1.2 Определение постоянных и временных нагрузок на поперечную раму.

1. Постоянные и временные нагрузки.

Постоянные нагрузки. Распределённые по поверхности нагрузки от веса конструкции покрытия заданного типа приведены в табл. 1.2. С учётом коэффициента надёжности по назначению здания _n = 1 и шага колонн в продольном направлении 6 м, расчётная нагрузка на 1 м ригеля рамы будет равна

G=21,23кН/м.

Нормативная нагрузка от 1 м² стеновых панелей из бетона на пористом заполнителе марки по плотности D800 при толщине 200мм составит 8,8·0,2=1,76кН/м^² где ρ = 8,8 кН/м³ плотность бетона на пористом заполнителе, определяемая согласно п.2.13 [3]. Нормативная нагрузка от 1 м² остекления в соответствии с пр.XIV [1] равна 0,5 кН/м².

Таблица 1.2

Элемент покрытия	Нормативная нагрузка, кН/м²	Коэффици- ент надёжности по нагрузке	Расчетная нагрузка, кН/м²
Кровля: Слой гравия, втопленный в битум	0,16	1,3	0,208
Трёхслойный рубероидный ковёр	0,09	1,3	0,156
Цементная стяжка (=15 мм,=18кН/м³)	0,36	1,3	0,468
Ячеисто-бетонные плиты 100 (=30кН/м³)	0,6	1,3	0,78
Пароизоляция (слой рубероида на битумной мастике)	0,03	1,3	0,039
Ребристые плиты покрытия размером 3х6 с учётом заливки швов (=65,5 мм,=25 кН/м³)	1,637	1,1	1,801
Решетчатая балка (Vb=2,6 м³, пролёт 18 м, шаг колонн 6м, бетон тяжёлыйD2400) 2,6·19,9/(18,0·6)=0,479 кН/м²	0,642	1,1	0,706
Итого:		3,089	3,538

Расчётные нагрузки от стен и остекления оконных переплетов:

На участке между отметками 11,4м и 13,8м

G₁ = 2,4·6·1,76·1,1·1 = 47,04 кН.

На участке между отметками 7,8м и 11,4м

G₂ = (1,2·6·1,76+2,4·6·0,5)·1,1·1 = 27,48кН.

На участке между отметкам 0,0 и 7,8м

G₃= (1,2·6·1,76+6,6·6·0,5)·1,1·1 = 53,22кН.

Расчётные нагрузки от собственного веса колонн из тяжёлого бетона

Колонна по оси А, подкрановая часть с консолью:

G₄₁ = (0,7·8,25+0,6·0,6+0,5·0,6·0,6)·0,4·25·1,1·1 = 69,465кН.

Надкрановая часть: G₄₂ = 0.4·0.6·339·25·1.1·1 = 25,74кН.

Итого: G₄ = G₄₁+G₄₂ = 69,465+25,74= 116,06кН.

Колонна по оси Б, подкрановая часть с консолями:

G₅₁=(0,8·8,25+2·0,6·0,65+0,65·0,65)·0,4·25·1,1·1=85,822кН.

Над крановая часть: G₅₂=G₄₂=25,74кН,

Итого: G₅=G₅₁+G₅₂=85,822+25,74=129,00кН.

Расчётная нагрузка от собственного веса подкрановых балок (пр. XII [1]) и кранового пути (1,5 кН/м) будет равна:

G₆= (35+1,5·6)·1,1·1=48,4 кН.

Временные нагрузки. Снеговая нагрузка для расчёта поперечной рамы принимается равномерно распределённой во всех пролётах здания. Для заданного района строительства (г. Самара) по [7] определяем нормативное значение снегового покрова So=1,5 кПа (p-н 4 ) и соответственное полное нормативное значение снеговой нагрузки S=So·=1,5·1=1,5 кПа. Коэффициент надёжности для снеговой нагрузки f =1.4. Тогда расчётная нагрузка от снега на 1 м ригеля рамы с учётом класса ответственности здания будет равна Рsn=0,7·1,4·6·1=12,6 кН/м. Длительно действующая часть снеговой нагрузки согласно п.1.7 [7] составит:

Р_sn,l = 0,5·P_sn = 0,5·12,6 = 6,3 кН/м.

1.2.2 Крановые нагрузки.

По пр. XV [1] находим габарит нагрузки от мостовых кранов грузоподъёмностью Q=10 т ширина крана В_к =5,4 м; база крана А_к =4,4 м; нормативное max давление колеса крана на подкрановый рельс Рmax,n =85 кН; масса тележки Gт =2,4 т; общая масса крана Gк =13,0 т. Нормативное max давление одного колеса крана на подкрановый рельс (при 4 колёсах):

Рmin,n = 0.5·(Q+Qк) - Рmax,n = 0.5·(313.9+8.7·9.81) – 105,48=27,8 кН

Нормативная горизонтальная нагрузка на одно колесо крана, направленная поперёк кранового пути и вызываемая торможением тележки, при гибком подвесе груза будет равна: Тn = 0.5·0.05·(Q+Qт) = 0,5·0,05·(313.9+8.7·9,81) = 9.98 кН.

Расчётные крановые нагрузки вычисляем с учётом коэффициента надёжности по нагрузке _f = 1.1 согласно п. 4.8 [7]. Определим расчётные нагрузки от двух сближенных кранов по линии влияния (рис.2) без учёта коэффициента сочетания : Max давление на колонну Dmax = Р_max,n·_f ·y·_n= 105,48·1.1·1.95·1=205,70 кН, где y-сумма ординат линии влияния y = 1+0,8+0,15 = 1,229; Min давление на колонну:

 №2

Dmin = Р_min,n·_f·y·_n = 68.64·1,95·1.1·1 = 63,28 кН. Тормозная поперечная нагрузка на колонну Т=Т_n·_f·y·_n=9,98·1.1·1,95·1=21,41кН.

Рис.2 Линия влияния давления на колонну и установка крановой нагрузки в невыгодное положение.

3. Ветровая нагрузка.

Самара расположена в 3 ветровом районе по скоростным напорам ветра. Согласно п.6.4 [7] нормативное значение ветрового давления w _o = 0.23 кПа.

Для заданного типа местности A с учётом коэффициента k (табл. 6 [7]) получим следующие значения ветрового давления по высоте здания:

На высоте до 5 м: W_n1=0,75·0.23=0,285 кПа.

На высоте до 10 м: W_n2=1·0,23=0,380 кПа.

На высоте до 20 м: W_n3=1,25·0,23=0,475 кПа.

Согласно рис. 1, вычислим значение нормативного давления на отметках верха колонн и покрытия:

На отметке 12,0 м W_n4=0,23+[(0,287-0,23)/10]·(12-10)=0,410кПа.

На отметке 15,77 м W_n5=0,23+[(0,287-0,23)/10]·(15,77-10)=0,443 кПа.

Переменный по высоте скоростной напор ветра заменяем равномерно распределённым, эквивалентным по моменту в заделке консольной балки длиной 10,8 м.

Wn={2[W_n1·h₁²/2+(W_n1+W_n2)·(h₂-h₁)·(h₁+(h₂-h₁)/2)+(W_n2+W_n4)/2·(h₄-h₂)·(h₂+(h₄-h₂)/2)]/h₄²={2·(0.172·5²/2+(0.172+0.23)·(10-5)·(5+(10-5)/2)+(0.23+0.233)/2·(12-10)·(10+(12-10)/2)}/12²=0.357 кПа.

Для определения ветрового давления с учетом габаритов здания находим по пр. 4 [7] аэродинамические коэффициент c_e = 0,8 и c_e3 = - 0,4. Тогда с учётом коэффициента надёжности по нагрузке _f = 1.4 и с шагом колонн 6 м получим:

расчётная равномерно-распределённая нагрузка на колонну рамы с наветренной стороны W₁=0.2053·0.8·1.4·6·1=2,37 кН/м; то же, с подветренной стороны W₂=0.2053·0.4·1.4·6·1=1,18 кН/м; расчётная сосредоточенная ветровая нагрузка от давления ветра на ограждающие конструкции выше отметки 12.0 м:

W= (W_n4+W_n5) · (h₅-h₄) · (c_е-c_е3) · _f · L · _n/2=(0.233+0.231)·(15,77-12)·(0.8-0.4)·1.4·6·1/2=11,90 кН.

Рис.3. К определению эквивалентного нормативного значения ветрового давления.