2.2 Нагрузки на поперечную раму.

Все нагрузки подсчитываются с учетом коэффициента надежности по назначению сооружения, который для большинства промышленных зданий составляет _н=0,95.

Нагрузка на 1 м² кровли приведена в табл. 1.

N п/п	Состав покрытия	Нормативная нагрузка, qiн , кН/м2	Коэф-т перегрузки, fп	Расчетная нагрузка, qiр ,кН/м2
1.	Защитный слой γ=21кН/м3, t=20мм.	0,42	1,3	0,55
2.	Каркас стальной панели с листом t=4мм	0,35	1,05	0,37
2.	Собственный вес металличес-ких конструкций шатра (фермы и связи)	0,35	1,05	0,37
	Итого	qкрн1,32		qкр1,55

Расчетная равномерно распределенная нагрузка на ригель рамы:

q_п=_нq_крb_ф/cos=0,951,5512/1=17,67 кН/м.

Опорная реакция ригеля рамы: F_R=q_пl/2=17,6724/2=212,04 кН.

Расчетный вес колонны. Верхняя часть (20% веса) G_в=0,951,050,2х х0,41212=11,50, нижняяя часть (80 %) - G_н=0,951,050,80,41212=45,97 кН.

Поверхностная масса стен 252 кг/м2 переплетов с остеклением 55 кг/м2. В верхней части колонны:

F₁=0,95[1,22,52(3,6+1,8) 12+1,10,553,612]+11,50=222,50 кН,

то же в нижней части колонны F₂=G_н=45,97 кН.

Снеговая нагрузка: Нормативная нагрузка на 1 м² горизонтальной проекции покрытия составит: р^н=ср₀=11,0=1,0 кН/м², где с=1 - коэф-т пе­рехо­да от веса снегового покрова земли к снеговой нагрузке на покрытии.

Расчетная нагрузка на 1 м² покрытия: р^р=n_снр^н=1,41,0=1,4 кН/м²,-

здесь n_сн - коэф-т перегрузки нагрузки от снега. При расчете рам n_сн=1,4.

Расчетная равномерно распределенная нагрузка на ригель рамы:

q_сн=_нр^рb_ф=0,951,412=15,96 кН/м.

Опорное давление ригеля рамы: F_сн=q_снl/2=15,9624/2=191,52 кН.

Крановая нагрузка: На рис.4 изображена расчетная схема загру­же-

ния линии влияния опорного давления подкрановых ба­лок двумя сближенными вплот­­ную кранами.

Расчетное максималь­ное вертикальное давление от двух сближенных кранов на ко­лонну, к которой прибли­женна тележка с грузом:

D_max=_н(n_кn_сF_кy+1,05G_п+

+ng_nb_тb),

где n_к=1,1 - коэф-т перегруз­ки крановых констр-ций. n_c=0,95 - коэф-т сочета­ний - для 2^х кранов среднего режима работы.

В₂=9600 В₂=9600

F_к F_к

5250 1510 5250

12000 12000

0,819 0,562

0,435 1

y - сумма ординат линии влияния, y=1,0+0,819+0,435+0,562=2,816

G_п - нормативный вес подкрановых конструкций,

D_max=0,95[1,10,954702,816+1,05(0,31212)+1,21,5112]=1450,04 кН.

Минимальное вертикальное давление колеса крана с противополож­ной стороны определяется из выражения:

кН.

Р асчетное минимальное вертикальное давление от двух кранов на ко­лонну:D_min= кН Сосредоточенные моменты от приложения D_max, D_min :

M_max=e_кD_max=0,51450,04=725,02 кНм;

M_min=e_кD_min=0,5399,08=199,54 кНм;

где e_к=(0,5...0,6)h_н=0,51,0=0,5 м - ориентировочное расстояние между осью подкрановой балки и центром тяжести нижней части колонны.

Нормативное горизонтальное усилие от поперечного торможения те­лежки, передаваемое одним из колес крана:

кН,

где G_т=185 кН - вес тележки крана.

Расчетное горизонтальное давле­ние на колонну от поперечного тор­може­ния тележки кранов: Т=_нn_кn_cТ_к^нy=

=0,951,10,9516,92,816=47,2 кН

условно принимаем, что давление Т при­ложенно в уровне уступа колонны:

Ветровая нагрузка: Нормативный ветровой напор g₀=0,45. Тип мест­ности - В. Расчетная схема для определения ветровых нагрузок с необходи­мыми для расчета размерами приведена на рис 6:

21,6 м

1,6м

10 м

q_в q_в’

18 м

10 м

q_в 0.00 q_в’

l=24м

Расчетная линейная нагрузка на колонну с наветренной стороны при отсутствии стоек фахверка:

q_в=_нn_вg₀kcb=0,951,40,450,812k=5,75k

где n_в=1,4 - коэф-т перегрузки;

k=0,45 - поправочный коэф-т на возрастание скоростного напора по вы­соте; для Н₀<10 м и местности типа В он составляет 0,45.

с - аэродинамический коэф-т; для вертикальных стен с наветренной сто­ро­ны с=0,8; для заветренной стороны с’=0,6.

b=12 м - шаг поперечных рам.

Линейная распределенная нагрузка при высоте:

до 10 м – 5,750,65=3,74 кН/м;

до 20 м – 5,750,85=4,89 кН/м;

до 40 м – 5,751,1=6,32 кН/м;

при 18 м – 4,66 кН/м;

при 21,6 м – 5 кН/м.

Сосредоточенные силы от ветровой нагрузки:

F_В=(q₁+q₂) h/2=(4,66+5) 3,6/2=17,4 кН;

F^*_В=F_В0,6/0,8=13,05 кН.

В расчет вводим эквивалент­ные рав­номерно распределенные ветро­вые нагруз­ки q_э и q_э’, которые могут быть полученны путем вы­чис­ления моментов в заделке стой­ки рамы от фактических нагрузок q_в и q_в’, при­равниваемых к величине:

F_в=17,4 кН F_в’=13,05 кН

q_э=4,05кН/м q_э’=3,03 кН/м

В курсовом проекте эквивалентую ветровую нагрузку рассчитываем упрощенно с использованием коэф-та , зависящего от высоты Н₀. Эквивалентные линейные нагрузки: q_э=q_в; q_э’=q_в’.

Для высоты Н₀=18 м  определяется линейной интерполяцией:

тогда q_э=1,083,74=4,04 кН/м; q_э’=4,040,6/0,8=3,03 кН/м

2.3. Статический расчет рамы.

Статический расчет рамы произведем с помощью программы «АСТРА». Найдем площади, усилия, моменты инерции для нижней (1), верхней частей (2), ригеля (3). Сталь С255, R_y=24 кН/см².

E=2,0610⁵ МПа=206000000 кН/м²

[1]:

[2]:

[3]:

2.3.1 Исходные данные для ЭВМ.

*** Параметры задачи Ku Ke Kg Ks Kp ***

6 5 3 2 5

*** Узлы Xu Yu ***

1 0 0

2 0 13.27

3 0 18.6

4 24 0

5 24 13.27

6 24 18.6

*** Элементы Nn Nk Ng pc ***

1 1 2 1 0

2 2 3 2 0

3 3 6 3 0

4 4 5 1 0

5 5 6 2 0

*** Жесткости Ng EF EJ ***

1 3090000 679800

2 1854000 82400

3 1339000 6386000

*** Связи Nu px py pxy ***

1 1 1 1

4 1 1 1

*** Загружения Nu (Ne) Typ Value Np ***

2 2 -45.97 1

2 3 108.6 1

3 2 -222.5 1

3 5 -17.67 1

5 2 -45.97 1

5 3 -108.6 1

6 2 -222.5 1

2 3 47.88 2

3 5 -15.96 2

5 3 -47.88 2

2 2 -1450.04 3

2 3 -725.02 3

5 2 -399.08 3

5 3 199.54 3

2 1 47.2 4

1 4 4.04 5

2 4 4.04 5

3 1 30.45 5

4 4 3.03 5

5 4 3.03 5

2.3.2. Результат расчета на ЭВМ. Программа «АСТРА».

Количество узлов________________6

Количество элементов____________5

Количество типов жесткостей_____3

Количество узлов со связями_____2

Количество загружений___________5

Узел Координаты (м) Опорные связи

# по X по Y по x по y по z

1 0.000 0.000 есть есть есть

2 0.000 13.270 - - -

3 0.000 18.600 - - -

4 24.000 0.000 есть есть есть

5 24.000 13.270 - - -

6 24.000 18.600 - - -

Элемент Номер узла Жесткости Стержень

# начала конца EA (кН) EI (кН m^2)

1 1 2 3090000.0 679800.0 I----I

2 2 3 1854000.0 82400.0 I----I

3 3 6 1339000.0 6386000.0 I----I

4 4 5 3090000.0 679800.0 I----I

5 5 6 1854000.0 82400.0 I----I

-------------------------------- Загружение 1 --------------------------------

Н а г р у з к а

2 узел направление по y сила -45.970 (кН)

2 узел направление по z момент 108.600 (кН м)

3 узел направление по y сила -222.500 (кН)

3 элемент направление по y нагрузка -17.670 (кН/м)

5 узел направление по y сила -45.970 (кН)

5 узел направление по z момент -108.600 (кН м)

6 узел направление по y сила -222.500 (кН)

Узел Перемещения (м)

# по x по y

1 0.0000000 0.0000000

2 -0.0030975 -0.0020635

3 -0.0000394 -0.0033128

4 0.0000000 0.0000000

5 0.0030975 -0.0020635

6 0.0000394 -0.0033128

Элемент В н у т р е н н и е у с и л и я (кНм, кН)

# Mн Mс Mк Qн Qк Nн Nк

1 4.5 33.6 62.8 4.4 4.4 -480.5 -480.5

2 -45.8 -34.1 -22.4 4.4 4.4 -434.5 -434.5

3 -22.4 1249.8 -22.4 212.0 -212.0 4.4 4.4

4 -4.5 -33.6 -62.8 -4.4 -4.4 -480.5 -480.5

5 45.8 34.1 22.4 -4.4 -4.4 -434.5 -434.5

-------------------------------- Загружение 2 --------------------------------

Н а г р у з к а

2 узел направление по z момент 47.880 (кН м)

3 элемент направление по y нагрузка -15.960 (кН/м)

5 узел направление по z момент -47.880 (кН м)

Узел Перемещения (м)

# по x по y

1 0.0000000 0.0000000

2 -0.0026381 -0.0008225

3 0.0000001 -0.0013731

4 0.0000000 0.0000000

5 0.0026381 -0.0008225

6 -0.0000001 -0.0013731

Элемент В н у т р е н н и е у с и л и я (кНм, кН)

# Mн Mс Mк Qн Qк Nн Nк

1 20.4 20.4 20.3 -0.0 -0.0 -191.5 -191.5

2 -27.6 -27.6 -27.6 -0.0 -0.0 -191.5 -191.5

3 -27.6 1121.5 -27.6 191.5 -191.5 -0.0 -0.0

4 -20.4 -20.4 -20.3 0.0 0.0 -191.5 -191.5

5 27.6 27.6 27.6 0.0 0.0 -191.5 -191.5

-------------------------------- Загружение 3 --------------------------------

Н а г р у з к а

2 узел направление по y сила -1450.040 (кН)

2 узел направление по z момент -725.020 (кН м)

5 узел направление по y сила -399.080 (кН)

5 узел направление по z момент 199.540 (кН м)

Узел Перемещения (м)

# по x по y

1 0.0000000 0.0000000

2 0.0273863 -0.0062048

3 0.0362659 -0.0061898

4 0.0000000 0.0000000

5 0.0244471 -0.0017363

6 0.0356102 -0.0017513

Элемент В н у т р е н н и е у с и л и я (кНм, кН)

# Mн Mс Mк Qн Qк Nн Nк

1 -49.6 -292.4 -535.1 -36.6 -36.6 -1444.8 -1444.8

2 189.9 92.4 -5.0 -36.6 -36.6 5.2 5.2

3 -5.0 -67.7 -130.3 -5.2 -5.2 -36.6 -36.6

4 -350.6 -107.8 134.9 36.6 36.6 -404.3 -404.3

5 -64.7 32.8 130.3 36.6 36.6 -5.2 -5.2

-------------------------------- Загружение 4 --------------------------------

Н а г р у з к а

2 узел направление по x сила 47.200 (кН)

Узел Перемещения (м)

# по x по y

1 0.0000000 0.0000000

2 0.0250025 0.0000129

3 0.0288593 0.0000215

4 0.0000000 0.0000000

5 0.0197514 -0.0000129

6 0.0285695 -0.0000215

Элемент В н у т р е н н и е у с и л и я (кНм, кН)

# Mн Mс Mк Qн Qк Nн Nк

1 -330.3 -124.4 81.5 31.0 31.0 3.0 3.0

2 81.5 38.4 -4.7 -16.2 -16.2 3.0 3.0

3 -4.7 -40.8 -76.8 -3.0 -3.0 -16.2 -16.2

4 -224.0 -116.7 -9.4 16.2 16.2 -3.0 -3.0

5 -9.4 33.7 76.8 16.2 16.2 -3.0 -3.0

-------------------------------- Загружение 5 --------------------------------

Н а г р у з к а

1 элемент направление по x нагрузка 4.040 (кН/м)

2 элемент направление по x нагрузка 4.040 (кН/м)

3 узел направление по x сила 30.450 (кН)

4 элемент направление по x нагрузка 3.030 (кН/м)

5 элемент направление по x нагрузка 3.030 (кН/м)

Узел Перемещения (м)

# по x по y

1 0.0000000 0.0000000

2 0.0574194 0.0000536

3 0.0772275 0.0000895

4 0.0000000 0.0000000

5 0.0562026 -0.0000536

6 0.0768833 -0.0000895

Элемент В н у т р е н н и е у с и л и я (кНм, кН)

# Mн Mс Mк Qн Qк Nн Nк

1 -766.2 -281.9 24.5 86.4 32.8 12.5 12.5

2 24.5 97.5 141.8 32.8 11.2 12.5 12.5

3 141.8 -8.0 -157.7 -12.5 -12.5 -19.2 -19.2

4 -723.7 -289.0 12.3 75.6 35.4 -12.5 -12.5

5 12.3 95.7 157.7 35.4 19.2 -12.5 -12.5

Составление комбинаций усилий в сечениях стойки рамы и опреде­ле­ние усилий для расчета колонн. Рама симметричная, поэтому табл.2 состав­ля­­ется для характерных сечений одной стойки. Для того, чтобы учесть все воз­мож­ные случаи загружения, в таблицу заносятся усилия от кра­­новых воздействий при тележке у правой стойки (эпюра-зеркальное ото­бражение эпюры при тележке слева ), усилия при силе Т, при­ло­жен­ной к другой стойке, усилия при противоположном нап­равлении ветра.

табл.2 Таблица расчетных усилий в сечениях левой стойки рамы

(изгибающие моменты, кНм, нормальные и поперечные силы, кН).

Но- мер	Нагрузки и		4 4		Сечения стойки
наг- руз-	комбина­ции усилий		3 3 2 N(+) 2	nc	4-4		3-3		2-2		1-1
ки			М(+) 1 1		М	N	M	N	M	N	M	N	Q
1.	Постоянная			1	-22,4	-434,5	-45,8	-434,5	62,8	-480,5	4,5	-480,5	442
2.	Снеговая			1	-27,6	-191,5	-27,6	-191,5	20,3	-191,5	20,4	-191,5	0
				0,9	-24,8	-172,4	-24,8	-172,4	18,3	-172,4	18,4	-172,4	0
3.		на левую		1	-5	0	189,9	0	-535,1	-1444,8	-49,6	-1444,8	-36,6
	Dmax	стойку	Dmax,min	0,9	-4,5	0	170,9	0	-481,6	-1300,3	-44,6	-1300,3	-32,9
4.		на правую	Dmin,max	1	-130,3	0	64,7	0	-134,9	-404,3	350,6	-404,3	-36,6
		стойку		0,9	-117,3	0	58,2	0	-121,4	-363,9	315,5	-363,9	-32,9
5,6.		на левую		1	4,7	0	81,5	0	81,5	0	330,3	0	31
	Т	стойку	Т	0,9	4,2	0	73,4	0	73,4	0	297,3	0	27,9
7,8.		на правую	Т	1	76,8	0	9,4	0	9,4	0	224	0	16,2
		стойку		0,9	69,1	0	8,5	0	8,5	0	201,6	0	14,6
9.		слева		1	141,8	0	24,5	0	24,5	0	-776,2	0	86,4
	Ветро-		Fв qв’	0,9	127,6	0	22	0	22	0	-698,6	0	78,8
10.	вая	справа		1	-157,7	0	-12,3	0	-12,3	0	723,7	0	-75,6
				0,9	-141,9	0	-11,1	0	-11,1	0	651,3	0	-68

табл. 3 Таблица сочетания усилий для левой стойки рамы.

Нагрузки и ком-			Сечения стойки
бинации усилий		Эпюра нагрузок	4-4		3-3		2-2		1-1
			M	N	M	N	M	N	M	N	Q
+Мmax	nc=1	№ нагрузок	1,9		1,3,5		1,9		1,10
Nсоотв		Усилия	119,4	-434,5	225,6	-434,5	87,3	-480,5	728,2	-480,5	-72,2
	nc=0,9	№ нагрузок	1,3,7,9		1,3,5,9		1,2,9		1,2,4,6,10
		Усилия	169,8	-434,5	220,5	-434,5	103,1	-652,9	1287	-1016,8	-124,4
-Мmax	nc=1	№ нагрузок	1,4,8		1,2		1,3,6		1,9
Nсоотв		Усилия	-229,5	-434,5	-73,4	-626	-553,8	-1925,3	-771,7	-480,5	90,8
	nc=0,9	№ нагрузок	1,2,4,8,10		1,2,4,6,10		1,3,6,10		1,3,5,9
		Усилия	-375,5	-606,9	-96,9	-606,9	-503,3	-1780,8	-1036	-1780,8	77,2
Nmax	nc=1	№ нагрузок	1,3,7		1,3,5		1,2		1,3,6
+Мсоот		Усилия	49,4	-434,5	225,6	-434,5	83,1	-672	285,2	-1925,3	-63,2
	nc=0,9	№ нагрузок	1,2,3,7,9		1,2,3,5,9		1,2,4,5,9		1,2,3,6,10
		Усилия	145	606,9	195,7	-606,9	55,1	-1016,8	926,9	-1953,2	-124,4
Nmax	nc=1	№ нагрузок	1,2		1,2		1,3,6		1,3,5
-Мсоот		Усилия	-50	-626	-73,4	-626	-553,8	-1925,3	-375,4	-1925,3	-1,2
	nc=0,9	№ нагрузок	1,2,4,8,10		1,2,4,6,10		1,2,3,6,10		1,3,5,9
		Усилия	-375,5	-606,9	-96,9	-606,9	-485	-1953,2	-1036	-1780,8	77,2
Nmin	nc=1	№ нагрузок							1,10
+Mсоот		Усилия	Усилия М,N от постоянной нагрузки						655,4	-432,4	-71,2
Nmin	nc=1	№ нагрузок	подсчитанны с коэф-том =0,9						1,9
-Mсоот		Усилия							-694,5	-432,4	90,8