697

где tgi – тангенс угла наклона эпюры ветрового давления на участке с одно-

значной эпюрой.

Значения tgi для участков с однозначной эпюрой ветрового давления

От конструктивной схемы ветровой нагрузки (см. рис. 17) переходим к расчетной схеме.

Ветровая нагрузка, действующая выше отметки низа ригеля, приводится к сосредоточенным силам, приложенным на уровне оси нижнего пояса фермы. Высота шатра h2 принимается с учетом уклона кровли.

Для теплых кровель: h2 = hопф + Lmax2 tgα,

где tgα =1001,5 = 0,015 (при уклоне кровли i =1,5% ); Lmax – максимальный

пролет здания. Так как холодные кровли двускатные, то за Lmax принимает-

ся ширина всего здания.

Возможны две схемы загружения рамы (см. рис. 16). На рис. 16 вариант 1 – без промежуточных стоек фахверка; вариант 2 – при промежуточных стойках фахверка.

Вариант 1. Без промежуточных стоек фахверка.

Расчетная погонная ветровая нагрузка на раму W (кН/м) на участке h1 передается в виде равномерно распределенной:

- с подветренной стороны W под =W1под Вк , где Вк – шаг поперечных рам, м.

С грузовой площади шатра А1 (м2) нагрузка в виде сосредоточенной силы Fнав, Fпод (кН) переносится на узел сопряжения верхней части колон-

ны с ригелем.

Fнав =W2нав А1 =W2нав h2 Bк; Fпод =W2под А1 =W2под h2 Bк .

Вариант 2. Имеются колонны и промежуточные стойки фахверка. Расчетная погонная ветровая нагрузка на поперечную раму W (кН/м):

–с наветренной стороны W нав =W1нав В2к ;

–с подветренной стороны W под =W1под В2к ,

здесь Вк – шаг поперечных рам, м.

Ветровая нагрузка с ширины В2к передается стойками фахверка час-

тично на фундамент, а частично в виде сосредоточенной силы на поперечную раму в верхних узлах:

Fнав =W2нав А1 + 2 W1нав А2 ; А1 = h2 Bк; А2 = В4к h21 = Bк8 h1 .

Направление ветра может быть как в одну, так и в другую сторону. Поэтому расчет поперечной рамы выполняется на две схемы ветровых нагрузок: ветер слева; ветер справа. Загружение поперечной рамы ветровыми нагрузками показано на рис. 17.

4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСЧЕТНЫХ УСИЛИЙ В ЭЛЕМЕНТАХ ПОПЕРЕЧНОЙ РАМЫ

Каркас производственного здания представляет собой многократно статически неопределимую сквозную систему. В связи с этим определение расчетных усилий в элементах поперечной рамы каркаса представляет определенные сложности. При расчете рамы по программе «ЛИРА» сквозные колонны заменяют сплошными, а ригель можно оставить сквозным.

При расчете рамы по другим программам, а также по программе «ЛИРА» сквозные конструкции ригеля заменяют сплошными с эквивалентными жесткостями. При уклоне ригеля до 1:10 допускается в расчетах принять его горизонтальным.

На рис. 18 показана расчетная схема трехпролетной рамы с рекомендуемой нумерацией узлов и стержней, принятой при расчете по программе «РАМА»; расчет поперечной рамы по программе «ЛИРА» приведен в примере.

Определение жесткостей элементов поперечной рамы

Жесткости элементов поперечной рамы могут быть назначены на основании аналогичных проектов, по типовым сериям с учетом действующих нагрузок [5, 6, 9–11], на основании предварительных расчетов по формулам [8].

Определение жесткости ригеля

Изгибная жесткость ригеля ЕJiр (кН/м2) определяется по формуле:

где hф – высота фермы, м; Е – модуль упругости, Е = 2,1 104 кН/см2; АВП, АНП – площади сечений верхнего и нижнего поясов фермы, см2;

Продольная жесткость подкрановой части колонны:

EAнкр,i ≈ 2 EJнкр,i .

Изгибная жесткость надкрановой части колонны EIнкр,i определяется по формуле

где bв – высота сечения верхней части колонны, м; kв – коэффициент, учиты-

вающий разную жесткость верхней и нижней частей колонны; при жестком сопряжении ригеля с колонной kв=1,2…1,8; при шарнирном – kв = 1,8…2,3.

Продольная жесткость надкрановой части колонны:

EAв,i ≈ 4...5 EJв,i (кН).

Определение жесткостей колонны по среднему ряду

Изгибная жесткость подкрановой части колонны определяется по формуле

где Dmaxср – максимальное вертикальное давление на колонну по среднему ряду от мостовых кранов, кН; Nн,i – расчетная максимальная продольная си-

ла нижней части колонны от постоянной и снеговой нагрузок, кН:

= (qпост +qсн) (Li + Li+1),

2

где (qпост +qСН ) – погонные расчетные постоянная и снеговая нагрузки, оп-

ределяются по грузовой площади с шириной, равной шагу средних колонн; (Li + Li+1) – пролеты ферм, примыкающих к колонне.

Продольная жесткость подкрановой части колонны:

ЕАнср,i ≈ 2 ЕJнср,i .

Изгибная и продольная жесткости надкрановой части колонны ЕJвср,i

(кНм2), EAвср,i (кН) определяются по формулам:

Расчетные усилия в колонне

Результаты статического расчета поперечной рамы сводятся в таблицу расчетных усилий для колонны (например, выбирается колонна первого пролета по оси А), табл. 3. Усилия M и Q от нагрузок поперечного торможения кранов для схем № 11, 12, 13, 14 (для трехпролетной рамы) необходимо записывать с двумя знаками ±, имея в виду, что сила поперечного торможения может быть направлена как справа, так и наоборот. Количество строк в табл. 3 для записи расчетных усилий от крановой нагрузки принимается в зависимости от числа пролетов.

Определив в раме усилия от каждого из загружений, нужно найти их наиболее невыгодные сочетания, которые могут быть неодинаковыми для разных сечений колонны. В табл. 3 показаны четыре характерных сечения:

−для верхней части колонны: 1–1 – верхнее сечение; 2–2 – нижнее сечение;

−для нижней части колонны: 3–3 – верхнее сечение; 4–4 – нижнее сечение. По значениям M, N, Q от отдельных загружений составляют таблицу

сочетаний расчетных усилий (табл. 4).

Сочетания расчетных усилий

Расчет конструкций по предельным состояниям первой и второй групп выполняют с учетом неблагоприятных сочетаний нагрузок или соответствующих им усилий. Эти сочетания устанавливаются из анализа реальных вариантов одновременного действия различных нагрузок для рассматриваемой стадии работы конструкции. В зависимости от учитываемого состава нагрузок по СНиП 2.01.07-85*[3] принято различать два вида сочетаний нагрузок – основные и особые. В расчетах конструкций на основные сочетания нагрузок при учете одной кратковременной нагрузки коэффициент сочетаний Ψс =1, а при учете двух и более кратковременных нагрузок их значения ум-

ножаются на Ψс = 0,9 . Поэтому в сводной табл. 3, там, где приводятся уси-

лия от каждого вида кратковременной нагрузки, необходимо привести две графы с коэффициентами сочетаний Ψс =1 и Ψс = 0,9 . Нагрузки от снега,

кранов и ветра относятся к кратковременным. Нагрузки от вертикального давления кранов и поперечного торможения кранов рассматриваются при учете сочетаний как одна кратковременная нагрузка.

При определении расчетных комбинаций усилий одновременно рассматриваются усилия от вертикального давления мостовых кранов и усилия от поперечного торможения. Исходя из возможных фактических условий работы крана, принимают, что сила поперечного торможения может быть приложена к любой из колонн рассматриваемого пролета. Для однопролетной поперечной рамы здания от крановой нагрузки учитываются следующие схемы: крановая нагрузка от вертикального давления двух сближенных для совместной работы кранов и от поперечноготорможениядвухсближенныхдлясовместнойработыкранов.