12.2 Нагрузки, действующие на раму

12.2.1 Постоянные нагрузки (от веса ограждающих и несущих конструкции):

а) на ригель рамы обычно принимают равномерно распределенными по длине ригеля и собираются с грузовой площади А₁. При вычислении линейной нагрузки на ригель q_g нужно спроектировать ее на горизонтальную поверхность

q_g=gВ_ф/cos (12.3)

При шарнирном сопряжении ригеля с колонной учитывают сосредоточенный момент, равный произведению опорной реакции фермы на эксцентриситет е_ф, а при наличии подстропильных ферм – их опорные реакции, равные весу покрытия на площади А₂;

б) на колонну – собирают в сосредоточенные силы, условно приложенные к низу подкрановой и надкрановой частей колонны по оси сечения: F₁ – собственный вес нижней части колонны и стен на этом участке и F₂ – вес верхней части колонны и подвесных стен выше уступа, F_1c и F_2c – вес нижней и верхней частей средней колонны.

Собственный вес конструкций каркаса ПЗ могут быть приняты ориентировочно по таблице 12.1.

Таблица 12.1 – Расход стали на производственные здания общего назначения

Расположения мостовых кранов	Расход стали, кг/м2 здания
	Шатер	Колонны	Подкрановые балки	Всего
Одноярусное при грузоподъемности, т
до 100	30 – 45	25 – 60	20 – 60	80 – 150
125250	30 – 45	55 – 90	40 – 100	140 – 250
Многоярусное	30 – 45	80 – 100	70 - 160	220 – 300

12.2.2 Временные нагрузки:

а) От мостовых кранов (рисунок 12.3) при движении колеса крана на крановый рельс передаются силы трех направлений (рисунок 12.3 а): вертикальная F_к зависит от веса крана и груза, положения тележки на кране и считается квазистатической и одинаковой для всех колес с одной стороны крана. Наибольшее значение Fⁿ (нормативное) определяется при крайнем положении тележки с грузом, масса которого равна грузоподъемности крана Q (рисунок 12.3 б) и указана в стандартах на краны.

1 – подкрановые балки; 2 – колонны; 3 – тележка крана; 4 – крановый мост; 5 - груз Рисунок 12.3 – К определению нагрузок на раму от мостовых кранов

Горизонтальная сила Т_к (может направлена внутрь пролета или из пролета) возникает из-за переносов крана, торможения тележки, распирания колес и т. п. Нормативные значения их определяются по следующим формулам:

для кранов с гибким подвесом груза

Тⁿ= 0.05(Q+G_T)/n₀ (12.4)

то же, с жестким

Тⁿ= 0.1(Q+G_T)/n₀ (12.5)

где G_т – вес тележки, кН; n₀ – число колес с одной стороны крана.

Продольная сила F_kn возникает от торможения крана, направленная вдоль здания и принимается равной 0.1 нормативной вертикальной нагрузки на тормозные колеса (половина колес с каждой стороны крана – тормозные).

Коэффициент надежности для крановой нагрузки _F=1.1.

Вертикальные нагрузки на подкрановые балки и колонны определяются от двух наиболее неблагоприятных по воздействию кранов, при многопролетных цехах – не более четырех кранов.

Разная вероятность совпадения нормативных нагрузок от разных кранов учитывается коэффициентом сочетаний , равный при учете нагрузок от двух кранов ВТ и Т режимов работы (групп 7К, 8К) – 0.95; С и Л режимов (групп 1К – 6К) – 0.85, а при учете четырех кранов соответственно 0.8 и 0.7.

Расчетное усилие D_max определяется по линии влияния опорных реакции подкрановых балок (рисунок 12.3 в)

D_max= _F , (12.6)

где _F, _g и  - коэффициенты надежности по нагрузке и сочетаний (п.4.17 СНиП [4]);

у – ордината линии влияния;

Gⁿ_пк – нормативный вес подкрановых конструкций.

Тогда D_min=_F , (12.7)

где

F'_к=(Q + G_к)/n₀ – Fⁿ_к ; (12.8)

G_к – вес крана с тележкой.

Силы D_max, D_min приложены по оси подкрановой балки и вызывают изгибающие моменты (рисунок 12.3 г)

М_max=D_maxe_к; М_min= D_mine_к (12.9)

где e_к – расстояние от оси подкрановой балки до оси нижней части колонны, проходящей через центр тяжести.

Расчетная горизонтальная сила Т от Т_к равна

Т= _F    (12.10)

В многопролетных цехах при определении крановых нагрузок нужно учитывать, что при определенном положении кранов могут быть загружены несколько колонн расчетного блока;

б) Снеговая нагрузка. Расчетная линейная нагрузка на ригель определяется по формуле

q_s=_s    S₀ B_ф (12.11)

где _s – коэффициент надежности по нагрузке (снеговой), по п. 5.7 СНиП [4];

 - коэффициент перехода от веса снегового покрова земли к нагрузке на покрытие – по п.п. 5.3-5.6 (по приложению 3 СНиП [4]), при уклоне 25^о =1;

S₀ – вес снегового покрова на земле, зависящий от района строительства (по СНиП [4]);

В_ф – шаг ферм.

В районах с сильными ветрами расчетная снеговая нагрузка может быть снижена;

в) Ветровая нагрузка (рисунок 12.4) принимается по району строительства, воздействует динамически (учитывается при высоте ПЗ более 36 м и Н/L > 1.5).

1 – колонна; 2 – стойка фахверка Рисунок 12.4 – Схема ветровой нагрузки на раму

За зданием (по направлению ветра) возникает зона пониженного давления ("отсос"), направленная также, как и W₀ – нормативное давление ветра, принимаемое по СНиП [4] (таблица 5).

Расчетная линейная нагрузка, передаваемая на стойку рамы

q_= _W₀kCB , (12.12)

где k – коэффициент учитывающий высоту и защищенность от ветра (п. 6.5 СНиП [4]);

С – аэродинамический коэффициент (по п.п. 6 СНиП [4]) – для вертикальных стен С= 0.8 для наветренной стороны, С= 0.6 – для отсоса);

_ - коэффициент надежности по ветровой нагрузке, равный 1.4.

Для удобства расчета, фактическую линейную нагрузку (в виде ломаной прямой) можно заменить эквивалентной нагрузкой q_э, равномерно распределенной по всей высоте рамы (рисунок 12.4 г).

q_э= q_0k_э; q'_э= q'_0 k_э, (12.13)

k_э= k₀ + , (12.14)

где q_0 – расчетная ветровая нагрузка при k = 1;

k₀ – коэффициент k у поверхности земли;

k_н – коэффициент k на отметке Н;

Н – высота колонны.

Ветровая нагрузка, действующая на участке от низа ригеля до конька здания, заменяется сосредоточенной силой, приложенной в уровне низа ригеля

F_= (q₁+q₂)h'/2; F'_=(q'₁+q'₂)h/2 . (12.15)

Расчетная схема рамы при действии ветровой нагрузки показана на рисунок 12.4 д.

г) Прочие нагрузки – вес других конструкций и рабочих площадок, от консольных и подвесных кранов и тельферов, сейсмические воздействия, нагрузки при ремонте или ревизии оборудования, климатические и технологические температурные воздействия.