Расчетные нагрузки на поперечную раму.

КОМПОНОВКА КАРКАСА ЗДАНИЯ.

КОМПOНОВКА ПОПЕРЕЧНОЙ РАМЫ.

Для определения расчетной длинны колонны необходимо знать отметку нижнего пояса фермы (рис 1). Необходимая отметка

d^треб_ф=d_r+H_к+∆_min=9+2,75+0,3=12,05 м.

где: d_r – отметка головки рельса (по заданию 9 м.);

H_к – вертикальный габарит крана ([1] приложение 1) равен 2,75 м.;

∆_min – минимальный зазор между фермой и краном, не менее 0,3 м.

Принимаем d_ф≥d^треб_ф=12,6 м. (кратно 0,6 м.).

Задавшись отметкой заглубления бетонного фундамента
d_б= –0,5 м., определим расчетную длину между отметками фермы и колонны

ℓ_к= d_ф+|d_б|=12,6+0,5=13,1 м.

Длина нижней части колонны от уступа до обреза бетонного фундамента в будет равна: ℓ_н= d_r+|d_б|–h_пбр=9+0,5–1,12=8,38 м.

где: h_пбр –высота подкрановой балки и рельса. Их значения для крана заданной грузоподъемности приведены в ([1] приложение 1) равен 1,12 м.

Длина верхней части колонны ℓ_в=ℓ_к– ℓ_н= 13,1–8,38=4,72 м.

Привязка оси к наружной грани колонны а=0,25 м. Ширина верхней части колонны из условия жесткости:

h_в ≥ 1/12·ℓ_в=1/12·4,72=0,393 м.
Принимаем ширину верхней части колонны 0,5 м.

Ширина нижней части колонны:

h_н=а+λ=0,25+0,75=1 м.

Где: λ =0,75 м.; при кранах грузоподъемностью до 50 т. (по заданию кран грузоподъемностью 30 т.)

Зазор между боковыми габаритами крана и внутренней гранью колонны:

с= h_н– h_в–В₁=1–0,5–0,3=0,2 м.

где: В₁– боковой габарит крана, берем в ([1] приложение 1). Этот зазор равен 0,3 м.

Зазор должен быть более необходимым по технике безопасности

с=0,2 м. ≥ с_min=0,075 м. – условие выполняется.

На отметке d_ф к колонне крепится 2 стеновые панели высотой по 1,8 м. каждая. Отметка верха стены d^b_ст= d_ф+3,6 м.=12,6+3,6=16,2 м.

Ниже головки кранового рельса к колонне крепится ещё 1 стеновая панель высотой 1,8 м. На неё опирается вышележащее остекление. Оконное и стеновое ограждение, расположенное ниже, опирается на фундаментную балку.

ИНТЕНСИВНОСТЬ НАГРУЗОК.

Таблица 1

Вид наг-зки	Наименование и состав нагрузок	Нормативное значение	γf	Расчетное значение
постоянные	1. Кровля
Железобетонная плита, кН/м^2	1,6	1,1	1,75
Асфальтоцементная стяжка	0,4	1,3	0,52
Рубероидный ковер	0,15	1,3	0,2
Утеплитель пенобетонный g=6
При толщине 0,1 м,	0,6	1,3	0,78
Итого:			3,25
2. Стеновое ограждение:
панели из ячеистого бетона g=0,7 кН/м^2
При толщине 0,35 м, кН/м^2	3,9	1,2	4,44
3. Остекление двойное, кН/м^2	0,5	1,1	0,55
временные	4. Снег	1,285	1,4	1,8
5. Ветер на отметке до 10 м, кН/м^2	0,23	1,4	0,322
Активное давление ветра, кН/м^2	0,184	1,4	0,2576
Пассивное давление ветра, кН/м^2	0,138	1,4	0,2
6. Вертикальное давление колес крана
Fk1 ^max, кН		1,1	379,5
Fk2 ^max, кН		1,1	390,5
Fk ^min, кН	268,06	1,1	294,8
7..Поперечное торможение крана	6,153	1,1	6,77

 

РАСЧЕТНЫЕ НАГРУЗКИ НА ПОПЕРЕЧНУЮ РАМУ.

Вес конструкций покрытия.

Вес конструкций покрытия: нагрузками от веса покрытия являются вес кровли и фермы со связями. На 1 погонный метр фермы нагрузки собираются с ширины грузовой площади, равной шагу ферм ℓ = 6 м. Расчётное значение нагрузки от веса кровли получается простым перемножением расчётного значения итоговой нагрузки q из табл.1 на шаг ферм:

q₁ = q·ℓ = 3,25·6 = 19,5 кН/м.

Расчётное ориентировочное значение равномерно распределенной нагрузки от веса фермы со связями можно получить по формуле:

q₂ = 1,2·γ_f·L·Ψ·ℓ = 1,2·1,05·30·0,8·6 = 181,44 кг/м=18,46кН/м.,

где γ_f = 1,05 - коэффициент надежности по нагрузке; L - пролёт фермы 30 м; Ψ - весовой коэффициент рекомендуется принять равным 0,8 при L = 30 м; ℓ - шаг ферм 6 м. Расчетное значение шатровой нагрузки (вес конструкций покрытия): q_ш=q₁+q₂= 19,5+18,46=37,96кН/м.

Рис.1

Вес колонны.

Зададимся весом колонны для верхней её части q^b_k = 1 кН/м при шаге рам 6 м. Для нижней части колонны примем её линейную плотность q^н_k = 2 кН/м при шаге рам 6 м и грузоподъемности крана до 50 т включительно. Расчетное значение нагрузок от веса колонны будет:

-для верхней её части:

G^b_к = 1,05·q^b_к·ℓ^׀_b = 1,05·1·7,87 = 8,264кН;

-для нижней её части:

G^н_к = 1,05· q^н_к ·ℓ_н = =1,05·2·8,38 =17,598 кН;

Фактическая длина верхней части колонны

ℓ’_b = ℓ_b+3,15= 4,72 + 3,15 = 7,87 м (с учётом высоты стропильной фермы на опоре) ℓ_н = 8,38 м.

Вес подкрановой балки с рельсом.

Вес подкрановой балки с рельсом: расчётным значением нагрузки от веса подкрановой балки при ℓ = 6 мзададимся по эмпирической формуле:

G_пб = 0,389√ F^мax_к /21 =0,389√ 355 /21 = 1,6 кH,

где F^мax_к - давление колеса крана в (кН) при заданной грузоподъёмности (табл.1). Тип кранового рельса определяется приложением 1[1].Линейная плотность рельса q_p дана в табл.6 положения 14 [1], длина которого равна шагу рам и расчётное значение нагрузки от его веса, передающегося на колонну, будет:

G_p=1,05·q_p·ℓ= =1,05·52,83·6 = 33,93 кН/м.

Расчётная нагрузка от веса подкрановой балки с рельсом:

G_пбp= G_пб + G_p= 1,6 +33,93 = 35,53 кН/м.

Стеновое ограждение с ленточным остеклением.

Стеновое ограждение с ленточным остеклением: на отметке d_ф (рис.1) к колонне крепятся 2 стеновые панели общей высотой 2×l,8 м = 3,6 м. Из табл. 1 известна интенсивность нагрузки (вес 1 м² панели при заданном снеговом районе). Вес этих панелей, приведённый к сосредоточенной силе:

Р^ст₁ = 3,6·ℓ·q_cт = 3,6·6·4,44 = 95,9 кН,

где ℓ - шаг колонн {длина панелей};

q_cт - расчётное значение интенсивности нагрузки от стенового ограждения

(табл.1) Ниже подкрановой балки к колонне крепится 1 панель, на которую

дополнительно опирается остекление высотой h_ост от головки рельса до d_ф.

Вес этого остекления при интенсивности расчётной нагрузки d_ост (табл.1) будет:

Р_ост = q_оcт·h_ост·ℓ = 0,55·2,92·6 = 9,636 кН.

Расчетное значение нагрузки от стеновых, панелей и остекления, приложенное ниже подкрановой балки будет:

Р^ст₂ = 1,8·ℓ·q_cт+q_оcт·h_ост·ℓ = 1,8·6·4,44 + 0,55·6,58·6 = 69,666 кН.

Снеговая нагрузка

Снеговая равномерно распределённая нагрузка приложена к верхнему поясу фермы и подобна шатровой равномерной нагрузке:

Р_сн = р·ℓ= 1,8 ·6 =10,8 кН/м,

где р - интенсивность снеговой нагрузки.

Ветрвые нагрузки

Ветровые нагрузки: в соответствии со СНиП 2.01.07-85 характер распределения ветровой нагрузки по высоте здания представлен на рисунком. От 0 до отметки 10,0 м ветровой напор - равномерно распределённая нагрузка интенсивностью q_о. При большей высоте (до отметки парапета d^ь_ст) вводится корректирующий коэффициент k (прилож.3 [1]), учитывающий изменение ветрового давления по высоте для различного типа местности. В проекте принимаем тип местности – В. На левую колонну действует активное ветровое давление q_ь (табл.1) с аэродинамическим коэффициентом с = 0,8; справа пассивное давление (отсос) q´_ь с аэродинамическим коэффициентом с = 0,6 (табл 1) Рис.2

Схема ветровой нагрузки.

а) изменение ветровой нагрузки по высоте;

б)эквивалентная ветровая нагрузка.

Для упрощения расчёта принимается более простая - эквивалентная схема ветровой нагрузки (б). В пределах ℓ_к ветровая нагрузка заменяется равномерно распределённой, значение которой при шаге рам, равном ℓ, будет для левой стойки рамы (активное давление):

q^э_ь = α·q_ь·ℓ = 1,04·0,2576·6 =1,607 кН/м,

где q_ь - расчётное значение интенсивности активного давления ветра (табл.1) с учётом аэродинамического коэффициента с = 0,8;

α - поправочный коэффициент. При ℓ_к < 15 м α = 1,04. Для правой стойки рамы пассивное давление (отсос) вычисляется аналогично:

q^э´_ь = α·q´_ь·ℓ = 1,04·0,2·6 = 1,248 кН/м. Оставшуюся часть ветровой нагрузки, заштрихованную на (а) заменяют главным вектором W = W_лев+W_прав, т.е. сосредоточенной силой, приложенной в уровне нижнего пояса фермы. Это объём ветровой нагрузки, распределённой между отметками d_ф и d^ь_ст (а):

W_лев= (q^ф_ь+ q^ь_ст)h· = (0,2576·0,71+0,2576·0,784)·3,15· = 3,638 кН,

W_прав= (q^ф´ _ь+ q^ь´_ст)h· =(0,2·0,71+0,2·0,784)·3,15· = 2,722 кН,

W =3,638+2,722=6,36 кН.

здесь h - высота от низа фермы до парапета;

ℓ - шаг рам;

q^ф_ь - активное давление ветра на отметке q_ф

q^ь_ст - активное давление ветра на отметке парапета;

q´_ф и q^ь´_ст соответственно пассивное давление ветра на этих отметках.

Расчётное значение q_ф, q^ь´_ст определяется в зависимости от высоты (учитывается коэффициентом k по приложению 3 [1]), аэродинамического коэффициента с (активное или пассивное давление ветра) и ветрового напора q_о на отметке до 10 м.

Крановые нагрузки

Крановые нагрузки передаются на раму через подкрановые балки, в виде опорных реакций от двух сближенных кранов при невыгодном для колонны их положении. Это определяется построением линии влияния (табл 2 и 3). Для определения максимального вертикального давления крана на колонну необходимо максимальное давление каждого колеса (расчётное значение его определено в (табл.) умножить на соответствующую ординату линии влияния и результат просуммировать. При этом следует учесть коэффициент сочетаний Ψ = 0,7 для лёгкого режима работы кранов, тогда имеем:

D_max=Ψ·ΣF^max_ki·y_i=0,85·(355·1+355·0,8+355·0,15)=588,4 кН.

Минимальное вертикальное давление крана и горизонтальная расчётная нагрузка от поперечного торможения крана вычисляется аналогично:

D_min=Ψ·ΣF^min_ki·y_i=0,85·(268,06·1+268,06·0,8+268,06·0,15)=444,3 кН.

Т=Ψ·ΣТ_ki·y_i= 0,7·(6,153·1+6,153·0,8+6,153·0,15)=10,2 кН.

Расчётные значения F^min_ki и T_k табл.1

КОМПОНОВКА КАРКАСА ЗДАНИЯ.

КОМПOНОВКА ПОПЕРЕЧНОЙ РАМЫ.

Для определения расчетной длинны колонны необходимо знать отметку нижнего пояса фермы (рис 1). Необходимая отметка

d^треб_ф=d_r+H_к+∆_min=9+2,75+0,3=12,05 м.

где: d_r – отметка головки рельса (по заданию 9 м.);

H_к – вертикальный габарит крана ([1] приложение 1) равен 2,75 м.;

∆_min – минимальный зазор между фермой и краном, не менее 0,3 м.

Принимаем d_ф≥d^треб_ф=12,6 м. (кратно 0,6 м.).

Задавшись отметкой заглубления бетонного фундамента
d_б= –0,5 м., определим расчетную длину между отметками фермы и колонны

ℓ_к= d_ф+|d_б|=12,6+0,5=13,1 м.

Длина нижней части колонны от уступа до обреза бетонного фундамента в будет равна: ℓ_н= d_r+|d_б|–h_пбр=9+0,5–1,12=8,38 м.

где: h_пбр –высота подкрановой балки и рельса. Их значения для крана заданной грузоподъемности приведены в ([1] приложение 1) равен 1,12 м.

Длина верхней части колонны ℓ_в=ℓ_к– ℓ_н= 13,1–8,38=4,72 м.

Привязка оси к наружной грани колонны а=0,25 м. Ширина верхней части колонны из условия жесткости:

h_в ≥ 1/12·ℓ_в=1/12·4,72=0,393 м.
Принимаем ширину верхней части колонны 0,5 м.

Ширина нижней части колонны:

h_н=а+λ=0,25+0,75=1 м.

Где: λ =0,75 м.; при кранах грузоподъемностью до 50 т. (по заданию кран грузоподъемностью 30 т.)

Зазор между боковыми габаритами крана и внутренней гранью колонны:

с= h_н– h_в–В₁=1–0,5–0,3=0,2 м.

где: В₁– боковой габарит крана, берем в ([1] приложение 1). Этот зазор равен 0,3 м.

Зазор должен быть более необходимым по технике безопасности

с=0,2 м. ≥ с_min=0,075 м. – условие выполняется.

На отметке d_ф к колонне крепится 2 стеновые панели высотой по 1,8 м. каждая. Отметка верха стены d^b_ст= d_ф+3,6 м.=12,6+3,6=16,2 м.

Ниже головки кранового рельса к колонне крепится ещё 1 стеновая панель высотой 1,8 м. На неё опирается вышележащее остекление. Оконное и стеновое ограждение, расположенное ниже, опирается на фундаментную балку.

ИНТЕНСИВНОСТЬ НАГРУЗОК.

Таблица 1

Вид наг-зки	Наименование и состав нагрузок	Нормативное значение	γf	Расчетное значение
постоянные	1. Кровля
Железобетонная плита, кН/м^2	1,6	1,1	1,75
Асфальтоцементная стяжка	0,4	1,3	0,52
Рубероидный ковер	0,15	1,3	0,2
Утеплитель пенобетонный g=6
При толщине 0,1 м,	0,6	1,3	0,78
Итого:			3,25
2. Стеновое ограждение:
панели из ячеистого бетона g=0,7 кН/м^2
При толщине 0,35 м, кН/м^2	3,9	1,2	4,44
3. Остекление двойное, кН/м^2	0,5	1,1	0,55
временные	4. Снег	1,285	1,4	1,8
5. Ветер на отметке до 10 м, кН/м^2	0,23	1,4	0,322
Активное давление ветра, кН/м^2	0,184	1,4	0,2576
Пассивное давление ветра, кН/м^2	0,138	1,4	0,2
6. Вертикальное давление колес крана
Fk1 ^max, кН		1,1	379,5
Fk2 ^max, кН		1,1	390,5
Fk ^min, кН	268,06	1,1	294,8
7..Поперечное торможение крана	6,153	1,1	6,77

 

РАСЧЕТНЫЕ НАГРУЗКИ НА ПОПЕРЕЧНУЮ РАМУ.

Вес конструкций покрытия.

Вес конструкций покрытия: нагрузками от веса покрытия являются вес кровли и фермы со связями. На 1 погонный метр фермы нагрузки собираются с ширины грузовой площади, равной шагу ферм ℓ = 6 м. Расчётное значение нагрузки от веса кровли получается простым перемножением расчётного значения итоговой нагрузки q из табл.1 на шаг ферм:

q₁ = q·ℓ = 3,25·6 = 19,5 кН/м.

Расчётное ориентировочное значение равномерно распределенной нагрузки от веса фермы со связями можно получить по формуле:

q₂ = 1,2·γ_f·L·Ψ·ℓ = 1,2·1,05·30·0,8·6 = 181,44 кг/м=18,46кН/м.,

где γ_f = 1,05 - коэффициент надежности по нагрузке; L - пролёт фермы 30 м; Ψ - весовой коэффициент рекомендуется принять равным 0,8 при L = 30 м; ℓ - шаг ферм 6 м. Расчетное значение шатровой нагрузки (вес конструкций покрытия): q_ш=q₁+q₂= 19,5+18,46=37,96кН/м.

Рис.1

Вес колонны.

Зададимся весом колонны для верхней её части q^b_k = 1 кН/м при шаге рам 6 м. Для нижней части колонны примем её линейную плотность q^н_k = 2 кН/м при шаге рам 6 м и грузоподъемности крана до 50 т включительно. Расчетное значение нагрузок от веса колонны будет:

-для верхней её части:

G^b_к = 1,05·q^b_к·ℓ^׀_b = 1,05·1·7,87 = 8,264кН;

-для нижней её части:

G^н_к = 1,05· q^н_к ·ℓ_н = =1,05·2·8,38 =17,598 кН;

Фактическая длина верхней части колонны

ℓ’_b = ℓ_b+3,15= 4,72 + 3,15 = 7,87 м (с учётом высоты стропильной фермы на опоре) ℓ_н = 8,38 м.