Сбор нагрузок на поперечную раму

Нагрузки на раму определяются на основании СП 20.13330.2016 «Нагрузки и воздействия» [7]. Согласно п.п.5.1 и 5.2 этого свода правил различают постоянные Pd  и временные Pl  нагрузки. В нашем случае к постоянным нагрузкам, действующим на раму, следует отнести собственный вес конструкций покрытия, а к временным – технологическую (крановую), снеговую и ветровую нагрузки.

 

 

Постоянная нагрузка

Нагрузка на 1м² покрытия обычно подсчитывается в табличной форме на основании задания и принятого конструктивного решения. В Приложении приводятся справочные данные по нагрузкам и коэффициентам надежности по нагрузке γ_f для различных несущих и ограждающих элементов покрытия. Сбор нагрузок на ригель рамы для рассматриваемого примера представлен в таблице 2.1. При этом нагрузка от конструктивных элементов, не рассчитываемых в курсовом проекте, принимается ориентировочно.

 

Таблица 2.1

№ п/п	Наименование	pd1n, кПа	γf	pd 1, кПа
1.	Защитный слой (гравий)	0,4	1,3	0,52
2.	Рубероид	0,2	1,3	0,26
3.	утеплитель	0,1	1,3	0,13
4.	пароизоляция	0,05	1,2	0,065
5.	Прогоны+профнастил	0,25	1,05	0,325
6.	Собственный вес МК	0,25	1,05	0,325
	Итого:	1,25		1,495
Временная нагрузка
7.	Снеговая	2.01	1	2.01

6 снеговой район, поэтому по таблице 10.1 [7] получаем Sg =3 кПа, тогда

S 0 = ce * ct * µ * S g =0,67*1*1*3=2.01 (кПа).

Грузовая площадь

=(3/2+3/2)*(6/2+6/2)=18

Узловая нагрузка

 

Погонная постоянная нагрузка

кН

 

Ветровая нагрузка

Согласно п.11.1.2 [7] нормативное значение ветровой нагрузки w следует определять как сумму средней wm  и пульсационной wp  составляющих.

Нормативное значение средней составляющей ветровой нагрузки wm  в зависимости от эквивалентной высоты ze  над поверхностью земли следует определять по формуле (11.2) [7]

wm =w0k(ze)c,

где w0 - нормативное, значение ветрового давления,

k(ze) - коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления для высоты ze и определяемый по таблице 11.2 или по формуле (11.4) [7] в зависимости от типа местности;

с - аэродинамический коэффициент, определяемый по приложению В.1 [7].

Нормативное значение ветрового давления w0 принимается в зависимости от ветрового района по таблице 11.1 [7]. II ветровой район, поэтому из таблицы 11.1 имеем w0=0,30кПа.

Эквивалентная высота ze определяется по п.11.1.5 [7] следующим образом.

1. Для башенных сооружений, мачт, труб и т.п. сооружений ze  = z.

2. Для зданий:

а) при h ≤ d → ze   = h;

б) при d < h ≤ 2 d:

для z ≥ h - d → ze   = h;

для 0 < z < h – d → ze   = d;

в) при h > 2 d:

для z ≥ h – d → ze   = h;

для d < z < h - d → ze   = z;

для 0 < z ≤ d → ze   = d.

Здесь z - высота от поверхности земли;

d - размер здания (без учета его стилобатной части) в направлении, перпендикулярном расчетному направлению ветра (поперечный размер);

h - высота здания.

В рассматриваемом случае высота здания от уровня земли до верха покрытия h = 15,8м, а длина здания по заданию d = 108 м, поэтому ze  = h и по таблице

11.2 [7] для типа местности «А» находим по интерполяции k (15,8) =1,15. Нам понадобятся также значения последнего коэффициента на уровне верха колонны и на высоте 10м  от уровня пола – k (12,6) = 1,075, k (10,0) = 1,0.

Согласно приложению В.1.2    [7], для наветренной стороны здания с = 0,8, а для подветренной стороны – c’ = 0,6.

Расчетная погонная ветровая нагрузка находится по формуле

причем, согласно п.11  [7],  коэффициент  надежности  по  нагрузке  для  ветровой нагрузки  f   =, поэтому

- для наветренной стороны здания

p l 2, 5= 0,17*0,75*0,8*1*1*6 =1,62  (кПа),

p l 2, к = 0,17*1,075*0,8*1*1*6 = 2.33 (кПа),

p l 2, ф = 0,17*1,15*0,8*1*1*6 = 2.48(кПа),

 

- для подветренной стороны

p` l 2, 5= 0,17*0,75*0,6*1*1*6 =2.16 (кПа),

p` l 2, к = 0,17*1,075*0,6*1*1*6 = 3.096 (кПа),

p` l 2, ф = 0,17*1,15*0,6*1*1*6 = 3.312 (кПа),

Рис. 2.2

- для наветренной стороны здания

pl   2, экв =  p l 2, 5*1,07=1.62*1,07 (кН/м),

- для подветренной стороны

p`l   2, экв= p` l 2, 5*0,92=2.16*1,07 =     (кН/м),

Помимо распределенной ветровой нагрузки на колонны здания следует учесть давление ветра на боковые плоскости покрытия (шатер). Это давление обычно прикладывается в уровне нижних поясов стропильных ферм в виде сосредоточенных сил. Значение величины давления ветра на шатер с наветренной стороны равно площади части фактической эпюры  ветрового давления ограниченной отметками низа стропильной фермы (+16,600) и верха (+20,100) покрытия:

- для наветренной стороны здания

- для подветренной стороны

Нагрузка от мостовых кранов

Поскольку, согласно заданию на курсовой проект, проектируется здание механосборочного цеха, в котором краны проводят технологические и перегрузочные работы средней интенсивности, по таблице А.1 приложения А [7] режим их работы 5К. Согласно п. 9.13 [7] вертикальные нагрузки при расчете прочности и устойчивости рам, колонн, фундаментов, а также оснований в зданиях с мостовыми кранами следует принимать не более чем от двух наиболее неблагоприятных по воздействию кранов.

Расчетное вертикальное давление двух сближенных кранов на колонну, к которой приближены тележки с грузом.

где   – коэффициент надежности по нагрузке для крановой нагрузки,   = 1,2 ([7], п. 9.8);

  = 1 – коэффициент сочетаний для крановой нагрузки([7], п. 9.18);

– коэффициент надежности по нагрузке для постоянной нагрузки от собственного веса подкрановых конструкций, = 1,1 ([7], табл. 7.1)

F_Kimax   – нормативное максимальное вертикальное давление колеса крана на путь (Приложение, таблица П.1). В проекте допускается принимать среднее значение.

F_{K, max} =315кН,

уi  – ординаты линии влияния опорного давления подкрановых балок на колонну.

Два сближенных крана устанавливают на подкрановых балках относительно расчетной рамы таким образом, чтобы значение F K max × å y i было наибольшим. Обычно это имеет место в случае, когда крайнее колесо одного крана расположено по оси рассматриваемой рамы (рис. 2.3).

D max= 315(0.15+0.8*1)*1,1 =675 (кН).

Dmin= 95(1+0,58+0.15)*1,1 = 203.75(кН), причем

n 0 =2– число колес с одной стороны крана;

Q – грузоподъемность крана (по основному крюку) в тс;

Gк – вес крана в кН.

Dmin определяется по той же формуле, что и Dmax, но с заменой FKmax  на Fmin.

В соответствии с п.9.4 [7] нормативное значение горизонтальной нагрузки , направленной поперек кранового пути и вызываемой торможением тележки, для кранов с гибким подвесом груза следует принимать равным 0,05 суммы подъемной силы крана и веса тележки. Эту нагрузку следует учитывать при расчете поперечных рам зданий и балок крановых путей. При этом принимается, что нагрузка передается на одну сторону (балку) кранового пути, распределяется поровну между всеми опирающимися на путь колесами крана и может быть направлена как внутрь, так и наружу рассматриваемого пролета.

Рис. 2.3

GТ =380кН – собственный вес тележки (Приложение, таблица П.1).

Расчетное горизонтальное давление мостовых кранов на колонну:

Т = g n × g f × y × T n _K  å y i = 10,5(1+0,575+0,9+0,475)*1,1= 23 (кН)

Согласно п.9.6 [7] горизонтальные нагрузки от торможения моста и тележки крана считаются приложенными в месте контакта ходовых колес крана с рельсом. В курсовом проекте для упрощения расчета допускается прикладывать давление Т на уровне уступа в месте изменения сечения колонны.

После окончания сбора нагрузок целесообразно изобразить расчетную схему рамы с действующими на нее нагрузками.