К кратковременным нагрузкам относят: крановые, снеговые и ветровые. Крановые нагрузки определяют от двух наиболее неблагоприятно расположенных кранов, а в многопролетных зданиях с кранами в каждом пролете – от четырех попарно в каждом пролете, расположенных в одном створе. Если в процессе эксплуатации здания гарантируется работа только одного крана, нагрузки определяют с полным расчетным значением. Вертикальную крановую нагрузку считают приложенной по оси подкранового пути, горизонтальную – в месте стыка верхней полки подкрановой балки с колонной.
Снеговые нагрузки как кратковременные принимают с полным расчетным значением. Их определяют по нормам в зависимости от района строительства и коэффициента перехода от веса снегового покрова земли к снеговой нагрузке на покрытие. Эта нагрузка считается приложенной там же, где и постоянная нагрузка от покрытия.
Ветровая нагрузка состоит из двух частей: активного давления с наветренной стороны и отсоса – с подветренной. Ее определяют по нормам в зависимости от района строительства, формы здания, типа местности и коэффициента изменения ветрового давления по высоте. Неравномерную по высоте здания нагрузку приводят к равномерной распределенной, эквивалентную по изгибающему моменту в заделке колонны в фундамент. Ветровое давление, действующее на покрытие, фонарь и часть стены выше колонн заменяют сосредоточенной нагрузкой на уровне верха колонны.
9. Особенности расчета поперечной рамы одноэтажного промздания
Расчетная схема поперечной рамы представляет собой стержневую систему из колонн переменного сечения и ригелей. Длину колонн принимают от верха фундамента до низа ригелей. Сопряжение колонн с фундаментами принимают жестким, с ригелем – шарнирным.
Нагрузки: постоянные, снеговые и ветровые приложены одновременно ко всем рамам здания. Пространственный характер работы каркаса не проявляется, каждую поперечную раму можно рассчитывать отдельно. Нагрузки о мостовых кранов приложены к двум – трем рамам здания, но благодаря жесткому диску покрытия включаются в работу все рамы, проявляется пространственная работа каркаса. В то же время считается, что при трех и более пролетах смещений верха колонн нет и пространственную работу каркаса при крановых нагрузках можно не учитывать.
Для расчета поперечной рамы наиболее удобен метод перемещений с одним неизвестным единичным перемещением на уровне ригеля рамы. От воздействия этого перемещения возникает реакция
(рис.56).
Раму поочередно загружают всеми действующими на нее нагрузками, с помощью таблиц, имеющихся во всех справочниках и учебниках, определяют реакцию
от каждого вида нагрузки с приращением за счет пространственной работы каркаса.
Продольные силы, изгибающие моменты и поперечные силы в колоннах определяют как в консольных балках, защемленных в фундаментах и загруженных одной из внешних нагрузок и реакцией
. Обычно расчетными являются 3 основных сечения: над крановой консолью, под крановой консолью и на уровне верха фундамента.
Составляют таблицу усилий в расчетных сечения от каждого вида нагрузки и суммируют в наиболее невыгодных сочетаниях (см. п.4 главы 2). Поскольку для колонн как внецентренно сжатых элементов визуально трудно выбрать наиболее невыгодную комбинацию усилий, их определяют в трех вариантах: максимальное значение
и соответствующее
, минимальное
и соответствующее
, максимальное
и соответствующее
.
10. Виды, особенности расчета и конструирования сплошных колонн
По назначению колонны подразделяют на основные и фахверковые. Основные колонны воспринимают нагрузки от покрытия, стен, кранов и ветра, фахверковые колонны – от торцевых стен и ветра. В зависимости от положения бывают колонны крайних и средних рядов, по конструкции – постоянного сечения и ступенчатые. Сплошные колонны могут иметь прямоугольное, двутавровое или кольцевое сечение.
Для зданий без мостовых кранов колонны крайних рядов (рис.57, а) имеют постоянное сечение, а в средних рядах для возможности опирания двух ригелей устраивают уширенный оголовок (рис.57, б).
В зданиях, оборудованных мостовыми кранами, колонны – ступенчатые с уширенной подкрановой частью, могут быть прямоугольного сечения (рис. 57, в, г), реже двутаврового (рис. 57, д, е). Эти колонны имеют консоли для опирания подкрановых балок: одну в крайних рядах и две – в средних.
Размеры поперечных сечений колонн определяют из условий: прочности – в надкрановой части, прочности и жесткости – в подкрановой, где высоту поперечного сечения назначают в пределах 1/10 – 1/14 высоты подкрановой части колонны.
Усилия в колоннах определяют из статического расчета поперечной рамы. Для колонн применяют бетоны классов В15 – В30, продольную рабочую арматуру – класса А400. Конструктивные расчеты выполняют в опасных сечениях как внецентренно сжатых элементов на все невыгодные комбинации усилий; расчетные длины принимают в плоскости поперечной рамы
,
, где
и
– высота надкрановой и подкрановой частей колонн; из плоскости рамы
, где
– высота колонн.
Консоли колонн рассчитывают на изгибающий момент
и поперечную силу
от нагрузки, передаваемой с подкрановой балки. Из расчета на действие
назначают продольную арматуру консоли (1), на действие
– отгибы (2), которую анкерят в массиве колонны.
Кроме этого консоль армируют горизонтальными хомутами (3) с шагом не более
высоты консоли и 150 мм. Под закладной деталью на опоре подкрановой балки устанавливают распределительную сетку (4). Армирование оголовка колонны приведено на рис. 38, а.
11. Особенности расчета и конструирования сквозных колонн
Сквозные колонны применяют при наличии мостовых кранов грузоподъемностью 30 т и выше и высоте здания более 12,0 м. Статический расчет поперечной рамы со сквозными (двухветвевыми) колоннами аналогичен расчету рамы со сплошными колоннами.
Надкрановая часть сквозной колонны – такая же, как и сплошной, ее конструктивный расчет выполняется по тем же принципам. Подкрановая честь сквозной колонны состоит из двух ветвей и нескольких горизонтальных распорок, жестко связанных друг с другом.
Расчетная схема подкрановой части сквозной колонны представляет собой однопролетную многоэтажную раму с жесткими узлами, которая воспринимает усилия
,
и
, полученные из статического расчета поперечной рамы здания (рис. 59, а).