяем величины сосредоточенных сил от ветровой нагрузки на шатер:

и ,

где = 6,15 м – высота шатра.

= 10,19 кН, = 7,39 кН.

Рис. 9.Схема загружения ветровой нагрузкой

Рис. 10.Расчетная схема рамы при загружении ветровой нагрузкой