Конструкции из дерева и пластмасс. (Деревянные решетчатые стойки)

3. НАГРУЗКИ, ДЕЙСТВУЮЩИЕ НА СТОЙКИ РАМЫ

3.1. Постоянные нагрузки

1.Нагрузка от веса кровли и фермы (балки) Рк.ф, кН.

2.Нагрузка от веса стены, передающаяся на верхнюю надкра-

новую часть стойки Рст1, кН:

Рст1 = gгсh1B,

где gгс – нагрузка от веса 1 м2 глухих стеновых панелей (0,4…0,5 кПа); h1 – высота пояса глухих панелей в пределах верхней части стойки, м;

В– шаг рам, м.

3.Нагрузка от веса надкрановой части стойки Рсв, кН:

Рсв = gHв,

где g = ρ Aбр k γ f – вес погонного метра стойки, кН; ρ – удельный вес древесины, кН/м3; Абр – площадь сечения двух брусьев (брёвен) брутто,

м2 (с учётом естественного сбега, см. прил. 1); k = 1,15 – коэффициент, учитывающий вес металлических деталей; γ f = 1,1 – коэффициент пе-

регрузки; Hв – высота надкрановой части стойки, м.

При сборе нагрузки задаются сечением бревна (бруса) d = 200…240 мм.

4. Нагрузка от веса стены, передающаяся на нижнюю часть

стойки Рст 2, кН:

Рст2 = gгс h2 B + gас h3 B,

где gас – нагрузка от веса остеклённых стеновых панелей (0,3…0,4 кПа); h2, h3 – высота поясов глухих и остеклённых панелей соответственно, м.

5. Нагрузка от веса нижней части колонны Ркн, кН:

Ркн = (2g + ρ γ f k sinАрα )Hн ,

где Ар и α – площадь поперечного сечения и угол наклона раскоса к го-

ризонту.

6. Нагрузка от веса подкрановой балки, шпал и рельса Рб, кН:

Рб = (gшб + gр) В + ρАш Lш 0,6В ,

где gшб – погонный вес шпренгельной балки (1,3…2,5 кН/м); gр = 0,53 кН/м – вес рельса; Аш = 0,24 × 0,20 м2, Lш = h0, м – сечение и длина шпалы; 0,6 – шаг шпал, м.

11

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

3.2. Кратковременные нагрузки

1. Снеговая нагрузка, кН:

–на крайнюю стойку S = 0,5 S0μ γ f BL,

–на промежуточную стойку S’ = S0μ γ f BL, при μ = 1 и γ f = 1,4.

2.Наибольшее давление на стойку от двух сближенных кранов

водном пролёте, кН:

Dmax = ψγ f Pmax å y ,

где ψ = 0,85 – коэффициент сочетаний; γ f = 1,1 – коэффициент надёж-

Рис. 6. Схемы расположения двух кранов: а – в одном пролёте; б – в двух пролётах, в створе рамы

3. Горизонтальное торможение тележек кранов, кН:

а) при расчёте крайней стойки от двух кранов, расположенных в одном пролёте

Tmax = y g f T å y ,

где T = 9,81Q + gт – торможение тележки, приходящееся на одно коле-

40

со крана, кН; Q – грузоподъёмность крана, т; gm – масса тележки, т;

б) при расчёте промежуточной стойки от двух кранов, расположенных в соседних пролётах в створе рамы (рис. 6, б):

Tmaxст = 2 y g f T å yст .

4. Ветровая нагрузка, кН:

а) сосредоточенная ветровая нагрузка, приложенная в уровне нижнего пояса фермы (рис. 7)

W = γ f W0 k åcei hi B ,

12

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

эффициент, учитывающий изменение давления ветра по высоте [2, п. 6.5]; å cei hi – сумма произведений аэродинамических коэффициентов

на высоту элементов фермы [ 2, прил. 4], м:

–для однопролётной рамы

åcei hj = 0,8 hф + ce1 hф' sina + ce2 hф' sina + ce3 hф ;

–для двухпролётной рамы:

åcei hj = hф (0,8 + сe3 )+ 2 hф' sin (ce1 + ce2 );

В – шаг рам, м; б) равномерно распределённые ветровые нагрузки на стойки, кН/м:

–с наветренной стороны q1 = 0,8 Pэ ;

–с подветренной стороны q2 = c3 Pэ ;

где Pэ = 2HM2з – погонная эквивалентная (по моменту Mз в заделке кон-

сольной стойки) нагрузка, кН/м; Mз – момент в заделке стойки. Опреде-

ляется по ветровой погонной нагрузке, распределённой по высоте стойки, кН/м, в соответствии с требованиями [2, пп. 6.3; 6.5] и равной по уча-

сткам Pi =γ f W0 ki В .

Рис. 7. К расчёту давления ветра на поперечную раму

4. УСИЛИЯ В СТОЙКАХ РАМЫ ОТ ВЕТРА

Надкрановую часть стоек с ригелем рассматриваем как самостоятельную раму с защемлёнными стойками постоянного сечения (см.

рис. 5, б и 8).

13

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Горизонтальная реакция в дополнительной связи

R = W + RA + RB ,

где RA и RB – горизонтальные реакции от нагрузок g1 и g2, кН:

Если общее число стоек поперечной рамы равно m, на каждую стойку действует усилие в m раз меньшее горизонтальной реакции R (с обратным направлением) (рис. 8).

а

б

Рис. 8. Схемы приложения ветровой нагрузки к надкрановой части стоек: а – ветер слева; б – ветер справа

Изгибающие моменты в сечении 1-1 (см. рис. 5), кНм:

–ветер слева Qсл1 = mR + g1H B − RA ;

–ветер справа Qсп1 = RA − mR − g2H B .

Изгибающие моменты в сечении 2-2 (см. рис. 5), кНм:

14

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Поперечные силы в сечении 2-2 (см. рис. 5), кН:

–ветер слева Qсл 2 = Qcл1 + g1H н ;

–ветер справа Qсп2 = Qсп1 − g2Hн .

Изгибающий момент, кНм, и поперечная сила, кН, в сечении 3-3 (см. рис. 5):

– ветер слева Mсл3 = mR HB ;

Qсл 3 = mR .

Изгибающий момент, кНм, и поперечная сила, кН, в сечении 4-4 (см. рис. 5):

– ветер слева Mсл 4 = Mсл 3 + Qсл 3 Hн ,

Qсл 4 = Qсл 3 .

Расчётные сочетания усилий

Сечение 1-1

N = Pк.ф + Pст1 + Pсв + 0,9Pсн ;

M = 0,9M сл1;

Q = 0,9Qсл1.

Сечение 2-2

– шатровая ветвь:

Nш = Pк.ф + Pст1 + Pст2 + Pсв + P2кн + 0,9Рсн ;

Mш = 0,9Мсп2 − 0,9Тmax Ннψ;

Qш = 0,9Qсп2 + 0,9Тmaxψ ,

где ψ = 0,85 – коэффициент сочетаний при учёте двух кранов;

– подкрановая ветвь:

Nп = Рб + Р2сн + 0,9Dmax ;

Mп = 0,9Мсл4 + 0,9ТmaxНн ;

Qп = 0,9Qсл4 + 0,9Тmax .

Сечение 3-3

15

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

N = 2Ркф + Рсв + 0,9Рсн' ;

M = 0,9M сл3 ; Q = 0,9Qcл3 .

Сечение 4-4

– подкрановая ветвь

Nп = Рб + Р2сн + 0,9Дmaxψ;

M п = 0,9М сл 4 + 0,9Тmaxст Ннψ;

Qп = 0,9Qсл 4 + 0,9Тmaxст ψ ;

– шатровая ветвь

Nш = 2Ркф + Рсв + gH н + 0,9Рсн' ;

M ш = 0.

Закончив статические расчеты, переходят к подбору сечений элементов.

5. РАСЧЁТ КРАЙНЕЙ СТОЙКИ

5.1. Расчёт надкрановой части стойки

5.1.1. Расчёт на прочность как внецентренно сжатого элемента относительно оси y0 – y0

эффициент, учитывающий дополнительный момент от продольной силы вследствие прогиба элемента; М и N – усилия основного сочетания в

16

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

5.1.2. Проверка на устойчивость относительно оси у0–y0

При отношении напряжений от изгиба к напряжениям от сжатия ме-

нее 0,1: σи < 0,1, сжато-изгибаемые элементы следует проверять также

σс

на устойчивость без учёта изгибающего момента по формуле центрального сжатия

5.1.3.Проверка на устойчивость относительно оси x–x как центрально-сжатого элемента

Как правило, проверка не производится ввиду явного запаса прочности.

5.2. Расчёт подкрановой части стойки

5.2.1.Определение продольных сжимающих усилий

вветвях стойки

Продольные сжимающие усилия в ветвях стойки определяются как в поясах сжато-изогнутой консольной фермы (рис. 10).

.

Рис. 10. Сечение подкрановой части стойки

Продольное сжимающее усилие в шатровой ветви:

17

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Nшв = Nш + Мш ,

ξнh0

где Мш – принимается со знаком плюс; xн =1- l2red (Nш + Nп ); А = А4 –

3100АRc

суммарная площадь сечения брутто шатровой и подкрановой ветвей – 4 бревна (бруса).

При изгибе в плоскости решётки гибкость отдельной ветви решетчатого стержня λ y0 = 0 . Поэтому приведённая гибкость

λred = λred y = ( μyλ y )2 + λ2y0 = μyλ y ≤ [120];

момент инерции бревна (прил. 1).

Коэффициент приведения гибкости с учётом податливости болтовых

соединения; d – диаметр болта, см; b – расчётная ширина пояса, см. Принимается без учёта толщины решётки (рис. 10); h – высота сечения,

см; nш = 2 – расчётное количество швов в стойке; nc = 2n – расчётное lв

количество срезов болтов в одном шве на 1 погонный метр стойки; n – количество двусрезных болтов в узле решётки; lв – расстояние меж-

ду центрами узлов решётки (длина ветви), м.

Продольное сжимающее усилие в подкрановой ветви определяется по формуле

Nпв = Nп + ξMhп0 .

н

5.2.2. Проверка устойчивости ветви относительно оси y0 – y0

18

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

В последнюю зависимость величины М сп1 и Qсп1 подставляются с ранее полученным знаком минус.

При вычислении Nш' величину Мш' принимают со знаком плюс. Далее проверяется устой-

чивость ветви относительно оси (рис. 11).

Последовательность расчёта коэффициента продольного изгиба ϕх следующая.

Момент инерции ветви

расчётная длина ветви (расстояние между точками раскрепления ветви связями).

Коэффициент приведения гибкости

на, вычисленная в п. 5.2.1.

Гибкость бревна (бруса) в пределах ветви lх0 = ilxв0 .

Приведённая гибкость ветви lred x = (mxlx )2 + l2x0 £ [120]. Коэффициент продольного изгиба ϕх :

Закончив проверку устойчивости из плоскости рамы, переходят к расчету соединительной решётки (разд. 7).

20

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com