Рабочая программа 5 страница

для подфонарных участков

для узлов, на которые опираются крайние стойки фонаря,

Опорная реакция ригеля от снеговой нагрузки для бесфонарных зданий

;

для зданий с фонарем

.

Крановая нагрузка определяется от двух мостовых кранов при их невыгоднейшем для рамы положении: одно из колес крана находится над опорой, а остальные как можно ближе к ней (рис. 15.). Расчетное усилие на колонну, к которой приближена тележка крана, составляет

где коэффициент надежности для крановой нагрузки;

коэффициент сочетания, равный 0,85 для кранов среднего и легкого режимов работы (по старой классификации) или 0,95 для кранов тяжелого и весьма тяжелого режима работы;

наибольшее нормативное давление колеса крана;

ордината линии влияния опорного давления;

;

нормативное значение погонной нагрузки от собственного веса подкрановых конструкций (см. табл. 19.);

коэффициент надежности для временной нагрузки;

на тормозной площадке;

ширина тормозной площадки равная h_н.

Расчетное усилие на другую колонну рамы подсчитывается аналогично с заменой на

Для четырехколесных кранов

;

для восьмиколесных кранов

,

где полный вес крана (кН);

число колес на одной стороне крана.

Расчетная горизонтальная сила T, передаваемая на колонну и обусловленная торможением грузовой тележки, определяется при том же положении кранов по формуле:

где нормативное значение горизонтальной силы, передаваемой одним колесом крана;

коэффициент, равный 0,05 для кранов с гибким подвесом груза или равный 0,1 для кранов с жестким подвесом груза;

вес тележки крана (кН).

В соответствии с п.6.3[5] нормативное значение средней составляющей ветровой нагрузки на высоте Z над поверхностью земли следует определять по формуле

где нормативное значение ветрового давления;

коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте;

аэродинамический коэффициент.

Пульсационная составляющая ветровой нагрузки для промышленных зданий не учитывается.

Нормативное значение ветрового давления принимается в зависимости от ветрового района (табл. 22).

Таблица 22.

Ветровые районы	Ia	I	II	III	IV	V	VI	VII
	0,17	0,23	0,30	0,38	0,48	0,60	0,73	0,85

Рис. 15. К определению вертикальной нагрузки на раму от мостовых кранов грузоподъёмностью а) до 50 т.; б) свыше 50 т.

Перечень городов, предусмотренных в задании на курсовой проект, с указанием ветровых районов приведен в таблице 21.

Коэффициент определяется по таблице 23 зависимости от типа местности. В задании на курсовой проект тип местности не оговаривается и выбирается студентами самостоятельно. До высоты 5м от поверхности земли коэффициент не меняется (ветровое давление принимается постоянным).

Таблица 23.

Высота Z, м	Коэффициенты для типов местности
А	В	С
	0,75 1,00 1,25 1,50	0,50 0,65 0,85 1,10	0,40 0,40 0,55 0,80

К местности типа А относятся открытые побережья морей, озер и водохранилищ, пустыни, степи, лесостепи, тундра; к местности типа В – городские территории, лесные массивы и другие местности, равномерно покрытые препятствиями высотой более 10 м; к местности типа С – городские районы с застройкой зданиями высотой более 25 м.

Значение аэродинамического коэффициента при учете ветрового давления на вертикальные поверхности с наветренной стороны всегда положительно . При учете ветрового давления с заветренной стороны значение коэффициента всегда отрицательно и определяется по таблице 24 зависимости от отношений , где ширина здания; длина здания; высота здания.

Промежуточные значения коэффициента определяются линейной интерполяцией.

Таблица 24.

	Значение при
£0,5		³2
£1 ³2	-0,4 -0,5	-0,5 -0,6	-0,6 -0,6

Расчетные значения погонной ветровой нагрузки с наветренной и заветренной сторон определяются с учетом коэффициента надежности по ветровой нагрузке

Схема изменения ветровой нагрузки по высоте здания приведена на рис. 16.

Для упрощения расчетов фактическую нагрузку заменяют эквива-лентной, равномерно распределенной по длине колонны (см. рис. 11).

Величину этой эквивалентной нагрузки находят из условия равенства изгибающих моментов в защемленной стойке от фактической и равномерно распределенной нагрузки

Рис. 16. Схема загружения рамы ветровой нагрузкой.

где момент от действительной ветровой нагрузки.

Значение может быть определено по формуле ,

где значение погонной ветровой нагрузки на отметке 10м;

коэффициент, равный 1 ри м; 1,04 при м; 1,1 при м; 1,17 при м; 1,23 при м. Для других промежуточных значений l коэффициент a можно подсчитать с помощью линейной интерполяции.

Ветровая нагрузка на участке от низа ригеля до верхней точки здания заменяется сосредоточенными силами

.

Статический расчет поперечной рамы (определение изгибающих моментов и поперечных сил) выполняется на ЭВМ. Исходные данные для статического расчета оформляются в табличной форме (см. пример заполнения таблицы 25).

Обязательным требованием является запись данных в той последовательности, в которой они представлены в таблице 25. Шифр задания определяется студентом и должен представлять собой целое трехзначное число, которое соответствует последним трём цифрам номера зачётной книжки. Остальные данные необходимо представить с точностью до 0,01.

Таблица 25.

№	Характеристика	Обозначение	Величина	Единица измерения
1.	Шифр задания	-		-
2.	Высота нижней части колонны		12,50	м
3.	Высота верхней части колонны		4,90	м
4.	Опорная реакция ригеля от снеговой нагрузки		100,80	кН
5.	Опорная реакция ригеля от постоянной нагрузки		210,00	кН
6.	Погонная ветровая нагрузка с наветренной стороны		3,10	кН/м
7.	Погонная ветровая нагрузка с заветренной стороны		2,30	кН/м
8.	Суммарная горизонтальная нагрузка от ветра, приложенная в уровне нижнего пояса ригеля		25,60	кН
9.	Относительное значение момента инерции нижней части колонны		8,35	-
10.	Максимальное значение вертикального усилия передаваемого колесами кранов на колонну		900,00	кН
11.	Минимальное значение вертикального усилия передаваемого колесами кранов на колонну		228,00	кН
12.	Высота подкрановой балки		1,08	м
13.	Усилие от поперечного торможения кранов		33,00	кН
14.	Расстояние между осями верхней и нижней частей колонны		0,30	м
15.	Расстояние от оси подкрановой балки до оси нижней части колонны		0,50	м
16.	Эксцентриситет		0,23	м

Усилия определяются в восьми сечениях колонн (см. рис. 11) от каждой из расчетных нагрузок: постоянной 0(от собственного веса несущих и ограждающих конструкций) и кратковременных (снеговой, крановой и ветровой). Положительные знаки усилий M, N, Q приняты в случаях, когда изгибающие моменты вызывают растяжение внутренних волокон элементов рамы, продольные силы вызывают растяжение элементов рамы, поперечные силы вызывают «вращение» участков левой колонны по часовой стрелке либо «вращение» участков правой колонны против часовой стрелки.

Ниже приводятся формулы для определения расчетных значений продольных сил в сечениях колонн.

А) Постоянная нагрузка

;

или ,

если вес подкрановых конструкций не учтен при определении и ;

.

Б) Снеговая нагрузка

.

В) Вертикальное давление кранов (тележка слева)

Г) Вертикальное давление кранов (тележка справа)

В остальных случаях (загружение горизонтальной крановой нагрузкой и ветровой нагрузкой)

3. Определение расчетных усилий в сечениях колонн.

Результаты статистического расчета поперечной рамы на отдельные нагрузки оформляются в табличной форме. Затем составляются таблицы двух основных расчетных сочетаний усилий в характерных сечениях одной из колонн. В первом сочетании учитываются усилия от всех постоянных нагрузок и одной наиболее неблагоприятной кратковременной нагрузки с коэффициентом сочетания Ψ=I, во втором – от всех постоянных нагрузок с Ψ=I и не менее чем от двух кратковременных нагрузок с Ψ=0,9 (каждое из расчетных значений усилий от рассматриваемых кратковременных нагрузок умножается на коэффициент 0,9).

Для каждого сочетания составляются следующие комбинации усилий:

а) наибольший положительный изгибающий момент и соответствующее ему значение нормальной силы;

б) наибольший отрицательный изгибающий момент и соответствующее ему значение нормальной силы;

в) наибольшее сжимающие усилие и соответствующее ему положительное значение изгибающего момента;

г) наибольшее сжимающее усилие и соответствующее ему отрицательное значение изгибающего момента;

д) наибольшее значение поперечной силы для верхнего и нижнего участков колонны;

е) наименьшая продольная сила и наибольший изгибающий момент в нижнем сечении колонны (I-I или 8-8).

При составлении комбинаций усилий следует учитывать, что вертикальная крановая нагрузка и поперечное торможение считается одной кратковременной нагрузкой (учитывать их по отдельности нельзя).

Место приложения поперечной тормозной силы не связывается с положением тележки крана; не учитывать постоянную нагрузку не допускается. Последняя комбинация усилий (п..«е») составляется для расчета анкерных болтов. Поскольку усилия от постоянных нагрузок разгружают анкерные болты, их необходимо учитывать с коэффициентом надежности γ_f = 0,9. с этой целью значение расчетных усилий от постоянных нагрузок умножается на коэффициент

0,82=0,9/1,1.

4. Расчет и конструирование стропильных ферм.

Определение усилий в стержнях фермы от сосредоточенных нагрузок производится методами строительной механики.

В качестве примера приведены аналитические выражения для определения усилий ферме с параллельными поясами пролетом 30м при наличии фонаря. Рассмотрен случай симметричного загружения и шарнирного сопряжения фермы с колоннами.

Рис 17. К определению усилий в стержнях фермы.

Опорная реакция V=2F₁+F₂+F₃, где F₁,F₂,F₃ – суммарные усилия от постоянной и снеговой нагрузок.

Усилия F1/2, приложенные в узлах 1,1’, передаются непосредственно на колонну и в расчете фермы не учитываются. Усилия в поясах рационально определять на основе метода моментных точек. Положительными моментами считаются те, направление которых совпадает с ходом часовой стрелки, положительными усилиями – усилия растяжения, направленные от узлов.

,

где – высота между осями поясов; для ферм с поясами из уголков и тавров можно принять мм; для ферм с поясами из труб, широкополочных двутавров мм;

– размер панелей.

;

Усилия в стойках и раскосах определяются с использованием метода вырезания узлов, причем уклоном фермы при можно пренебречь.

.

При несимметричном (одностороннем) загружении снеговой нагрузкой в средних раскосах фермы могут возникать усилия противоположного знака. Этот случай загружения в курсовом проекте можно не рассматривать, при условии, что сечения растянутых стержней в средней зоне фермы будут подобраны учетом предельной гибкости на сжатие.

Определение усилий в стержнях ферм, изготовленных из широкополочных двутавров или труб, допускается выполнять в предположении шарнирного сопряжения элементов в узлах при отношении высоты сечения к длине элемента не более 1/10 – для конструкций, эксплуатируемых при температуре не ниже минус 40°С, и не более 1/15 – при температуре ниже минус 40°С. При превышении указанных соотношений по шарнирной схеме определяются только осевые усилия. Изгибающие моменты вычисляются в ходе расчета на ЭВМ (используется программа для расчета статистически неопределимых ферм) или определяются по приближенным зависимостям. Например, при равномерном распределении нагрузки на ферме (в случаях, когда проектируется беспрогонное покрытие) узловые моменты можно подсчитать по формуле

где – погонные постоянная и снеговая нагрузки, соответственно;

Пролетные моменты

.

Моментами от узловых эксцентриситетов, которые возникают при неполной центровке стержней в узлах, как правило, пренебрегают. При наличии внеузловой нагрузки величина изгибающего момента определяется по приближенной формуле

,

где F – величина внеузловой нагрузки;

0,9 – коэффициент, учитывающий неразрезность пояса.

Усилия в стержнях фермы от подвесного подъемно – транспортного оборудования определяются по линиям влияния. С целью упрощения расчетов влияние подвесных кранов можно учесть, используя данные таблиц 2.1, 2.19, 2.30, 2.35, 2.53, [10] об эквивалентной нагрузке на 1м² покрытия от подвесных кранов.

Подбор сечений стержней фермы удобно выполнять в табличной форме. В таблице указываются расчетные усилия в стержнях, тип и размеры сечения, площадь сечения, расчетные длины, радиусы инерции сечений, гибкости и предельные гибкости, значения коэффициентов продольного изгиба (для сжатых стержней), коэффициенты условий работы, данные проверок прочности растянутых стержней или проверок устойчивости сжатых стержней.

Тип сечения стержней выбирается студентами самостоятельно. Для поясов и решетки фермы допускается использовать стали разной прочности, однако следует учитывать, что при больших гибкостях стержней применение сталей высокой прочности для сжатых элементов экономически нецелесообразно. Количество различных калибров профиля в легких фермах не должно превышать 6 – 8 штук. С целью снижения трудоемкости изготовления в фермах пролетом до30 м сечения поясов по длине, как правило, не изменяются.

Расчетные длины элементов в плоскости фермы можно подсчитать по формуле

,

где – коэффициент расчетной длины;

– геометрическая длина элемента, равная расстоянию между центрами узлов.

Для поясов, опорных раскосов, опорных стоек . Коэффициент для промежуточных элементов решетки ферм с прикреплением элементов решетки к поясам впритык (например, бесфасоночные соединения элементов трубчатых ферм). Коэффициент для промежуточных элементов решетки ферм из парных уголков, ферм с поясами из широкополочных тавров и т.п.

Расчетные длины элементов из плоскости фермы равны расстояниям между центрами узлов, закрепленных от смещения из плоскости фермы (кроме промежуточных элементов решетки, прикрепляемых к поясам впритык, для которых ).

Гибкости сжатых элементов поясов, опорных раскосов и стоек, передающие опорные реакции, не должны превышать предельных значений

,

где – коэффициент, принимаемый не менее 0,5;

N – усилия в рассматриваемом стержне;

– коэффициент продольного изгиба, определяемый по таблице 72 [7]; при внецентренном загружении стержней вместо коэффициента определяется коэффициент _е (таблица 74 [7]);

А – площадь сечения стержня;

R_y – расчетное сопротивление материала стержней;

– коэффициент условий работы, принимаемый по таблице 6 [7].

Для остальных сжатых элементов решетки ферм

.

Для растянутых стержней ферм при статистических нагрузках =400. Предельная гибкость верхнего пояса из плоскости фермы в процессе монтажа =220.

При подборе сечений сжатых стержней первоначально можно принять , а затем, в случае превышения фактических гибкостей значения (или ), уточнить величины предельных гибкостей с учетом коэффициента . Задавшись гибкостью для элементов верхнего пояса, опорных раскосов и стоек или для промежуточных стержней решетки, можно подсчитать требуемую площадь сечения А^тр и ориентировочные радиусы инерции сечения ;

; ; ,

где – начальное значение коэффициента продольного изгиба, определяемое в зависимости от гибкости λ₀.