Сбор нагрузок на поперечную раму здания

Постоянные нагрузки

Шатер

● Распределенная нагрузка на ригель

q_ш = g_ш∙l/cosα = 2,41∙6/1 =15,8 кН

α - угол уклона верхнего пояса ригеля; принято cosα=1

● Сосредоточенная нагрузка в узле фермы

F_ш = q_ш∙l_n = 15,8∙3 = 47,6 кН

Стены

● Сосредоточенные нагрузки на колонну

F₁ = g_ст∙l∙(5x1,8)+g_ост∙l∙(1x1,8) = 0,438∙6∙7,2+0,55∙6∙1,8 = 24,84 кН

F₂ = g_ст∙l∙(2x1,8) = 0,438∙6∙3,6 = 9,46 кН

● Моменты на колонну

M₁ = F₁∙e₁ = 24,84∙0,75 = 18,63 кН∙м

M₂ = F₂∙e₂ = 9,46∙0,375 = 3,55 кН∙м

Подкрановые балки

● Сосредоточенная нагрузка от веса балок

F_пб = l_н∙g_пб = 6,0∙3,87 = 23,2 кН

Временные (кратковременные) нагрузки

Снег

● Распределенная нагрузка на ригель

q_сн = S_сн∙l = 1,34∙6 = 8,04 кН/м

● Сосредоточенная нагрузка в узле фермы

F_сн = q_сн∙l_n = 9,04∙3 = 24,12 кН

Вертикальная крановая нагрузка

● Давление от двух кранов

1)D_max = y_f ∙∑P_{k max}∙y_i∙ψ = 1,2∙0,85 (565,2∙2,799)=1698 кН

D_min = y_f ∙∑P_{k min}∙y_i∙ψ = 1,2∙0,85 (208,8∙2,799)= 593,8 кН

Горизонтальная крановая нагрузка

1)T = ∑T_k∙y_i∙ψ = 1,2∙0,85 (24,6∙2,799)=70,23 кН

Ветер (слева)

Расчетное значение распределенной ветровой нагрузки

● для наветренной стороны

q_в1 = w₁∙l = 3,5 кН/м

● для подветренной стороны

q_в2 = w₂∙l = - 2, 2 кН/м

Определение предварительных размеров сечений элементов расчетной схемы

Для статического расчета поперечной рамы необходимо назначить жесткость элементам рамы, следовательно, необходимо определить их предварительные размеры сечений. Определение размеров поперечных сечений производится по их геометрическим характеристикам, которые вычисляются в соответствии с зависимостями п. 2.2.3 [3], а также исходя из опыта проектирования.

Стропильная ферма

Площадь поясов стропильной фермы определяется по формуле

,

Где – максимальный изгибающий момент в середине пролета ригеля как в простой балке от расчетной нагрузки, включающей снеговую и постоянную нагрузку на кровлю;

– расстояние между центрами тяжести поясов фермы;

– расчетное сопротивление стали марки С245 (табл. В.5 [1]);

– коэффициент, учитывающий уклон верхнего пояса и деформативность решётки фермы, при i=1/8…1/10 ; при i=1/15 ; при i=0 .

где L – пролет фермы.

Требуемая площадь одного уголка пояса

А_уг = А_ф/4 = 50/4 = 12,5 см².

Для верхнего пояса принимаем сечение – 2└ 75x75x6, для нижнего пояса - 2└ 70x70x8. Для раскосов принимаем - 2└ 60x60x8, для стоек - 2└ 50x50x6.

Колонна

Размеры сечений, как нижней части, так и верхней части колонн, на данном этапе, определяют исходя из опыта проектирования по приближенным формулам, ориентируясь на ширину колонны определенной в ходе компоновке конструктивной схемы каркаса (п. 2.5).

Нижняя часть колонны

● ширина колонны h_н = 1,25 м (п. 2.5);

● высота сечения 0,4∙ h_н = 0,4∙1,25 = 0,5 м.

Конструкцию и характеристики сечения нижней части установим далее.

Верхняя часть колонны

● ширина колонны h_в = 0,5 м (п. 2.5);

● высота сечения 0,5∙h_в = 0,5∙0,5 = 0,25 м;

● толщина полки h_в/50 = 0,5/50 = 0,01 м;

● толщина стенки h_в/60 = 0,5/60 = 0,083 м;

В процессе разработки компоновочной части проекта была установлена конструктивная схема поперечной рамы. При сборе нагрузок и статическом расчете рамы конструктивная схема преобразуется в расчетную схему с учетом ряда упрощений:

– пролет рамы L в расчетной схеме принимается равным пролету в конструктивной схеме;

– несовпадение центров тяжести верхней и нижней частей колонны (расцентровка) учитывается с помощью изгибающих моментов при сборе нагрузок на раму;

– заделка колонны в фундамент считается на уровне обреза фундамента d_ф;

– решетчатый ригель заменяется эквивалентным сплошным, ось которого совмещается с осью нижнего пояса ригеля;

Рама с жестким сопряжением ригеля и колонны

На рисунке представлены конструктивная и расчетная схемы однопролетной рамы с жестким сопряжением ригеля с колонной.

При статическом расчете необходимо задаться отношением моментов инерции элементов рам. В зависимости от пролета рам, высоты колонн, характера и интенсивности нагрузок, отношения моментов инерции элементов рам изменяются в широких пределах: J_в/J_н = 0,08–0,25; J_р/J_н = 2,5–6,0

При проектировании рам отношениями моментов инерций обычно задаются из опыта проектирования или определяют приближенно.