Постоянная нагрузка от 1 м2 покрытия

Элементы кровли	Нормативная нагрузка, кН/м2	Коэффициент надежности по нагрузке γf	Расчетная нагрузка, кН/м2
Слой гравия, втопленного в битум	0,16	1,3	0,208
Гидроизоляционный ковер – 2 слоя «Унифлекс»	0,09	1,3	0,117
Асфальтовая стяжка (ρ=18 кН/м3, δ=0,02 м)	0,36	1,3	0,468
Минераловатные плиты (ρ=3,7кН/м3, δ=0,1 м)	0,37	1,3	0,481
Пароизоляция – 1 слой «Бикроэласт»	0,03	1,3	0,039
Ребристые плиты покрытия размером 3х6 с учетом заливных швов (ρ=25 кН/м3, δ=0,0655 м)	1,6375	1,1	1,801
Ферма ФС-18 (Vb=1,8 м3, пролет - 18 м, шаг колонн – 6 м, ρ=25 кН/м3 )	0,417	1,1	0,4587
Итого:			3,573

Нормативная нагрузка от 1 м² остекления в соответствии с приложением XIV [1] равна 0,5 кН/м².

Расчетные нагрузки от стен и остекления оконных переплетов:

• на участке между отметками 9,6 и 13,8 м

G1 = 2,4·6,0·2,97·1,1·1,0 = 47,04 кН;

• на участке между отметками 8,4 и 11,4 м

G2 = (1,2·6,0·2,97 + 1,8·6,0·0,5)1,1·1,0 = 29,46 кН;

• на участке между отметками 0,0 и 8,4 м

G3 = (1,2·6,0·2,97 + 7,2·6,0·0,5)1,1·1,0 = 47,28 кН.

Расчетные нагрузки от собственного веса колонн.

Колонна по оси А:

• подкрановая часть с консолью:

G41 = (0,7·8,65 + 0,6·0,6 + 0,5·0,6·0,6)0,4 · 25· 1,1 · 1,0 = 72,55 кН;

• надкрановая часть:

G42 = 0,4 · 0,6 · 3,6 ·25 ·1,1· 1,0 = 23,76 кН;

• итого:

G4 = G41 + G42 = 72,55 + 23,76 = 96,31 кН;

Колонна по оси Б:

• подкрановая часть с консолями:

G51 =(0,8·8,65 + 2·0,6 · 0,65 + 0,65·0,65)0,4 ·25· 1,1· 1,0 = 89,35 кН;

• надкрановая часть:

G52 = G42 = 23,76 кН;

• итого:

G5 = G51 + G52= 89,35 + 23,76 = 113,11 кН.

Расчетная нагрузка от собственного веса подкрановых балок (по приложению XII [1]) и кранового пути (1,5 кН/м) будет равна:

G6 = (35 + 1,5·6,0)1,1·1,0 = 48,40 кН.

Временные нагрузки. Снеговая нагрузка для расчета поперечной рамы принимается равномерно распределенной во всех пролетах здания.

Нормативное значение снеговой нагрузки на 1 м² покрытия определяем по формуле (10.1) [13]:

S₀ = 0,7c_ec_tµSg = 0,7·1,0·1,0·1,0·1,8 = 1,26 кН/м²,

где с_е = 1,0 – коэффициент, учитывающий снос снега от ветра, принят по формуле (10.4) [13];

с_t = 1,0 – термический коэффициент, принят по формуле (10.6) [13];

µ = 1,0 – коэффициент перехода от веса снегового покрова земли к снеговой нагрузке, принят в соответствии с п. 10.2 [13];

Sg = 1,8 кПа – вес снегового покрова на 1 м² горизонтальной поверхности земли для г. Пенза (III снеговой район) в соответствии с таблицей 10.1 [13]. Расчетное значение снеговой нагрузки будет равно:

S = S₀ γ_f = 1,26·1,4 = 1,764 кН/м2,

где γ_f = 1,4 – коэффициент надежности по снеговой нагрузке согласно п. 10.12 [13].

При этом длительная составляющая будет равна 0,7·1,764 = 1,235 кН/м2, где коэффициент 0,7 принят по п. 10.11 [13].

Тогда расчетная нагрузка от снега на 1 м ригеля рамы с учетом шага колонн в продольном направлении и класса ответственности здания будет равна:

р_sn= 1,764 · 6,0 · 1,0 = 10,58 кН/м.

Длительно действующая часть снеговой нагрузки составит:

р_sn,l = 1,235 · 6,0 ·1,0 = 7,41 кН/м.

Крановые нагрузки. По приложению XV [1] находим габариты и нагрузки от мостовых кранов грузоподъемностью Q = 20/5 т (196,2/49 кН):

• ширина крана Вк = 5,6 м;

• база крана Aк = 4,4 м;

• нормативное максимальное давление колеса крана на подкрановый рельс Pmax,п = 170 кН;

• масса тележки Gт = 6,3 т;

• общая масса крана Gк = 22 т.

Нормативное минимальное давление одного колеса крана на подкрановый рельс (при 4 колесах):

Pmin,n = 0,5(Q + Qк ) – Pmax,п = 0,5(196,2 + 22·9,81) −170 = 36,01 кН.

Нормативная горизонтальная нагрузка на одно колесо крана, направленная поперек кранового пути и вызываемая торможением тележки, при гибком подвесе груза будет равна:

Тп = 0,5 ·0,05(Q + Qт) = 0,5·0,05(196,2 + 6,3·9,81) = 6,45 кН.

Расчетные крановые нагрузки вычисляем с учетом коэффициента надежности по нагрузке γ_f = 1,2 согласно п. 9.8 [13]. Определим расчетные нагрузки от двух сближенных кранов по линии влияния (рис. 3) без учета коэффициента сочетания ψ:

Рис. 3. Линия влияния давления на колонну и установка крановой нагрузки в невыгодное положение.

• максимальное давление на колонну:

Dmax = Pmax,п γf Σy· γп = 170 · 1,2 · 2,134 · 1,0 = 435,34 кН,

где Σy – сумма ординат линии влияния, Σy = 2,134;

• минимальное давление на колонну:

Dmin = Pmin,п γ_f Σy· γ_п= 36,01 · 1,2· 2,134 · 1,0 = 92,21 кН;

• тормозная поперечная нагрузка на колонну:

Т = Тп γ_f Σy· γ_п = 6,45 ·1,2 · 2,134 · 1,0 = 16,52 кН.

Ветровая нагрузка. Пенза расположена во II ветровом районе по скоростным напорам ветра. Согласно п. 11.1.4 [13] нормативное значение ветрового давления равно w₀ = 0,3 кПа.

Согласно 11.1.5 [13] эквивалентная высота z_e = h = 15,08 м, где h – высота здания. Коэффициент k(z_e), учитывающий изменение ветрового давления с учетом эквивалентной высоты вычисляем по формуле (11.4) [13]:

k(z_e)=k₁₀ (z_e / 10 )^2α = 1,0 (15,08/10)^0,3 = 1,131,

где параметры k₁₀ = 1,0 и α = 0,15 приняты по таблице 11.3[13] (см. приложение XVI [1]) для заданного типа местности А.

Нормативные значения средней составляющей ветровой нагрузки w_m определяем по формуле (11.2) [13]:

• для наветренной стены w_m=w₀ k(z_e)c_e= 0,3·1,131·0,8 = 0,270 кПа;

• для подветренной стены w_m–= w₀ k(z_e)c_e–= 0,3·1,131·0,5 = 0,170 кПа; где аэродинамические коэффициенты с_е = 0,8 и с_е– = 0,5 приняты по таблице Д.2 [13].

Пульсационную составляющую ветровой нагрузки будем вычислять по формуле (11.5) [13], следуя указаниям примечания к п. 11.1.8[13].

Для этого находим коэффициент пульсации давления ветра по формуле (11.6) [13]:

ζ(z_e)=ζ₁₀ (z_e / 10 )^–α = 0,76 (15,08/10)^–0,15 = 0,715,

где параметры ζ₁₀ = 0,76 и α = 0,15 приняты по таблице 11.3[13] (см. приложение XVI [1]) для заданного типа местности А.

По таблице 11.6 [13] (см. приложение XVI [1]) определяем коэффициент пространственной корреляции пульсаций давления v = 0,74 (при высоте здания h=15,08 м и длине здания равной произведению шага колонн в продольном направлении на число пролетов в продольном направлении по заданию: 6,0 · 5 = 30 м).

Теперь можно вычислить нормативные значения пульсационной составляющей ветровой нагрузки w_p по формуле (11.5) [13]:

• для наветренной стены w_p=w_mζ(z_e)v= 0,271 ·0.715·0,74 = 0,143 кПа;

• для подветренной стены w_p–= w_m–ζ(z_e)v = 0,17·0,715·0,74 = 0,090 кПа.

Тогда, согласно формулы (11.1)[13], с учетом коэффициента надежности

по нагрузке γ_f = 1,4 , шага колонн 6 м и с учетом коэффициента надежности по назначению здания γ_n= 1,0 получим следующие значения расчетных ветровых нагрузок:

• равномерно-распределенная нагрузка на колонну рамы с наветренной

стороны:

w₁= (w_m +w_p) γ_f L γ_n = (0,27+0,14)1,4·6,0·1,0 = 3,478 кН/м;

• то же, с подветренной стороны:

w₂= (w_m– +w_p–) γ_f L γ_n = (0,17 +0,090)1,4·6,0·1,0 = 2,184 кН/м;

• расчетная сосредоточенная ветровая нагрузка от давления ветра на ограждающие конструкции выше отметки 12,0:

W= (w₁+ w₂)·(h−h_нск) = (3,478 +2,184 )·(15,08−12,0)=17,44 кН.

Расчетная схема поперечной рамы с указанием мест приложения всех нагрузок приведена на рисунке 4.

При определении эксцентриситета опорных давлений стропильных конструкций следует принимать расстояния сил до разбивочных осей колонн в соответствии с их расчетными пролетами по приложениям VI – X [1].

Результаты по первому и второму этапам: