Стальной каркас одноэтажного промышленного здания
Расчетную погонную нагрузку на ригель рамы определяется по формуле
qп = [qкр + (qфн)γf]В = (2,97 + (0,04+0,173)·1,05)12 = 38,3 кН/м, где
γf – коэффициент надежности по нагрузке
В – шаг стропильных ферм.
Опорное расчетное давление ригеля на колонну от постоянной нагрузки
Nп = qп·L/2 = 38,3·24/2 = 459,9 кН,
где L – пролет рамы.
2.1.2 Собственный вес колонн
ы
Собственный вес нижней части колонны (от низа базы до центра колонны) условно приложен к низу подкрановой части колонны
Nk,1 = 75 кН.
Собственный вес верхней части колонны условно приложенный к низу над крановой части колонны
Nk,2 = 25 кН
2.1.3 Упрощение расчетной схемы
Продольная (нормальная) сила в над крановой части колонны от постоянной нагрузки:
Nв = Nп + Nк,2 = 459,9 + 25 = 484,9 кН.
При расчете рамы величину уступа е принимают:
е = (0,45 ч 0,55)bн – 0,5bв = 0,5·1,5 – 0,5·1,0 = 0,25 м.
Продольная сила Nв создает в нижней части колонны изгибающий момент
Мп = Nв·е = 484,9·0,25 = 121,2 кН·м.
2.2 Снеговая нагрузка
г. Москва находится в III снеговом районе
При статическом расчете рамы снеговую нагрузку на ригель можно принимать равномерно распределенную
qснн = s0·μ = 1,05·1,0 = 1,05,
где s0 =1,05 кПа – вес снегового покрова на 1 м2 горизонтальной поверхности земли;
μ = 1,0 – коэффициент зависящий от профиля и угла наклона кровли.
Расчетная погонная равномерно распределенная нагрузка на ригель рамы
qсн = qснн·γf·В = 1,05·1,4·12 = 12,6 кН/м
Величина опорного давления ригеля на колонну от снеговой нагрузки
Nсн = qсн·L/2 = 12,6·24/2 =151,2 кН.
Изгибающий момент от снеговой нагрузки в месте изменения сечения колонны
Мсн = Nсн·е = 151,2·0,25 = 37,8 кН·м.
2.3 Нагрузка от мостовых кранов
2.3.1 Вертикальные нагрузки на раму от колес мостовых кранов
Расчетная вертикальная нагрузка на колонну рамы является суммой опорных реакций соседних подкрановых балок. Для определения этих величин строят линии влияния опорных давлений подкрановых балок и устанавливают два спаренных крана таким образом, чтобы получить наибольшее значение Dmax, на противоположной колонне рамы
Dmax = ψ·γf·Fmaxн·∑yi + γf·Gп.к.
Dmin = ψ·γf·Fminн·∑yi + γf·Gп.к.,
где ψ = 0,85 коэффициент сочетаний для кранов с режимом работы 7К;
γf = 1,1 – коэффициент надежности по нагрузке;
Fmaxн =470кН, Fminн = (50 + 62)/2 – 47 =9т=90 кН ;
∑yi – сумма ординат линий влияния для опорного давления на колонну;
Gп.к. – вес подкрановых конструкций
Gп.к. = gп.к.·В = 8·12 = 96 кН.
Рис.2 (Линии влияния опорных давлений подкрановых балок)
∑yi = 2,86
Dmax = 0,85·1,1·470·2,86 + 1,1·96 = 1360 кН,
Dmin = 0,85·1,1·90·2,86 + 1,1·96 = 346,3 кН.
Ось вертикального сечения подкрановой балки обычно совпадает с осью подкрановой ветви колонны, т.е. подкрановая балка устанавливается с эксцентриситетом относительно оси колонны. Поэтому в раме от вертикального давления Dmax и Dmin возникают изгибающие моменты Mmax и Mmin, на которые рассчитывается рама.
Mmax = Dmax·ек = 1360·1 = 1360 кН·м,
Mmin = Dmin·ек = 346,3·1 = 346,3 кН·м, где
ек = bн – bв/2 – е = 1 м – расстояние от оси подкрановой балки до центра тяжести сечения подкрановой части колонны.
2.3.2 Горизонтальная нагрузка на раму от колес мостовых кранов
Горизонтальные поперечные нагрузки на раму цеха, возникающие от поперечного торможения тележки крана, определяются при том же расположении кранов, как и для определения вертикального давления.
При расчете рамы считают, что сила поперечного торможения тележки крана распределяется поровну на все колеса одной стороны крана и через подкрановую балку и тормозные конструкции передаются на каркас (поперечные рамы) цеха.
Нормативная горизонтальная нагрузка на колесо крана
Ткн = 0,5f(Qк + Gт)/n0 = 0,5·0,1(500 + 620)/2 = 28 кН, где
f – коэффициент трения при торможении тележки;
Qк – грузоподъемность крана;
Gт – вес тележки крана;
n0 – число колес на одной стороне мостового крана.
Расчетные горизонтальные нагрузки на колесо крана
Тmax = ψ·γf·Ткн·∑yi = 0,85·1,1·28·2,96 = 74,9 кН
2.4 Ветровая нагрузка
г. Москва находится во I снеговом районе
Для статического расчета рамы ветровую нагрузку необходимо определять с наветренной стороны (активное давление) и отсос с противоположной стороны (направление отсоса совпадает с направлением ветра). На колонны рамы давление ветра передается через стеновое ограждение в виде равномерно распределенной нагрузки, а при наличии стоек фахверка еще и дополнительно в виде сосредоточенных сил.
Расчетная величина погонных равномерно распределенных нагрузок на 1 м высоты рамы от активного давления с наветренной стороны
qвн = γf·W0·с·k·B.
От отсоса ветра
qвот = γf·W0·с`·k·B, где
γf = 1,4 – коэффициент надежности по нагрузке;
W0 = 0,23 кПа – нормативный скоростной напор, принимаемый в зависимости от места строительства;
с = 0,8 и с` = - 0,6 – аэродинамические коэффициенты зависящие от конфигурации здания;
k – коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте;
В – шаг рам и ширина расчетного блока В1 при наличии промежуточных стоек фахверка;
До 5.000 м k = 0,5
qвн = 1,4·0,23·0,8·0,5·12 = 1,16 кН/м;
qвот = 1,4·0,23·0,6·0,5·12 = 0,73 кН/м.
До 16.200 м k = 0,734
qвн = 1,4·0,23·0,8·0,734·12 = 1,8 кН/м;
qвот = 1,4·0,23·0,6·0,734·12 = 1,12 кН/м.
До 10.000 м k = 0,65
qвн = 1,4·0,23·0,8·0,65·12 = 1,5 кН/м;
qвот = 1,4·0,23·0,6·0,65·12 = 0,93 кН/м.
До 10.000 м k = 0,85
qвн = 1,4·0,23·0,8·0,85·12 = 1,97 кН/м;
qвот = 1,4·0,23·0,6·0,85·12 = 1,23 кН/м.
Скоростной напор возрастает с увеличением высоты. Следовательно , ветровая нагрузка на колонны рамы будет неравномерной. Для упрощения расчета в зданиях высотой более 5 м ветровую нагрузку можно заменить эквивалентной равномерно распределенной по высоте колонны. Величину эквивалентной нагрузки можно определить по формуле
qэкв = 2М/h2, где
М – изгибающий момент в защемлении стойки от эпюры фактического ветрового давления
h – высота стойки (колонны).
qэквн = 2·200,1/16,22 = 1,3 кН/м
qэквот = 2·132,1/16,22 = 0,82 кН/м.
qсрн =1,89кН/м
qсрот = 1,18 кН/м.
Рис.3 (Неравномерность ветрового давления в пределах высоты шатра)
Ветровая нагрузка, действующая в пределах шатра, заменяется сосредоточенной силой, приложенная на уровне низа ригеля рамы.
При наличии промежуточных стоек продольного фахверка сосредоточенные силы Wн и Wот можно определить по формулам
при одной промежуточной стойки фахверка
Wн = qсрн·hm= 3,2·1,89 = 6,05 кН
Wот = qсрн·hm= 3,2·1,18 = 3,78 кН
Скачать реферат