Расчетное значение веса снегового покрова на 1 м2 горизонтальной поверхности земли

Снеговые районы РФ	І	ІІ	ІІІ	ІV	V	VІ	VІІ	VІІІ
Sg, кПа (кгс/см2)	0,8 (80)	1,2 (120)	1,8 (180)	2,4 (240)	3,2 (320)	4,0 (400)	4,8 (480)	5,6 (560)

Вес стропильной фермы со связями определяется в зависимости от ее очертания.

Нормативная величина собственного веса фермы с параллельными поясами определяется по формуле

G_ф,n = (g_nb_ф/1000 + 0,018)α_фL²,

где g_n – суммарная нормативная нагрузка на 1 м² горизонтальной поверхности покрытия от собственного веса ограждающих конструкций покрытия g_пк,n, прогонов g_пр,n, стропильной фермы со связями g_ф,n, фонарной надстройки (при ее наличии) g_фн,n и от веса снегового покрова S_о;

b_ф = 12 м – шаг стропильных ферм;

α_ф – коэффициент, равный 1,4 при использовании в стропильной ферме сталей классов С235–С285 (обычной прочности) и 1,3 при использовании сталей класса С345 и выше (повышенной прочности);

L = 30 м – пролет стропильной фермы.

При выполнении предварительных расчетов нагрузка от собственного веса фермы со связями g_ф,n принимается по табл. 3.5, при этом бóльшие значения для ферм с большими пролетами и для беспрогонных решений покрытия с бóльшей массой.

Нормативное значение снеговой нагрузки на горизонтальную поверхность покрытия определятся по формуле

S_о = 0,7c_ec_tS_g = 0,7 · 1,2 = 0,84 кН/м²,

где c_e = 1,0 – коэффициент, учитывающий снос снега с покрытий зданий под действием ветра, принимаемый в соответствии с [4, п. 10.5];

c_t = 1,0 – термический коэффициент, принимаемый в соответствии с [4, п. 10.6].

Суммарная нормативная нагрузка

g_n = g_пк,n + g_пр,n + g_ф,n, + S_о = 1,17 + 0,119 + 0,35 + 0,84 = 2,48 кН/м².

При наличии фонарной надстройки дополнительно учитывается:

g_фон,n = 0,12–0,18 кН/м² – вес каркаса фонаря со связями на 1 м² горизонтальной проекции фонаря;

g_ост,n = 0,35–0,4 кН/м² – вес остекления фонаря на 1 м² остекленной поверхности;

g_б,n = 0,06–0,08 кН/м² – фактический вес бортовой плиты с учетом утеплителя, выравнивающего слоя и рубероидного ковра на 1 м² поверхности плиты.

Вес фермы

G_ф,n = (2,48 · 12 / 1000 + 0,018) 1,4 · 30² = 60,18 кН = 6018 кг.

Расход стали на 1 м² площади цеха

g_ф = G_ф,n /(ВL) = 6018 / (12 · 30) = 16,7 кг/м².

Общая распределенная постоянная нагрузка на ригель рамы

q = (g_nk + g_nрγ_f + g_фγ_f)В = (1,43 + 0,119 · 1,05 + 0,167 · 1,05) 12 = 20,77 кН/м.

Расчетное давление ригеля на колонну от постоянной нагрузки

V_g = qL/2 = 20,77 · 30 / 2 = 311,55 кН.

Расчетный сосредоточенный момент, действующий в уровне верха подкрановой части колонны и возникающий от постоянной нагрузки вследствие излома оси колонны, равен:

M_g = V_ge₁ = 311,55 · 0,275 = 85,68 кН·м.

Вес всех элементов, входящих в комплекс подкрановой конструкции (подкрановая балка со связями, тормозная конструкция, подкрановый рельс с деталями крепления), определяется по формуле

G_пб,n = (α_пбL_пб + q_р)L_пбk_пб = (0,39 · 12 + 1,18) 12 · 1,2 = 84,38 кН = 8438 кг,

где L_пб = 12 м – пролет подкрановой балки, равный шагу колонн В;

q_р = 1,18 кН/м – вес одного погонного метра подкранового рельса, принимаемый по табл. 2.2;

k_пб = 1,2 – конструктивный коэффициент, учитывающий вес тормозной конструкции, связей и элементов крепления рельса;

α_пб – коэффициент, значение которого определяется в зависимости от грузоподъемности главного крюка крана бóльшей грузоподъемности из числа работающих в здании:

α_пб = 0,24–0,35 для кранов грузоподъемностью Q_max = 20–50 т;

α_пб = 0,37–0,47 для кранов грузоподъемностью Q_max = 80–200 т.

Для промежуточных значений Q_max коэффициент α_пб определяется линейной интерполяцией (для крана Q = 100/20 коэффициент α_пб = 0,39).

Передача нагрузок на колонны от веса стеновых навесных панелей осуществляется в местах их приложения с учетом эксцентриситетов. Эксцентриситет приложения нагрузки от стенового ограждения по отношению к центру тяжести сечения надкрановой части колонны равен:

e_ст = (h_в + t_ст)/2 = (0,7 + 0,3) / 2 = 0,5 м.

В курсовом проекте для упрощения расчета нагрузки от стенового ограждения и собственного веса частей колонны условно прикладываются к низу подкрановой и надкрановой частям колонны по осям их сечения.

Сила F_н включает в себя собственный вес нижней части колонны G_к,н и

нагрузки от стен на участке от низа рамы до уступа колонны F_ст,н.

Вес внецентренно-сжатой ступенчатой колонны складывается из веса верхней (надкрановой) G_кв и нижней (подкрановой) G_кн частей колонны. Так как в ступенчатых колоннах одноэтажных производственных зданий конструктивные решения и величина действующей нормальной силы в верхней и нижней частях колонны значительно отличаются, определение веса этих частей выполняется отдельно.

Нормативная величина собственного веса участка колонны постоянного сечения на стадии вариантного проектирования колонны определяется по формуле

G_к,i = (∑F_iρψ_кl_к,i/к_М)/R_y,

где ∑F_i – расчетная продольная сжимающая сила, действующая в пределах рассматриваемого участка колонны (верхнего или нижнего) и вызываемая совместным действием всех возможных i нагрузок;

ψ_к – конструктивный коэффициент (ψ_к = 1,2–1,6 для сплошного сечения надкрановой части колонны;

ψ_к = 1,7–2,4 для сквозного сечения подкрановой части колонны);

l_к,i – длина (верхнего или нижнего) участка колонны определенной конструктивной формы, испытывающего воздействие постоянной по величине нормальной силы;

к_М – коэффициент, учитывающий влияние изгибающего момента на размеры поперечного сечения колонны. В ступенчатой колонне для сплошной надкрановой части к_М = 0,25–0,30; для сквозной подкрановой части, имеющей более развитое сечение, к_М = 0,4–0,5.

Для надкрановой части колонны наибольшая сжимающая продольная сила ∑F_в определяется от совместного действия:

веса ограждающих конструкций покрытия g_пк;

веса прогонов g_пр;

веса стропильной фермы со связями g_ф;

веса стенового ограждения, расположенного в пределах надкрановой

части колонны и шатра, G_ст,в;

собственного веса надкрановой части колонны;

снеговой нагрузки S_g.

Для подкрановой части колонны наибольшая сжимающая продольная сила ∑F_н определяется от совместного действия:

наибольшей сжимающей продольной силы в надкрановой части колонны ∑F_в;

максимального вертикального давления на колонну от мостовых кранов D_max;

собственного веса подкрановой балки, включающего вес связей и рельса с креплениями, G_пб;

веса стенового ограждения, расположенного в пределах подкрановой части колонны (от нулевой отметки до уступа), G_ст,н;

собственного веса надкрановой части колонны G_кв;

собственного веса подкрановой части колонны (на стадии предварительного расчета этой величиной можно пренебречь).

Надкрановая часть колонны. Продольная сжимающая сила

∑F_в = (g_пк + g_пр + g_ф + S_g)BL/2 + G_ст,в =

= (1,43 + 0,119 · 1,05 + 0,167 · 1,05 + 1,2) 12 · 30 / 2 + 199,5 = 726,9 кН,

где G_ст,в – вес стенового ограждения, расположенного в пределах надкрановой части колонны и шатра.

Постоянные нагрузки от стенового ограждения определяют по весовым показателям принятых навесных панелей.

В курсовом проекте, где теплотехнические и конструктивные расчеты панелей не производятся, для отапливаемых зданий приняты панели из ячеистого бетона с условной расчетной нагрузкой от веса стен на 1 м² поверхности стены g_ст = 2,5–3,3 кН/м² и толщиной t_ст = 300–400 мм (большая величина для районов строительства с более низкими расчетными температурами наружного воздуха); для неотапливаемых зданий приняты сборные железобетонные панели с расчетной нагрузкой от веса стен g_ст = 1,5–2 кН/м² и толщиной t_ст = 150–200 мм (бóльшая величина для большего шага колонн).

Учет уменьшения веса стенового ограждения за счет наличия оконных проемов производится условно введением коэффициента α = 0,5.

Приняв g_ст = 2,5 кН/м², определяем вес стенового ограждения:

G_ст,в = g_ст[H_в(1 – α) + H_ш]В = 2,5 [6,3 (1 – 0,5) + 3,5] 12 = 199,5 кН,

Вес надкрановой части колонны

G_к,в = (∑F_вρψ_кl_к,в/к_М)/R_y =

= (726,9 · 78,5 · 1,5 · 6,3 / 0,25) / (24 · 10⁴) = 8,99 кН = 899 кг,

здесь приняты: ψ_к = 1,5; l_к,в = H_в = 6,3 м; к_М = 0,25.

Подкрановая часть колонны. Продольная сжимающая сила

∑F_н = ∑F_в + D_max + G_пб + G_ст,н + G_к,в =

= 726,9 + 2109,98 + 84,38 + 202,5 + 8,99 = 3132,75 кН,

где вес стенового ограждения, расположенного в пределах подкрановой части колонны от нулевой отметки, равен:

G_ст,н = g_ст(H_н – H_ф) (1 – α)В = 2,5 (14,1 – 0,6) · (1 – 0,5) ·12 = 202,5 кН;

D_max – вертикальное давление на колонну от двух сближенных мостовых кранов наибольшей грузоподъемности (в цехе, обслуживаемом одним краном, – от одного крана). Вертикальное давление определяется по линии влияния опорной реакции подкрановой балки (рис. 3.2). Невыгодное расположение кранов на балке: одно колесо ставится на колонну, другие приближаются на минимально возможное расстояние к колонне. Схема расположения колес одного крана на рельсе представлена на рис. 3.3.

Рис. 3.2. Схемы загружения линии влияния опорной реакции