Metodichka_KP_2_ZhB

средних колонн hН=1200…1900 мм. При этом для средних колонн допускается смещение оси ветви с оси подкрановой балки и устройство консоли. Высоту сечения ветви принимают в зависимости от размера пролета, высоты колонны и грузоподъемности мостового крана: для крайних колонн hвет= 200…300 мм, для средних колонн hвет= 300…350 мм. Ширину сечения подкрановой части колонны принимают bн=400…600 мм.

Высоту сечения распорки принимают hрасп= (1.5…2)·hвет, ширину сечения распорки равной ширине сечения подкрановой части колонны. По высоте колонны принимают следующее расположение распорок: нижняя распорка располагается ниже уровня пола; расстояние от уровня пола до низа первой надземной распорки не менее 1.8 м (для обеспечения прохода между ветвями колонны); расстояние между осями распорок (8- 10)·hвет.

Ширину поперечного сечения колонны уточняют, исходя из требования b=(1/25…1/30)·Нк, где Нк – высота колонны от обреза фундамента до верха оголовка.

Размеры поперечного сечения колонны должны удовлетворять требованиям прочности конструкции и могут быть уточнены при расчете колонны.

Сетка колонн, образуемая их разбивочными осями, (шаг колонн и пролет) принимается в соответствии с заданием на курсовое проектирование.

Колонны крайнего продольного ряда и у продольных деформационных швов совмещаются наружными гранями с продольными осями (нулевая привязка) или смещаются на 250 и 500 мм наружу здания (привязка соответственно "250" и "500") в следующих случаях:

–нулевая привязка применяется для зданий с кранами грузоподъемностью до 30 т включительно при шаге крайних колонн 6 м (≤ 8 м – для курсового проектирования) и высоте от пола до низа конструкций покрытия не более 14.4 м;

–привязка "250" применяется для зданий с кранами грузоподъемностью до 50 т включительно при шаге крайних колонн 12 м (> 8 м и ≤ 12 м – для курсового проектирования) и высоте от пола до низа конструкций покрытия не более 18 м;

–привязка "500" применяется в случае несоблюдения условий для привязки нулевой или "250", а также при устройстве в колоннах проходов в уровне крановых путей.

Колонны крайнего поперечного ряда и у поперечных деформационных швов смещаются осями сечений с разбивочной оси на 500 мм внутрь температурного отсека здания.

Колонны средних продольных и поперечных осей совмещаются осями сечений с сеткой разбивочных осей.

Расстояние от продольной оси колонн до оси подкрановой балки (оси катков крана) определяется расчетом по формуле

λ = b1+hВ/2+c-а,

где b1 – размер крана, определяемый по [1];

hВ – высота поперечного сечения надкрановой части колонны;

с – требуемый зазор между габаритом крана и гранью колонны, минимальный зазор равен 60 мм;

а – привязка колонны к продольной разбивочной оси.

Расстояние от продольной оси колонн до оси подкрановой балки принимается не менее:

–750 мм для кранов грузоподъемностью до 50 т включительно;

–1000 мм для кранов грузоподъемностью более 50 т и для кранов грузоподъемностью до 50 т включительно при наличии в колоннах проходов в уровне крановых путей;

–1500 мм для кранов грузоподъемностью более 50 т при наличии в колоннах проходов в уровне крановых путей.

20

В курсовом проектировании стеновые панели принимают навесные типовых размеров по высоте (600, 900 и 1200 мм). Остекление принимают ленточное высотой 4.8…6 м в подкрановой части колонны и 1.2…2.4 м в надкрановой части колонны. Число стеновых панелей и их количество по высоте определяется отметкой верха панелей, которая должна быть не меньше отметки верха кровли у крайней поперечной разбивочной оси и не выше этой отметки на 0.7 м. В случае превышения отметки верха стеновых панелей над отметкой верха кровли у крайней поперечной разбивочной оси более чем на 0.7 м, в расчетах требуется учесть скопление снега у парапета.

21

3 Расчет поперечной рамы здания

Расчет поперечной рамы здания заключается в определении внутренних усилий в колоннах и балках (элементах ферм) покрытия. Внутренние усилия в конструкциях определяются методами строительной механики (например, методом конечного элемента). С целью упрощения расчетов определение внутренних усилий в конструкциях допускается производить в современных программных комплексах (SCAD, Raduga-Beta, MicroFe&STARK ES, ЛИРА и др.).

Для расчета выбирается поперечная рама по средней поперечной оси с колоннами по крайним и средним продольным осям. В расчетной схеме поперечной рамы конструкции и их элементы представляются в виде стержневых элементов. Согласно конструктивному исполнению стыков отдельных элементов принимается шарнирное опирание балки (фермы) покрытия на колонны и жесткое сопряжение колонн с фундаментами в уровне их обрезов. Сопряжение отдельных элементов фермы безраскосного типа принимается жесткое, для всех остальных типов ферм – шарнирное.

3.1 Сбор нагрузок

На конструкции поперечной рамы здания действуют следующие нагрузки:

1)постоянные – от собственного веса несущих конструкций рамы, от веса плит покрытия и кровли, от веса стеновых ограждающих конструкций, от веса подкрановой балки и кранового рельса;

2)переменные – снеговая, ветровая, крановая.

Расчетные значения нагрузок определяются умножением характеристических значений на частные коэффициенты для нагрузки, которые принимаются по таблице А2(В) [3]: для постоянных нагрузок γG=1.35, для переменных снеговой и ветровой нагрузок γQ=1.5. Частный коэффициент для крановой нагрузки принимается равным γQ=1.35 согласно таблице А1 [4].

Нагрузка от собственного веса элементов несущих конструкций сплошного поперечного сечения определяется умножением удельного веса железобетона (2500 кг/м3) на площадь поперечного сечения элемента и прикладывается как равномерно распределенная по длине элемента. Нагрузку от собственного веса сквозной подкрановой части колонны допускается принимать равномерно распределенной по длине подкрановой части колонны. При этом значение нагрузки определяется делением суммы собственного веса отдельных элементов подкрановой части (ветвей и распорок) на высоту подкрановой части колонны.

Постоянная нагрузка от собственного веса ребристых плит покрытия определяется по данным типовых серий как равномерно распределенная по площади покрытия. Характеристические значения нагрузки от собственного веса ребристых плит покрытия с учетом веса бетона замоноличивания швов между плитами могут быть приняты:

для плит длиной 5970 мм, шириной 1490 мм, высотой 300 мм – 180 кг/м2; для плит длиной 5970 мм, шириной 2980 мм, высотой 300 мм – 160 кг/м2; для плит длиной 11960 мм, шириной 1480 мм, высотой 450 мм – 250 кг/м2; для плит длиной 11960 мм, шириной 2980 мм, высотой 455 мм – 190 кг/м2.

В курсовом проекте характеристическая нагрузка от собственного веса плит покрытия ввиду их нетиповых размеров может быть принята ориентировочно в пределах указанных выше значений.

Постоянная нагрузка от веса кровли определяется как равномерно распределенная по площади покрытия. Характеристические значения нагрузки от отдельных слоев кровли вычисляются умножением удельного веса материала слоя на его толщину. Удельный вес материалов принимается по [5], [6] или техническим условиям на данный вид материала.

22

Сбор нагрузок на покрытие рекомендуется выполнять в таблице в соответствии с приведенным ниже образцом (таблица 1). Примеры состава покрытий производственных зданий приведены на рисунке 2.

Таблица 1 – Сбор постоянных нагрузок на 1 м2 покрытия

Постоянная нагрузка от веса покрытия представляется в виде сосредоточенных сил на балку или верхний пояс, в узлах верхнего пояса фермы покрытия в местах опирания на них плит. Значения сосредоточенных сил определяются как произведение суммарной расчетной нагрузки от покрытия из таблицы 1 на шаг поперечных рам (шаг крайних колонн) и ширину плит покрытия. Допускается постоянную нагрузку представлять в виде равномерно распределенной по длине балки покрытия при числе сосредоточенных сил в пролете четыре и более (точки опирания плит крайними продольными ребрами, расположенные над опорами балок на колонны, не учитываются). При разном шаге колонн крайних и средних продольных рядов постоянная нагрузка от веса покрытия представляется также (помимо рассмотренной выше) в виде сосредоточенных сил, приложенных в верхних точках колонн средних продольных рядов. При этом значения сосредоточенных сил определяются как сумма нескольких величин:

1)произведения суммарной расчетной нагрузки от покрытия из таблицы 1 на грузовую площадь, которая равна произведению длины пролета на шаг крайних колонн;

2)произведения нагрузки от собственного веса 1 м длины балки (фермы) покрытия (см. таблицу 1.2) на длину пролета;

3)произведения нагрузки от собственного веса 1 м длины подстропильной балки (фермы) на ее длину, равную шагу средних колонн.

Нагрузка от собственного веса 1 м длины подстропильной балки (фермы) для определения внутренних усилий в конструкциях поперечной рамы может быть принята равной 500 кг/м.

Постоянная нагрузка от собственного веса стеновых панелей определяется умножением удельного веса материала панели с учетом отделочных, теплоизоляционных слоев и арматуры (рекомендуемое значение для керамзитобетонных панелей 1100 кг/м3, для панелей из ячеистого бетона 600 кг/м3) на толщину стеновых панелей (300 или 350 мм), шаг колонн крайнего ряда и высоту панелей между точками их опирания. Нагрузка от ленточного остекления определяется умножением равномерно распределенной на 1 м2 нагрузки от массы остекления (может быть принята 50 кг/м2) на высоту остекления между точками

23

опирания стеновых панелей. Нагрузка от веса стеновых панелей прикладывается в виде сосредоточенных сил к колонне в местах устройства опорных столиков, которые располагают в уровне верха ленточного остекления. Первый по высоте ярус стеновых панелей опирается непосредственно на фундаменты колонн и фундаментные балки. Эксцентриситет приложения нагрузки от веса стеновых панелей к колонне, равный расстоянию между осями, проходящими через центр тяжести стеновой панели и колонны, учитывается в расчете заданием изгибающих моментов, приложенных к колонне в точках опирания стеновых панелей.

Постоянная нагрузка от собственного веса 1 м длины подкрановой балки определяется умножением удельного веса железобетона (2500 кг/м3) на площадь поперечного сечения балки. Нагрузка от собственного веса 1 м длины кранового рельса определяется по [2], таблица 2, графа "Масса 1 м рельса". Постоянная нагрузка от веса подкрановой балки и кранового рельса на элементы поперечной рамы определяется умножением нагрузки от собственного веса 1 м длины балки и рельса на шаг крайних и средних колонн. Прикладывается данная нагрузка в виде сосредоточенных сил на нижнюю часть колонны по оси подкрановой балки.

Характеристическое значение снеговой нагрузки на грунт sk определяется в зависимости от высоты местности над уровнем моря в соответствии с [7], изменение №2, п. 4.1(1). Значения высот над уровнем моря А для ряда населенных пунктов Беларуси приведены в Приложении 1. Снеговая нагрузка на покрытие определяется в соответствии с п. 5.2(3) [7] по формуле (5.1)

s=μi·Се·Сt·sk,

где μi – коэффициент формы снеговых нагрузок, определяемый в соответствии с рисунком 5.3 и таблицей 5.2 [7] как μ1(α);

Се – коэффициент окружающей среды, определяемый в соответствии с [7], изменение №2, п. 5.2(7). В курсовом проектировании рекомендуется принимать обычные условия местности;

Сt – температурный коэффициент, определяемый в соответствии с [7], изменение №2, п. 5.2(7). В курсовом проектировании рекомендуется принимать Сt=1.0.

Для студентов заочной формы обучения, в задании на курсовое проектирование которых указано нормативное значение снеговой нагрузки, следует характеристическое значение снеговой нагрузки на грунт sk принять равным указанному в задании.

Снеговая нагрузка представляет в виде сосредоточенных сил на балку или верхний пояс, в узлах верхнего пояса фермы покрытия в местах опирания на них плит. Значения сосредоточенных сил определяются как произведение расчетной снеговой нагрузки на шаг поперечных рам (шаг крайних колонн) и ширину плит покрытия. Допускается снеговую нагрузку представлять в виде равномерно распределенной по длине балки покрытия при числе сосредоточенных сил в пролете четыре и более (точки опирания плит крайними продольными ребрами, расположенные над опорами балок на колонны, не учитываются). При разном шаге колонн крайних и средних продольных рядов снеговая нагрузка представляется также (помимо рассмотренной выше) в виде сосредоточенных сил, приложенных в верхних точках колонн средних продольных рядов. При этом значения сосредоточенных сил определяются как произведение расчетной снеговой нагрузки на грузовую площадь, которая равна произведению длины пролета на шаг крайних колонн.

Базовое значение скорости ветра определяется в соответствии с [8], п. 4.2(2)P по формуле (4.1)

vb=cdir·cseason·vb,o,

где vb,o – основное значение базовой скорости ветра, определяемое в соответствии с [8], изменение №2, рисунок НП.1;

25

cdir – коэффициент, учитывающий направление ветра, определяемый в соответствии с [8], изменение №2, таблица НП.1.1. При расчете конструкций поперечной рамы здания направление ветра следует принять равным 270°;

cseason – сезонный коэффициент, значения которого приведены в [8], изменение №2, таблица НП.1.2. В курсовом проектировании рекомендуется принимать cseason=1.0.

Средняя скорость ветра на высоте z над уровнем земли определяется в соответствии с [8], п. 4.3.1(1) по формуле (4.3)

vm(z)=cr(z)·co(z)·vb,

где cr(z) – коэффициент, учитывающий тип местности и определяемый в соответствии с [8], п. 4.3.2(1), принимая логарифмический закон изменения профиля скорости по высоте. В курсовом проектировании рекомендуется принимать IV тип местности;

co(z) – орографический коэффициент. В курсовом проектировании рекомендуется принимать co(z)=1.0.

Пиковое значение скоростного напора ветра на высоте z определяется в соответствии с [8], п. 4.5(1) по формуле (4.8)

где Iv – интенсивность турбулентности на высоте z, определяемая в соответствии с [8], п. 4.4(1);

ρ – плотность воздуха. В расчетах следует использовать значение плотности воздуха ρ =1.25 кг/м3;

ce(z) – коэффициент экспозиции. Для ровной местности при co(z)=1.0 коэффициент экспозиции ce(z) определяется из графика на рисунке 4.2 [8].

Ветровое давление, действующее на внешние поверхности конструкций здания, определяется в соответствии с [8], п. 5.2(1) по формуле (5.1)

we=qp(ze)·cpe,

где qp(ze) – пиковое значение скоростного напора ветра на высоте ze, определяемое по формуле (4.8) [8];

ze – базовая высота для внешнего давления, определяемая по разделу 7 [8]. При расчете поперечной рамы ze следует определять по рисунку 7.4 [8];

cpe – аэродинамический коэффициент внешнего давления, определяемый по разделу 7 [8]. При расчете поперечной рамы cpe следует определять по таблице 7.1 с учетом данных рисунка 7.5 [8].

Ветровую нагрузку на колонны поперечной рамы, передаваемой от стеновых панелей, расположенных в пределах высоты колонн, допускается представлять в виде распределенной по высоте колонн. В этом случае значение ветровой нагрузки на колонны (Qw,1, кг/м или Н/м) определяется по формуле

Qw,1=cscd·we·B,

где cscd – конструкционный коэффициент, определяемый по разделу 6 [8]; В – шаг колонн.

Ветровую нагрузку на колонны поперечной рамы, передаваемой от стеновых панелей, расположенных выше отметки верха колонн (в уровне конструкций покрытия), допускается представлять в виде сосредоточенных сил в верхних точках колонн. В этом случае значение ветровой нагрузки на колонны (Qw,2, кг или Н) определяется по формуле

Qw,2=cscd·we·B·h1,

где h1 – высота панелей, расположенных выше отметки верха колонн. Характеристические значения вертикальных крановых нагрузок определяются в

соответствии с [4] как сумма номинальных значений собственного веса крана и грузоподъемности, указанных в [1]. Коэффициент динамичности при расчете конструкций поперечной рамы на действие вертикальных крановых нагрузок не учитывается. Максимальное характеристическое значение вертикальной крановой нагрузки на одно

26

колесо нагруженного крана Qr,max принимается по [1], таблицы 1-3, графа "Нагрузка на колесо". Характеристическое значение сопутствующей вертикальной крановой нагрузки на одно колесо нагруженного крана Qr,(max) определяется по формуле

Qr,(max) = Qhn+Qc − Qr,max , o

где Qh – грузоподъемность крана;

Qc – вес крана с тележкой ([1], таблицы 1-3, графа "Масса крана конструктивная,

mк");

no – число колес с одной стороны крана. Число колес с одной стороны кранов грузоподъемностью Qh≤50 т no=2, кранов грузоподъемностью Qh=80…125 т no=4.

Вертикальные крановые нагрузки на колонны поперечной рамы определяются исходя из характеристических значений вертикальной крановой нагрузки на одно колесо и ординат линии влияния опорных реакций подкрановых балок. Построение линии влияния опорных реакций осуществляют, располагая одно колесо крана непосредственно над опорой подкрановой балки (по оси колонны рассчитываемой поперечной рамы) (рисунок 3). Нагрузка от двух кранов, работающих в одном пролете одновременно, рассматривается как единое воздействие с коэффициентом сочетания 1.0.

Рисунок 3 – К построению линии влияния опорных реакций подкрановых балок

Вертикальные крановые нагрузки на колонны поперечной рамы определяются по формулам

no

∑Qr,max = Qr,max ∑ yi , i=1

no

∑Qr,(max) = Qr,(max) ∑ yi . i=1

Вертикальные крановые нагрузки на колонны поперечной рамы представляются в виде сосредоточенных сил, действующих по оси подкрановой балки.

При расчете конструкций поперечной рамы рассматриваются горизонтальные силы, вызванные ускорением или торможением тележки мостового крана относительно ее

27

движения вдоль эстакады мостового крана HT,3. Горизонтальная сила HT,3 определяется согласно [4], п. 2.7.5(1) и принимается равной буферной силе HB,2, связанной с движениями тележки мостового крана. Горизонтальная нагрузка HB,2 определяется согласно [4], п. 2.11.2(1). В курсовом проектировании допускается считать, что полезный груз раскачивается в свободном состоянии, и HB,2 можно принять за 10% суммы поднятого веса и веса тележки мостового крана. Максимальное значение горизонтальной нагрузки HB,2 определяется по формуле

HB,2=0.1·(Qh+ Qtr),

где Qtr – масса тележки мостового крана, определяемая по [1], таблица 2. Горизонтальная нагрузка представляется в виде сосредоточенной силы,

приложенной к колонне в уровне верха подкрановой балки. Горизонтальная нагрузка задается на колонну, на которую действует максимальная вертикальная нагрузка ∑Qr,max. По направлению действия горизонтальная сила HB,2 знакопеременная.

Расчетные схемы поперечных рам приведены на рисунке 4. Схемы загружения конструкций поперечной рамы постоянной и переменными нагрузками приведены на рисунках 5-12.

28

а)

б)

Условные обозначения:

Hк - высота колонны;

Нн - высота нижней (подкрановой) части колонны; Нв - высота верхней (надкрановой) части колонны;

e1 - расстояние между осями нижней и верхней частей колонны;

e2 - расстояние от оси нижней части колонны крайнего ряда до оси подкрановой балки;

e3 - расстояние от оси верхней части колонны крайнего ряда до середины площадки опирания балки (фермы) покрытия на колонну;

e4 - расстояние от оси верхней части колонны среднего ряда до середины площадки опирания балки (фермы) покрытия на колонну; λ - расстояние от продольной разбивочной оси среднего ряда колонн до оси подкрановой балки;

L - пролет поперечной рамы (расстояние между продольными разбивочными осями).

Рисунок 4 – Расчетные схемы поперечной рамы: а) с балкой покрытия, б) с фермой покрытия

29