Рисунок 7. Схема поперечной рамы

2.2 Определение нагрузок действующих на раму

2.2.1. Постоянные нагрузки от покрытия

Проектируемое здание неотапливаемое, поэтому примем неутепленный тип покрытия (Рисунок 8).

Рисунок 8. Конструкция покрытия

Постоянные нормативные и расчетные нагрузки на 1 м2 площади (gнкр, gкр) определяем в табличной форме.

Таблица 1

Вес ограждающих и несущих конструкций, кН/м2.

Постоянная погонная расчетная нагрузка на стропильную ферму:

g=Bф*Sgкр.

g=6*2.87=17.21 кН/м.

Реакция стропильной фермы:

Vg=g*L/2.

Vg=17.21*24/2=206.50 кН.

Сосредоточенная сила на верхнем конце колонны:

V’g=Vg*B/Bф.

V’g=206.50*12/6=412.99 кН.

2.2.2 Снеговая нагрузка

Принимаем равномерное распределение снега по всему покрытию.

Погонная расчетная снеговая нагрузка на стропильную ферму, кН/м:

S=sg*Bф,

где sg – расчетное значение веса снегового покрова на 1 м2 горизонтальной поверхности земли, принимаемое в зависимости от снегового района (г. Пенза – III снеговой район, sg=1.8 кН/м2).

S=1.8*6=10.8 кН/м.

Реакция фермы от снеговой нагрузки:

Vs=S*L/2.

Vs=10.8*24/2=129.6 кН.

Сосредоточенная сила на колонну от снеговой нагрузки:

Vs’=Vs*B/Bф.

Vs=129.6*12/6=259.2 кН.

2.2.3 Нагрузки от мостовых кранов

При расчете однопролетного промышленного здания крановую нагрузку учитываем только от двух сближенных кранов наибольшей грузоподъемности с учетом сочетания крановых нагрузок nc=0.95 (тяжелый режим работы мостовых кранов).

Вертикальное давление кранов определяем по линиям влияния опорной реакции общей опоры двух соседних подкрановых балок.

Рисунок 9. Схема к расчету нагрузки от мостовых кранов

Расчетные давления на колонну:

Dmax=nc*γf*Pmax*Syi+Gп.к,

Dmin=nc*γf*Pmin*Syi+Gп.к,

где γf =1.1– коэффициент надежности по нагрузке для мостовых кранов;

Pmax – максимальное давление колеса крана:

Pmax=0,5*(P1н+P2н);

Pmax=0,5*(310+320)=315 кН;

Pmin – минимальное давление колеса крана, кН:

Pmin=[(Q+Gk)/n0]-Pmax;

где Q=1600 кН – грузоподъемность крана;

Gk=1617 кН – вес крана с тележкой;

n0=8 – количество колес на одной стороне моста крана;

Pmin=[(1600+1617)/8]-315=87 кН;

Syi=9 – сумма ординат линий влияния;

Gп.к=B*G=12*6=72 кН – вес подкрановых конструкций.

Dmax=0.95*1.1*315*9+72=3034.6 кН;

Dmin=0.95*1.1*87*9+72=891.4 кН.

Подкрановые балки устанавливают с эксцентриситетом e1 по отношению оси нижней части колонны, поэтому от вертикальных давлений возникают сосредоточенные изгибающие моменты:

Mmax=e1*Dmax,

Mmin=e1*Dmin,

где e1=0.5*bн=0.5*1.75=0.875 м.

Mmax=0.875*3034.6=2655.3 кН*м;

Mmin=0.875*891.4=780.0 кН*м.

Расчетное горизонтальное давление от торможения тележки с грузом:

T=nc*γf*0.5*f*(Q+GT)*Σyi/n0,

где f=0.1 – коэффициент трения;

GT=549 кН – вес тележки.

T=0.95*1.1*0.5*0.1*(1600+549)*9/8=126.3 кН.

2.2.4 Ветровая нагрузка

Для одноэтажных производственных зданий учитывается только статическая составляющая ветровой нагрузки. Она вызывает активное давление – с наветренной стороны и отсос – с противоположной стороны.

Нормативное значение давления ветра на вертикальную поверхность продольной стены зависит от района строительства, типа местности и высоты от уровня земли. Давление ветра на произвольной отметке от уровня земли определяется по формуле:

ωm=ω0*k*c кН/м2,

где ω0=0.3 кН/м2 – нормативная скорость напора ветра на уровне 10 м (г. Пенза – II ветровой район);

k – коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления в зависимости от высоты и типа местности (примем тип местности A);

с – аэродинамический коэффициент учета конфигурации здания: для активного давления с=0.8, для отсоса – с’=0.75*с=0.6.

Для определения ветровой нагрузки рассматривается расчетный блок шириной В (часть продольной стены). При этом давление ветра до низа ригеля прикладывается к стойкам рамы в виде распределенных нагрузок, а давление от шатровой части – в виде сосредоточенной силы, приложенной к верхушкам стоек.

С целью упрощения расчетов фактическая эпюра давления ветра до отметки низа ригеля (по высоте Н) заменяется эквивалентной равномерно распределенной нагрузкой:

ωэкв=ω0*kэкв кН/м2,

где kэкв=1.122 – приращение напора за счет увеличения давления по высоте при отметке низа ригеля рамы H0=23.4 м.

ωэкв=0.3*1.122=0.34 кН/м2.

Активная погонная нагрузка на колонну:

ωв=ωэкв*с*γf*Вфахв,

где Вфахв=В=12 м – шаг колонн,

γf =1.4 – коэффициент надежности по ветровой нагрузке.

ωв=0.34*0.8*1.4*12=4.53 кН/м.

Погонная нагрузка на колонну от отсоса:

ωв’=ωэкв*с’*γf*Вфахв=0.75*ωв,

ωв’=0.75*4.53=3.39 кН/м.

Для определения расчетной сосредоточенной силы для активного давления W сравним положение отметки низа фермы H0=23.4 м и отметки верха кровли Hкр=H0+Hш=H0+hоп+hпп+hкр=23.4+3.15+0.3+0.03=26.88 м (Hш – высота шатра, hоп – высота фермы у опоры, hпп – высота плиты покрытия, hкр – высота кровли) с отметкой H20=20 м: