3.2 Временные нагрузки

3.2.1 Снеговая нагрузка

Полное нормативное значение снеговой нагрузки Sn для III района на 1м² площади горизонтальной проекции покрытия определяем по СНиП 2.01.07-85 с учетом понижающих коэффициентов К и К₁:

S_n=S₀KK₁=1,0·1·0,8·0,89=0,72 кПа, где:

K=1,2-0,1·v=1,2-0,1·4=0,8 ( v=4 м/с – скорость ветра для Москвы);

К₁ = 1 - 0,2(1 - b / 90)(H_n /10 -1)=1-0,2(1-24·2/90)(22/10-1)0,89;

S₀=1,0 кПа - для Москвы.

Пониженное (длительное) нормативное значение снеговой нагрузки для III района строительства:

S_nl =0,3· S_n = 0,3·0,72 = 0,21 кПа.

Для отношения q_n/ S_n = 4,85/0,72 = 6,73 > 0,8 = 1,4;

S= S_n=0,72·1,4=0,99 кПа.

На условные (сдвоенные) колонны крайнего ряда снеговая нагрузка передается в виде сосредоточенных сил F₆ с эксцентриситетом е₁ =0,1 м:

F_6n = S_n A= 0,72·144·0,95=97,1 кН ;

F₆= F_6n=97,1·1,4=135,9 кН .

Момент сил F_6n и F₆ :

М_6п = F_6ne₁ =97,1·0,1=9,7 кН;

М₆ = F₆e₁ =135,9·0,1=13,6 кН.

На колонны среднего рада снеговая нагрузка передается по оси надкрановой ветви (одностороннее нагружение крыши снегом не учитываем) в виде сосредоточенных сил F₇:

F_7n =2S_n A=2·0,72·144·0,95=194,3 кН;

F₇ = F_7n =194,3·1,4=272 кН.

В уровне сопряжения подкрановой и надкрановой ветвей колонн крайнего ряда передаются сосредоточенные моменты М₆ :

= - F_6n·0,5(h₁-h₂)= -97,1·0,5(1,3-0,6)= -34 кНм;

== -34·1,4= -47,6 кНм;

== -34·0,3·1,4= -14,3 кНм.

3.2.2 Крановые нагрузки

Построим линии влияния опорных реакций подкрановых балок, считая (условно) шаг колонн по крайним и средним рядам одинаковым и равным 12 м.

y₁=1;

y₂=10,8/12=0,9;

y₃=6,4/12=0,53;

y₄=7,6/12=0,63.

Определяем максимальное и минимальное давления колес крана:

Кран Q=20 тс: P_max=180 кН;

P_min=0,5(G+G_кр+Q)-P_max=0,5(63+255+200)-180=79 кН;

R_max= P_max(y₁+y₂+y₃+y₄)=180(1+0,9+0,53+0,63)=550,8 кН;

R_min= P_min(y₁+y₂+y₃+y₄)=79((1+0,9+0,53+0,63)=223,4 кН.

Нормативные и расчетные значения полных и длительных вертикальных крановых нагрузок определяем с учетом коэффициента сочетаний и коэффициента надежности по нагрузке =1,1.

Колонны крайнего ряда при работе двух кранов(=0,85):

= R_max=550,8·0,85=468,2 кН;

==468,2·1,1=515 кН;

= R_min=223,4·0,85=189,9 кН;

==189,9·1,1=208,9 кН;

=0,5=208,9·0,5=104,5 кН;

=0,5=515·0,5=257,5 кН.

Колонны среднего ряда при работе четырех кранов (=0,7):

= R_max=550,8·0,7=385,6 кН;

==385,6·1,1=424,1 кН;

= R_min=223,4·0,7=156,4 кН;

==156,4·1,1=172 кН;

=0,5=172·0,5=86 кН;

=0,5=424,1·0,5=212 кН.

Нормативные и расчетные значения горизонтальных крановых нагрузок (не более, чем от двух кранов в пролете):

H=0,05(G_m+Q)((y₁+y₂+y₃+y₄)=0,05(63+200) (63+255+200)=40,2 кН;

=H=40,2·0,85=34,2 кН;

==34,2·1,1=37,6 кН.

Вертикальные крановые нагрузки передаются на колонны с эксцентриситетом e₈, e₉, e₁₀:

е₈=-(h1-h2)/2=0,75-(1,3-0,6)/2=0,4 м;

e₉= e₁₀=0,75 м.

Сосредоточенные моменты - работают два крана:

=е₈=468,2·0,4=187,3 кНм;

=е₈=515·0,4=206 кНм;

=е₈=257,5·0,4=103 кНм;

=е₈=189,9·0,4=76 кНм;

=е₈=208,9·0,4=83,6 кНм;

=е₈=104,5·0,4=41,8 кНм.

Работают четыре крана:

=е₉=385,6·0,75=289,2 кНм;

=е₉=424,1·0,75=318,1 кНм;

=е₉=212·0,75=159 кНм;

=е₉=156,4·0,75=117,3 кНм;

=е₉=172·0,75=129 кНм;

=е₉=86·0,75=64,5 кНм.

=(-) е₁₀=(385,6-156,4)·0,75=171,9 кНм;

=(-)е₁₀=(424,1-172)·0,75=189,1 кНм;

=(-) е₁₀=(212-86)±0,75=94,5 кНм.

3.2.3 Ветровая нагрузка

Ветровую нагрузку передаём на колонны крайнего ряда в виде эквивалентно распределённой нагрузки. Предварительно вычисляем фактические значения ветровой нагрузки, отнесённые к единице площади поверхности наружных стен на высоте 5, 10, 15, 20, 22 м. Территория застройки отнесена к типу «В».

При высоте до 5 м от поверхности земли положительное значение ветрового давления (с наветренной стороны):

W₅=W₀KC_е=0,23·0,5·0,8=0,09 кПа;

отрицательное значение ветрового давления (с подветренной стороны):

= -W₀KC_еz= -0,23·0,5·0,5= -0,06 кПа.

При высоте от 5 до 10 м:

W₁₀ =0,23·0,65·0,8=0,12 кПа;

= -0,23·0,65·0,5= -0,07 кПа.

При высоте от 10 до 15 м (с учетом интерполяции W, выполненной для значений высот между 10 и 20 м):

W₁₅=0,23(0,65+5)0,8=0,14 кПа;

= -0,23(0,65+5)0,5= -0,09 кПа.

При высоте от 15 до 20 м:

W₂₀=0,23·0,85·0,8=0,16 кПа;

= -0,23·0,85·0,5= -0,1 кПа.

При высоте от 20 до 22 м (с учетом интерполяции W, выполненной для значений высот между 20 и 40 м):

W₂₀=0,23(0,85+2)0,8=0,16 кПа;

= -0,23(0,85+2)0,5= -0,1 кПа.

Приведение фактической нагрузки к эквивалентной равномерно распределенной выполняем из условия равенства моментов на уровне поверхности земли от фактической и эквивалентной нагрузки для здания, рассматриваемого как консольный брус. Момент от фактической нагрузки:

M_act=0,5W₅·22²+0,5(W₁₀-W₅)5(5+2·5/3)+0,5(W₁₅-W₁₀)5(10+2·5/3)+0,5(W₂₀-W₁₅)5(15+2·5/3)+0,5(W₂₂-W₂₀)2(20+2·2/3)=24 кНм;

=24·0,5/0,8=15 кНм;

W_э=2 M_act/H²=2·24/22²=0,1 кНм;

=2/H²=0,062 кПа.

Погонная равномерно распределённая по высоте здания ветровая нагрузка на условную колонну:

=W_эl₁=0,1·12=1,2 кН/м;

q==1,2·1,4=1,68 кН/м;

= - l₁= -0,062·12= -0,744 кН/м;

== -0,744·1,4= -1,04 кН/м.

Положительная и отрицательная составляющие распределенной нагрузки, действующие на часть здания, расположенную выше верха колонн, передаются на раму в виде сосредоточенных сил F₁₄ и :

=W_э(H_п-H)l₁=0,1(22-18)12=4,8 кН;

= (H_п-H)l₁=0,062(22-18)12=2,98 кН.

Полное нормативное и расчетное значение этих сил:

=+=4,8+2,98=7,78 кН;

==7,78·1,4=10,9 кН.