5.2. Определение крановой нагрузки

В СП 20.1330.2011 внесены некоторые изменения по определению нагрузок от мостовых и подвесных кранов по сравнению с ранее действующими СНиП 2.01.07-85^*. Отметим также, что в СП введен новый раздел 8.4. Нагрузки от транспортных средств.

Так, при определении крановых нагрузок коэффициент надежности по нагрузке следует принимать γ_f = 1,2 (было γ_f = 1,1).

Исходные данные: шаг рам – 7 м; грузоподъемность крана – Q = 125 тс;

h_п = 1,75 м; режим работы – 7К; пролет здания – 33 м.

По справочным данным принимаем для крана грузоподъемностью Q = = 125 тс:

B₂ = 9350 мм; К = 4600 мм; вес тележки G_т = =441 кН; вес крана с тележкой

G_k,sr = (1431 + 1578) / 2 = 1504,5 кН; максимальные давления колес:

F_k1,srⁿ = (508 + 528) / 2 = 518 кН; F_k2,srⁿ = (538 + 567) / 2 = 552,5 кН.

Здесь приняты средние значения для пролета L = 33 м.

Нагрузки на колонны рассчитываемой рамы определяются от совместной работы двух кранов (пп. 9.12. – 9.15. [1]), когда их тележки с грузом расположены в непосредственной близости от одной из колонн (например, левой). Наибольшее вертикальное давление D_max будет передаваться на эту колонну, а на противоположную (правую) колонну в этот момент будет передаваться давление D_min. Эти давления определяют по линиям влияния опорных реакций подкрановых балок при невыгоднейшем расположении кранов на балках:

D_max = γ_f ∙ ψ∙ Σ F_ki,maxⁿ∙ y_i;

D_min = γ_f ∙ ψ∙ Σ F_ki,minⁿ∙ y_i,

где γ_f и ψ - коэффициенты надежности по нагрузке и сочетаний; γ_f = 1,2;

ψ = 0,85 при учете двух кранов с режимами работы 1К…6К; ψ = 0,95 – с режимами работы 7К…8К; y_i – ординаты линии влияния; Σ F_{ki,max (min)}ⁿ - максимальное (минимальное) нормативное давление на колесо крана.

Нормативное минимальное давление колеса можно найти по формуле

F_ki,minⁿ = (Q + G_k) / n₀ - F_ki,maxⁿ,

где Q - грузоподъемность крана; G_k – масса крана с тележкой; n₀ – число колес с одной стороны крана.

В рамах с колоннами ступенчато-переменного сечения силы D_max и D_min прикладывают по оси подкрановой балки, т.е. с эксцентриситетом по отношению к геометрической оси сечений нижнего (подкранового) участка колонны. Вследствие этого в расчетную схему следует включать моменты

M_max = D_max∙ e_k,; M_min = D_min∙ e_k,

где e_k – эксцентриситет приложения сил D_max и D_min по отношению к центру тяжести сечения подкрановой части колонны, который примерно равен (0,5…0,55)h_n.

Кроме вертикального давления на колонну передается горизонтальная сила Т от поперечного торможения тележек кранов. Нормативное значение горизонтальной силы, приходящейся на одно колесо с одной стороны крана, принимают равным

T_kⁿ = β∙ (Q + G_t) / n₀,

где G_t – масса тележки крана; β = 0,05 – для кранов с гибким подвесом груза (режимы 1К…6К) и β = 0,1 – с жестким подвесом (7К…8К).

Расчетная горизонтальная сила T_max, передаваемая подкрановыми балками на колонну от сил Т_к, определяется при том же положении мостовых кранов, т. е.

Т_max = γ_f∙ ψ∙ΣT_kⁿ y_i.

Горизонтальные силы надо учитывать только в совокупности с вертикальными, так как горизонтальные силы не могут возникнуть при отсутствии кранов.

Рассмотрим конкретный пример по тем исходным данным, которые указаны выше.

y₆ = 0,45; y₅ = 0,579; y₁ = 1; y₂ = 0,871; y₃ =0,214; y₄ = 0,086

y_i = а_i:В

где y_i - ординаты линий влияния;

а_i – расстояние i-го колеса до крайней колонны

Максимальное вертикальное давление на колонну

D_max = 1,2∙ 0,95∙ [552,5∙ (1 + 0,871 + 0,579 + 0,45) + 518∙ (0,214 + 0,086)] =

= 2003,7 кН;

D_min = 1,1∙ 0,95∙ 147,2∙ (2,9 + 0,3) = 537 кН;

где F_k2,minⁿ = (125∙ 9,8 + 1504,5) / 4 – 552,5 ≈ 130 кН,

F_k1,minⁿ = (125∙ 9,8 + 1504,5) / 4 – 518 =164,375 кН,

F_k,sr,minⁿ = (164,375 + 130) / 2 = 147,2 кН.

Приняв e_k = 0,55h_n = 0,55∙ 1,75 = 0,9625 м, получаем

M_max = 2003,7∙ 0,9625 ≈ 1928,6 кН∙ м,

M_min = 537∙ 0,9625 ≈ 516,8 кН∙ м.

Нормативное значение горизонтальной силы

T_kⁿ = 0,1∙(125∙ 9,8 + 441) / 4 = 41,65 кН.

Расчетная горизонтальная сила

Т_max = 1,2∙ 0,95∙ 41,65∙ 3,2 = 152 кН.