Пример 3

Задание:

Определить нагрузки, действующие на обрез фундамента под колонну крайнего ряда одноэтажного промышленного здания, оборудованного мостовыми кранами грузоподъемностью 100 т. Пролет здания – 24 м, шаг колонн – 12 м. Обрез фундамента на отметке – 0,15м. Размеры колонн – в надкрановой части см, в подкрановой см. Район строительства – III по весу снегового покрова и II по скоростному напору ветра. Нагрузки – от ребристых панелей покрытия – 1,58 , собственный вес фермы покрытия – 150 кН.

На обрез фундамента действуют нагрузки: постоянные и длительно действующие – от собственного веса покрытия, ферм, заполнения оконных проемов, колонны, подкрановой балки и кранового пути и временные – снеговая, ветровая, крановая. Сбор нагрузок приведенный в табл.2 может использоваться для предварительного подбора размеров фундамента. Окончательные размеры определяют по усилиям, полученным в результате расчета поперечной рамы.

Решение:

Грузовая площадь для нагрузки от покрытия (рис.3)

.

Подсчет вертикальных нагрузок сводится в табл. 2.

Рис.3 К определению размеров грузовой площади для фундамента под колонну крайнего ряда.

Для определения крановой нагрузки необходимо знать характеристики крана – максимальное давление колеса крана кН, ширина В = 9350, база К=4600, вес тележки кН. При расчете на действие двух кранов (в одном пролете ) нагрузку от них необходимо умножить на коэффициент сочетаний . Коэффициент надежности по нагрузке .

Максимальное давление на колонну от двух сближенных кранов (для расчета по 1 группе):

где - сумма ординат линии влияния от двух кранов при их самом невыгодном расположении (рис.4).

Для расчета по 2-й группе предельных состояний:

=2083.2/1.1=1893.81кН.

Рис. 4. К определению ординат линии влияния.

Минимальное нормативное давление одного колеса :

кН.

Минимальное давление на колонну от двух сближенных кранов:

кН.

По 2-й группе предельных состояний

=545/1.1=495.45кН

Горизонтальные нагрузки, возникающие при торможении кранов:

кН, ( =85,2/1.1=77.45кН),

где кН.

Определение ветровой нагрузки.

Нормативное значение , где - нормативное значение ветрового давления, k – коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте. Для местности типа В (город) на высоте 10 м – k = 0,65, 20 м – k = 0,85. с – аэродинамический коэффициент = 0,8 (0,6) с наветренной (заветренной) стороны.

На отметке 14,5 м (верх парапета):

.

На отметке 10,8 м:

.

Среднее значение:

.

Сосредоточенная сила в уровне верха колонны для расчета по 1-й группе:

кН,

по 2-й группе

=18,2/1.4=13кН,

где - коэффициент надежности по нагрузке, - ветровое давление, В = 12 м – шаг колонн (ширина грузовой площади), Н = 3,7 – высота шатра.

Равномерно распределенная нагрузка на колонну до отметки 10,8 м:

с наветренной стороны

кН/м,

по 2-й группе

кН/м,

сосредоточенная

кН ,

с заветренной

кН/м,

по 2-й группе

кН/м,

сосредоточенная

кН.

Сбор вертикальных нагрузок сведен в таблицу 2.

Таблица 2

Нормативные и расчетные вертикальные нагрузки на фундамент

Вид нагрузки	Нормативная , кН		Расчетная , кН
1	2	3	4
Постоянная 1)от покрытия: а) защитный слой гравия на мастике (кН) б) трехслойный рубероидный ковер (кН) в) асфальтобетонная стяжка( =20мм, кН/м ) 0,4 (кН) г) утеплитель – пенобетон =12 см ( кН/м ) 0,48 (кН) д) пароизоляция – 2 слоя пергамина на мастике (кН) е) ребристые панели (12 1,5) 1,58 (кН) ж) собственный вес фермы 150/2=75(кН) Итого: 2) от собственного веса надкрановой части колонны (кН) 3) от собственного веса подкрановой части колонны (кН) 4) от веса кранового пути подкрановая балка подкрановый путь 1,5 (кН) 5) от собственного веса керамзитобетонных стеновых, цокольных панелей и фундаментной балки =200 мм ( кН/м ) (кН) (кН) 6) от заполнения оконных проемов (кН)	57,6 17,3 57,6 69,12 14,4 227,5 75 518,5 15,2 44,4 32 18 216 72 35,4	1,3 1,2 1,3 1,2 1,2 1,1 1,1 1,1 1,1 1,05 1,05 1,2 1,2 1,1	74,9 20,8 74,9 82,9 17,28 250,3 82,5 603,5 16,7 48,8 33,6 18,9 259,2 86,4 38,9
Всего постоянная нагрузка	961,5		1106
Временная(снеговая) длительная (кН/м) кратковременная 1,8∙144=259,9 (кН/м)	55,5 -	- -	- 259,2
Всего временной	55,5		259,2

Расчет оснований по I и II группам предельных состояний ведется на основе сочетания нагрузок включающих постоянные и временные нагрузки (снеговую, ветровую, крановую). Усилия соответствующие этим нагрузкам умножают на коэффициент сочетаний: для длительных , для кратковременных . Для составления расчетных комбинаций усилий составляют таблицу сочетаний нагрузок, обозначения которых даны в соответствии с рис.5.

Рис. 5 Схема усилий действующих на фундамент колонны крайнего ряда.

Таблица 3

Определение усилий, действующих на обрезе фундамента

Нагрузка	Обозначение к рис.5	Коэффициент сочетаний	Значение
			II группа	I группа
1	2	3	4	5
Вертикальные нагрузки: От покрытия и снега Надкрановая часть колонны Подкрановая часть колонны Подкрановые пути Вертикальное давление 6. Стеновые пане ли, фундаментная балка и оконные проемы	+ D D	1,00 0,95 0,9 1,0 1,0 1,0 0,9 0,9 1,0	518,5 52,8 - 15,2 44,4 50 1562,4 437 323,4	603,5 - 233,28 16,7 48,8 52,5 1874,9 490,5 384,5
Суммарное значение вертикальной нагрузки (кран слева) Суммарное значение вертикальной нагрузки (кран справа)			2566,7 1441,3	3214,2 1829,8
1	2	3	4	5
Горизонтальные нагрузки: Ветровая от шатра Ветровая от стен Тормозная влево(вправо)		0,9 0,9 0,9 0,9	11,7 18,76 13,95 63,9	16,4 26,2 19,6 76,7
Суммарное значение горизонтальной нагрузки при +Т+W при +T-W при –T+W при –T-W			94,4 38,2 -33,4 -89,6	119,3 40,7 -34,2 -112,7
Изгибающие моменты: 1.Момент от стеновых панелей (е=0,3м) и фунд. балки 2.Момент от и (е=0,45м) 3.Момент от и 4.Момент от Т (е=8,0м) 5.Момент от (е= 5,4м) 6. Момент от (е= 5,4м) 7. Момент от (е= 10,8м)	- + +		97,02 725,6 206,4 511,2 101,5 75,6 126,4	115,4 867,3 244,4 613,6 141,5 105,9 177,12
Суммарное значение (кран слева,ветер слева)			345,3	456,92
Суммарное значение (кран справа,ветер слева)			848,5	1061,2
Суммарное значение (кран слева,ветер справа)			-84,62	-144,7
Суммарное значение (кран справа,ветер справа)			418,4	459,4

Расчетные сочетания нагрузок:

1) по II группе кН, кН,

по I группе кН, кН,

2) по II группе кН, кН,

по I группе кН, кН,

3) по II группе кН, кН,

по I группе кН, кН,

4) по II группе кН, кН,

по I группе кН, кН,

Для дальнейшего расчета принимаем 1 и 2 сочетания нагрузок как наиболее опасные.