Постійні навантаження.

Розрахункові схеми залізобетонних поперечних рам.

На рис.1 приведено конструктивну та розрахункову схему двопрольотної поперечної рами.

Конструктивні елементи у розрахунковій схемі рами замінюють геометричними осями, які проходять крізь центри ваги перерізів. Осі середніх колон у розрахунковій схемі збігаються з центрами ваги верхнього та нижнього перерізів колон. У крайніх колонах центри ваги перерізів верхньої та нижньої частини розташовано не на одній осі і тому колона має горизонтальний уступ, розмір якого дорівнює відстані між геометричними осями колон. Вісь ригелю збігається з нижнім поясом ферми (балки).

Деякі вертикальні навантаження прикладаються з ексцентриситетом по відношенню до геометричних осей колон. Ексцентриситети показано на рис.1, їх визначаємо за формулами:

e₁ = 0,75 + 0,25 -h_H/2 = 0,75 + 0,25 - 0,8/2 = 0,6 м

e₂ = (h_H - h_B)/2 = (0,8 - 0,6)/2 = 0,1 м

e₃ = h_B/2 - 0,15 = 0,6/2 - 0,15 = 0,15 м

e₄ = 0,75 м

e₅ = h¹_B/2 - 0,15 = 0,6/2 - 0,15 = 0,15 м

e₆ = h_B/2 + b_cт/2 = 0,6/2 + 0,3/2 = 0,45 м

e₇ = h_H/2 + b_cт/2 = 0,8/2 + 0,3/2 = 0,55 м

Відстань між координаційною віссю та геометричною віссю нижньої частини колони

d = 0,5h_H - 0,25 = 0,5 * 0,8 - 0,25 = 0,15м

Визначення навантажень на поперечну раму

На поперечну раму цеху діють постійнінавантаження - від маси огороджуючих і несучих конструкцій, тимчасові -технологічні (від мостових кранів, підвісного транспорту та іншого обладнання) та атмосферні (сніг, вітер).

Рама розраховується на кожне навантаження окремо. Це необхідно, оскільки розрахункові, найбільш небезпечні зусилля для окремих перерізів елементів рами одержують з різних комбінацій навантажень.

При однаковому крокові крайніх і середніх колон 6 м у склад поперечної рами в повздовжньому напрямку входить блок шириною В,і навантаження збирається з відповідної ширини.

Постійні навантаження.

До постійних навантажень відносяться навантаження від власної ваги колон, підкранових балок, ферм або балок, навантаження від елементів покрівлі та стінового огородження.

Схему навантаження рами показано на рис.2.

Постійне навантаження від власної ваги колон розраховують у залежності від їх геометричних розмірів

Р_кн = b_H * h_H * H_H * ρ_б * γ_fm * γ_n,

де b_H; h_H; H_H; - відповідно ширина, висота, та довжина нижньої частини крайньої колони, м;

ρ_б- густина залізобетону, кН/м³;

γ_fm - коефіцієнт надійності за навантаженням γ_fm = 1,1

(згідно ДБН В.1.2-2:2006 пункту 5.3)

γ_n - коефіцієнт надійності за призначенням, для промислових будинків

γ_n = 0,95(згідно ДБН В.1.2-2:2006 пункту 4.7 або ГОСТ 27751 пункту 2.1)

Р_кн = b_H * h_H * H_H * ρ_б * γ_f * γ_n = 0,5 * 0,8 * 4,2 * 25 * 1,1 * 0,95 = 43,89 кН

Аналогічно визначаються:

Р¹_кн = b¹_H * h¹_H * H_H * ρ_б * γ_f * γ_n = 0,5 * 0,8 * 4,2 * 25 * 1,1 *0,95 =43,89 кН

Р_кв = b_B * h_B * H_B * ρ_б * γ_f * γ_n = 0,5 * 0,6 * 3,2 * 25 * 1,1 *0,95 = 25,08 кН

Р¹_кв = b¹_B * h¹_B * H_B * ρ_б * γ_f * γ_n = 0,5 * 0,6 * 3,2 * 25 * 1,1 *0,95 = 25,08 кН

Навантаження від маси покрівлі передається як вертикальний опорний тиск. Це навантаження розраховують за відповідною вантажною площиною. Навантаження на 1м² покриття приведено у таблиці 1 (тип покрівліА)

Навантаження від ваги конструкцій покриття

Табл.1. q_п=3,97

Постійне навантаження від власної ваги ригелю та підкроквяних конструкцій передається на колону також як вертикальний опорний тиск. Нормативні навантаження від власної ваги кроквяних конструкцій приведено у таблиці 2.

Таблиця 2

Таким чином, вертикальний опорний тиск на колону від покриття:

Р_п = q_п * В * (L/2) * γ_n +(G_кк/2 ) * γ_f * γ_n

Р¹_п = q_п *В * L* γ_n + G_кк * γ_f * γ_n

де q_п - розрахункове навантаження на 1м² покрівлі, кН/м²;

В - крок рам, м;

L - прольот рам, м;

G_кк - нормативна вага кроквяної конструкції, кН.

Відповідно:

Р_п = q_п * В * (L/2) * γ_n +(G_кк/2 ) * γ_f * γ_n = 3,97 *12 * (24/2) *0,95 + (160/2) * 1,1* 0,95 = 626,696 кН

Р¹_п = q_п * В * L* γ_n + G_кк * γ_f * γ_n = 3,97 * 12 * 24 *0,95 + 160 * 1,1 * 0,95 =1253,392 кН.

Навантаження від огороджуючих конструкцій першого ярусу, які діють на нижню частину колони, умовно прикладаються на рівні уступу. Навантаження від стінових панелей і панелей засклення другого ярусу, які діють на верхню частину колони, прикладають умовно на рівні верхнього вузла рами.

Їх значення визначають за формулами:

Р_СТ1 = q_СТ * H_СТ1 * 2B * γ_f * γ_n

Р_СТ2 = q_СТ * (Н_СТ2 - Н_ОК) * В * γ_f * γ_n + q_ОК * H_OK * B γ_f * γ_n

де q_СТ ; q_ОК -відповідно, характеристична вага стінових та віконних панелей, кН/м²

q_СТ = 4,1 кН/м²

q_ОК = 0,5 кН/м²

Навантаження від стінового огородження:

Р_СТ1 = q_СТ * H_СТ1 * B * γ_f * γ_n = 4,1*0,6 * 12 * 1,1 * 0,95 =30,8484 кН

Р_СТ2 = q_СТ * (Н_СТ2 - Н_ОК) * В * γ_f * γ_n + q_ОК * H_OK * B * γ_f * γ_n =

= 4,1 * (4,2-1,2) * 12 * 1,1 * 0,95 + 0,5 * 1,2 * 12 * 1,1 * 0,95 = 161,766 кН

Навантаження від підкранової балки і підкранового шляху визначається за формулами:

P_пб = (G_пб* γ_f + q_пш * B * γ_f) * γ_n

де G_пб,– характеристична вага підкранової балки прольотом 12 м, кН; G_пб = 103 кН;

q_пш - характеристична вага 1 м підкранового шляху, приймається рівною 1,5 кН/мп;

P_пб =(103*1,1+1,5*12*1,1)*0,95= 126,445 кН

Значення навантажень, які приведено на рис.2 визначаємо за формулами:

Р₁ = Р_кн + Р_пб, + Р_cт1 = 43,89+126,445+30,8484 = 201,1834 кН

Р₂ = Р¹_кн + 2Р_пб = 43,89+2* 126,445= 296,78 кН

Р₃ = Р_п + Р_кв + Р_ст2 = 626,696+25,08+161,766=813,542 кН

Р₄ = 2Р_п + Р¹_кв =2* 626,696+25,08= 1278,472 кН

Деякі навантаження прикладено з ексцентриситетами, тому додатково вираховуються моменти:

М^б₁ = Р_пб * е₁ = 126,445* 0,6 = 75,867 кНм

М^с₁ = Р_ст1 * е₇ = 30,8484* 0,55 = 16,96662 кНм

М^п₃ = Р_п * е₃ = 626,696 * 0,15 = 94,0044 кНм

М^с₃ = Р_ст2 * е₆ = 161,766 * 0,45 = 72,7947 кНм

Снігове навантаження

Граничне розрахункове значення снігового навантаження визначається за формулою: S_m= γ_fm* S₀*C=1,04*1,02*1=1,0608 кН/м2

деγ_fm– коефіцієнт надійності по граничному значенню снігового навантаження, визначається в залежності від середнього періоду повторюваності. Для пром. споруд Т_ef =60р.(згідно ДБН В.1.2-2:2006 додатка В), і γ_fm=1,04. (згідно ДБН В.1.2-2:2006 пункта 8.11 табл.8.1)

S₀ – характеристичне значення снігового навантаження, яке дорівнює вазі снігового покриву на 1м² поверхні ґрунту, і яке може бути перевищене в середньому 1 раз в 50 років. S₀= 1.02кН/м² - для м.Нікополь.(згідно ДБН В.1.2-2:2006 додатка Е)

С – коефіцієнт, який визначаеться за формулою:

С = µ * C_е * C_alt

де µ – коефіцієнт переходу від ваги снігового покриву на землі до снігового навантаження на покриття.(згідно ДБН В.1.2-2:2006 додатка Ж)

µ = 1

C_е – коефіцієнт, що враховує режим експлуатації покрівлі, встановлюється завданням на проектування.(згідно ДБН В.1.2-2:2006 пункту 8.9)

C_е = 1

C_alt - коефіцієнт географічної висоти, враховує висоту Н,км розміщення будівельного об'єкту над рівнем моря

C_alt = 1, коли Н < 0,5 км.(для м.Нікополь Н≈50м)

При переході до розрахункової схеми (епюра №5) рівномірно розподілене навантаження по ригелю приводять до вузлового:

Р_сн = S_m * (L/2) * В * γ_n

Р_сн 1,0608 * (24/2) * 12*0,95 = 145,117 кН

Додатково треба врахувати згинальний момент:

М_сн = P_сн*e₃=145,117*0,15 = 21,767 кНм

Вітрові навантаження

Розрахункове значення статичної складової вітрового навантаження визначається за формулою:

Wm=w₀*c_e* С^h*B* γ_f * γ_n

де w₀ – характеристичне значення тиску вітру, яке приймається рівним середній складовій тиску вітру на висоті 10 м на поверхні землі, яке може бути перевищене в сер. 1 раз в 50 років. Визначається в залежності від району будівництва. Для Никополя w₀ =0,46 кН/м²

де С=C_aer*С^h *C_alt * C_d* C_rel* C_{dir.(згідно ДБН В.1.2-2:2006 пункту 9.7)}

де C_aer складається з С_e та С_e³

c_e – аеродинамічний коефіцієнт для вертикальних навітряних поверхів виробничих будинків. c_e=0,8 (активний тиск), для завітряних (відсос) – за таблицею, в залежності від геометричних співвідношень будівлі.

c_e3 = 0,5.(згідно ДБН В.1.2-2:2006 додатка И)

С^h – коефіцієнт, що враховує зміну швидкісного напору вітру залежно від висоти та типу місцевості. .(згідно ДБН В.1.2-2:2006 пункту 9.9)

Calt - коефіцієнт географической высоты.Calt=1(згідно ДБН В.1.2-2:2006 пункту 9.10)

Cd - коефіцієнт динамічності.Cd=1(згідно ДБН В.1.2-2:2006 пункту 9.13)

Crel - коефіцієнт рельєфу.Crel=1(згідно ДБН В.1.2-2:2006 пункту 9.11)

Cdir - коефіцієнт напрямку.Cdir=1(згідно ДБН В.1.2-2:2006 пункту 9.12)

γ_fm – коефіцієнт надійності по граничному розрахунковому значенні вітрової загрузки, визначається в залежності від середнього терміну експлуатації Т_ef , років. У нас Т_ef = 60 р. (згідно ДБН В.1.2-2:2006 додатка В) γ_fm =1,04. (згідно ДБН В.1.2-2:2006 пункту 9.15)

γn - коефіцієнт надійності за призначенням, для промислових будинків

γn = 0,95(згідно ДБН В.1.2-2:2006 пункту 4.7 або ГОСТ 27751 пункту 2.1)

Отже:

Wm=w₀*С*B* γ_fm* γ_n

Wm=w₀*c_e* С^h*B* γ_fm* γ_n

Знаходимо значення коефіцієнта С^h(i) на різних відмітках рами при допомозі інтерполяції.(згідно ДБН В.1.2-2:2006 додатка И)

у.к.- 4,2м C^h(4,2)=0,366

н.ф.- 7,4м C^h(7,4)=0,496

в.п.-8,4м C^h(8,4)=0,536

Знаходимо активне вітрове навантаження на різних відмітках:

q_ук=w₀*c_e* C^h(4,2)*B* γ_f * γ_n =0,46*0,8*0,336*12*1,4*0,95 = 2,149 кН/м

q_нф=w₀*c_e* C^h(7,4)*B* γ_f * γ_n =0,46*0,8*0,496*12*1,4*0,95 = 2,913кН/м

q_вп=w₀*c_e* C^h(8,4)*B* γ_f * γ_n =0,46*0,8*0,536*12*1,4*0,95= 3,148 кН/м

Аналогічно знаходимо пасивне вітрове навантаження:

q¹_ук=w₀* c_e3*C^h(4,2)*B* γ_f * γ_n =0,46*0,5*0,336*12*1,4*0,95=1,233кН/м

q¹_нф=w₀*c_e3* C^h(7,4)*B* γ_f * γ_n =0,46*0,5*0,496*12*1,4*0,95=1,821кН/м

q¹_вп=w₀* c_e3*C^h(8,4)*B* γ_f * γ_n =0,46*0,5*0,536*12*1,4*0,95=1,967кН/м

Мал.5. Вітрове навантаження активне (а) і пасивне (б).

Вітрове навантаження, яке діє на ділянці від низу ригеля до найбільш високої точки будівлі, замінюється зосередженою силою, яка прикладається на рівні низу ригелю рами. Величина зосердженої сили для активного тиску:

W=((q_нф+ q_вп) /2)*H_п= ((2,913+3,148) /2)*1,0=3,0305кН

Для завітреної сторони:

W¹=((q¹_нф+ q¹_вп) /2)*H_п= ((1,821+1,967) /2)*1,0=1,894кН

Напрямок вітру може бути як в одну, так і в іншу сторону будівлі.

Поиск по сайту: