Строительство цеха

     

   Расчетное усилие , передаваемое на колонну колесами крана, можно определить по линии влияния опорных реакций подкрановых балок при невыгоднейшем расположении кранов на балках:

,

   где – коэффициент надежности по нагрузке, для крановых нагрузок равен 1,1; для нагрузок от собственного веса – 1,05;

    — коэффициент сочетаний  =0,85 для кранов cреднего режима работы;

   у – ордината линии влияния;

     — нормативная масса подкрановых  конструкций (вес подкрановой  балки, кН  )

      

         На  другой ряд колонн также будет  передаваться усилия, но значительно  меньшие. Силу можно определить, если заменить в формуле для на , т.е. на нормативные усилия, передаваемые колесами другой стороны крана, кН:

    , где

     — грузоподъемность крана,  кН;

     — масса крана с тележкой, кН;

     — число колес с одной  стороны крана.

   

   Силы  D_max и D_min приложены по оси подкрановой балки и поэтому не только сжимают нижнюю часть колонны, но и передают на нее изгибающие моменты:

    ,

   где е_к – расстояние от оси подкрановой балки до оси, проходящей через центр тяжести нижней части колонны.

    мм = 0.875 м;

     кН·м;

     кН·м 

   Горизонтальную  силу от мостовых кранов определяем по формулам:

    кН;

   где

     – вес тележки, для крана  грузоподъемностью 32т и среднего режима работы принимаем 85 кН;

     — грузоподъемность крана,  кН;

     — число колес с одной  стороны крана.

   Тогда:

   

         Считаем, что сила Т приложена в уровне уступа колонны.

   

     Ветровая  нагрузка.

   По  карте 3 СНиПа 2.01.07-85 находим, что город  Нижний Новгород относится к I-му ветровому району. Для него определяем нормативное значение ветрового давления кН/м².

   Тип местности  В, коэффициент k при высоте до 5 м — 0,5; для 10 м — 0,65; для 20 м — 0,85

   Расчетная линейная ветровая нагрузка, передаваемая на стойку рамы в какой-то точке по высоте при отсутствии продольного фахверка, определяется по формуле:

 где  — коэффициент надежности по ветровой нагрузке, равный 1.4; — нормативное давление ветра, — коэффициент, учитывающий высоту и защищенность от ветра другими строениями; с — аэродинамический коэффициент, зависящий от расположения и конфигурации поверхности (для вертикальных стен с=0,8 с наветренной стороны и с=0,6 для отсоса); В — ширина расчетного блока.

   

   Линейная  распределенная нагрузка при высоте до 10 м равна 

   20 м  —  16,4 м —

   18,7 м — .

   Сосредоточенные силы от ветровой нагрузки вычисляем  по формулам, кН:

   

   

     Для удобства расчета фактическую линейную нагрузку (в виде ломаной прямой) можно заменить эквивалентной нагрузкой , равномерно распределенной по всей высоте.

      ,       ,    ,

     где  — расчетная ветровая нагрузка при k=1; — коэффициент k у поверхности земли;  — коэффициент k на отметке Н; Н — высота колонны, м

      ;

         
 
 
 
 
 
 
 
 

Статический расчет рамы. 

Расчет  на постоянные нагрузки.

Из-за смещения осей нижней и верхней частей колонн в месте изменения сечения колонны появляется сосредоточенный момент

кНм

По таблице 12.4 учебника находим параметры:

,

.

Каноническое  уравнение имеет вид:

Моменты от поворота узлов на угол j = 1 равны:

Моменты от нагрузок на стойки М_Р равны:

Моменты на опорах ригеля (защемленная балка  постоянного сечения):

 кНм

 Определение r₁₁ и r_1Р:

- по  эпюре М₁: ;

- по  эпюре М_Р: .

Таким образом, из канонического уравнения  метода перемещений получим угол поворота:

.

Моменты от фактического угла поворота (М₁ · j) равны:

Эпюра моментов (М₁·j + М_Р) от постоянной нагрузки

Эпюры изгибающих моментов, поперечных и продольных сил будут следующими:

Проверкой служит равенство моментов в узле В (127.64=127.64), равенство перепада эпюры моментов в точке С:

, внешнему моменту, а также  равенство поперечных сил на  верхней и нижней частях колонны:

кН;

 кН

Расчет  на снеговую нагрузку.

Из-за смещения осей нижней и верхней частей колонн в месте изменения сечения  колонны появляется сосредоточенный  момент

кНм.

Эпюра единичных моментов М₁, каноническое уравнение, параметры п и a, значение коэффициента r₁₁ останутся теми же, что и при расчете рамы на постоянную нагрузку.

Моменты от нагрузок на стойки М_Р равны:

Моменты на опорах ригеля (защемленная балка  постоянного сечения):

кНм

Определение r₁₁ и r_1Р:

- по  эпюре М₁: ;

- по  эпюре М_Р: .

Таким образом, из канонического уравнения  метода перемещений получим угол поворота:

.

Моменты от фактического угла поворота (М₁ · j) равны:

Эпюра моментов (М₁·j + М_Р) от снеговой нагрузки: 

 

Эпюры изгибающих моментов, поперечных и  продольных сил будут следующими:

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Проверкой служит равенство моментов в узле В ( ), равенство перепада эпюры моментов в точке С:

,

внешнему  моменту, а также равенство поперечных сил на верхней и нижней частях колонны:

кН;

 кН.

    Расчет  на вертикальные крановые нагрузки.

Проведем  проверку возможности считать ригель абсолютно жестким:

,

где

.

Каноническое  уравнение для определения смещения плоской рамы имеет вид

.

Таким образом, получим следующую расчетную  схему для определения усилий от вертикальных крановых нагрузок:

Моменты от смещения верхних узлов стоек  вдоль ригеля на D = 1 равны:

По вычисленным  ранее п = 0,2 и a = 0,3 определим значения грузовой эпюры метода перемещений на левой стойке:

Усилия  на правой стойке получим, умножая соответствующие  усилия левой стойки на отношение

.

Получим следующие эпюры:

 Найдем коэффициент и свободный  член канонического уравнения:

,

 Таким  образом, из канонического уравнения  получим смещение плоской рамы

.

    В расчетной схеме не учитывалась  работа упругоподатливой опоры в  уровне подкрановых конструкций. В  этом случае пространственную работу каркаса можно учесть, определив реакцию отпора на уровне ригеля или соответствующее смещение рамы в системе пространственного блока D_пр. Оно меньше смещения плоской рамы D, нагруженной той же силой.

Отношение D_пр/D называют коэффициентом пространственной работы a_пр, который определяется с учетом того, что смещение пропорционально силе, вызвавшей это смещение

,

где a, a’ – коэффициенты, принимаемые по соответствующей таблице, в зависимости от величины b;

п₀ – число колес кранов на одной нитке подкрановых балок;

Sу – сумма ординат линии влияния реакции рассматриваемой рамы, равна 2.95

Параметр b  характеризует соотношение жесткостей поперечной рамы и покрытия и определяется по формуле

,

где В – шаг поперечных рам, назначенный выше, как 12 м;

Н – высота колонны;

SI_н – сумма моментов инерции нижних частей колонн;

d – коэффициент привидения ступенчатой колонны к эквивалентной по смещению колонне постоянного сечения, равный при жестком сопряжении ригеля с колонной

;

,

где I_св – момент инерции продольных связей по нижним поясам ферм;

I_кр – эквивалентный момент инерции кровли.

С учетом крепления  связей на сварке для кровли из крупноразмерных ж/б плит можно принять