Статический расчет поперечной рамы

В одноэтажных промзданиях из сборного железобетона опирание стропильной конструкции (балки, фермы, арки) осуществляется сверху на оголовник колонны с приваркой металлических закладных деталей. В соответствии с таким конструктивным решением в статической расчетной схеме поперечной рамы промздания примыкание ригеля к стойке (колонне) принимается шарнирное. При этом стойки рамы имеют переменную жесткость по высоте, так как надкрановая и подкрановая части колонны имеют разные размеры сечений (см. рис. 3.1).

Статическому расчету рамы должен предшествовать сбор нагрузок. На раму промздания действуют следующие нагрузки:

1) постоянная:

а) от собственной массы покрытия (с учетом массы стропильной конструкции) - прикладывается к раме в верхнем сечении стойки с соответствующим эксцентриситетом в виде опорной реакции стропильной конструкции (см. рис. 3.2);

б) от массы подкрановой балки и рельса с креплениями - прикладывается в уровне крановой консоли по оси поперечного сечения подкрановой балки;

в) от массы колонны - может быть приложена в виде сосредоточенных сил в нижних сечениях надкрановой и подкрановой частей колонн (как масса соответствующей части) либо в виде распределенных нагрузок (как погонная масса соответствующих частей колонны);

г) нагрузка от стенового ограждения - определяется в зависимости от конструктивного решения стен (навесные, самонесущие, несущие); прикладывается в виде сосредоточенных сил в местах крепления стен к колонне с соответствующим эксцентриситетом (только для навесных стен). Допустимо приложить эти силы по геометрическим осям колонны;

2) снеговая на покрытии - прикладывается к раме аналогично нагрузке, указанной в п. 1-а);

3) вертикальное крановое давление D_max, D_min - определяется от двух сближенных кранов с использованием линий влияния опорной реакции двух смежных подкрановых балок, опертых на колонну (см. рис. 3.4); прикладывается нагрузка аналогично указанной в п. 1-б);

4) горизонтальная крановая нагрузка Т_поп от поперечного торможения тележки крана с грузом - определяется с использованием той же линии влияния, что и в предыдущем пункте; прикладывается нагрузка Т_поп к колонне в уровне верха подкрановой балки; технические характеристики крана (вертикальное давление на одно колесо крана, габариты и масса элементов крана) приведены в ГОСТе [8, 12] (см. рис. 3.3, 3.4, 3.5);

5) нагрузка от ветра определяется с учетом района строительства по СНиП [9]. Ширина грузовой площади для ветровой нагрузки, приходящейся на одну раму, равна шагу рам. Для удобства статического расчета рамы фактическая ступенчатая эпюра давления ветра (обусловленная увеличением давления ветра каждые 10 м по высоте здания) может быть приведена к эквивалентной, равномерно распределенной по высоте колонны. При этом эквивалентная нагрузка должна создавать такой же момент в уровне защемления колонн (то есть у верхнего обреза фундамента), как и фактическая.

Ветровая нагрузка прикладывается к раме в виде: - распределенной от верхнего обреза фундамента до низа стропильной конструкции, и - сосредоточенной силы W в уровне верха стоек. Величину W определяют, как в консоли, загруженной ветровой нагрузкой в пределах высоты от низа стропильной конструкции до верхней точки покрытия (в коньке). Ветровая нагрузка должна прикладываться с наветренной стороны рамы (активное давление) и с подветренной (пассивное давление, отсос).

После определения нагрузок составляется расчетная схема рамы, на которой указываются все величины нагрузок и места их приложения (относительно оси стоек и по высоте рамы). Схемы загружения рамы приведены на рис. 3.5.

Статический расчет рамы может быть выполнен любым методом строительной механики либо с применением ЭВМ. При использовании ЭВМ для статического расчета рамы студенту предлагается (в учебных целях) выполнить расчет на одно из воздействий «вручную» методами строительной механики либо с применением таблиц [3], [7].

Статический расчет рамы выполняется на каждое воздействие (постоянная нагрузка, снеговая и т.д.) отдельно.

Примеры расчета рамы на отдельные виды нагрузки и справочные таблицы для расчета рам приведены в [3], [7], [8].

После статического расчета рамы следует составить таблицу сочетаний усилий M, N, Q в расчетных сечениях колонны. В каждом сечении колонны из шести комбинаций усилий следует

 

А Б

 

EIp=¥	EIp=¥ EIp=¥
Рис. 3.1.Статическая расчетная схема рамы промздания: А – для однопролетного здания; Б – для двухпролетного здания.

 

А) Б)

g^покр =g1×S; g1 – расчетная постоянная нагрузка на 1м ^2плиты покрытия (см. таблицу расчета нагрузки на покрытие);	р^сн=gf× р^снn×S; gf =1.4 - коэф. надежности для снеговой нагрузки; р^снn – нормативное значение снеговой нагрузки на 1м^2 для заданного района строительства(см. СНиП «Геофизика и климатология»);
RA^пост=0.5×g^покр×lo+1.1×0.5×Gn^стр; Gn^стр– масса стропильной конструкции [3], [6];	RA^сн=0.5×р^сн×lo;
S – шаг поперечных рам в здании (в м);	с – см. рис. 3.3;

 

Рис. 3.2.Расчетная схема стропильной конструкции при определении опорной реакции RA:
А -	от действия постоянной нагрузки g^покр на покрытии;
Б -	от действия снеговой нагрузки p^сн на покрытии;

 

	Рис. 3.3.Схемы для определения эксцентриситетов приложения вертикальных нагрузок относительно геометрических осей колонн:
	А	- для колонны крайнего ряда;
	Б	- для колонны среднего ряда;
	RA, RБ	- опорная реакция стропильной конструкции (вычислять отдельно от постоянной нагрузки на покрытии и от снега на покрытии);
	GП.Б	- опорная реакция подкрановой балки на колонне от собственного веса подкрановой балки и рельса с креплениями;
	ев	- эксцентриситет приложения опорной реакции RA к оси верхней (надкрановой) части колонны;
	ен	- эксцентриситет приложения опорной реакции RП.Б относительно оси нижней (подкрановой) части колонны;
	dc	- «сбивка» геометрических осей колонны крайнего ряда;
с	- привязка геометрических осей опорного узла стропильной конструкции (при L цеха=12м величина с =150мм; при L цеха > 12м с =200мм);
Dmax, Dmin	- соответственно, максимальное и минимальное вертикальное давление подкрановой балки на колонну; здесь Dmax = gсоч × gf ×Pn,max×åyi; Dmin = gсоч × gf ×Pn,min×åyi; gсоч=0,85 - коэф. сочетаний для двух сближенных кранов; gf=1.2 - коэф. надежности для крановых нагрузок; Pn,max , Pn,min , Тn^кол, åyi - см. рис. 3.4.

Т = g_соч×g_f ×Т_n^кол ×åy_i - нагрузка на раму от поперечного торможения тележки крана с гру­зом (см. рис. 3.5, загружения 5, 6).

 

Рис. 3.4. Схема расположения двух сближенных мостовых кранов на подкрановой балке для определения крановых нагрузок на поперечную раму здания:

 

1 - ось подкрановой балки ряда колонн;

2 - линия влияния опорной реакции подкрановой балки на колонне n;

у₂=1 - ордината линии влияния опорной реакции под колесом крана, расположенном на колонне n;

(у₁, у_3, у ₄) - ординаты линии влияния под остальными колесами кранов (определять пропорцио­наль­­но расстоянию колес крана от колонн n-1 и n+1);

P_n,max, P_n,min - нормативное значение, соответственно, максимального и минимального вертикального давления колеса крана по ГОСТ;

Т_n^кол - нормативное значение горизонтального давления колеса крана от поперечного торможения тележки крана по ГОСТ;

В, К - габариты крана по ГОСТ.

 

Рис. 3.5.Расчетные схемы загружения поперечной рамы.

 

выбрать три для последующего расчета по ним арматуры. Пример составления таблицы сочетаний усилий приведен в [3, с. 706÷714], [7], [8].