Строительство промышленного здания 2 (стр. 2 из 7)

б) Временные нагрузки.

Снеговая нагрузка. Для расчета колонн принимают равномерное распределение снеговой нагрузки по покрытию. Для город Смоленск, расположенного в районе III, вес снегового покрова на 1 м² площади горизонтальной проекции покрытия, S_n = 500 Н/м². Расчетная снеговая нагрузка при μ=1:

Снеговая нагрузка передается на колонны в тех же точках, что и нагрузка от массы покрытия N_п.

Крановые нагрузки. В соответствии со стандартами на мостовые электрические краны грузоподъемностью Q=30/5=300/50 кН: нормативное максимальное давление одного колеса на рельс подкранового пути P_max,_n=280 кН, минимальное давление P_min,_n=82,5 кН, масса крана

кН. Ширина крана В=6300 мм; база крана К=5000 мм.

Расчетное вертикальное максимальное давление от двух сближенных кранов на колонну определяют по линии влияния давления на нее (рис. 3) с коэффициентом сочетания

Рис. 3 Линия влияния давления на колонну и установка крановой нагрузки в невыгодное положение

где

= =0,575+1+0,9+0,475=2,95 - сумма ординат линии влияния

давления двух подкрановых балок на колонну.

Расчетные тормозные горизонтальные нагрузки на колонну определяют

по тем же линиям влияния, что и для вертикальных нагрузок: от двух сближенных кранов

Горизонтальная сила поперечного торможения приложена к колонне на уровне верха подкрановой балки на отметке 9,600 м.

Ветровая нагрузка. Ветровая нагрузка принимается распределенной по высоте колонны. Давление ветра на здание выше колонны заменяют сосредоточенной силой W, приложенной на уровне верха колонн. Давление ветра на колонну собирают с вертикальной полосы шириной, равной шагу колонн вдоль здания.

Скоростной напор ветра для города Смоленск w₀=0,23 кН/м². Аэродинамический коэффициент с наветренной стороны с_е=0,8, с подветренной стороны с_е =- 0,6. Скоростной напор ветра возрастает с увеличением высоты. Определяют значение коэффициента k, учитывающего изменение ветрового давления по высоте. Здание расположено в местности типа Б, поэтому для его части высотой до 10 м

k =0,65; на высоте до 20 м k=0,85; на уровне верха колонны (отметка 12,600) =0,68. На уровне конька здания (отметка 14,000) =0,73 ^:

Для упрощения расчета неравномерную ветровую нагрузку на стойки поперечной рамы заменяют равномерно распределенной, эквивалентной по моменту в заделке консольной балки

Расчетная равномерно распределенная нагрузка от ветра на колонны поперечной рамы, при шаге колонн В=12 м и

=0,95, с наветренной стороны:

с подветренной стороны:

где:

Расчетная сосредоточенная ветровая нагрузка выше отметки 12,600

кН

где: w₁и w₂ – сосредоточенные давления ветра при коэффициентах k₁ и k₂ соответственно. h^/ - расстояние от конца колонны до верха стеновой панели.

1.3 Статический расчет поперечной рамы

Статический расчет поперечной рамы имеет цель определить внутренние усилия в характерных сечениях колонн от нагрузок и воздействий.

Для выявления наибольших возможных усилий в сечениях колонн расчет выполняют отдельно для каждого вида загружения. Рассмотрены следующие виды загружений:

- постоянная; снеговая; вертикальная крановая нагрузка D_max на колонне по оси A, D_min -на колонне по оси Б; вертикальная крановая нагрузка D_max на колонне по оси Б, D_min - на колонне по оси А; горизонтальная крановая нагрузка T, приложенная к колонне по оси А слева направо и справа налево; горизонтальная крановая нагрузка T, приложенная к колонне по оси Б слева направо и справа налево; ветровая нагрузка, действующая слева направо; ветровая нагрузка, действующая справа налево.

Ввиду симметрии поперечной рамы достаточно определить усилия только для одной колонны от всех возможных видов загружения. Для подбора сечений колонн определяют наибольшие возможные усилия (изгибающие моменты и продольные силы) в четырех сечениях колонн: I-I сечение у верха колонны; II-II - сечение непосредственно выше подкрановой консоли, III-III -сечение непосредственно ниже подкрановой консоли, IV-IV - сечение у низа колонны (в заделке). Для последнего сечения определяют поперечную силу, необходимую для расчета фундаментов.

Так как со стропильной конструкцией, колонна соединена шарнирно, все усилия в сечении I-I, за исключением усилий от постоянной и снеговой нагрузок, равны нулю. Поэтому в данном случае верхнее сечение не будет расчетным и усилия в нем не определяют.

При определении усилий принимают следующее правило знаков:

-реакции, направленные слева направо - положительные;

-изгибающие моменты, действующие по ходу часовой стрелки - положительные;

-продольные усилия, действующие сверху вниз положительные.

Геометрические характеристики колонн.

Размеры сечения двухветвевых колонн приведены выше. Остальные характеристики: количество панелей подкрановой части n=4, расчетная высота колонны Н=12,75 м, высота подкрановой части Н_н=8,35 м, надкрановой части Н_в=4,4 м, расстояние между осями ветвей с=0,95м.

Момент инерции надкрановой части колонн:

Момент инерции подкрановой части:

то же одной ветви:

Отношение высоты подкрановой части к полной высоте колонн

По формулам вычисляют вспомогательные коэффициенты:

а) Определение усилий в колоннах рамы.

Статический расчет поперечной рамы на различные нагрузки и воздействия удобно производить методом перемещений.

Неизвестным для рассматриваемой рамы является горизонтальное перемещение верха колонны. Вводя по направлению неизвестного перемещения стерженек-связь (фиктивную связь), получают основную систему.

Каноническое уравнение метода перемещений имеет вид:

где c_din- коэффициент учитывающий пространственную работу каркаса здания при крановых нагрузках;

- сумма реакций несмещаемого верха колонн от внешнего воздействия;

-сумма реакций в фиктивной связи основной системы от единичного перемещения; - искомое горизонтальное перемещение верха колонны.

Основную систему подвергают единичному воздействию неизвестного

и вычисляют реакции верхнего конца двухветвевых колонн по формулам:

Суммарная реакция в фиктивной связи основной системы:

Затем основную систему постепенно загружают постоянными и временными нагрузками, которые вызывают в колоннах соответствующие реакции и изгибающие моменты. Значения реакций несмещаемого верха колонн от внешнего воздействия также определяются по формулам, приведенным в прил. 12.

Действительную (упругую) реакцию верха каждой колонны рамы от: любой нагрузки находят по формуле:

Далее прикладывают к i-той колонне соответствующую нагрузку и реакцию R_{ei ,} вызванную этой нагрузкой, и находят внутренние усилия М, N и Q в сечениях колонн как в консоли, защемленной в фундаменте.

Усилия в колоннах поперечной рамы от постоянной нагрузки (рис.4,б).

В верхней части колонны продольная сила N_п=653 кН приложена с эксцентриситетом e₁=0,15м. Изгибающий момент M₁=N_пe₁=