3.4. Ветровые нагрузки.
Ветровой поток
вызывает давление с наветренной стороны
и отсос с подветренной высоты здания.
При расчёте с наветренной стороны
нагрузки принимаются с аэродинамическим
коэффициентом
,
а с подветренной стороны
.
где:
-
коэффициент, учитывающий изменение
напора ветра в зависимости от высоты и
типа местности.
Для местности типа
Б:
;
;
.
С наветренной стороны:
кН/м
кН/м
кН/м
кН/м
кН/м
С подветренной стороны:
кН/м
кН/м
кН/м
кН/м
кН/м
Эквивалентная равномерно распределенная нагрузка:
кН/м
кН/м
Расчетная величина сосредоточенной силы на уровне нижнего пояса фермы.
кН
кН
кН
4. Статический расчет поперечной рамы.
Экономическое уравнение:
Жесткость верхней
части колонны
Моменты от поворота узлов на угол φ = 1
Моменты от нагрузки на стойку
Коэффициенты экономического уравнения:
Моменты от фактического угла поворота:
Моменты окончательной эпюры:
Т.к.
,
то
в ригеле равна нулю.
4.2. Расчёт на снеговую нагрузку:
Экономическое уравнение:
Моменты от поворота узлов на φ = 1
Моменты от нагрузки на стойку
Коэффициенты экономического уравнения:
Моменты от фактического угла поворота:
Моменты окончательной эпюры:
4.3. Расчёт на вертикальную нагрузку от мостовых кранов.
Экономическое уравнение:
Момент на левой стойке, когда тележка с грузом находится максимально близко к стойке.
Реакция верхних концов стоек:
Смещение плоской рамы:
Определяем коэффициент пространственной работы
-
кол-во колёс с одной стороны крана
Определяем смещение рамы под нагрузкой от мостовых кранов
Строим окончательную эпюру:
4.4. Расчёт на горизонтальное воздействие мостовых кранов.
Каноническое уравнение:
Окончательная эпюра Мок
При поперечном действии крановой нагрузки эпюра продольных сил нулевая.
4. 5 Расчёт на действие от ветровой нагрузки.
Грузовая эпюра с наветренной стороны:
Грузовая эпюра с подветренной стороны:
Окончательная
эпюра:
Эпюра продольных сил N - нулевая.
Сумма моментов относительно точки А.
Тоже с подветренной стороны:
Эпюра продольных сил нулевая.
ТАБЛИЦА РАСЧЁТНЫХ УСИЛИЙ. |
||||||||||
№ |
Вид нагрузки |
Надкрановая часть |
Подкрановая часть |
|||||||
Сечение 1-1 |
Сечение 2-2 |
Сечение 3-3 |
Сечение 4-4 |
|||||||
М |
N |
M |
N |
M |
N |
M |
N |
Q |
||
1 |
Постоянная |
-92,32 |
-86,4 |
-218,26 |
-691,18 |
344,13 |
-691,18 |
-159 |
-1321,6 |
-62,27 |
2 |
Снеговая |
-54,38 |
-86,4 |
-60,17 |
-86,4 |
26,23 |
-86,4 |
3,17 |
-86,4 |
-25,84 |
3 |
Т на лев. стойку |
40,38 |
0 |
37,44 |
0 |
37,44 |
0 |
9,98 |
0 |
5,9 |
4 |
Т на прав. стойку. |
3,13 |
0 |
8,25 |
0 |
8,25 |
0 |
17,34 |
0 |
3,2 |
5 |
Dмах на лев.стойку |
-13,4 |
0 |
382,9 |
0 |
-1021,94 |
-1639 |
561,84 |
-1639 |
-196 |
6 |
Dмах на прав.стойку |
-13,4 |
0 |
382,9 |
0 |
-1021,94 |
-10,57 |
561,84 |
-10,57 |
-196 |
7 |
Ветровые справа |
29,34 |
0 |
18,4 |
0 |
18,4 |
0 |
-99,28 |
0 |
15,87 |
8 |
Ветровые слева |
-31,52 |
0 |
17,5 |
0 |
17,5 |
0 |
94,78 |
0 |
-0,63 |
ТАБЛИЦА СОЧЕТАНИЙ. |
|||||||||||||
Вид комбинаций |
Сочетания |
Надкрановая часть |
Подкрановая часть |
||||||||||
Сечение 1-1 |
Сечение 2-2 |
Сечение 3-3 |
Сечение 4-4 |
||||||||||
М |
N |
M |
N |
M |
N |
M |
N |
Q |
|||||
+Mmax Nсоотв. |
№ нагр. |
|
|
1,3 |
|
||||||||
φ =1 |
381,57 |
-691,2 |
|||||||||||
№ нагр. |
1,2,3,7,8 |
||||||||||||
φ=0,9 |
399,33 |
699,82 |
|||||||||||
-Мmax Nсоотв. |
№ нагр. |
1,2 |
1,2 |
|
1,7 |
||||||||
φ =1 |
-146,7 |
-172,8 |
-278,4 |
-777,6 |
-258,28 |
-1321,6 |
-46,4 |
||||||
№ нагр. |
1,2,3,5,8 |
1,2,3 |
1,3,7 |
||||||||||
φ =0,9 |
-208,8 |
-155,5 |
-284,3 |
-699,84 |
-241,43 |
-1189,45 |
-41,76 |
||||||
-Nmax Mсоотв. |
№ нагр. |
1,2 |
1,2 |
1,5 |
1,5 |
||||||||
φ =1 |
-146,7 |
-172,8 |
-278,4 |
-777,6 |
-677,81 |
-2330,2 |
402,84 |
-2960,6 |
-158,3 |
||||
№ нагр. |
|
|
1,2,5 |
1,2,5 |
|||||||||
φ =0,9 |
-586,4 |
-2174,9 |
365,4 |
-2742,3 |
-155,7 |
||||||||
Nmin Mсоотв. |
№ нагр. |
|
|
|
1,8 |
||||||||
φ =1 |
-64,22 |
-1321,6 |
62,9 |
||||||||||
№ нагр. |
|
||||||||||||
φ =0,9 |
|||||||||||||
Qmax |
№ нагр. |
|
|
|
1,7 |
||||||||
φ =1 |
-258,3 |
-1321,61 |
-46,4 |
||||||||||
№ нагр. |
|
||||||||||||
φ =0,9 |
|||||||||||||
5. Расчёт и конструирование стержня колонны.
Определяем наиболее неблагоприятные сочетания в 1 и 2 сечениях.
1) М = - 284,3 кН м; N = - 699,84 кН
2) М= -278,4 кН м; N = -777,6 кН
Где вв – ширина верхней части колонны.
Следовательно, принимаем:
М = -278,4 кН∙м;
N = -777,6 кН
5.1 Расчётные длины верхней и нижней частей колонны.
кН
кН
Определяем коэффициент приведения расчётной длины для подкрановой части колонны:
Коэффициент приведения расчётной длины для верхней части колонны:
Расчётные длины в плоскости рамы для нижней и верхней частей колонны
м
м
Расчётные длины из плоскости рамы для нижней и верхней частей колонны
м
м
5.2 Конструирование и расчёт верхней части колонны:
Вст
3пс
6-2 - марка стали
мПа
Тип сечения: двутавр
cм2
м
По сортаменту принимаем двутавр:
40 Ш2
А = 133 см2
; в
= 300 мм ;
см4
;
см3
;
см
;
см
Проверка общей и местной устойчивости верхней части колонны:
Гибкости стержня:
Условная гибкость:
- условие
выполняется.
5.3.1. Проверка общей устойчивости колонны в плоскости действия момента.
,
где
-
коэффициент влияния формы сечения
см
Устойчивость стержня колонны:
кН/см2
Недонапряжение:
- условие
выполняется.
5.4. Расчёт и конструирование нижний части колонны:
Подкрановая ветвь: Наружная ветвь:
Сечение 3-3 N1 = 2330,2 кН M1 = 677,81 кН∙м
Сечение 4-4 N2 = 2960,6 кН M2 = 402,84 кН∙м
5.4.1. Подбор сечения подкрановой части сквозной колонны:
Задаёмся
см
м
м
м
Усилие в ветвях колонны:
кН
кН
Определяем требую площадь сечения ветвей:
см2
По сортаменту подбираем двутавр:
№ 45 Б2
Аф
= 82,8 см2
;
см4
;
см3
;
см
;
см
Для наружной ветви принимаем:
мм
мм
мм
Требуемая площадь полки сварного швеллера:
см2
см2
Ширина полки сварного швеллера
см
Проверяем условие:
- условие не
выполняется, следовательно увеличиваем
толщину полки.
мм
см2
см
- условие
выполняется.
см
Фактическая площадь сварного швеллера:
см
Расстояние от наружной грани до центра тяжести ветви.
см
см
Моменты инерции сечения:
см4
см4
см4
Определяем радиус инерции:
см
см
Проверка ветвей колонны на устойчивость как, центрально-сжатых стержней.
кН/м2
кН/м2
– условие
выполняется.
Наружная ветвь:
кН/м2
кН/м2
– условие
выполняется.
5.5. Подбор сечения элементов решетки колонны.
см
м
см
кН
кН
Стержень 1-2
кН
см2
Принимаем уголок равнополочный: 75х6 мм
Аф
= 8,78 см2
;
см
;
см
Определяем максимальную гибкость:
- условие
выполняется.
Стержень 1-3.
см2
Принимаем уголок равнополочный: 45х5 мм
Аф
= 4,29 см2
;
см
;
см
Определяем максимальную гибкость:
кН/м2
– условие
выполняется.
5.6. Проверка устойчивости колонны, как единого стержня составного сечения.
см3
Моменты инерции всего сечения:
см4
см
Приведенная гибкость относительно оси Х
Относительные эксцентриситеты:
см
кН/м2
кН/м2
Вывод: все условия выполняются, следовательно, прочность колонны обеспечивается.