Определение нагрузок на раму здания

Компоновка поперечной рамы

На основе выбранных конструкций разрабатываем конструктивную схему поперечной рамы при учете, что каркас одноэтажного промышленного здания состоит из поперечных рам, образованных защемленными в фундаменты колоннами и шарнирно опирающимися на колонны стропильными балками (соединение сваркой закладных деталей). За отметку 0,000 принята отметка чистого пола. Колонны защемлены в фундамент на 150мм.

Привязка крайних колонн к разбивочным осям составляет 250 мм (шаг колон – 12м; грузоподъемность крана G=32т; отметка до низа стропильной конструкции 12,0 м<13,8м).

Все остальные отметки приняты, исходя из геометрических размеров подобранных конструкций. При этом наружные навесные стеновые панели опираются на опорные столики на отметке 11,400; 7,800; 6,600; 1800.. Отметка верха подкрановой части колонн 7,500. Отметка кранового рельса компануется с учетом высоты подкрановой балки и высоты кранового рельса (1400мм и 120 мм) – 9,020. конструктивно- компоновочный разрез приведен на рис.1.

Конструктивно- компоновочный разрез здания рис. 1

Нагрузки на раму здания определяются с учетом следующих коэффициентов:

γ_n=0,95 – коэффициент надежности по назначению здания, исходя из требований СНиП 2.01.07-85 Нагрузки и воздействия (класс ответственности здания – II); γ_f>1 – коэффициент надежности по нагрузке.

Постоянные нагрузки.

Нагрузка от веса покрытия на 1 м² приведена в табл.2. Опорное давление балки с учетом покрытия составит:

F₁=F₂=0,95(4,914∙12∙9+0,5∙18,6)=592,53кН

Где 4,914 – собственный вес элементов покрытия с грузовой площадью 12∙9 м² (табл.2.); 0,5∙186 – собственный вес половины стропильной балки.

При этом на крайнее стойки передаются силы F₁; на средние –F₂=2F₁. Продольная сила F₁ действует на крайнее колонны с эксцентриситетом

е_F1=0,250+0,175-0,5h=0,250+0,175-0,5∙0,6=0,125м.

где 0,25м – привязка крайних колонн к разбивочным осям; 0,175- расстояние от продольной разбивочной оси до места передачи продольной силы на колонну.

Момент от действующей нагрузки М_F1=F₁∙ е_F1=592,53∙0,125=74,067кНм.

Расчетная нагрузка от веса стеновых панелей, передаваемая выше отм. 11,400:

S₁= кН,

где h_п3 – высота рассматриваемой панели; Нагрузка S₁ действует на колонну с тем же самым эксцентриситетом е_S1=0,30+0,15=0,45м.

Момент от S₁ М_S1=S₁∙ е_S1=98,50∙0,45=44,33кНм.

Расчетная нагрузка от веса стеновых панелей, передаваемая выше отм. 7,800:

S₂= кН,

где h_п3 – высота рассматриваемой панели; Нагрузка S₁ действует на колонну с тем же самым эксцентриситетом е_S1=0,30+0,15=0,45м.

Момент от S₂

М_S2=S₂∙ е_S2=85,36∙0,45=38,41кНм.

Расчетная нагрузка от веса стеновых панелей, передаваемая выше отм. 6,600:

S₃= кН,

где h_п3 – высота рассматриваемой панели; Нагрузка S₁ от веса стеновых панелей действует на колонну с эксцентриситетом е_S3=0,45+0,15=0,60м.

Момент от S₃

М_S1=S₃∙ е_S3=73,87∙0,60=44,32кНм.

Расчетная нагрузка от веса стеновых панелей, передаваемая выше отм. 1,800:

S₄= кН,

где h_п3 – высота рассматриваемой панели; Нагрузка S₄ действует на колонну с тем же эксцентриситетом е_S4=0,45+0,15=0,60м.

Момент от S₄

М_S1=S₄∙ е_S4=102,6∙0,60=61,56кНм.

Расчетная нагрузка от веса стеновых панелей, передаваемая выше отм. 0,000 до отм. 1,800:

S₅= кН,

где h_п3 – высота рассматриваемой панели; Нагрузка S₅ действует на колонну с тем же эксцентриситетом е_S5=0,45+0,15=0,60м.

Момент от S₅

М_S5=S₅∙ е_S5=78,55∙0,60=47,13кНм.

Нагрузка от веса надкрановой части крайних колонн

F₃=γ_n∙γ_f∙ρ∙b∙h∙l_{над. части} =0,95∙1,1∙25∙0,4∙0,6∙4,5=28,22кН.

Сила F₃ приложена в уровне верхней части консоли колонны (отм. 7,500).

Нагрузка от веса подкрановой части крайних колонн (сила на отм. 0.000)

F₄=γ_n∙γ_f∙ρ∙b∙h∙l_{под. части} =0,95∙1,1∙25∙0,4∙0,8∙8,55 =71,48кН.

Нагрузка от веса надкрановой части средней колонны

F₅=γ_n∙γ_f∙ρ∙b∙h∙l_{над. части} =0,95∙1,1∙25∙0,4∙0,6∙4,5=28,22кН.

Сила F₅ приложена в уровне верхней части консоли колонны (отм. 7,500).

Нагрузка от веса подкрановой части крайних колонн (сила на отм. 0.000)

F₆=γ_n∙γ_f∙ρ∙b∙h∙l_{под. части} =0,95∙1,1∙25∙0,4∙0,9∙8,55 =80,41кН.

Нагрузка от веса подкрановой балки и кранового рельса крайних колонн

F₇=γ_n∙γ_f∙(m_{под. балки}+B∙m_{кран. рельса}) =0,95∙1,1∙(116+12∙0,53)=127,87кН.

Где m_{под. балки}=116кН – вес подкрановой балки; B=12м – шаг колонн в продольном направлении; m_{кран. рельса}=0,53кН/м – вес одного погонного метра кранового рельса.

Сила F₇ приложена в уровне консоли колонны с эксцентриситетом, равным е

_F7=λ+250-0,5∙h_{подкр. части}=750+250-0,5·800=600мм=0,6м,

Где λ=750мм – привязка силы F₇ к разбивочной оси; 250мм- привязка колонны;

h_{подкр. части}=800мм – высота подкрановой части колонны.

Момент от действующей нагрузки М_F7=F₇∙ е_F7=127,87∙0,6=76,72 кНм.

Нагрузка от веса подкрановой балки и кранового рельса средних колонн

F₈=γ_n∙γ_f∙(m_{под. балки}+B∙m_{кран. рельса}) =0,95∙1,1∙(116+12∙0,53)=127,87кН.

Где m_{под. балки}=116кН – вес подкрановой балки; B=12м – шаг колонн в продольном направлении; m_{кран. рельса}=0,53кН/м – вес одного погонного метра кранового рельса.

Сила F₈ приложена в уровне консоли колонны с эксцентриситетом, равным

е_F7=λ+250-0,5∙h_{подкр. части}=750+250-0,5·900=550мм=0,55м,

Где λ=750мм – привязка силы F₈ к разбивочной оси; 250мм- привязка колонны;

h_{подкр. части}=900мм – высота подкрановой части колонны.

Момент от действующей нагрузки

М_F8=F₈∙ е_F8=127,87∙0,55=70,33 кНм.

Нагрузка от веса подкрановой балки и кранового рельса средних колонн

F₉=γ_n∙γ_f∙(m_{под. балки}+B∙m_{кран. рельса}) =0,95∙1,1∙(116+12∙0,53)=127,87кН.

Сила F₉ приложена в уровне консоли колонны с эксцентриситетом, равным

е_F9=λ+250-0,5∙h_{подкр. части}=750мм=0,75м,

Момент от действующей нагрузки М_F9=F₉∙ е_F9=127,87∙0,75=95,90 кНм.

Расчетная схема от действия постоянных нагрузок.

Снеговые нагрузки.

Расчетное значение снеговой нагрузки на горизонтальную проекцию покрытия составляет S=2,4 кПа. Величина полной снеговой нагрузки, приходится на крайнее колонны (кратковременная нагрузка) равна

В₁=S∙12∙9=2,4∙12∙9=259,2кН

Момент от действия данной нагрузки

М_В1=В₁∙ е_F1=259,2∙0,125=32,4 кНм.

Длительная нагрузка подсчитывается как часть от полной снеговой нагрузки

В₁^/=0,5∙S∙12∙9=0,52,4∙12∙9=129,6 кН

Момент от действия длительной нагрузки

М_В1^/=В₁^/∙ е_F1=129,6∙0,125=16,2 кНм.

Расчетные схемы от снеговой нагрузки: а- от кратковременного действия; б- от длительного действия

Крановые нагрузки.

Параметры мостового крана грузоподъемностью Q=32т принимаем по ГОСТ 25711-83; ГОСТ 6711-81. пролет крана L_cr=22,5м; ширина мостового крана В=6300мм; база крана К=5100мм; максимальное давление от одного колеса кранового моста F_{n max}=260 кН; вес тележки G_n=87 кН; вес крана с тележкой G_с=437 кН.

Минимальное давление от одного колеса кранового моста

F_{n. min}=0,5(Q+G_c)-F_n.max=0,5(320+437)-260=118,5кН.

Нормативная горизонтальная нагрузка от торможения тележки крана с грузом, передаваемая через одно колесо кранового моста равна.

Н_n=0,05(Q+G_n)/n=0,05(320+87)/2=10,18кН (n- число колес на одной стороне кранового моста).

В соответствии с требованиями СНиП 2.01.07-85 при расчете рам вертикальные и горизонтальные нагрузки от мостовых кранов определяются для не более чем от двух наиболее неблагоприятных по воздействию кранов на одном крановом пути.

Расчетная вертикальная нагрузка на колонны от двух сближенных кранов:

D_max=γ_n∙γ_f∙F_{n max}∑y_i=0,95∙1,1∙260(1+0,633+0,841+0,475)=801,24кН

D_min=γ_n∙γ_f∙F_{n min}∑y_i=0,95∙1,1∙118,5(1+0,633+0,841+0,475)=365,18кН

Где γ_f=1,1 – коэффициент надежности по нагрузке для крановых нагрузок; ∑y_i – сумма ординат с эпюры линии влияния.

Силы D_max., D_min действуют одновременно на консолях стоек с такими же эксцентриситетами, что и сила F₇ и учитываются как кратковременные.

Первое загружение: сила D_max приложена к крайней левой стойке рамы с моментом М_Dmax= D_max∙ е_F7=801,24∙0,6=480,74 кНм.

Сила D_min приложена к средней левой стойке рамы с моментом

М_Dmin= D_min∙ е_F9=365,18∙0,75=273,89 кНм.

Второе загружение: сила D_min приложена к крайней левой стойке рамы с моментом М_Dmin= D_min∙ е_F7=365,18∙0,6=219,11 кНм.

сила D_max приложена к средней левой стойке рамы с моментом М_Dmax=

D_max∙ е_F9=801,24∙0,75=600,93 кНм.

Для учета длительных нагрузок от кранового оборудования воспользуемся ординатами с эпюры линии влияния для одного крана.

Расчетная вертикальная нагрузка на колонны от одного крана:

D_max^/=γ_n∙γ_f∙0,5F_{n max}∑y_i=0,95∙1,1∙260∙0,5(1+0,633)=221,85кН

D_min^/=γ_n∙γ_f∙0,5F_{n min}∑y_i=0,95∙1,1∙118,5∙0,5(1+0,633)=101,11 кН

Где ∑y_i – сумма ординат с эпюры линии влияния.

Силы D_max., D_min действуют одновременно на консолях стоек с такими же эксцентриситетами, что и сила F₇ и учитываются как длительные.

Первое загружение: сила D_max^/ приложена к крайней левой стойке рамы с моментом

М_Dmax^/= D_max^/∙ е_F7=221,85∙0,6=133,11 кНм.

сила D_min^/ приложена к средней стойке рамы с моментом

М_Dmin^/= D_min^/∙ е_F9=101,11 ∙0,75=75,83 кНм.

Второе загружение: сила D_min^/ приложена к крайней левой стойке рамы с моментом

М_Dmin^/= D_min^/∙ е_F7=101,11 ∙0,6=60,66 кНм.

сила D_max^/ приложена к средней стойке рамы с моментом

М_Dmax^/= D_max^/∙ е_F9=221,85∙0,75=165,75 кНм.

Расчетные схемы от крановых нагрузок

Расчетные схемы от крановых нагрузок: а- от кратковременного действия при D_max, приложенной к левой крайней стойке; б- от длительного действия при D _max, приложенной к правой крайней стойке; в- горизонтальной при торможении крана Т, приложенной к крайней левой стойке

Горизонтальная нагрузка от кранов – торможение кранов. Сила Т приложена в месте крепления верхней полки подкрановой балки к стойке рамы (1400мм – высота подкрановой балки). Горизонтальная крановая нагрузка от двух кранов на колонну при поперечном торможении равна

Т=γ_n∙γ_f∙Н_n∑y_i=0,95∙1,1∙10,18(1+0,633+0,841+0,475)=31,37кН

Дата добавления: 2015-08-31