3. Расчет поперечной рамы

Расчетная схема рамы:

Расстояние между центрами тяжести

верхнего и нижнего участков колонны:

е₀=0,5(h_н-h_в)=0,5∙(1500-1000)=0,25м

Соотношение моментов инерции:

;

Если J_в=1, тоJ_н=5 значитJ_р=20 (J_н∙4)

Сопряжение ригеля с колонной жесткое.

Нагрузки на поперечную раму

Все нагрузки подсчитываются с учетом коэфф. надежности по назначению (γ_н=0,95)

1). Постоянная нагрузка:

Нагрузку на 1м²кровли подсчитаем в таблице № 6

Таблица 6

Состав покрытия	Нормативная, кПа	γн	Расчетная, кПа
Защитный слой	0,42	1,3	0,55
Гидроизоляция	0,2	1,3	0,26
Утеплитель (пенопласт) γ=0,5кН/м3,t=50мм	0,03	1,2	0,04
Пароизоляция	0,04	1,3	0,05
Стальная панель с профилированным настилом	0,35	1,05	0,37
Собственный вес металл. конструкций шатра	0,3	1,05	0,32
Итого	=1,34		=1,59

Расчетная равномерно распределенная линейная нагрузка на ригель рамы по формуле:

, (12.3 [3]), где

b_ф=12м – шаг стропильных ферм;

cosα=1 – косинус угла наклона покрытия (при уклоне допринимается равным 1)

кН/м

Опорная реакция ригеля рамы:

кН

Расчетный вес колонны:

Верхняя часть (20% веса):

G_в=0,95∙1,05∙0,2∙0,4∙12∙15=14кН;

Нижняя часть (80% веса):

G_н=0,95∙1,05∙0,8∙0,4∙12∙15=57кН, где

0,95 – коэфф. надежности по назначению;

1,05 – коэфф. перегрузки;

0,2 и 0,8 -20% и 80% соответственно;

0,4кПа – расход стали для колонн на 1м²здания (табл. 12.1 [3]);

12м – шаг колонн;

15=0,5l– половина пролета.

Стены самонесущие.

2). Снеговая нагрузка:

По табл. 4 [2] вес снегового покрова p₀=3,2кПа

(Н. Уренгой)

При , коэфф. перегрузкиn=1,6

Линейная распределенная нагрузка от снега на ригель

рамы по формуле (12.9 [3]):

q_сн=γ_н∙n∙c∙p₀∙b_ф, где

с=1 (при α≤25⁰) – коэфф. перехода от нагрузки на земле к нагрузке на 1м²проекции кровли;

q_сн=0,95∙1,6∙1∙3,2∙12=58,37кН/м

Опорная реакция ригеля рамы Кн

3). Вертикальные усилия от мостовых кранов:

База крана К=5,1м. Нормативное усилие колеса F_{к max}=355кН (тяж. режим работы)

D_max=γ_н(n∙n_c∙∑F_{к max}∙y+n∙G_п+n∙g^н∙b_т∙b), (12.5 [3]), где

D_max– расчетное усилие, передаваемое на колонну колесами крана;

n_c=0,95 – коэфф. сочетаний (для тяж. режима работы);

F_{к max}=355кН – нормативное вертикальное усилие колеса;

y=0,47+0,9+1+0,57=2,94 – ордината линии влияния;

G_п=0,25∙12∙15=45кН – вес подкрановой балки (по табл. 12.1 [3]);

g_н=1,5кН – полезная нормат. нагрузка на тормозной площадке;

b_т=1,5м – ширина тормозной площадки

b=12м – шаг колонн;

n– коэфф. перегрузки:

n=1,1– для кранов;

n=1,05 – для конструкций;

n=1,2 – коэфф. динамичности кранов.

D_max=0,95∙(1,1∙0,95∙355∙2,94+1,05∙45+1,2∙1,5∙1,5∙12)=0,95(1091+47+32)=1170кН

D_min=γ_н(n∙n_c∙∑F_к^’∙y+n∙G_п+n∙g^н∙b_т), где

F_к^’=(9,8Q+Q_к)/n₀-F_{к max}(12.6 [3]), где

Q=30т – грузоподъемность крана;

Q_к=680кН – вес крана с тележкой;

n₀=2 – число колес с одной стороны крана.

F_к^’=(9,8∙30+680)/2-355=132кН

D_min=0,95∙(1,1∙0,95∙132∙2,94+47+32)=0,95(406+47+32)=485кН

4). Сосредоточенные моменты от вертикальных усилий D_maxиD_min:

M_max=D_max∙e_к;

M_min=D_min∙e_к, (12.7 [3]), где

e_к=0,5h_н=0,5∙1,5=0,75м – расстояние от оси подкрановой балки до оси, проходящей через центр тяжести нижней части колонны.

M_max=1170∙0,75=878кН∙м;

M_min=485∙0,75=364кН∙м.

5). Горизонтальная сила от мостовых кранов, передаваемая одним колесом:

T=γ_н∙n∙n_c∙∑T_к^н∙y, (12.8 [3]), где

T_к^н=0,05(9,8Q+G_т)/n₀, (12.4 [3]),где

G_т=125кН – вес тележки крана

T_к^н=0,05(9,8∙30+125)/2=10,5кН

Т=0,95∙1,1∙0,95∙10,5∙2,94=31кН

Считаем условно, что сила Т приложена в уровне уступа колонны.

6). Ветровая нагрузка:

Нормативный скоростной напор ветра g₀=0,23кПа [2].

Тип местности В – городские территории, лесные массивы и другие местности, равномерно покрытые препятствиями высотой более 10м.

q_в=γ_н∙n∙g₀∙k∙c∙b, (12.10 [3]), где

k- коэфф. для высоты 10м – 0,65; 20м – 0,9;

q_в– расчетная линейная ветровая нагрузка;

γ_н=0,95

n=1,2– коэфф. перегрузки;

g₀=0,23кПа - нормативный скоростной напор ветра;

с=0,8 (с наветренной стороны); с=0,6 (для отсоса);

b=12м – ширина расчетного блока (шаг колонн).

q_в=0,95∙1,2∙0,23∙0,8∙12k=2,52k

Линейная распределенная нагрузка при высоте:

до 10м = 2,52∙0,65=1,64кН/м;

до 20м = 2,52∙0,9=2,27кН/м;

при 16,6м=кН/м;

при 19,75м=кН/м.

Сосредоточенные силы от ветровой нагрузки:

, (12.12 [3]), где

q₁=2,1кН/м;

q₂=2,25кН/м;

h’=3,15м – высота фермы.

кН

кН

Эквивалентные линейные нагрузки:

q_э=q_в10∙α, (12.11 [3]), где

q_в10=1,64кН/м;

α=1,1

q_э=1,64∙1,1=1,8кН/м

кН/м