Металлические конструкции

 

Постоянная линейная нагрузка на ригель

    ,

 где – угол ската кровли. Для покрытий промзданий принимается сosα =1 из-за малости угла ската.

Расчетное давление на колонну от покрытия:

Расчетный сосредоточенный момент в уровне уступа:

,   где   – расстояние между осями надкрановой и подкрановой части колонны (рис. 17),    м.

 

 

Рисунок 17 – Колонна и подкрановая балка.

Нагрузки от стенового ограждения при расчете рамы не учитывается, т.к. стены приняты из ребристых  панелей толщиной 300 мм. Нагрузка от них передается на фундаментные балки.

4.2.2 Снеговая нагрузка

   

,  т.к.  т.е.

Расчетная поверхностная снеговая нагрузка на покрытие

Расчетная линейная снеговая нагрузка на ригель

.

Расчетное давление на колонну от снеговой нагрузки

.

Расчетный сосредоточенный момент в уровне уступа

.

4.2.3 Вертикальная нагрузки от  мостовых кранов

Вертикальное давление на среднюю  колонну продольного ряда определяется от действия двух сближенных кранов Q=1000кН с помощью линий влияния опорного давления (см. рис. 18).

Ординаты линий влияния

,

Пролет крана  .

Рисунок 18 – Размещение катков двух сближенных кранов на одном подкрановом пути

Масса крана с тележкой равна 165 т, сила тяжести  . Для расчета можно принять среднее максимальное давление колеса  F_max  = 500 КН.

Нагрузка от подкрановых конструкций  определяется приближенно по данным табл.  2.2 [4].  площади пола.

Расчетное максимальное давление на колонну

       ,

где – коэффициент сочетаний для двух кранов легкого и среднего режимов работы,

 – наибольшее давление  колеса крана,

 – сумма ординат линии  влияния опорного давления на колонну (см. рис. 18),

 – давление подкрановых  конструкций.

Расчетное минимальное давление на колонну

Минимальное давление колеса крана  на подкрановый путь

Расчетное минимальное давление на колонну:

.

Крановые моменты

   ,

где – эксцентриситет, принимаемый предварительно – для крайних ступенчатых колонн (см. рис. 17).

.

4.2.4 Горизонтальное давление от торможения крановой тележки

Горизонтальное давление от торможения крановой тележки действует поперек  цеха и определяется по формуле

,  где

Т^н_к=17,625 кН

Сила поперечного торможения, передаваемая на колонну

.

Сила  приложена к раме  в уровне верхнего пояса подкрановой балки, может действовать на одну или другую колонну, причем как вправо, так и влево. В курсовом проекте для упрощения расчета допускаем, что давление передается в уровне уступа, т.е. в месте изменения сечения колонны.

4.2.5 Ветровая нагрузка

 см. таб. 5 СНиП 2.01.07-85*.

Расчетные погонные нагрузки на стойку рамы от активного давления и отсоса равны:

, с=0,8, с’=0,6, .

Коэффициент зависит от высоты и типа местности (см. п. 6.5 СНиП 2.01.07-85*).

 на отметке  ; на отметке ; на отметке . Промежуточные значения определяем линейной интерполяцией. В уровне низа ригеля на отметке ; верха покрытия на отметке .

 

 

Рисунок 19 – Схема ветровой нагрузки на раму; а – по нормам проектирования; б – приведенная к эквивалентной; в – расчетная схема

 

Расчетные погонные нагрузки от ветра  на стойку рамы:

на высоте до

;

.

 на высоте 

;

.

в уровне низа ригеля на высоте

;

.

в уровне верха покрытия на высоте

;

.

Момент в заделке стойки от ветрового  напора

302 КН^.м

Эквивалентная равномерно распределенная ветровая нагрузка

;

.

Ветровая нагрузка, действующая  на шатер: .

Таблица 6 – Расчетные нагрузки на раму

Элемент рамы	Вид нагрузки	Обозначение нагрузки	Величина нагрузки
Ригель	Постоянная линейная от покрытия		6,9 кН/м
	Снеговая		7,2 кН/м
Стойка	Опорное давление ригеля:
	от постоянной нагрузки		124,2 кН
	от снеговой нагрузки		129,6 кН
	Вертикальное давление колес мостовых кранов:
	максимальное		1323,28 кН
	минимальное		475,99 кН
	Сила поперечного торможения		44,25 кН
	момент от		992,46 кН×м
	момент от		356,99 кН×м
	Ветровая нагрузка:
	активное давление		2,63 кН/м
	отсос		1,97 кН/м
	сосредоточенная сила		41,65 кН

 

4.3 Расчетная схема

Определяем соотношения моментов инерции  , , при, , .

=

Принимаем: ,  ,  .

    ;  .

Вычисляем погонные жесткости

;   ;  .

При расчете на нагрузки, приложенные  к стойкам допускается принимать , если выполняется условие

.

Расчетная схема показана на рис. 20.

 

Рисунок 20 – Расчетная схема рамы

4.4 Статический расчет

Учитывая симметрию рамы и нагрузки, пренебрегаем горизонтальным смещением  верхних узлов рамы.

Определяем изгибающие моменты  в колоннах от действия моментов и , как в отдельных не смещаемых стойках.

Схема загружения рамы от воздействия  равномерно распределенных нагрузок на ригель показана на рис. 21.

4.4.1 Постоянная линейная нагрузка от покрытия

,

.

.

  ( определяем интерполяцией по табл. 4.1 [4]).

Рисунок 21 – Схема загружения рамы от воздействия равномерно-распределенных нагрузок на ригель

 

,    т.е. 

Рисунок 22 – Эпюры

и от постоянной нагрузки

 

 

 

 

4.4.2 Снеговая нагрузка

Эпюры и от снеговой нагрузки получаем умножением ординат эпюр от постоянной нагрузки на соотношение .

Рисунок 23 – Эпюры

и от снеговой нагрузки

4.4.3 Расчет на нагрузки, приложенные к стойкам

Условно закрепленная рама (т.е. основная система) показана на рис. 24:

 

Рисунок 24 – Основная система

В расчете принято  . Неизвестное смещение рамы определяем из уравнения

,  где   – смещающая горизонтальная сила.

Определяем моменты  от единичного смещения верхних узлов рамы (см.  рис. 25).

Рисунок 25 – К расчету на нагрузки, приложенные к стойкам

 

,  где   

.

;

Эпюра используется в расчете на крановые и ветровые нагрузки.

4.4.4 Вертикальное давление кранов  , и крановые моменты ,

Определяем моменты  в стойках условно закрепленной рамы, когда и приложены к левой стойке, и к правой.

; .

Для левой стойки:

    ;

Для правой стойки:

    ;

Реакция в дополнительной связи условно разделенной рамы:

Горизонтальная смещающая сила

     ,

где – коэффициент опорного действия, учитывающий пространственность  системы.

Для кровли со стальным профилированным  настилом при наличии мостовых кранов грузоподъемностью  , .

Определяем смещение рамы в системе  каркаса

Определяем значения моментов в  стойках рамы и строим эпюры и (см. рис. 26).

Для левой стойки:

    ;

;

;

;

;   .

Для правой стойки:

    ;

;

;

;

   .

Рисунок 26 – Схема загружения и эпюры

и от кранового давления  ,

 

 

 

4.4.5 Горизонтальное давление кранов  «Т» на раму

Для упрощения расчета силу принимаем действующей в уровне уступа левой колонны.

Определяем реакцию связи  и моменты в левой стойке для условно закреплен-ной рамы.

.

                           при x=h_в; .

; 

                     ;

;

.

В правой стойке .

С учетом пространственной работы каркаса  смещающая горизонтальная сила в уровне ригеля

Смещение рамы в системе каркаса

Определяем значения моментов в  стойках рамы и строим эпюру (см. рис. 27).

Для левой стойки:

;

;

   .

           Проверка .

   Для правой стойки:

;

;

 

.

Рисунок 27 – Схема загружения и эпюры

и от поперечного торможения

При изменении направления силы знаки усилий меняются на обратные, поэтому в таблице усилий они вносятся со знаком ±. Продольными силами в стойках от воздействия силы пренебрегаем.

4.4.6 Ветровая нагрузка

Ветер слева.

Определяем значения моментов и реакций в дополнительной связи условно закрепленной рамы.

; 

;

Реакция дополнительной связи

.

 

Считаем, что все рамы загружены  одинаково и имеют равные смещения D. Из уравнения определяем перемещение рамы.

.

Моменты :

Для левой стойки:

;

.

Для правой стойки:

;

.

Определяем значения моментов и поперечных сил от ветровой нагрузки. Строим эпюры и (см. рис. 28).

Для левой стойки:

;

.

Для правой стойки:

;

.

Продольными силами от воздействия  ветра пренебрегаем.

Поперечная сила в сечении  1-1 может быть определена как сумма  опорных реакций

    ,

где – реакция в заделке левой стойки условно закрепленной рамы от активного давления ветра;

 – реакция от смещения  рамы на D=1, равная .

; ;

;

;

;

.

Правильность определения поперечных сил  в заделках стоек можно  проверить тождеством:

Оценим погрешность вычислений .

Поперечные силы в сечении 3-3

;

.

 

Далее составляем сводную таблицу  усилий в левой стойке и таблицу  расчетных усилий.

 

Рисунок 28 – Схема загружения и эпюры и от ветровой нагрузки

Таблица 7 – Усилия в левой стойке рамы

№		Нагрузка	nc	Сечение 1-1			Сечение 2-2		Сечение 3-3
				M	N	Q	M	N	M	N
1		постоянная	1,0	-3,79	+124,2	+2,3	+18,47	+124,2	-12,58	+124,2
2		снеговая	1,0 0,9	-3,95 -3,55	+129,17 +116,25	+2,4 +2,16	+19,2 +17,28	+129,2 +116,2	-13,3 -11,97	+129,2 +116,2
3		крановое вертикал. давление (тележка  слева)	1,0 0,9	-12,28 -11,05	+1323,3 +1190,9	-66,30 -59,67	-629,8 -566,8	+1323,3 +1190,9	+362,7 +326,4	- -
3*		крановое вертикал. давление (тележка  справа)	1,0 0,9	+149,6 +134,7	+475,99 +428,39	+33,45 +30,11	-174,0 -156,6	+475,99 +428,39	+183,0 +164,7	- -
4		поперечное торможен. (сила при-ложена к лев стойке)	1,0 0,9	±190,1 ±171,1	- -	±28,52 ±25,67	±85,98 ±77,38	- -	±85,98 ±77,38	- -
4*		поперечное торможен. (сила при-ложена к пр. стойке)	1,0 0,9	±42,07 ±37,86	- -	±2,78 ±2,50	±15,22 ±13,70	- -	±15,22 ±13,70	- -
5		ветровая нагрузка слева	1,0 0,9	-592,0 -532,8	- -	+59,01 +53,11	-144,5 -130,1	- -	-144,5 -130,1	- -
5*		ветровая нагрузка справа	1,0 0,9	+567,7 +510,9	- -	-52,40 -47,16	+153,2 +137,9	- -	+153,2 +137,9	- -