НАГРУЗКИ И ВОЗДЕЙСТВИЯ НА КАРКАСА ОДНОЭТАЖНЫХ ПРОМЫШЛЕННЫХ ЗДАНИЙ И ОСОБЕННОСТИ ИХ РАСЧЕТА

Поперечные рамы одноэтажного каркасного здания испытывают действие постоянных нагрузок от массы покрытия и различных временных нагрузок от снега, ветра, вертикального давления и горизонтального торможения кранов. Поперечная рама состоит из колонн, защемленных в фундаментах и опирающегося на них шарнирно ригеля. Длину колонн принимают равной расстоянию от верхнего обреза фундамента до низа ригеля. Целью расчета поперечной рамы является определение усилий в сечениях колонн. Ригель рамы, как элемент, имеющий значительно большую жесткость по отношению к колоннам рассчитывают отдельно. Если нагрузка приложена одновременно ко всем рамам блока, что характерно для постоянных, ветровых и снеговых нагрузок, то рамы находятся в одинаковых условиях и расчет каждой из них производится независимо. Если же внешняя нагрузка приложена к одной или нескольким рамам, что характерно для крановой нагрузки, то незагруженные рамы будут оказывать сопротивление этой нагрузке. В этом случае необходимо учитывать пространственную работу каркаса.

Постоянная нагрузка от массы покрытия передается как вертикальное давление ригеля:

; , (41.1) где расчетная нагрузка от массы кровли и плит покрытия на 1 м²; нагрузка от массы ригеля; шаг колонн и пролет здания; нагрузка на крайнюю и среднюю колонны.

Исследования установлено, что это давление приложено на расстоянии трети длины опоры ригеля от внутренней грани (рис. 41.1). Расстояние от линии действия до разбивочной продольной оси может быть принято равным 175 мм во внутрь здания. Эксцентриситет этой нагрузки в верхней части колонны при нулевой привязке будет 175 мм – , а при привязке «250» - 175 мм + 250 мм – , в нижней подкрановой части – соответственно и , где . Очевидно, в этих сечениях возникают моменты: ;

, где нагрузка от массы надкрановой части колонны; нагрузка от массы подкрановой балки и рельса; расстояние от оси подкрановой балки до разбивочной оси; привязка колонны. Кроме моментов и в сечениях крайних колонн возникают моменты от массы навесных панелей.

Полное расчетное значение снеговой нагрузки на горизонтальную проекцию покрытия определяют по формуле

, (41.2)

где нормативный вес снегового покрова на 1 м², принимаемый в зависимости от района строительства; коэффициент, зависящий от профиля кровли; коэффициент надежности по нагрузке. Снеговая нагрузка передается на колонну как вертикальное давление ригеля

; . (41.3)

Эксцентриситет приложения этой нагрузки тот же, что и для постоянной . На средние колонны при одинаковых смежных пролетах постоянная и снеговая нагрузки передаются центрально.

В зависимости от географического района и высоты здания устанавливают значение ветрового давления на 1 м² поверхности стен и фонаря. При расчете рам учитывают статическую составляющую давления, так как высота их не превышает 36 м. Тогда расчетная нагрузка на 1 м² составит

, (41.4) где нормативное значение ветрового давление на 1 м²; коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте здания (0,4 < k < 2,75); аэродинамический коэффициент, для наветренной стороны фасада С=0,8, для заветренной – С=0,4…0,6; 1,4.

Неравномерную по высоте здания ветровую нагрузку приводят к равномерно распределенной, эквивалентной по моменту в заделке консоли с грузовой площади шириной равной шагу рам , где момент в заделке колонн от нагрузки . Ветровое давление, приложенное на фонарь и часть стены, расположенную выше колонн, прикладывается к расчетной схеме в виде сосредоточенной силы W в уровне верха колонн (рис. 41.2).

Мостовые краны передают нагрузку на рамы в виде вертикальных сосредоточенных сил давления от катков и горизонтальных сил торможения, возникающих при торможении тележки по мосту. Максимальное давление на колесо крана возникает при крайнем положении тележки с полным грузом, при этом на колесо крана с противоположной стороны действует минимальное давление . Величины давления , вес моста и тележки приводятся в справочной литературе и ГОСТах. Очевидно, при наличии четырех опорных колес у моста крана имеем

,

или , (41.5) где грузоподъемность крана.

Расчетную вертикальную нагрузку на крайнюю колонну определяют от двух максимально сближенных кранов по линиям влияния опорных реакций подкрановых балок (рис. 41.3) с коэффициентом сочетания при кранах легкого и среднего режимов работы 1К…6К и - тяжелого режима работы 7К, 8К:

; , (41.6) где 1,1; сумма ординат линии влияния опорного давления, принятых под колесами кранов, при расположении одного из колес на опоре (рис. 41.3).

Вертикальное давление D передается через подкрановые балки на подкрановую часть колонны крайнего ряда с эксцентриситетом при нулевой привязке и при привязке «250», для средних колонн . При расчете средних колонн дополнительно необходимо определить усилия от четырех сближенных кранов по два в каждом пролете. При этом коэффициент сочетания при кранах легкого и среднего режимов работы 1К…6К и - тяжелого режима работы 7К, 8К. В случае четырех сближенных кранов одинаковой грузоподъемности и одинаковых смежных пролетах на средние колонны нагрузки передаются практически центрально. В общем случае в сечениях колонн возникают моменты ; .

При торможении кранов могут возникать продольные и поперечные тормозные усилия. Горизонтальная поперечная нагрузка на одно колесо крана, вызываемая торможением тележки крана с грузом при гибком подвесе груза равна , а при жестком подвесе - . Расчетная поперечная горизонтальная сила от торможения тележек двух сближенных кранов передается через подкрановую балку по тем же линиям, что и вертикальное давление

. (41.7)

Продольная горизонтальная нагрузка, направленная вдоль кранового пути, вызываемая торможением моста, передается на весь ряд колонн температурного блока

; , (41.8) где 0,1 – коэффициент трения.

Тормозные силы воспринимаются продольными рамами и вертикальными связями по колоннам.

Статический расчет рам производится методами строительной механики. Для этой цели целесообразно использовать пакеты прикладных программ, например, комплекс СМК, утвержденный Госстроем РФ. По результатам расчета строятся огибающие эпюры моментов, поперечных и продольных сил, возникающих в сечениях колонн и рассматриваются их сочетания.

Рис. 41.1

Рис. 41.2 Рис. 41.3