Сбор нагрузок. Статический расчет

Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное агентство по образованию
Казанский Государственный архитектурно-строительный университет
Кафедра железобетонных и каменных конструкций
Методические указания
по выполнению курсового проекта №2
для специальности 290300
на тему:
«Проектирование железобетонных конструкций одноэтажного
промышленного здания с мостовыми кранами»
Занятие 2.
Сбор нагрузок. Статический расчет.
КАЗАНЬ, 2007
Под редакцией д-ра техн. наук, проф. Соколова Б.С.
Консультант: Валеев Г.С.
Составитель: Седов А.Н.
Проектирование
железобетонных
конструкций
одноэтажного
промышленного здания с мостовыми кранами. Сбор нагрузок.
Статический расчет. Методические указания к курсовому проекту по
дисциплине “Железобетонные и каменные конструкции” для студентов
специальности 290300 / Казанский Государственный архитектурностроительный университет; Под ред. Б.С.Соколова. - Казань, 2007. – 20с.
Методические указания содержат контрольные вопросы, блок-схемы,
примеры сбора нагрузок и статического расчета поперечной рамы и
стропильной конструкции. Методические указания предназначены для
выполнения курсового проекта по дисциплине “Железобетонные и
каменные конструкции” всех специальностей.
Рецензент:
2
ЗАНЯТИЕ 2. СБОР НАГРУЗОК НА ПОПЕРЕЧНУЮ РАМУ.
СТАТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ПОПЕРЕЧНОЙ РАМЫ НА
ВЕТРОВУЮ НАГРУЗКУ. СТАТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ
СТРОПИЛЬНОЙ КОНСТРУКЦИИ.
Контрольные вопросы.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
В чем заключается конструктивная особенность одноэтажных
промышленных зданий?
Из каких конструктивных элементов состоит каркас одноэтажного
промышленного здания?
В чем заключается компоновка поперечной рамы промышленного
здания?
Как обеспечивается пространственная жесткость каркаса в
продольном и поперечном направлениях?
На какие нагрузки рассчитывается каркас одноэтажного
промышленного здания?
Как определяются нагрузки на поперечную раму?
Поперечная рама одноэтажного каркасного промышленного здания
испытывает действие постоянных нагрузок: от собственного веса
покрытия и колонн, подкрановых балок и т.п., и различных временных
нагрузок: от снегового покрова, ветрового давления, вертикального и
горизонтального давления мостовых кранов (рис.4).
1.1 Определение постоянных нагрузок.
1. Нагрузка от массы покрытия и стропильной конструкции передается
на колонну с эксцентриситетом е в надкрановой части и е в подкрановой
(рис. 2). Расчетная нагрузка на м.п. стропильной конструкции будет равна:
= ( + )∙ ∙ ,
где - расчетная нагрузка от 1 м2 покрытия и плит перекрытия;
- нагрузка от веса стропильной конструкции;
- коэффициент надежности по назначению здания;
- шаг колонн в продольном направлении.
2. Нагрузка от стен и остекления вычисляется согласно прил.XII [6].
3. Нагрузка от собственного веса подкрановой и надкрановой частей
колонн определяется из выражений:
= (ℎ ∙
+ ) ∙ 25 ∙ ∙
=ℎ ∙
∙ ∙ 25 ∙ ∙
где ℎ -высота сечения подкрановой части колонны;
ℎ -высота сечения надкрановой части колонны;
- высота подкрановой части колонны;
- высота надкрановой части колонны;
- площадь сечения консоли колонны;
3
- ширина сечения колонны;
25кН/м – плотность тяжелого бетона;
- коэффициент надежности по нагрузке (для собственного веса ж.б.
элементов равен 1,1);
Усилия от этих нагрузок приложены по линиям геометрических
центров тяжести соответствующих частей колонн.
1.2 Временные нагрузки.
1.2.1 Снеговая нагрузка. Считается, что снеговая нагрузка
распределяется равномерно и расчетная нагрузка от снега на 1 м.п. ригеля
рамы будет равна:
Р = ∙ ∙ ,
где
- расчетное значение снеговой нагрузки для заданного района
строительства по [4];
- шаг колонн в продольном направлении;
- коэффициент надежности по назначению здания.
Усилие от снеговой нагрузки приложено в той же точке, что и нагрузка
от стропильной конструкции и покрытия.
1.2.1 Ветровая нагрузка принимается равномерно распределенной в
пределах высоты колонны (рис.4). Давление ветра на конструкции,
расположенные выше колонны, заменяются сосредоточенной силой W.
Давление ветра на раму собирается с вертикальной полосы шириной,
равной шагу колонн в продольном направлении. Величина скоростного
напора ветра
и аэродинамические коэффициенты се и се принимаются
в соответствии с [4].
Расчетная равномерно-распределенная нагрузка на колонну рамы с
наветренной стороны определяется по формуле
=
∙ ∙ ∙ ∙
то же, с подветренной стороны
=
∙
∙ ∙ ∙
где
- равномерно распределенный скоростной напор ветра;
= 1,4 - коэффициент надежности по нагрузке.
Расчетная сосредоточенная ветровая нагрузка от давления ветра на
ограждающие конструкции выше колонны определяется по формуле:
(ℎ − ℎ )( − )
=
,
где
- см. рис.
ℎ - см. рис.
1.2.3 Крановые нагрузки. Для их определения необходимы справочные
данные прил.XIII [6]. Работа крана вызывает вертикальные и
горизонтальные нагрузки, динамическое воздействие при расчете рамы не
учитывается. Вертикальные расчетные усилия от кранов определяются с
учетом линии влияния:
4
∑
=
,
,
∑
=
,
,
)−
, = 0,5( +
, ,
где - грузоподъемность крана;
- общая масса крана;
- нормативное максимальное давление колеса крана на
,
подкрановый рельс;
= 1,1 - коэффициент надежности по нагрузке согласно п.4.8 [4];
∑ - сумма ординат линии влияния;
- см. выше.
Горизонтальные усилия от поперечного торможения крана
определяются по формуле:
∑
=
,
Т = 0,5 ∙ 0,05( + ),
где - грузоподъемность крана;
- масса тележки.
Усилие Т считается приложенным к колонне на уровне верха
подкрановой балки.
Пример расчета.
В качестве примера рассмотрим следующий вариант задания на
курсовой проект:
1. Шаг колонн в продольном направлении, м
6
13. Класс арм-ры сборных ненапр. констр. А300
2. Число пролетов в продольном направл.
5
14. Класс предв. напрягаемой арматуры
К1200
3. Число пролетов в продольном направл.
2
15. Тип и толщина стеновых панелей
ПСП-240
4. Высота до низа строп конструкции, м
10,8 16. Проектируемая колонна по оси
А
5. Тип ригеля и пролет
ФБ-18 17. Номер расчетного сечения колонны
4-4
6. Грузоподъемность и режим работы крана
32Н 20. Город
Казань
7. Тип конструкций кровли (см. прил XI [6])
5
21. Тип местности
С
9. Класс бетона для сборных конструкций
В25 22. Влажность окружающей среды, %
60
10. Класс бетона предв. напряж.
В35 23. Класс ответственности здания
II
конструкций
11. Вид бетона строп. констр. и плит покр.
тяжел
Результаты компоновки здания
формируется план и разрез здания.
представлены
в
[6].
По
ним
1. Сбор нагрузок на поперечную раму.
1.1. Постоянные нагрузки.
Подсчет нагрузок от покрытия приводится в табл.1
С учетом коэффициента надежности по назначению здания
= 0,95
(по заданию класс ответственности II) и шага колонн в продольном
направлении 6 м, вычисляем расчетную постоянную нагрузку на 1 м.п.
ригеля рамы: = 3,851 ∙ 0,95 ∙ 6 = 21,95кН/м.
5
Рис.1. Поперечный разрез одноэтажного двухпролетного промышленного здания.
Рис.2. К определению эксцентриситетов продольных сил в колоннах.
6
Вид нагрузки и расчет
Таблица 1
Нагрузки от покрытия
Нормативная коэффициент Расчетная
нагрузка
надежности
нагрузка
кН/м2
кН/м2
А. Кровля (тип5)
Слой гравия, втопленного в битум
Трехслойный рубероидный ковер
Цементная стяжка t=15 мм
3
Ячеисто-бетонные плиты t=100 мм, р=3кН/м
0.16
0.09
0.27
0.3
0.03
1.639
0.857
3.346
Слой рубероида на мастике
Б. Ребристые плиты покрытия (1.18*25/(3*6))
В. Ферма ФБ-18III (3.7*25/(18*6))
Всего
Находим
средний
1.3
1.3
1.3
1.3
1.3
1.1
1.1
0.208
0.117
0.351
0.39
0.039
1.803
0.943
3.851
коэффициент
надежности
по
нагрузке:
1,3 ∙ 5 + 1,1 ∙ 2
=
= 1,243.
7
Определяем нагрузку от стен и остекления. Нормативная нагрузка от 1
м2 стеновых панелей из бетона на пористом заполнителе марки D900 при
толщине 240 мм составляет 9,9 ∙ 0,24 = 2,376 кН/м . Здесь = 9,9кН/м
-плотность ячеистого бетона марки D900 (для бетона марки D800 =
8,8кН/м ). Нормативная нагрузка от 1 м2 остекления равна 0,5кН/м (по
прил. XII [6]).
• Расчетные нагрузки от стен и остекления оконных переплетов (см.
рис.1 и прил. XII [6]):
на участке между отметками 10,2 и 12,6 м
= 2,4 ∙ 6,0 ∙ 2,376 ∙ 1,1 ∙ 0,95 = 35,75кН/м;
на участке между отметками 6,6 и 10,2 м
= (1,2 ∙ 6,0 ∙ 2,376 + 2,4 ∙ 6,0 ∙ 0,5)1,1 ∙ 0,95 = 25,4кН/м;
на участке между отметками 0 и 6,6 м
= (1,2 ∙ 6,0 ∙ 2,376 + 5,4 ∙ 6,0 ∙ 0,5)1,1 ∙ 0,95 = 34,81кН/м.
• Расчетные нагрузки от собственного веса колонн (геометрические
размеры колонн см. прил. I [6]:
колонна по оси «А»:
подкрановая часть с консолью
= (0,7 ∙ 7,05 + 0,6 ∙ 0,6 + 0,5 ∙ 0,6 ∙
0,6)0,4 ∙
∙ 25 ∙ 1,1 ∙ 0,95 = 57,21кН, (25кН/м - плотность тяжелого бетона)
надкрановая часть
= 0,6 ∙ 0,4 ∙ 3,9 ∙ 25 ∙ 1,1 ∙ 0,95 = 24,45кН;
итого
= 57,21 + 24,45 = 81,66кН.
колонна по оси «Б»:
подкрановая часть с консолью
= (0,8 ∙ 7,05 + 2 ∙ 0,6 ∙ 0,65 + 0,65 ∙
0,65)0,4 ∙ 25 ∙ 1,1 ∙ 0,95 = 71,5кН;
надкрановая часть
= 0,6 ∙ 0,4 ∙ 3,9 ∙ 25 ∙ 1,1 ∙ 0,95 = 24,45кН;
итого
= 71,5 + 24,45 = 95,95кН.
7
• Расчетная нагрузка от собственного веса подкрановых балок (см.
прил.X [6]) и кранового пути (1,5кН/м) равна
= (35 + 1,5 ∙ 6)1,1 ∙
0,95 = 45,98кН.
1.2. Временные нагрузки.
1.2.1 Снеговые нагрузки.
Для заданного города строительства (г. Казань – IV снеговой район) по
п. 5.2 [4] расчетное значение снеговой нагрузки
= 2,4кН. Тогда
расчетная нагрузка от снега на 1 м.п. ригеля рамы с учетом класса
ответственности здания равна:
Р = 2,4 ∙ 6 ∙ 0,95 = 13,68кН/м.
Длительная часть снеговой нагрузки составляет Р , = 0,5Р = 0,5 ∙
13,68 = 6,84кН/м.
1.2.2 Ветровая нагрузка.
Казань расположена во II ветровом районе по скоростным напорам
ветра. В соответствии с п. 6.5 [4] нормативное значение ветрового
давления равно
= 0,3кПа.
Для типа местности «С» с учетом коэффициента k получим следующие
значения ветрового давления по высоте здания:
на высоте до 5 м
= 0,4 ∙ 0,3 = 0,12 кПа;
на высоте до 10 м
= 0,4 ∙ 0,3 = 0,12 кПа;
на высоте до 20 м
= 0,55 ∙ 0,3 = 0,165 кПа.
Вычисляем значения нормативного давления на отметках верха колонн
и покрытия:
на отметке 10,8 м
,
,
= 0,12 +
(10,8 − 10) = 0,124 кПа.
на отметке 14,24 м
,
,
= 0,12 +
(14,24 − 10) = 0,139 кПа.
Переменный по высоте скоростной напор ветра заменяем равномерно
распределенным, эквивалентным по моменту в заделке колонны длиной
10,8 м:
(
)
2
ℎ
+
ℎ −ℎ
(ℎ − ℎ ) ℎ +
=(
+
+
=
2
2
2
ℎ
ℎ −ℎ
+
(ℎ − ℎ ) ℎ +
+
) /ℎ =
2
2
0,12 ∙ 5 (0,12 + 0,12)
10 − 5
(10 − 5) 5 +
= 2(
+
+
2
2
2
,
,
,
(10,8 − 10) 10 +
+
)/10,8 = 0,1203 кПа.
Для определения ветрового давления с учетом размеров здания по
прил. 4 [4] находим аэродинамические коэффициенты
= 0,8 и
=
8
−0,4. Тогда с учетом коэффициента надежности по нагрузке
= 1,4 и
шага колонн 6 м получим:
- расчетная равномерно-распределенная нагрузка на колонну рамы с
наветренной стороны
= 0,1203 ∙ 0,8 ∙ 1,4 ∙ 6 ∙ 0,95 = 0,77 кН/м;
- то же, с подветренной стороны
= 0,1203 ∙ (−0,4) ∙ 1,4 ∙ 6 ∙ 0,95 =
−0,38 кН/м
- расчетная сосредоточенная ветровая нагрузка от давления ветра на
ограждающие конструкции выше отметки 10,8 м.
(ℎ − ℎ )( − )
=
=
=
,
,
(14,24 − 10,8)(0,8 + 0,4)1,4 ∙ 6,0 ∙ 0,95 = 4,33 кН.
1.2.3 Крановые нагрузки.
По прил. XIII [6] находим габариты и нагрузки от мостовых кранов
грузоподъемностью 32 т (313,92 кН): ширина крана
= 6,3 м; база крана
А = 5,1 м; нормативное максимальное давление колеса крана на
подкрановый рельс
= 8,7 ∙ 9,81 =
, = 235 кН; масса тележки
85,35 кН; общая масса крана к = 28 ∙ 9,81 = 274,68 кН.
Нормативное минимальное давление одного колеса крана на
подкрановый рельс:
)−
, = 0,5( +
, = 0,5(313,9 + 274,68) − 235 = 9,29 кН.
Нормативная горизонтальная нагрузка на одно колесо крана,
направленная поперек кранового пути и вызываемая торможением
тележки, при гибком подвесе груза равна:
Т = 0,5 ∙ 0,05( + ) = 0,5 ∙ 0,05(313,9 + 85,35) = 9,98 кН.
Расчетные крановые нагрузки определяются с учетом коэффициента
надежности по нагрузке = 1,1 согласно п.4.8 [4].
Рис.3. Линия влияния давления крана на колонну и установка крановой
нагрузки в невыгодное положение.
Определим расчетные нагрузки от двух сближенных кранов по линии
влияния без учета коэффициента сочетания :
9
∑
максимальное давление на колонну
=
= 235 ∙ 1,1 ∙
,
∑
1,95 ∙ 0,95 = 478,87 кН, где
= 1,95 – сумма ординат линии влияния
(рис.3);
∑
минимальное давление на колонну
=
= 59,29 ∙
,
1,1 ∙ 1,95 ∙ 0,95 = 120,82 кН;
∑
тормозная поперечная нагрузка на колонну
=
= 9,98 ∙
1,1 ∙ 1,95 ∙ 0,95 = 20,34 кН.
По результатам компоновки и сбора нагрузок необходимо заполнить
контрольный талон:
Этап №1
Фамилия Седов
группа 03-400
Контролируемый
параметр
Значение
Номера типов опалубочных форм
,
,
,
Колонна
Колонна
Стропильная Плита кН кН кН кН
по оси «А» по оси «Б» конструкция
4
9
1
3
21,95 35,75 25,4 34,81
Контролируемый
параметр
Значение
,
,
,
,
,
кН
кН
кН
кН
кН
, кН
, кН
81,66 95,95 45,98 13,68 478,87 120,82 20,34
2.
,
кН
0,77
,
кН
-0,38
,
кН
4,33
Статический расчет поперечной рамы на ветровую нагрузку.
Целью статического расчета поперечной рамы является определение
усилий в колоннах от расчетных нагрузок.
Задачи:
• по результатам компоновки и сбора нагрузок сформировать
расчетную схему поперечной рамы одноэтажного промышленного
здания;
• вычислить усилия в колоннах рамы с учетом пространственной
работы каркаса здания;
• определить основные сочетания расчетных усилий в колоннах;
2.1. Формирование расчетной схемы.
По результатам компоновки (рис. 1 и 2) и сбора нагрузок составляется
расчетная схема поперечной рамы (рис.4). При этом соединение ригеля с
колонной считается шарнирным, а соединение колонны с фундаментами –
жестким. Эксцентриситеты приложения нагрузок определяются с учетом
размеров конструктивных элементов каркаса и привязки осей здания.
2.2. Определение усилий в колоннах.
Поперечная рама, представленная на рис.4, является однажды
статически неопределимой, единственное неизвестное – горизонтальное
смещение Δ в основной системе. Для расчета поперечной рамы на
действие различных видов нагрузок используем метод перемещений.
Основную систему последовательно загружают постоянными и
10
временными нагрузками, которые вызывают в стойках соответствующие
реакции и изгибающие моменты. Значения реакций в колоннах могут быть
определены по готовым формулам прил. 1.
Рис.4. Расчетная схема поперечной рамы.
Для каждого вида нагружения уравнение метода перемещений
записываем в следующем виде:
Δ+
= 0,
где
=∑
– реакция верха колонн поперечной рамы от единичного
перемещения;
= ∑ – реакция верха колонн от нагрузки;
Δ - искомое перемещение верха колонн;
– коэффициент, учитывающий пространственную работу
поперечных рам температурного блока, для крановых нагрузок
= 3,4
при шаге колонн 6 м,
= 4 при шаге колонн 12 м; для других видов
нагружения
= 1.
Из уравнения находят неизвестное Δ, а затем упругую реакцию верха
колонн вычисляют по формуле: = + Δ .
Таким образом, последовательность выполнения статического расчета
можно представить в виде следующей блок-схемы:
1
2
Блок-схема 1.
Начало
Вычисление жесткостных
характеристик колонн
с.12
11
3
4
5
Определение реакций колонн от
единичного смещения
и суммы
реакций всех колонн
Вычисление реакций от действующей
нагрузки и суммарной реакции
связей в основной системе
Определение перемещения верха
6
7
колонн Δ =
Нахождение упругой реакции в
колоннах
= +
Δ
Определение усилий M, N, Q в
расчетных сечениях колонн
8
конец
Пример расчета.
Определим усилия в колоннах по оси «А» и «Б» от ветровых нагрузок
(исходные данные см. результаты компоновки [6] и сбор нагрузок).
Расчетная схема колонны представлена на рис.5.
Рис.5. Расчетная схема колонны при действии ветровой нагрузки слева.
12
1. Для колонны по оси «А»:
высота подкрановой части
высота надкрановой части
= 7,05 м;
= 3,9 м;
момент инерции сечения подкрановой части
10 м ;
=
=
, ∙ ,
, ∙ ,
= 1,143 ∙
момент инерции сечения надкрановой части =
=
= 0,72 ∙
10 м ;
,
=
=
= 0,356,
= ( ⁄ − 1) = 0,356 (1,143⁄0,72 −
,
,
1) = = 0,027,
= 0 т.к. колонна сплошная.
Реакция от единичного перемещения будет равна:
3
3 ∙ 1,143 ∙ 10
=
=
( + ) (1 + + ) (3,9 + 7,05) (1 + 0,027)
= 2,54 ∙ 10
.
2. Для колонны по оси «Б»:
высота подкрановой части
= 7,05 м;
высота надкрановой части
= 3,9 м;
момент инерции сечения подкрановой части
10 м ;
=
=
, ∙ ,
, ∙ ,
= 1,707 ∙
момент инерции сечения надкрановой части =
=
= 0,72 ∙
10 м ;
,
=
= ,
= 0,356,
= ( ⁄ − 1) = 0,356 (1,707⁄0,72 −
,
1) = = 0,062,
= 0 т.к. колонна сплошная.
Реакция от единичного перемещения будет равна:
3 ∙ 1,707 ∙ 10
3
=
Б =
( + ) (1 + + ) (3,9 + 7,05) (1 + 0,062)
= 3,67 ∙ 10
.
3. Суммарная реакция
=
= (2 ∙ 2,45 ∙ 10
+ 3,67 ∙ 10 )
= 8,76 ∙ 10
.
4. Усилия в колоннах рамы от ветровой нагрузки.
Ветровая нагрузка действует на поперечную раму по следующей схеме:
Согласно прил.12 [2] вычисляем реакции верхнего конца колонн по оси
«А» и по оси «Б»:
Для колонны по оси «А»:
)
3 ( + )(1 +
3 ∙ 0,77(3,9 + 7,05)(1 + 0,356 ∙ 0,027)
=
А =
8(1 + + )
8(1 + 0,027)
= 3,11 кН.
Для колонны по оси «Б»:
Б = 0.
13
Для колонны по оси «В»:
)
3 ( + )(1 +
3 ∙ 0,38(3,9 + 7,05)(1 + 0,356 ∙ 0,027)
=
В =
8(1 + + )
8(1 + 0,027)
= 1,53 кН.
Суммарная реакция связей в основной системе
= ∑ + = 3,11 + 0 + 1,53 + 4,33 = 8,97 кН.
5. Определяем перемещение верха колонн
8,97
1
=
= 1,024 ∙ 10
;
Δ=
1 ∙ 8,76 ∙ 10
здесь
= 1 - для ветровой нагрузки.
6. Упругая реакция верха колонны по оси «А» будет равна:
1
=
− А Δ = 3,11 − 2,54 ∙ 10
∙ 1,024 ∙ 10
= 0,5 кН,
по оси «Б»:
Б
=
Б
−
БΔ
= 0 − 3,67 ∙ 10
∙ 1,024 ∙ 10
1
= −3,76 кН.
7. Схема расположения расчетных сечений колонн представлена на
рис.6а.
С учетом нагрузок, приложенных к колонне по оси «А» (рис.5),
составляем уравнение равновесия моментов относительно произвольной
точки с координатой z:
=
Для каждого сечения запишем:
1-1:
= 0.
2-2:
,
3-3:
4-4:
,
5-5:
,
,
=
,
,
∙ ,
−
.
− 0,5 ∙ 2,95 = 1,88кН м.
∙ ,
=
− 0,5 ∙ 3,9 = 3,91кН м.
= 3,91кН м.
=
,
,
∙ ,
∙
,
− 0,5 ∙ 7,425 = 17,51кН м.
6-6:
=
− 0,5 ∙ 10,95 = 40.69кН м.
,
Поперечная сила в уровне низа колонны (в сечении 6-6) равна:
= 0,5 + 0,77 ∙ 10,95 = 8,93кН
Для колонны по оси «Б»:
( )=− Б
Для каждого сечения запишем:
1-1:
= 0.
2-2: , = −(−3,76) ∙ 2,95 = 11,09кН м.
3-3: , = −(−3,76) ∙ 3,9 = 14,66кН м.
4-4: , =14,66кН м.
5-5: ,
= −(−3,76) ∙ 7,425 = 27,92кН м.
14
6-6:
= −(−3,76) ∙ 10,95 = 41,17кН м.
,
По найденным значениям строим эпюры изгибающих моментов для
колонн по оси «А» и «Б» (рис.6 б, в).
Рис.6. К статическому расчету поперечной рамы на ветровую нагрузку. а - cхема
расположения расчетных сечений в колонне, б - эпюра изгибающих моментов при
действии ветровой нагрузки слева в колонне по оси «А»; в - то же в колонне по оси «Б»
Продольные усилия в колоннах от ветровой нагрузки во всех сечениях
равны 0.
Для других видов загружений статический расчет выполняется
аналогично.
По результатам статического расчета поперечной рамы на действие
ветровой нагрузки необходимо заполнить контрольный талон:
Этап №1
Фамилия Седов
группа 03-400
Контролируемый
параметр
Значение
,
кН
2,54 ∙ 10
Б,
кН
3,67 ∙ 10
,
кН
3,11
Б,
кН
0
еА ,
кН
0,5
еБ ,
кН
-3,76
,
кН
3,91
,
кН
40,69
В случае, если этап выполнен на положительную оценку
(неправильными являются менее двух значений), в награду выдаются
результаты статического расчета от действия всех нагрузок (см табл.2).
Если не правильны два значения и более, то расчеты необходимо
выполнить самостоятельно.
2.3 Определение расчетных усилий при сочетаниях нагрузок.
Усилия в заданном сечении колонны определяем для двух основных
сочетаний нагрузок: первое – при учете одной кратковременной нагрузки с
коэффициентом сочетаний
= 1, второе – при учете двух или более
кратковременных нагрузок с коэффициентом сочетаний = 0,9.
Для анализа напряженного состояния колонны по результатам
статического расчета (табл. 2), которые выдаются программой проверки,
для всех видов загружений необходимо построить эпюры изгибающих
моментов от действия различных нагрузок (см. рис.7).
15
16
В обозначениях нагрузок в табл. 2 приняты следующие сокращения:
АБ - нагрузка в пролете между осями А и Б;
БВ - нагрузка в пролете между осями Б и В;
К или Кран - нагрузка от мостовых кранов;
Dmax - Dmin - кратковременное действие максимального давления крановой
нагрузки слева, а минимального справа;
Dmin - Dmax- кратковременное действие минимального давления крановой
нагрузки слева, а максимального справа;
Т на А - действие тормозного усилия на колонну по оси А (> - слева, < справа);
Т на Б - то же, на колонну по оси Б;
L - от длительного действия соответствующих нагрузок.
Для каждого сочетания нагрузок рассматриваем следующие
неблагоприятные сочетания комбинации усилий: 1 – наибольший
положительный момент
и соответствующая ему продольная сила; 2
– наибольший отрицательный момент
и соответствующая ему
продольная сила; 3 – наибольшая продольная сила
и
соответствующий ей момент.
При учете крановых нагрузок следует рассматривать все возможные
варианты их совместного действия (от одного, двух, четырех мостовых
кранов).
При
этом
необходимо
учитывать
соответствующие
коэффициенты сочетаний: для двух кранов
= 0,85, для четырех кранов
= 0,7.
Определение основных сочетаний производим в табл. 3.
Таблица 3
Определение основных сочетаний расчетных усилий в сечении 4-4
Номер
1
2
Загружения
и усилия
Загружения
У
С
И
Л
И
Я
Загружения
У
С
И
Л
И
Я
,
,
,
1+(6+16)
1+(10+20)
1+(6+16)
329,13+(478,87+0)0,85=
=736,17
21,41+(178,51+
+26,19)0,85=195,41
329,13
21,41
(478,87+0)0,85=407,04
(178,51+ 26,19)0,85=174
1+2+4+(6+16)+22
329,13+(123,12+0+
+(478,87+0)0,85+0)0,9=
=806,27
21,41+(4,98+3,16+
+(178,51+26,19)0,85+
+3,91)0.9=188,85
329,13
21,41
(123,12+0+(478,87+
+0)0,85+0)0,9=477,14
(4,98+3,16+(178,51+
+26,19)0,85+3,91)0.9=
=167,44
329,13+(0+0)0,85=
=329,13
21,41+(-10,414,25)0,85=8,95
329,13
21,41
0
(-10,41- 4,25)0,85=-12,46
1+2+(10+20)+23
329,13+(61,56+(0+0)0,85
+0)0,9=384,53
736,17
17
195,41
329,13
21,41
407,04
174
1+2+4+(6+16)+22
806,27
21,41+(-0,59+(-10,414,25)0,85-7,06)0.9=3,31
188,85
329,13
21,41
(61,56+(0+0)0,85+0)0,9=
55,4
(-0,59+(-10,41-4,25)0,857,06)0.9=-18,1
329,13
21,41
477,14
167,44
Для подбора продольной рабочей арматуры в сечении колонны в
каждом расчетном сочетании усилий
и
необходимо вычислять
длительные составляющие усилий и соответствующие усилия от нагрузок
непродолжительного действия (ветровых и кратковременных крановых).
•
Статический расчет стропильной конструкции.
Расчетная схема стропильной конструкции принимается согласно прил.
III – VII [6]. Для ФБ-18 расчетная схема представлена на рис.8.
Рис.8. Расчетная схема стропильной конструкции.
Для выполнения статического расчета необходимо воспользоваться
таблицами значений усилий в сечениях от единичной нагрузки (прил.VI-X
[7]). Статический расчет стропильной конструкции необходимо выполнить
для следующих комбинаций нагрузок (табл. 4):
Таблица 4
Схемы приложения нагрузок на стропильную конструкцию
Вид
нагрки
Схема
прило
жения
Постоянная
Постоянная
+ снеговая 1
Постоянная
+ снеговая 2
Постоянная
+ снеговая 3
Постоянная
+ снеговая 4
Результаты
статического
расчета
стропильной
конструкции
представлены в табл. 5.
Критерием
правильности
выполнения
статического
расчета
стропильной конструкции будет являться равновесие усилий в ее узлах
(см. рис. 9).
18
19
N
M
Q
N
M
Q
5.25
-105
461.6
-4.35
7.114
7.114
-0.52
20 -3.643
21 -3.643
0
0
0
0
-6.091
-6.091
0
0
0
0
0.93
71.33
-36.01 8.947
4.391
-7.36
-3.83
54.94
-4.884
3.694
-1.231 -18.91 -20.99 4.596
-1.231 20.34 -20.99 4.596
0
0
8.071 -5.923
0
0
9.07
-9.384
2.298 -8.482 -9.384
2.298
-5.062 -1.053 -8.427 -11.44
-5.062 -1.053 9.631 -11.44
-2.257 -8.577 -2.408 -6.799
-2.257 -8.577 2.161 -6.799
-2.298 36.69 -7.045 -5.923
-2.298 36.69
-2.763 69.07 -2.531 -3.146 48.13 -4.145 -4.884
8.29
3.406
54.94 -2.066 3.694
-36.55 -5.622
5.486 -3.146 48.13
3.899
71.33 -2.627 4.391
6.525 -2.763 69.07
6.197
-5.28
-9.658 -64.02 -1.902 -2.175 -36.28 -0.739 -5.595
14 282.9 -0.326 1.832 473.1 -0.544 3.063 105.6 15.38 -10.3
64
2.832
15 282.9 4.314 1.832 473.1 7.214 3.063 105.6 -10.89 -10.3
64
-3.037
16 -9.89 -9.809 20.35 -16.54 -16.4 34.03 -9.863 -0.848 -0.465 -7.538 0.315
11 -9.89 3.867 20.35 -16.54 6.466 34.03 -9.863 -1.163 -0.465 -7.538 -1.204
18 -2.116 -5.413 6.878 -3.539 -9.052 11.5 -7.538 12.37 -14.69 0.848 4.364
19 -2.116 5.433 6.878 -3.539 9.086 11.5 -7.538 -10.82 -14.69 0.848 -3.639
11.4
120.3
120.3
461.6 -5.445 6.602
13
6.602
120.7
3.948
120.7
23.14
427.6
19.23
1.97
25.25 -105.5 -7.784 -4.555 -64.12 -0.711
427.6 -15.18 23.14
-474.7 19.67
10 255.7 -9.076 13.84
11 255.7 11.5 13.84
12 276 -3.256 3.948
15.1
-283.9 11.76
6.817
4.036
4.131 -71.49 -0.027 1.409 -49.26 -2.572 -1.313
-284.1 -7.509 1.323 -475.1 -12.56 2.212
2.38
9
31.41 -124.9
8
18.78 -483.2 25.79
-289
-284.1 8.893 -12.47 -475.1 14.87 -20.86 -104.5 17.44 -14.75 -63.91 5.034
276
5.486 -62.15 2.804
-17.32 -124.7 8.783 -8.441 -71.27 6.238 -5.787 -48.88 7.934 -6.252
9.508 -80.79 3.803
7
15.43
8.78
34.81 -136.8 6.648
4.212 -483.6 -15.52 7.044 -124.8 -3.064 -2.161 -71.38 -1.874 -2.189 -49.07 -0.848 -3.789
-10.36 -483.9
24.3
6
-9.28
20.82 -485.3
-289.2
Q
-289.4
M
5
N
-290.2 14.53
Q
3.539 -137.2 -1.053 0.684 -80.99 -0.506 0.274 -62.29 -0.219 0.041
4
M
-4.9
-290.6 -0.834 11.48 -485.9 -1.395 19.19 -137.1 -0.369 5.103 -80.89 -0.233 2.873 -62.22 -0.178 2.038
N
3
Q
2.116 -486.6
2
M
-2.93
постоянная+снег 4
-291
N
постоянная
Таблица 4
1
№
Усилия в расчетных сечениях фермы ФБ-18 III
Схема нагружения
постоянная+снег 1 постоянная+снег 2 постоянная+снег 3
Приложение 1.
Формулы для расчета ступенчатых и двухветвевых колонн.
Схема нагружения
Опорная реакция R
=
20
3
(1 +
+
)
=
3 (1 + / )
2 (1 + + )
=
3 (1 − )
2 (1 + + )
=
3 (2 − )
2 (1 + + )
=
=
21
3
(1 − +
(1 + +
)
)
(1 +
+ 1,33(1 + ) )
8(1 + + )
Литература.
1. СП 52-101-2003. Бетонные и железобетонные конструкции без
предварительного напряжения арматуры. – М.: ГУП НИИЖБ Госстроя
России.
2. Железобетонные конструкции. Общий курс. В.Н. Байков, Э.Е. Сигалов.
– М.: Стройиздат, 1991.
3. Пособие по проектированию бетонных и железобетонных конструкций
из тяжелого бетона без предварительного напряжения арматуры (к СП 52101-2003). ЦНИИПромзданий, НИИЖБ.- М.: ОАО «ЦНИИПромзданий,
2005. – 214 с.
4. СНиП 2.01.07-85*(с изм. 2003). Нагрузки и воздействия.
5. Железобетонные и каменные конструкции. Под редакцией В.М.
Бондаренко. – М.: Высшая школа, 2002.
6. Компоновка железобетонного каркаса одноэтажного промышленного
здания с мостовым краном. Методические указания. КГАСУ, 20
22
23