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:

=0,5(1250– 550) = 350 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)	0,3		1,3		0,39
2	Гидроизоляционный ковер	0,2		1,3		0,26
3	Асфальтовая стяжка	0,4		1,3		0,52
4	Утеплитель: Минераловатные плиты γ0=2 кН/м3	0,2		1,2		0,24
5	Пароизоляция	0,05		1,3		0,065
6	Профилированный настил	0,15		1,05		0,157
7	Стропильные фермы	0,4		1,05		0,42
8	Подстропильные фермы	0,1		1,05		0,105
9	Связи покрытия	0,06		1,05		0,063
ИТОГО:			= 1,86				= 2,22

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

= 2,2261 = 13,32 кН/м,

где = 6 м – шаг ферм,

= 1 – коэффициент надежности по назначению для зданий 2-го уровня ответственности.

А₁= А₃= qL/2=13,32∙30/2 = 199,8 кН

А₂=А₁ + А₃=399,6 кН

Так как пролеты одной ширины, то момент слева и справа будут равны:

Определяем собственный вес подкрановых балок:

γпб – линейный вес подкрановой балки, принимаем γпб = 8 кН/м т.к. Q = 80 т.

Lпб = шагу колонн.

= 1,05.

Определяем собственный вес колонн (приближенно):

– собственный вес верхней части колонны:

= 0,8 ∙ 6,55 ∙ 1,05= 5,5 кН,

где = 0,8 кН/м – погонный вес верхней части колонны;

– собственный вес нижней части колонны можно приближенно принять:

= 2 ∙ 11,45 ∙ 1,05= 24,05 кН.

= 5,5 ∙ 0,35 = 1,93 кН∙м.

– собственный вес верхнего стенового ограждения:

F_ст1 = 25,48 кН

М_ст1= F_ст1 ∙ (b_в/2+δ_ст/2+0,03)= 25,48∙ (0,55/2+0,1/2+0,03) = 9,05 кНм

– собственный вес нижнего стенового ограждения:

F_ст2= 37,39 кН

М_ст2= F_ст1 ∙ (b_н/2+δ_ст/2+0,03)= 37,39∙ (1,25/2+0,1/2+0,03) = 26,36 кНм

Временные нагрузки

Снеговая нагрузка

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

= 4 кПа.

Расчетная снеговая нагрузка на покрытие определяется по формуле:

= 4  1 = 4 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:

= 4  6  1 = 24 кН/м,

где = 6 м – шаг ферм,

= 1 – коэффициент надежности по назначению для зданий 2-го уровня ответственности.

А_1р=А_3р= рL/2=24∙30/2=360 кН

А_2р= А_1р+ А_3р= 720 кН

Определяем моменты, возникающие в месте соединения верхней и нижней частей колонны за счет их расцентровки (так как пролеты одной ширины моменты будут одинаковыми):

,

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

Крановая нагрузка

В каждом пролете расположены по 2 крана грузоподъемностью 80/20 т, режим работы кранов – 5К.

Согласно ГОСТ 6711-81 принимаем следующие характеристики крана:

ширина крана А_кр = 9100 мм,

база крана B_кр = 4350 мм,

грузоподъемность крана Q = 80 т,

максимальное давление на колесо крана F_max1 =373 кН, F_max2 = 402 кН

количество колес крана с одной стороны n₀ = 4,

вес крана с тележкой G_кр = 1176 кН, вес тележки G_т = 323 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:

,

,

в этих формулах

F_max1 =373 кН, F_max2 = 402 кН, – максимальные давления на колеса крана,

= 4 – 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,

= 1 – коэффициент надежности по назначению.

Из подобия треугольников определяем:

= 1; = 0,925; = 0,637; = 0,562;

 кН – среднее минимальное давление на колесо крана,

= [373  (1 + 0,925) + 402 (0,637 + 0,562) ] 0,85  1,1  1 = 1122 кН,

= 121  (1+ 0,925+ 0,637 + 0,562)  0,85  1,1  1 = 353,43 кН,

Определяем моменты от давления крана на крайней и средней колонах:

= 1122  0,625 = 701,25 кН,

= 353,43  0,625 = 220,89 кН,

= 1122  1 = 1122 кН,

= 353,43  1 = 353,43 кН,

где = 0,51,25 = 0,625 м – крановый эксцентриситет для крайней колонны;

λ – привязка оси кранового пути к разбивочной оси, λ = 1000 мм = 1 м.

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,

,

= 14,04  1,1  0,85  3,124  1 = 41 кН.

Р ис. 9.Расчетная схема рамы при загружении крановой нагрузкой по оси А

Р ис. 10.Расчетная схема рамы при загружении крановой нагрузкой по оси Б

Рис. 11.Расчетная схема рамы при загружении крановой нагрузкой по оси Б

Рис. 12.Расчетная схема рамы при загружении крановой нагрузкой по оси В

Рис. 13.Расчетная схема рамы при торможении по оси А

Рис. 14.Расчетная схема рамы при торможении по оси Б

Рис. 15.Расчетная схема рамы при торможении по оси В

Ветровая нагрузка

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

Тип местности Б.

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, по приложению 4 СНиП «Нагрузки и воздействия»

В = 12 м – шаг колонн,

= 1,4 – коэффициент надежности по ветровой нагрузке.

= 1 – коэффициент надежности по назначению.

Определяем коэффициенты высотности:

– на высоте 5 м, k₁ = 0,5;

– на высоте 10 м, k₂ = 0,65;

– на высоте 11,45 м, k₃ = 0,675;

– на высоте 18,0 м, k₄ = 0,81;

– на высоте 21,15м, k₅ = 0,865.

Определяем величины распределенной нагрузки:

= 0,3  0,5  0,8  12  1,4 1 = 2,016кН/м,

= 0,3  0,65  0,8  12  1,4 1 = 2,62 кН/м,

= 0,3  0,675 0,8  12  1,4 1 = 2,722 кН/м,

= 0,3  0,81 0,8  12  1,4 1 = 3,266 кН/м,

= 0,3  0,865 0,8  12  1,4 1 = 3,488кН/м,

= 0,3  0,5  0,6  12  1,4 1 = 1,512кН/м,

= 0,3  0,65  0,6  12  1,4 1 = 1,966 кН/м,

= 0,3  0,675 0,6  12  1,4 1 = 2,041 кН/м,

= 0,3  0,81 0,6  12  1,4 1 = 2,45 кН/м,

= 0,3  0,865 0,6  12  1,4 1= 2,61 кН/м,

Определяем величины сосредоточенных сил от ветровой нагрузки на ферму:

и ,

где = 3,15 м – высота фермы.

= 10,63 кН, = 7,97 кН.

Рис. 16.Расчетная схема рамы при загружении ветровой нагрузкой