1. Основные положения
В сегодняшней заметке рассмотрим один из сложнейших вопросов, будоражащих умы рядовых конструкторов - расчёт сооружений на крановые нагрузки.
Расчёт на крановые нагрузки ведется в соответствии с разделом 9 СП 20.13330.2011. При этом, крановые нагрузки подразделяют на вертикальные от веса крана и груза и горизонтальные, направленные как вдоль, так и поперёк кранового пути. Горизонтальные нагрузки вдоль кранового пути вызываются торможением моста крана и определяются п. 9.3 СП 20.13330.2011. Горизонтальные нагрузки поперёк кранового пути могут быть вызваны торможением тележки вдоль моста крана (п. 9.4 СП), или непараллельностью крановых путей и перекосами крана (п. 9.5 СП). Первые используются для расчёта на крановые нагрузки элементов каркаса здания, вторые – для расчёта подкрановых балок и их креплений (для тяжёлых кранов). Эти типы загружений реализованы в ПК ЛИРА 10.4.
Скачать демо-версию ПК ЛИРА Для задания крановой вертикальной нагрузки необходимо добавить новое загружение, выбрать нормы, например, СП в типе загружения выбрать крановое вертикальное, после этого добавить сопутствующее тормозное загружение (рис. 1).
Рис. 1. Создание загружения для крановых нагрузок. ПК ЛИРА 10.4.
Крановое тормозное загружение задается как сопутствующее, т.к. крановая вертикальная нагрузка является для него обуславливающей. Она может быть независимо от тормозной. Тормозная нагрузка является сопутствующей, поскольку она может возникнуть только при наличии нагрузки обуславливающей её, т. е. только при наличии крановой вертикальной нагрузки. При этом надо учесть знакопеременность для тормозных усилий.
Общее количество допускаемых крановых и тормозных загружений зависит от того, сколько кранов включены в каждую крановую нагрузку (один, или два) и определяется пунктами 9.12 – 9.18 СП 20.13330.2011. Для многопролётных промзданий чаще всего допускаются два крановых и одно тормозное загружение, в каждое из которых входит нагрузка от двух сближенных мостовых кранов. Для однопролётных, как правило, допускается одно крановое и одно тормозное загружение.
2. Пример расчёта на крановые нагрузки
Для конструкций сооружений, у которых все рамы находятся в одинаковых условиях, опытные проектировщики, как правило, ведут расчёт на крановые нагрузки для одной характерной рамы.
Поэтому, в качестве примера разберем задание крановых нагрузок на четырёхпролётную поперечную раму сварочного цеха (рис. 2).
Рис. 2. Расчётная модель рамы каркаса сварочного цеха. ПК ЛИРА 10.4.
В каждом пролете рамы действуют по 2 крана, различной грузоподъемности. Режим работы кранов по классификации ГОСТ 25546 – 5К. Нагрузки от совместного действия двух кранов для каждого пролета задаем в одном загружении с учётом коэффициента совместного действия 0.85, в соответствии с п. 9.19 СП. При этом расположение кранов должно создавать максимальное давление на рассматриваемую поперечную раму каркаса.
Нормативные значения вертикальных нагрузок обычно принимают в соответствии с государственными стандартами на краны (п. 9.2 СП). В данном цехе используются нестандартные краны, поэтому крановые нагрузки принимались по данным, указанным в паспортах производителя кранов.
В каждом пролёте задаем две взаимоисключающие крановые вертикальные нагрузки: Dmax слева (соответственно, справа будет Dmin) и наоборот. Для четырёх пролётов имеем, таким образом, 8 крановых загружений.
Рис. 3. Крановые загружения. ПК ЛИРА 10.4.
Все горизонтальные крановые нагрузки, будь то продольное торможение крана вдоль пути, поперечное торможение тележки поперёк пути, боковые поперечные силы для тяжёлых кранов, в ПК ЛИРА 10.4 считаются тормозными. Тормозную нагрузку вдоль пути принимают равной для кранов 0,1Р, где P – вертикальная нагрузка, эта нагрузка прикладывается на две колеи сразу (со стороны Dmax будет нагрузка больше, со стороны Dmin – меньше), но только для тормозных колёс, которых с каждой стороны по одному (п. 9.3 СП). Поперечное торможение, или боковая сила (для тяжёлых кранов) передаётся только на одну колею кранового пути, причём на любую, независимо от того, с какой стороны Dmax - Dmin. При этом она ещё и знакопеременная. Таким образом в пространственных схемах на каждый пролёт будем иметь не два, как в плоской задаче, а три знакопеременных взаимоисключающих тормозных загружения: одно продольное торможение и два поперечных торможения. Всё эти положения изложены в п. 9.3, 9.4, 9.5 СП. В нашем случае для четырёх пролётов плоской рамы имеем, таким образом, 16 тормозных загружений.
Общее количество допускаемых крановых и тормозных загружений зависит от того, сколько кранов включены в каждое крановое загружение (один, или два) и определяется пунктами 9.12 – 9.18 СП Нагрузки и воздействия. Для указания максимально допустимого количества крановых загружений в одном РСУ необходимо внести соответствующие значения в таблице библиотеки загружений ПК ЛИРА 10.4 (рис. 4).
Рис. 4. Указание количества учитываемых крановых нагрузок. ПК ЛИРА 10.4.
При этом, коэффициенты сочетаний в зависимости от различных групп режимов кранов настраиваются при нажатии кнопки на рисунке 4 «Коэффициенты сочетаний по степени влияния». В появившемся окне (рис. 5) достаточно выбрать соответствующий режим работы, коэффициенты в таблице изменятся автоматически.
Рис. 5. Настройка коэффициентов сочетаний. ПК ЛИРА 10.4.
Отметим, что в СП 20 на этот счет есть некоторые противоречия. Согласно п. 5.5, г) нагрузки от подвижного подъемно-транспортного оборудования (погрузчиков, электрокаров, кранов-штабелеров, тельферов, а также от мостовых и подвесных кранов с полным нормативным значением), включая вес транспортируемых грузов следует относить к кратковременным. Но далее, в п. 6.3 говорится, что в сочетаниях нагрузок крановые учитываются как длительные и коэффициент сочетания следует брать из п. 9.19, поэтому у расчётчика, на наш взгляд, есть некоторая свобода в выборе коэффициента сочетания. Оставляйте ваше мнение по этому вопросу в комментариях.
Таким образом, мы попытались вкратце раскрыть один из самых сложны разделов задания нагрузок.
