4. Собрать крановую нагрузку на раму промышленного здания.

Пролёт здания L=36 м. Грузоподъемность крана 30 т. Группа режимов работы крана 5К. Шаг рам B=12 м. Длина здания 48 м.

Нагрузки от мостовых и подвесных кранов – это переменные нагрузки, для которых установлены четыре вида расчетных значений:

- предельные расчетные значения;

- эксплуатационные расчетные значения;

- циклические расчетные значения;

- квазипостоянные расчетные значения.

В РПР будем рассматривать предельные расчетные значения.

Данные по крану определяем по Приложению 6.

Q=300 кН – грузоподъемность крана, G_k=800 кН – вес тележки и моста крана, G_т=125 кН – вес тележки, F_к,max = 390 кН - максимальное давление колеса крана.

План на уровне подкрановых балок со схемой движения кранов и разрез здания представлены соответственно на рис. 7 и рис.8.

Рис. 7. План на уровне подкрановых балок со схемой движения кранов

Рис. 8. Разрез здания

Схема расположения колес крана с нагрузкой на подкрановой балке представлена на рис. 9.

F_к,max = 390 кН

F_к,max = 390 кН

Рис. 9

В задании необходимо определить расчетные усилия, т.е. наибольшие изгибающие моменты и поперечные силы в подкрановых балках.

Т.к. нагрузка подвижная, то сначала необходимо определить такое ее положение, при котором расчетные усилия в балке будут наибольшими.

Подкрановые конструкции рассчитывают на нагрузку от двух сближенных кранов большей грузоподъемности из имеющихся в пролете, с тележками, тормозящими близко от одной из колонн, т.е. когда одновременно действует наибольшие вертикальные и горизонтальные силы.

Наибольшая поперечная сила в подкрановой балке будет при таком положении колес кранов, когда одно из колес находится непосредственно над опорой, а остальные расположены как можно ближе к этой же опоре. Значит, располагаем над опорой колесо одного из кранов (см. рис. 10).

Рис. 10. Расположение колес кранов

Сбор крановой нагрузки произведём в соответствии с ДБН В.1.2-2:2006 (п.7) [1] или Приложением 6.

Наибольшее давление на колонну:

, (6)

где - предельное наибольшее расчетное значение для вертикальной нагрузки от одного колеса крана на той стороне, к которой приближена тележка с грузом.

– учитывает вес подкрановых конструкций, ориентировочно в зависимости от пролета подкрановой балки (6…30 м) вес 1 м подкрановых конструкций при грузоподъемности крана 5…15; 20…50 и более 50 т может быть принят соответственно 2-6; 4-8 и 6-12 кН/м.

- коэффициент надежности по предельному расчетному значению крановой нагрузки, по Приложению в зависимости от заданного среднего периода повторяемости .

- коэффициент сочетаний, =0,85, по Приложению 6;

- ордината линии влияния опорной реакции колонны;

n – число колес всех кранов, передающих нагрузку на рассматриваемую колонну;

- характеристическое значение наибольшей вертикальной нагрузки одного колеса крана на той стороне, к которой приближена тележка с грузом,

=1113,44кН

Наименьшее давление на колонну

, (7)

где - предельное минимальное расчетное значение для вертикальной нагрузки от одного колеса крана на колону, удаленную от тележки с грузом.

где Q=300 кН – грузоподъемность крана, G_k=800 кН – вес тележки и моста крана

- число колес на одной стороне крана, =2.

F_o^min =(Q+G)/n₀ - F_o^max =(300+800)/2 - 390 =160 кН, n₀=2 колеса

Поскольку в расчетной схеме колонна представлена в виде прямолинейного стержня, необходимо определить моменты, действующие на раму от сил и .

Подкрановые балки установлены с эксцентриситетом по отношению к оси колонны, поэтому в раме от их вертикального давления D возникают сосредоточенные моменты, на которые рассчитывается рама

,

где e_k- расстояние от оси подкрановой балки до ц.т. сечения подкрановой части колонны (для колонн крайнего ряда e_k=(0,45...0,55) ·b_н (ширины нижней части колонны))

e_k=0,5 ·b_н=0,5 ·1,25 = 0,625 м

Расчетное горизонтальное давление на колонну в уровне верхнего пояса балки определяется по той же линии влияния, что и сила D при том же положении кранов.

Вместо вертикальных сил F здесь прикладываются горизонтальные силы , приходящиеся на одно колесо мостового крана.

, (8)

где - предельное расчетное значение для горизонтальной нагрузки других мостовых кранов, направленной поперек кранового пути;

где - характеристическое значение боковой силы от двух наиболее неблагоприятных по воздействию кранов, расположенных на одном крановом пути или на разных путях в одном створе

;

где - вес тележки крана

.

Расчетное горизонтальное давление на колонну в уровне верхнего пояса балки от поперечного торможения тележек двух кранов:

Расчетная схема с приложением предельных значений крановой нагрузки представлены на рис. 11.

Рис. 11. Схема приложения крановых нагрузок