3.Расчет поперечной рамы

Расчетная схема (рисунок 2) представляет собой многопролетную одноэтажную раму с шарнирно опертыми ригелями и жестко защемленными ступенчатыми стойками. Поперечные горизонтальные нагрузки (от ветра и торможения тележки кранов) передаются от одной стойки к другой через поперечные ригели, которые для простоты расчета полагаем недеформируемыми вдоль их осей – тогда горизонтальные перемещения всех стоек рам по верху становятся равными. При воздействии постоянной снеговой и ветровой нагрузок все рамы температурного блока деформируются одинаково, пространственная работа каркаса не проявляется. При воздействии крановых нагрузок, приложенных даже к одной раме, в работу вовлекаются все рамы блока, благодаря жесткому диску покрытия.

Рис.2

3.1. Нагрузки от покрытия.

Нагрузки на покрытие приведены в таблице. При грузовой площади

Рис.3

Сбор нагрузок от покрытия

Таблица №1

№	Наименование	Нормативная нагрузка, кПа	Коэффициент надёжности, f	Расчётная нагрузка, кПа
1	Рубероид	0,1	1,2	0,12
2	Цементная стяжка =30 мм, =18 кН/м3	0,54	1,2	0,648
3	Газобетон =180 мм, =6 кН/м3	1,08	1,2	1,296
4	Плиты покрытия 3х12 м	2,1	1,1	2,31
	Итого	gn=3,82		g=4,374

А_кр=12*15/2=90 м²

А_ср=12*15=180 м²

Постоянная нагрузка на крайнюю колонну от веса покрытия

N₁=4,374*90=393,66 кН.

Постоянная нагрузка на среднюю колонну от веса покрытия

N₃=4,374*180=787,32 кН.

Собственный вес балки равен 87,5 кН, нагрузка на крайнюю колонну от неё при _f =1,1

N₂=1,1*87,5/2=48,125 кН.

Нагрузка на среднюю колонну от неё при _f =1,1

N₄=1,1*87,5=96,25 кН.

Суммарная расчётная нагрузка на крайнюю колонну от веса покрытия

N=N₁+N₂ =393,66+48,125=441,785 кН.

Суммарная расчётная нагрузка на среднюю колонну от веса покрытия

N=N₃+N₄ =787,32+96,25=883,57 кН.

Усилие от массы надкрановой части колонны:

-крайняя: G_в=H_в∙b∙h_в∙γ_f ∙γ =3,45∙0,4∙0,6∙1,1∙25 =22,77 кН

-средняя: G_в=H_в∙b∙h_в∙γ_f ∙γ =3,45∙0,5∙0,6∙1,1∙25 =28,46 кН

Усилие от массы подкрановой части колонны:

-крайняя: G_н= (H_р- H_в) ∙b∙h_н∙γ_f ∙γ =(9,75-3,45)∙0,4∙0,7∙1,1∙25=48,51 кН

-средняя: G_н= (H_р- H_в) ∙b∙h_н∙γ_f ∙γ =(9,75-3,45)∙0,5∙0,8∙1,1∙25=69,3 кН

Сила N приложена на расстоянии 250+30+(600-250-30)/2=440 мм от разбивочной оси, её эксцентриситет относительно геометрической оси надкрановой части колонны:

_{e1 =440-600/2=140 мм}

Рис.4

3.2. Снеговая нагрузка.

По карте 1[1] определяем, что г. Иркутск расположен во 2-м снеговом районе с расчетным значением нагрузки от веса снегового покрова по табл. 4 [1] s_g =1,2 кПа. Тогда кратковременная расчётная нагрузка на крайнюю колонну от веса снегового покрова

Р=s_gA_кр =1,2∙90=108 кН.

Кратковременная расчётная нагрузка на среднюю колонну от веса снегового покрова

Р=s_gA_ср =1,2∙180=216 кН.

3.3. Ветровая нагрузка

По карте 3 [1] определяем, что г. Иркутск расположен во 2-м ветровом районе с нормативным значением ветрового давления по табл.5 [1] w₀=0,3 кПа. По табл.6 [1] находим, что при высоте до 5 м k₁=0,5; при высоте 10 м k₂=0,65; при высоте 20 м k₃=0,85. По схеме №2 прил.4 [1] принимаем аэродинамические коэффициенты с_е=0,8 с наветренной стороны и с_е3=0,6 с подветренной (активное и пассивное давление).

Рис.5

Находим значения поправочных коэффициентов на уровне низа шатра (при высоте здания до верха колонны 12 м).

k_н=0,638.

и на уровне шатра

k_в=0,67.

Расчётные значения W определяем из объёма фигуры ветрового давления на шатровую часть:

W=0,5(k_н+k_в)∙(с_е+с_е3)∙Н_ш∙l∙_f∙₀=

=0,5∙(0,638+0,67)∙(0,8+0,6)∙1,42∙12∙1,4∙0,3=6,55 кН.

Для приведения фактической нагрузки к эквивалентной нагрузке q, равномерно – распределённой по высоте, удобнее всего найти вначале эквивалентное значение коэффициента k_э. Сделать это можно через равенство статических моментов S (относительно заделки колонны) площадей фактической и эквивалентной эпюр ветрового давления, принимая значения ₀ и с_е равными 1.

Принимая с некоторым приближением линейное возрастание нагрузки по высоте от 5 до 9,6 м, получим от фактической эпюры:

S=k₁∙9,6∙(9,6/2+0,15)+0,5∙(k_н-k₁)∙4,6∙(4,6∙2/3+5+0,15).

От эквивалентной прямоугольной эпюры:

S=k_э∙9,6∙(4,8+0,15).

Из первого, при k₁=0,5 и k_н=0,638:

0,5∙9,6(9,6/2+0,15)+0,5∙(0,638-0,5)∙4,6∙(4,6∙2/3+5+0,15)= k_э∙47,52

26,37= k_э∙47,52→ k_э=0,555

Тогда эквивалентная величина расчётной равномерно распределённой ветровой нагрузки с наветренной стороны:

q_=k_э∙с_е∙l∙_f∙₀ =0,555∙0,8∙12∙1,4∙0,3=2,24 кН/м,

а с подветренной стороны:

q_’=k_э∙с_е3∙l_f∙₀ =0,555∙0,6∙12∙1,4∙0,3=1,678 кН/м.