MK_v_1_release / 1. Расчетно-пояснительная записка / 04. Сбор нагрузок на поперечную раму

Сбор нагрузок на поперечную раму

Принимаем расчетную схему рамы с жестким сопряжением элементов.

Рис. 2.1

Изначально задаемся величинами:

– размер уступа колонны,

;

, – соотношение моментов инерции элементов рамы, принимаются приближенно, в зависимости от нагрузок и размеров рамы,

принимаем , .

Постоянные нагрузки

Производим сбор нагрузок, равномерно распределенных по длине ригеля рамы, включающих нагрузки от всех слоев кровли, конструкций фермы и связей.

Состав покрытия зависит от заданной конструкции покрытия: с прогонами или без них.

В случае беспрогонного покрытия непосредственно на стропильные фермы укладывают крупноразмерные плиты или панели шириной 1,5 или 3 м и длиной 6 и 12 м, совмещающие функции несущих и ограждающих конструкций.

№	Вид нагрузки	Нормативная нагрузка,	Коэффициент надежности по нагрузке	Расчетная нагрузка,
1.	Защитный слой (битумная мастика с втопленным гравием)	0,40	1,3	0,520
2.	Гидроизоляционный ковер (4 слоя рубероида)	0,20	1,3	0,260
3.	Утеплитель (плиты пенополистирольные ПСБ-35, )	0,03	1,2	0,036
4.	Пароизоляция (слой рубероида)	0,05	1,3	0,065
5.	Оцинкованный профилированный настил	0,14	1,05	0,147
6.	Стальная рама панели покрытия	0,20	1,05	0,210
7.	Стропильные фермы	0,35	1,05	0,368
8.	Связи покрытия	0,06	1,05	0,063
	Итого:

Данные взяты из табл. 1 [4] и табл. 11.3 [3].

Тогда линейная нагрузка на ригель рамы:

,

где – коэффициент надежности по назначению.

Опорная реакция ригеля рамы:

.

Далее найдем расчетный вес колонны, при этом будем считать, что вес верхней части составляет 20% от общего веса колонны, а нижней – 80%.

,

,

где – расход стали на колонну,

,

где 80 – расход стали на колонну, здания (по табл. 12.1 [3]).

,

К колонне привешиваются стеновые и панели и панели остекления, полностью передающие свой вес на колонну. Чтобы рассчитать этот вес, необходимо расположить панели по высоте здания, принять высоту парапета. Высота панелей: 600, 900, 1200, 1300, 1500, 1800, 2100, 3000 мм. Длина панели соответствует шагу колонн.

По периметру наружных стен зданий следует предусматривать ограждение на кровле. При высоте парапета менее 0,6 м следует дополнять решетчатым ограждением до высоты 0,6 м от поверхности кровли.

Так как высота здания от уровня пола до верха парапета составляет 15,0 м, принимаем следующую схему раскладки панелей (рис. 2.2)

При этом на верхнюю часть колонны приходится 10,87 м панелей, из которых 3,6 м – переплеты с остеклением. На нижнюю часть – 4,13 м, из них 1,8 м – переплеты с остеклением.

Подсчитаем нагрузку и , принимая во внимание, что поверхностная масса стеновых панелей , переплетов с остеклением – .

,

,

г

Рис. 2.2

де , – коэффициенты надежности по нагрузке стеновых панелей и переплетов остекления соответственно;

, , , – высоты стеновых панелей и переплетов с остеклением соответственно, приходящихся на верхнюю и нижнюю части колонны.

Момент, возникающий в верхней части колонны:

Снеговая нагрузка

Нормативная снеговая нагрузка зависит от снегового района и принимается в соответствии с [2], для г. Саратова (район III): .

Расчетная линейная нагрузка от снегового покрова на ригель рамы определяется по формуле:

.

Опорная реакция ригеля рамы:

.

Момент, возникающий от действия снеговой нагрузки:

.

Нагрузки от мостовых кранов

Расчетное усилие, передаваемое на колонну колесами крана, можно определить по линии влияния опорных реакций подкрановых балок при невыгоднейшем расположении кранов на балках. Такое расположение возникает при приближении вплотную двух ходовых частей мостовых кранов. Необходимо построить линии влияния при наезде каждого из колес крана на стык подкрановых балок, посчитать сумму ординат , выбрать максимальное значение этой величины, которая и будет характеризовать невыгоднейшее расположение.

Рис. 2.3

Расчетные усилия:

,

,

где – коэффициент сочетаний нагрузок от двух кранов, зависит от режима работы мостовых кранов, для среднего и легкого режимов (группы 1К­–6К);

, – нормативное вертикальное усилие колеса,

,

,

где – грузоподъемность крана;

, – масса крана и крановой тележки, тонн;

– число колес с одной стороны ходовой части крана.

,

.

Вес подкрановой балки:

,

где – расход стали на подкрановую балку,

,

где 80 – расход стали на подкрановую балку, здания (по табл. 12.1 [3]).

,

.

Тогда расчетные усилия:

,

.

Расстояние от оси подкрановой балки до оси, проходящей через центр тяжести нижней колонны:

.

Найдем изгибающие моменты, передаваемые силами , колонне:

,

.

Нормативное значение горизонтальной силы , возникающей из-за перекосов крана, торможения тележки, распирающего воздействия колес при движении по рельсам, для кранов с гибким подвесом груза равно:

,

Расчетная горизонтальная сила , передаваемая подкрановыми балками на колонну от сил :

.

Ветровая нагрузка

Нормативная ветровая нагрузка зависит от района строительства и принимается в соответствии с [2], для г. Саратова (район III): , также зависит от высоты над поверхностью земли. Изменение нормативной ветровой нагрузки в зависимости от высоты проектируемого здания учитывается коэффициентом (табл. Х [2] или прил. 3 [3]).

Расчетная линейная ветровая нагрузка, передаваемая на стойку рамы в какой-то точке по высоте определяется по формуле:

,

где – коэффициент надежности по ветровой нагрузке;

с – аэродинамический коэффициент, принимаемый для вертикальных стен – с наветренной стороны, – для противоположной стороны (отсоса).

По формуле для построим эпюру давления ветра по высоте стены здания. Для наветренной стороны (активного давления):

Для противоположной стороны (отсоса):

Промежуточные значения находят интерполяцией.

Ветровая нагрузка, действующая на участке от низа ригеля до наиболее высокой точки здания, заменяется сосредоточенной силой, приложенной в уровне низа ригеля рамы.

,

,

где , , , – значения ветрового давления на уровне низа ригеля и верха парапета соответственно, активного давления и отсоса;

– расстояние между точкой низа ригеля и точкой верха парапета.

Получив по эпюре давления ветра величины , , , найдем:

,

.

Изгибающий момент от действия ветрового давления:

,

где – высота колонны,

– эквивалентная нагрузка, равномерно распределенная по всей высоте, заменяющая фактическую линейную в виде ломаной прямой, равная

,

,

где находится по формуле:

,

где – коэффициент у поверхности земли;

– коэффициент на отметке ;

.

Тогда эквивалентная нагрузка:

,

.

Найдем изгибающие моменты, равные

,

.

Рис. 2.4

Учет пространственной работы каркаса

Учесть пространственную работу каркаса можно, определив смещение рамы в системе пространственного блока, состоящего из 5–7 плоских поперечных рам, соединенных в уровне ригеля и пространственных конструкций продольными элементами конечной жесткости.

Сложность заключается в определении величины, характеризующей отношение смещения отдельной рамы, включенной в пространственный каркас к ее смещению без учета работы блока. Эта величина обозначается , находится по формуле:

,

где – число колес кранов на одной нитке подкрановых балок ();

– сумма ординат, определяемая по линиям влияния;

, – коэффициенты упругого отпора, зависящие от параметра (табл. 12.2 [3]) характеризующего соотношения жесткостей поперечной рамы и покрытия:

,

где – коэффициент приведения ступенчатой колонны к эквивалентной по смещению колонне постоянного сечения, при жестком сопряжении ригеля с колонной:

,

где – коэффициент, принимаемый при определении реакции от смещения стойки на ) по табл. 12.4 [3];

– отношение суммы моментов инерции нижних частей колонн к моменту инерции продольных связей по нижним поясам фермы и эквивалентного момента инерции кровли (см. п. 12.3 [3])

Принимаем , , тогда:

.

.

При  , .

Из этого следует, что

.

9