Файл: Федеральное агентство по образованию иркутский государственный технический университет.doc
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 09.12.2023
Просмотров: 846
Скачиваний: 2
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
СОДЕРЖАНИЕ
торцевой поверхности (при наличии пригонки)
Расчетные сопротивления срезу и растяжению болтов
Основные размеры элементов подкрановых балок
Расчетные сопротивления растяжению фундаментных болтовRba
Рис. 9.1 К определению расчетных усилий в разрезной подкрановой балке:
г – схема загружения балки одним краном для определения прогиба
Dmax = 2109,98 кН от двух сближенных кранов при шаге колонн B = 12 м (см. п. 7.2.5).
Расчетное значение вертикального давления крана на противоположную колонну
где Fk,min – минимальное нормативное давление одного колеса крана, определяемое по формуле
Fk,min = (Q + Gкр)/no – Fk,max = (1000 +1450) / 4 – 465 = 147,5 кН,
здесьQ = 1000 кН – номинальная грузоподъемность крана;
Gкр = 1450 кН вес крана с тележкой (см. табл. 6.2);no = 4 – число колес на одной стороне крана.
В кранах с грузоподъемностью Q ≥ 80 т для разных колес Fk,max различно, в расчете обычно принимают среднее значение максимальных давлений колес:
Fk,max = (Fk1,max + Fk2,max)/2 = (450 + 480) / 2 = 465 кН.
Для более точного расчета распределяют минимальные давления колес крана пропорционально распределению максимальных давлений:
Fk1,min = Fk,min(Fk1,max/Fk,mak) = 147,5 (450 / 465) = 142,7 кН;
Fk2,min = Fk,min(Fk2,max/Fk,mak) = 147,5 (480 / 465) = 152,3 кН.
Вертикальное давление
При совмещении оси подкрановой балки с осью подкрановой ветви колонны силы Dmaxи Dmin прикладывают по отношению к геометрической оси сечения нижнего участка колонны с эксцентриситетом ek, принимают примерно равным (0,5 – 0,55)hн.
Приняв ek = 0,5hн = 0,5 · 1,25 = 0,625 м, определяют сосредоточенные моменты от вертикального давления кранов:
Mmax =Dmaxek= 2109,98 · 0,625 = 1318,74 кН·м;
Mmin =Dminek= 681,6 · 0,625 = 426 кН·м.
Нормативное значение горизонтальной силы на одно колесо от поперечного торможения тележки с грузом в направлении вдоль кранового моста определяют по формуле
Tk,n = β(Q + GT)/nо= 0,05 (1000 + 410) / 4 = 17,63 кН,
где β = 0,05 – для кранов с гибким подвесом груза и β = 0,1 – с жестким подвесом груза;
GT = 410 кН – вес тележки.
Расчетное значение горизонтальной силы на колонну от поперечного торможения тележек кранов при том же расположении мостовых кранов определяют по линии влияния опорной реакции тормозной балки, такой же, как и для подкрановой балки:
7.3.4. Ветровая нагрузка
Ветровая нагрузка оказывает активное давление на здание с наветренной стороны и отсос с заветренной стороны и может быть направлена как в одну, так и в другую сторону (рис. 7.5, а).
Нормативное значение ветрового давления (скоростного напора ветра) wo принимают в зависимости от ветрового района страны по табл. 7.4.
Для г. Иркутска (ΙΙΙ район) wo = 0,38 кН/м2.
Расчетная линейная ветровая нагрузка, передаваемая на колонну рамы в какой-то точке по высоте z, определяется по формуле
qw = wokcγfB,
где k – коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте z, определяемый в зависимости от типа местности по табл. 7.5;
c – аэродинамический коэффициент, зависящий от конфигурации здания и учитывающийся только для вертикальных стен (принимают с = 0,8 с наветренной стороны и с′ = 0,6 с заветренной стороны);
γf = 1,4 – коэффициент надежности по ветровой нагрузке;
В = 12 м – ширина расчетного блока, равная шагу колонн.
Рис. 7.5. Схема загружения рамы ветровой нагрузкой:
а – по нормам проектирования; б – расчетное загружение
эквивалентной нагрузкой
Таблица 7.4
Нормативные значения ветрового давления wo
В соответствии со строительными нормами и правилами [7] рассматриваются следующие типы местности:
А – открытые побережья морей, озер и водохранилищ, пустыни, степи, лесостепи, тундра;
В – городские территории, лесные массивы и другие местности, равномерно покрытые препятствиями высотой более 10 м;
С – городские районы с застройкой зданиями высотой более 25 м.
Территория строительства проектируемого здания относится к местности типа В.
Расчетная погонная нагрузка на раму от активного давления по высоте:
q5 = wok5cγfB = 0,38 · 0,5 · 0,8 · 1,4 · 12 = 2,55 кН/м2;
q10 = wok10cγfB = 0,38 · 0,65 · 0,8 · 1,4 · 12 = 3,32 кН/м2;
q20 = wok20cγfB = 0,38 · 0,85 · 0,8 · 1,4 · 12 = 4,34 кН/м2;
q30 = wok30cγfB = 0,38 · 0,98 · 0,8 · 1,4 · 12 = 5,01 кН/м2.
Таблица 7.5
Коэффициенты kдля типов местности
П р и м е ч а н и е. При определении ветровой нагрузки типы мест-
ности могут быть различными для разных расчетных направлений ветра.
Расчетная погонная нагрузка на уровне низа ригеля (определяют линейной интерполяцией)
q19,8 = 3,32 + (4,34 – 3,32) 9,8 / 10 = 4,32 кН/м2.
Расчетная погонная нагрузка на уровне верхней точки здания
q23,3 = 4,34 + (5,01 – 4,34) · 3,3 / 10 = 4,56 кН/м2.
Ветровую нагрузку, действующую на участке от низа ригеля до верхней точки здания, заменяют сосредоточенной силой, приложенной в уровне нижнего пояса фермы.
Значение этой силы:
– со стороны активного давления ветра
W = (q19,8 + q23,5)Hш/2 = (4,32 + 4,56) 3,5 / 2 = 15,54 кН/м2;
– со стороны отсоса
W′ = Wс′/с = 15,54 · 0,6 / 0,8 = 11,66 кН.
Общая сосредоточенная сила
WW =W+W′ = 15,54 + 11,66 = 27,2 кН.
Фактическую линейную нагрузку (в виде ломаной линии) для упрощения расчета заменяют равномерно распределенной по высоте эквивалентной нагрузкой qэ (рис. 7.5, б). Интенсивность эквивалентной нагрузки находят из условия равенства изгибающего момента Mо в основании условной защемленной консольной стойки, по длине равной высоте рамы, от фактического ветрового давления и от эквивалентной нагрузки.
Изгибающий момент в защемленной стойке от фактического ветрового давления
Эквивалентная равномерно распределенная нагрузка с наветренной стороны с учетом коэффициента с = 0,8
qэ= 2Mо/H2 = 2 · 689,75 / 20,42 = 3,31 кН/м2.
Эквивалентная равномерно распределенная нагрузка с заветренной стороны (отсос) с учетом коэффициента с′ = 0,6
qэ′= qэс′/с = 3,31 · 0,6 / 0,8 = 2,48 кН/м2.
7.4. Назначение жесткостей элементов рамы
7.4.1. Определение жесткости сквозного ригеля
Из условия равенства прогибов сквозной фермы и сплошной балки от равномерно распределенной нагрузки определяют эквивалентную жесткость сквозного ригеля:
EIр
= EMmaxhр1,15μ/(2Ry) = 2,06 · 104 · 4604,63 · 3,15 · 1,15 · 0,9 / (2 · 24) =
= 644,28 кН·м2,
где Mmax – максимальный расчетный момент в середине пролета фермы как в простой балке от суммарной вертикальной нагрузки (q– погонной расчетной постоянной нагрузки и p – погонной расчетной распределенной снеговой нагрузки):
Mmax = (q + p)L2/8 = (20,77 + 20,16) 302 / 8 = 4604,63 кН·м;
hр = 3,15 – высота ригеля в середине пролета;
1,15 – коэффициент, учитывающий отношение усредненной площади поясов к площади нижнего пояса;
μ – коэффициент, учитывающий влияние уклона верхнего пояса и деформативность решетки фермы (принимают μ = 0,7 при уклоне верхнего пояса i= 1/8 – 1/10, μ = 0,8 – при i= 1/15, μ = 0,9 – при i= 0.
7.4.2. Определение жесткостей ступенчатой колонны
Для ступенчатых колонн жесткость нижней части колонны приближенно определяем по формуле
EIн = E(V + 2Dmax)hн2/(k2Ry) =
= 2,06 · 104 (527,55 + 2 · 2109,98) · 1,252 / (3,6 · 24) = 180,08 · 104 кН·м2,
где V = Vg + Vp = 311,55 + 216 = 527,55 кН – расчетное давление ригеля на колонну от расчетной постоянной и снеговой нагрузки;
Dmax = 2109,98 кН – наибольшее расчетное давление на колонну от двух сближенных кранов;
hн = 1250 мм – высота сечения нижнего участка колонны, равная расстоянию от наружной грани колонны до оси подкрановой ветви;
k2 – коэффициент, зависящий от шага колонн и их высоты (принимаютk2 = 3,2 – 3,8 при шаге B = 12 м,k2 = 2,5 – 3,0 при шаге B = 6 м); меньшее значениеk2 принимают при кранах с малой грузоподъемностью и большой высоте колонн.
При грузоподъемности крана Q = 100 т и высоте колонны H = 20,4 м принят k2 = 3,6.
Жесткость верхней части колонны
EIв =EIн(hв/hн2)/k1 = 180,08 · 104 (0,7 / 1,25)2 / 1,6 = 35,3 · 104 кН·м2,
где hв = 700 мм – ширина верхнего участка колонны;
k1 – коэффициент, учитывающий фактическое неравенство площадей и радиусов инерции поперечных сечений верхней и нижней частей колонны (для колонн крайних рядов при шарнирном сопряжении ригеля с колонной
Расчетное значение вертикального давления крана на противоположную колонну
где Fk,min – минимальное нормативное давление одного колеса крана, определяемое по формуле
Fk,min = (Q + Gкр)/no – Fk,max = (1000 +1450) / 4 – 465 = 147,5 кН,
здесьQ = 1000 кН – номинальная грузоподъемность крана;
Gкр = 1450 кН вес крана с тележкой (см. табл. 6.2);no = 4 – число колес на одной стороне крана.
В кранах с грузоподъемностью Q ≥ 80 т для разных колес Fk,max различно, в расчете обычно принимают среднее значение максимальных давлений колес:
Fk,max = (Fk1,max + Fk2,max)/2 = (450 + 480) / 2 = 465 кН.
Для более точного расчета распределяют минимальные давления колес крана пропорционально распределению максимальных давлений:
Fk1,min = Fk,min(Fk1,max/Fk,mak) = 147,5 (450 / 465) = 142,7 кН;
Fk2,min = Fk,min(Fk2,max/Fk,mak) = 147,5 (480 / 465) = 152,3 кН.
Вертикальное давление
При совмещении оси подкрановой балки с осью подкрановой ветви колонны силы Dmaxи Dmin прикладывают по отношению к геометрической оси сечения нижнего участка колонны с эксцентриситетом ek, принимают примерно равным (0,5 – 0,55)hн.
Приняв ek = 0,5hн = 0,5 · 1,25 = 0,625 м, определяют сосредоточенные моменты от вертикального давления кранов:
Mmax =Dmaxek= 2109,98 · 0,625 = 1318,74 кН·м;
Mmin =Dminek= 681,6 · 0,625 = 426 кН·м.
Нормативное значение горизонтальной силы на одно колесо от поперечного торможения тележки с грузом в направлении вдоль кранового моста определяют по формуле
Tk,n = β(Q + GT)/nо= 0,05 (1000 + 410) / 4 = 17,63 кН,
где β = 0,05 – для кранов с гибким подвесом груза и β = 0,1 – с жестким подвесом груза;
GT = 410 кН – вес тележки.
Расчетное значение горизонтальной силы на колонну от поперечного торможения тележек кранов при том же расположении мостовых кранов определяют по линии влияния опорной реакции тормозной балки, такой же, как и для подкрановой балки:
7.3.4. Ветровая нагрузка
Ветровая нагрузка оказывает активное давление на здание с наветренной стороны и отсос с заветренной стороны и может быть направлена как в одну, так и в другую сторону (рис. 7.5, а).
Нормативное значение ветрового давления (скоростного напора ветра) wo принимают в зависимости от ветрового района страны по табл. 7.4.
Для г. Иркутска (ΙΙΙ район) wo = 0,38 кН/м2.
Расчетная линейная ветровая нагрузка, передаваемая на колонну рамы в какой-то точке по высоте z, определяется по формуле
qw = wokcγfB,
где k – коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте z, определяемый в зависимости от типа местности по табл. 7.5;
c – аэродинамический коэффициент, зависящий от конфигурации здания и учитывающийся только для вертикальных стен (принимают с = 0,8 с наветренной стороны и с′ = 0,6 с заветренной стороны);
γf = 1,4 – коэффициент надежности по ветровой нагрузке;
В = 12 м – ширина расчетного блока, равная шагу колонн.
Рис. 7.5. Схема загружения рамы ветровой нагрузкой:
а – по нормам проектирования; б – расчетное загружение
эквивалентной нагрузкой
Таблица 7.4
Нормативные значения ветрового давления wo
| Ветровые районы | Ιа | Ι | ΙΙ | ΙΙΙ | ΙV | V | VΙ | VΙΙ |
| wo, кПа (кгс/м2) | 0,17 (17) | 0,23 (23) | 0,30 (30) | 0,38 (38) | 0,48 (48) | 0,60 (60) | 0,73 (73) | 0,85 (85) |
В соответствии со строительными нормами и правилами [7] рассматриваются следующие типы местности:
А – открытые побережья морей, озер и водохранилищ, пустыни, степи, лесостепи, тундра;
В – городские территории, лесные массивы и другие местности, равномерно покрытые препятствиями высотой более 10 м;
С – городские районы с застройкой зданиями высотой более 25 м.
Территория строительства проектируемого здания относится к местности типа В.
Расчетная погонная нагрузка на раму от активного давления по высоте:
q5 = wok5cγfB = 0,38 · 0,5 · 0,8 · 1,4 · 12 = 2,55 кН/м2;
q10 = wok10cγfB = 0,38 · 0,65 · 0,8 · 1,4 · 12 = 3,32 кН/м2;
q20 = wok20cγfB = 0,38 · 0,85 · 0,8 · 1,4 · 12 = 4,34 кН/м2;
q30 = wok30cγfB = 0,38 · 0,98 · 0,8 · 1,4 · 12 = 5,01 кН/м2.
Таблица 7.5
Коэффициенты kдля типов местности
| Высота z, м | Тип местности | ||
| А | В | С | |
| ≤5 10 20 40 60 | 0,75 1,0 1,25 1,5 1,7 | 0,5 0,65 0,85 1,1 1,3 | 0,4 0,4 0,55 0,8 1,0 |
1 ... 18 19 20 21 22 23 24 25 ... 44
П р и м е ч а н и е. При определении ветровой нагрузки типы мест-
ности могут быть различными для разных расчетных направлений ветра.
Расчетная погонная нагрузка на уровне низа ригеля (определяют линейной интерполяцией)
q19,8 = 3,32 + (4,34 – 3,32) 9,8 / 10 = 4,32 кН/м2.
Расчетная погонная нагрузка на уровне верхней точки здания
q23,3 = 4,34 + (5,01 – 4,34) · 3,3 / 10 = 4,56 кН/м2.
Ветровую нагрузку, действующую на участке от низа ригеля до верхней точки здания, заменяют сосредоточенной силой, приложенной в уровне нижнего пояса фермы.
Значение этой силы:
– со стороны активного давления ветра
W = (q19,8 + q23,5)Hш/2 = (4,32 + 4,56) 3,5 / 2 = 15,54 кН/м2;
– со стороны отсоса
W′ = Wс′/с = 15,54 · 0,6 / 0,8 = 11,66 кН.
Общая сосредоточенная сила
WW =W+W′ = 15,54 + 11,66 = 27,2 кН.
Фактическую линейную нагрузку (в виде ломаной линии) для упрощения расчета заменяют равномерно распределенной по высоте эквивалентной нагрузкой qэ (рис. 7.5, б). Интенсивность эквивалентной нагрузки находят из условия равенства изгибающего момента Mо в основании условной защемленной консольной стойки, по длине равной высоте рамы, от фактического ветрового давления и от эквивалентной нагрузки.
Изгибающий момент в защемленной стойке от фактического ветрового давления
Эквивалентная равномерно распределенная нагрузка с наветренной стороны с учетом коэффициента с = 0,8
qэ= 2Mо/H2 = 2 · 689,75 / 20,42 = 3,31 кН/м2.
Эквивалентная равномерно распределенная нагрузка с заветренной стороны (отсос) с учетом коэффициента с′ = 0,6
qэ′= qэс′/с = 3,31 · 0,6 / 0,8 = 2,48 кН/м2.
7.4. Назначение жесткостей элементов рамы
7.4.1. Определение жесткости сквозного ригеля
Из условия равенства прогибов сквозной фермы и сплошной балки от равномерно распределенной нагрузки определяют эквивалентную жесткость сквозного ригеля:
EIр
= EMmaxhр1,15μ/(2Ry) = 2,06 · 104 · 4604,63 · 3,15 · 1,15 · 0,9 / (2 · 24) =
= 644,28 кН·м2,
где Mmax – максимальный расчетный момент в середине пролета фермы как в простой балке от суммарной вертикальной нагрузки (q– погонной расчетной постоянной нагрузки и p – погонной расчетной распределенной снеговой нагрузки):
Mmax = (q + p)L2/8 = (20,77 + 20,16) 302 / 8 = 4604,63 кН·м;
hр = 3,15 – высота ригеля в середине пролета;
1,15 – коэффициент, учитывающий отношение усредненной площади поясов к площади нижнего пояса;
μ – коэффициент, учитывающий влияние уклона верхнего пояса и деформативность решетки фермы (принимают μ = 0,7 при уклоне верхнего пояса i= 1/8 – 1/10, μ = 0,8 – при i= 1/15, μ = 0,9 – при i= 0.
7.4.2. Определение жесткостей ступенчатой колонны
Для ступенчатых колонн жесткость нижней части колонны приближенно определяем по формуле
EIн = E(V + 2Dmax)hн2/(k2Ry) =
= 2,06 · 104 (527,55 + 2 · 2109,98) · 1,252 / (3,6 · 24) = 180,08 · 104 кН·м2,
где V = Vg + Vp = 311,55 + 216 = 527,55 кН – расчетное давление ригеля на колонну от расчетной постоянной и снеговой нагрузки;
Dmax = 2109,98 кН – наибольшее расчетное давление на колонну от двух сближенных кранов;
hн = 1250 мм – высота сечения нижнего участка колонны, равная расстоянию от наружной грани колонны до оси подкрановой ветви;
k2 – коэффициент, зависящий от шага колонн и их высоты (принимаютk2 = 3,2 – 3,8 при шаге B = 12 м,k2 = 2,5 – 3,0 при шаге B = 6 м); меньшее значениеk2 принимают при кранах с малой грузоподъемностью и большой высоте колонн.
При грузоподъемности крана Q = 100 т и высоте колонны H = 20,4 м принят k2 = 3,6.
Жесткость верхней части колонны
EIв =EIн(hв/hн2)/k1 = 180,08 · 104 (0,7 / 1,25)2 / 1,6 = 35,3 · 104 кН·м2,
где hв = 700 мм – ширина верхнего участка колонны;
k1 – коэффициент, учитывающий фактическое неравенство площадей и радиусов инерции поперечных сечений верхней и нижней частей колонны (для колонн крайних рядов при шарнирном сопряжении ригеля с колонной