9.Крановая нагрузка
При расчёте поперечной рамы каркаса учитывается две составляющих крановой нагрузки: вертикальная крановая нагрузка вызвана весом крана и груза на его крюке; горизонтальная поперечная – вызвана торможением тележки крана. Продольная горизонтальная составляющая крановой нагрузки воспринимается системой вертикальных связей каркаса и в расчёте не учитывается.
Крановая нагрузка определяется от действия двух сближенных кранов, расположенных в одном пролёте (рис. 2.9).
Рис.2.9. Расчётное положение кранов в поперечном (а) и продольном (б) разрезе здания; схемы приложения вертикальной (в) и горизонтальной (г) крановой нагрузки.
Наибольшая величина опорной реакции подкрановых балок D возникает при таком положении кранов, когда одно из колёс находится непосредственно над опорой подкрановой балки, а остальные располагаются как можно ближе к нему (рис. 2.9,б).
Расчётное вертикальное давление кранов на колонну определяется загружением линии влияния опорного давления D нагрузкой от колёс крана. Ординаты линии влияния под колёсами крана:
у0 = 1;
у4 = (2,9 + 0,9 + 4,35 + 0,9) / 12 = 0,754;
у1 = 2,9 / 12 = 0,242;
у5 = (4,35 + 0,9 + 5,85) / 12 = 0,925;
у2 = (2,9 + 0,9) / 12 = 0,317;
у6 = (0,9 + 5,85) / 12 = 0,563;
у3 = (2,9 + 0,9 + 4,35) / 12 = 0,679;
у7 = 5,85 / 12 = 0,488.
Сумма ординат линии влияния: у = у0 + у1 + у2 + … + у7 = 4,968.
На колонну передаётся наибольшее давление, если тележка крана находится возле этой колонны (рис. 2.9,а). Нормативная величина максимального вертикального давления под колесом указана в стандарте на кран: Fn,max = 357 кН (из табл.1.2).
Колёса с противоположной стороны моста крана передают минимальное нормативное вертикальное давление Fn,min, определяемое путём рассмотрения кранового моста как балки на двух опорах:
,
где
Q – грузоподъёмность крана: Q = 80 т = 800 кН;
Gк – вес крана с тележкой: Gк= 980 кН;
n0 – число колёс на одной стороне крана: n0 = 4 (см. табл. 1.2).
Нормативная горизонтальная поперечная нагрузка от торможения тележки крана:
,
где
GТ – вес тележки крана; GТ = 330 кН (табл.1.2);
– коэффициент бокового давления, зависящий от типа подвеса груза; для кранов с гибким подвесом груза (на тросе) = 0,05 (п. 4.4 СНиП [1]).
Вероятность того, что краны, работающие на полной грузоподъемности, могут расположиться в соответствии с принятой схемой, невелика, поэтому полученное значение крановой нагрузки снижаем путём умножения на коэффициент сочетаний ; при учёте нагрузки от двух кранов групп режимов 1К – 6К коэффициент = 0,85 (п. 4.17 СНиП [1]).
Расчётное максимальное (Dmax) и минимальное (Dmin) вертикальное давление кранов на колонну (рис. 2.9,в):
,
.
Расчётное горизонтальное давление на колонну (рис. 2.9,г):
.
Вертикальная крановая нагрузка приложена с эксцентриситетом e1 относительно оси нижней части колонны, поэтому она вызывает изгибающие моменты:
,
.
Горизонтальная крановая нагрузка приложена на уровне головки кранового рельса и может быть направлена как внутрь, так и наружу пролёта здания (п. 4.6. СНиП [1]). С незначительной погрешностью можно принять, что нагрузка приложена на уровне верха подкрановой балки (рис. 2.9,г).
3. Статический расчёт поперечной рамы
10.О
расчёт
выполнен для шарнирного сопряжения
ригеля с колонной; вариант с жёстким
сопряжением выведен отдельным файлом
Выбор метода расчёта
Поперечная рама каркаса является статически неопределимой системой. При расчёте будем пользоваться методом перемещений с использованием таблиц для стержней ступенчато-переменной жёсткости (прил. 4).
Выбор основной системы
В рамах с шарнирным сопряжением ригеля с колонной неизвестным является горизонтальное смещение ригеля рамы ∆.
Геометрические характеристики
Задаём соотношения моментов инерции сечений элементов рамы: нижней части колонны Jн, верхней части колонны Jв, ригеля рамы Jr.
Принимаем Jн / Jв = 6; Jr / Jн = 4 (обычно Jн / Jв = 5…10; Jr / Jн = 2…6; чем выше грузоподъёмность крана, тем больше эти соотношения)
Зададим условную жесткость верхнего участка стойки EJв = 1000 EJ.
Тогда из принятых соотношений получим: EJн = 6 000 EJ, EJr = 24 000 EJ.
Вычислим параметры, участвующие в расчётных формулах таблицы:
В = 1 + α² μ = 1 + (0,378)2 5 = 1,714;
С = 1 + α³ μ = 1 + (0,378)3 5 = 1,270;
D = 1 + α4 μ = 1 + (0,378)4 5 = 1,102;