3. Расчетно-конструктивная часть.

0. 3.1. Сбор нагрузок на раму.

3.1.1. Расчетная схема поперечной рамы.

За геометрические оси ступенчатых колонн принимаются линии, проходящие через центры тяжести верхней и нижней частей колонны. Несовпадение центров тяжестей дает эксцентриситет «е₀», который вычисляем:

е₀=0,5*( h_н- h_в )=0,5*(1000-450)=0,275м

3.1.2. Нагрузки на поперечную раму.

• Постоянная распределенная нагрузка от покрытия.

Состав покрытия	Нормативная нагрузка, кН/м2	Коэффициент надежности по нагрузке	Расчетная нагрузка, кН/м2
Защитный слой (битумная мастика с втопленным гравием) Гидроизоляция (4 сл. рубероида) Утеплитель (ρ=200 кг/м3; t=90 мм) Пароизоляция (1 сл. рубероида) Стальная панель с проф. настилом Собственная масса металлических конструкций шатра (фермы, фонари, связи)	0,4 0,2 0,18 0,05 0,35 0,3	1,3 1,3 1,2 1,3 1,05 1,05	0,52 0,26 0,22 0,07 0,37 0,32
	gn=1,48		g=1,76

Расчетная равномерно распределенная линейная нагрузка, действующая на ригель рамы вычисляем:

g_g=g*В_ф/cosά=1,76*12/1=21,1 кН/м

где В_ф - шаг стропильных ферм

Опорная реакция ригеля рамы:

F_R= g_g *L/2=21,1*30/2=317 кН

• Расчетный вес колонны. По табл. 12.1. [1] принято 0,3 кН/м²

Вес верхней части колонны равен 20% от веса колонны:

G_в =1,05*0,2*0,3*12* 15= 11,3 кН

Вес нижней части колонны равен 80% от веса колонны:

G_н = 1,05*0,8*0,3*12*15= 45,4 кН

Поверхностная масса стенового заполнения q_ст = 200 кг/м²

Переплетов с остеклением – 35 кг/м²

В верхней части колонны (включая массу этой части)

F₁=1,2*2*(4,7+3,15+0,65-1,2)*12+1,1*0,35*1,2*12+11,3=227 кН

В нижней части колонны

F₂=1,2*2*(11,3-6)*12+1,1*0,35*6*12+45,4=226кН.

• Снеговая нагрузка. Анадырь – V снеговой район; S_g=3,2 кН/м²

Линейно распределенная нагрузка от снега на ригель рамы

g_s = S_g    B_ф =3,2*1*12=38,4кН/м.

Опорная реакция ригеля

F_R= g_s *L/2=38,4*30/2=576 кН.

• Вертикальные усилия от мостовых кранов.

База крана (5,1 м); расстояние между колесами 2 кранов (1,2м); нормативное усилие колеса (280 кН) находим по приложению 1 [1].

Одно колесо крана ставят на среднюю опору, остальные колеса приближают к этой опоре, и строим линию влияния средней опоры.

∑y_i=0,58+0,92+1+0,66=3,16.

Расчетное усилие D_max, передаваемое на колонну колесами крана.

D_max =_f *ψ∑F_k*y+_g *G_пб

где F_k – нормативное вертикальное усилие колеса;

y - ордината линии влияния;

_f , _g , ψ - коэффициенты надежности по нагрузке и сочетаний;

ψ –коэффициент сочетаний, равный при учете нагрузок от 2 кранов (гр. 1К-6К)-0,85;

G_пб- вес подкрановой балки по табл. 12.1. [1].

G_пб=0,25*12*15=45 кН.

D_max = 1,1*0,85*280*3,16+1,05*45=874кН.

D_min = _f *ψ∑ F_k^˝ *y+_g *G_пб

F_k^˝ =(Q+G_к)/n₀- F_k

где F_k^˝ - нормативные усилия, передаваемые колесами другой стороны крана;

Q- грузоподъемность крана, кН;

G_к- масса крана с тележкой;

n₀- число колес с одной стороны крана.

F_k^˝ =(314+402)/2-280=78 кН.

D_min =827*78/280+47=277 кН.

• Сосредоточенные моменты от вертикальных усилий D_max, D_min.

е_к=0,5* h_н=0,5*1=0,5 м;

M_max = D_max * e_к =874*0,5=437 кНм

M_min = D_min * e_к =277* 0,5 = 138,5кНм.

• Горизонтальная сила от мостовых кранов.

T_кⁿ = 0,05 * (Q+G_Т)/n₀ = 0,05 *(314+85)/2= 10 кН

T =_f *ψ∑ T_кⁿ *y=1,1*0,85*10*3,16 = 29,5 кН.

Считаем, что сила Т приложена в уровне уступа колонны.

• Ветровая нагрузка. Анадырь –VII ветровой район; w₀ = 0,85кПа

тип местности «В»; коэффициент k при высоте до 5м = 0,5;до 10м = 0,65; до 20м = 0,85; до 30м = 0,98 см. прил. 3 [1].

Ветровое давление стеновыми панелями передается на стойки поперечных рам каркаса.

q_w = w₀  k  с  в  _w

где: w₀– нормативное давление ветра;

с - аэродинамический коэффициент: для верт. стен с наветренной стороны c = 0,8; для отсоса c = 0,6;

_w – коэффициент надежности по ветровой нагрузке, 1,4;

k – коэффициент, учитывающий высоту и защищаемость от ветра другими сооружениями;

в – ширина расчетного блока,6м;

С наветренной стороны:

q_w = 0,85 * 0,8 * 1,4 * 12 * k = 11,42 k

• Линейная распределенная нагрузка при высоте:

q_w1 - до 10 м –11,42 *0,65 = 7,42 кН/м;

q_w2 - до 20 м – 11,42 * 0,85 = 9,7 кН/м;

q_w3 - до 30 м – 11,42 *0,98 = 11,19 кН/м;

q₁ - для 20,2 м – 9,7+(11,9-9,7)*0,2/10 = 10,54 кН/м;

q₂ - для 26,35 м – 9,7+(11,9-9,7)*6,35/10 = 18,04 кН/м;

Сосредоточенные силы от ветровой нагрузки:

F_w =( q₁ + q₂ )*h/2=(10,54+18,04)*6,15/2=87,88 кН;

F_w^˝ = F_w*0,6/0,8 =87,88*0,6/0,8 = 65,91 кН,

а эквивалентные линейные нагрузки: k_э=0,714;

q_э = 11,42*0,714= 8,15кН/м;

q_э^» =8,15*0,6/0,8=6,11кН/м.