Сполучення навантажень на раму ОВБ

Статичний розрахунок рами ОВБ

Отримані параметри геометричних розмірів поперечної рами ОВБ (розділ 3) та діючих на неї навантажень (розділ 4) зводимо до таблиць вихідних даних для розрахунку рами на ЕОМ (див. табл. 4.4 і 4.5).

Таблиця 4.4 - Вихідні дані для створення розрахункової схеми рами

№	Назва параметру	Значення параметру
Загальні дані
	Прізвище	Соболєва
	Група	БД_08_1
	Одиниці вимірювання: лінійні розміри розмірів перерізів сил	м мм кН
	Тип схеми	плоска рама
Параметри рами
	Конфігурація рами	одноповерхова рама
	Положення опор підкранових балок hн w = (bн – bв)/2 = (1,25 – 0,5)/2	11,2 м 0,5 м
	Висота рами	19,73 м
	Ухил покриття 1,5%
	Відношення відстані між краєм і гребенем покриття до прольоту – 12/24	0,5
	Проліт будівлі	30 м
	Кількість прольотів
	Числовий опис жорсткостей елементів
Властивості вузлів рами
	Опорний вузол	жорсткий зв'язок
	Примикання ригеля	жорсткий зв'язок

Таблиця 4.5 - Значення навантажень для розрахунку рами

	Вид навантаження	Ліва колона	Права колона	Ригель
	Постійні навантаження: від ваги покриття q^p, кН/м від ваги підкранової частини колони Nк.1, кН від ваги надкранової частини колони Nк.2, кН від ваги підкранових балок Nп.б., кН Мп.б., кН∙м	-236,25	236,25	33,36
	Вертикальні кранові навантаження 1: Fm, кН Мm, кН∙м	1717,4 -1288,05	472,1
	Вертикальні кранові навантаження 2: Fm, кН Мm, кН∙м	472,1 -354	1717,4 1288,05
	Горизонтальні кранові навантаження 1: Hm	-127,23	63,62
	Горизонтальні кранові навантаження 2: Hm	-80,6	40,3
	Горизонтальні кранові навантаження 3: Hm	127,23	-63,62
	Горизонтальні кранові навантаження 4: Hm	80,6	-40,3
	Горизонтальні кранові навантаження 5: Hm	-63,62	127,23
	Горизонтальні кранові навантаження 6: Hm	-40,3	80,6
	Горизонтальні кранові навантаження 7: Hm	63,62	-127,23
	Горизонтальні кранові навантаження 8: Hm	40,3	80,6
	Снігові навантаження: qcн, кН/м			19,34
	Вітрові навантаження 1: qекв, кН/м W, кН	-2,19 -19,14	-1,68 -14,44
	Вітрові навантаження 2: qекв, кН/м W, кН	1,68 14,4	2,19 19,14

За даними розрахунків на ПЕОМ визначають найбільш невигідне сполучення навантажень на елементи рами. ДБН [2] визначено, що у розрахунках конструкцій можуть бути використані сполучення навантажень двох типів – основні та аварійні. Вимоги щодо використання аварійних навантажень та впливів приймаються за нормами проектування будівель і споруд певного функціонального призначення.

Конструкції об'єктів масового будівництва розраховують на основні сполучення навантажень. Для перевірки граничних станів першої групи використовують основні сполучення, які включають постійні навантаження з граничними розрахунковими значеннями, граничні розрахункові, циклічні або квазіпостійні значення змінних навантажень. Для перевірки граничних станів другої групи використовують основні сполучення, які включають постійні навантаження з експлуатаційними розрахунковими значеннями, а також експлуатаційні розрахункові, циклічні або квазіпостійні значення змінних навантажень.

Таблиця 4.6 - Результати статичного розрахунку рами

УСИЛИЯ /НАПРЯЖЕНИЯ/ В ЭЛЕМЕНТАХ
002_	1-1	1-2	1-3	3-1	3-2	3-3
1-"Постоянная"
N	-88,76	-88,76	-56,65	-54,41	-54,41	-54,41
M	-102,7	-6,084	66,52	123,1	174,9	226,7
Q	17,26	17,26	17,26	17,26	17,26	17,26
2-"Крановая (максимум слева)"
N	-173,4	-173,4	1,601	1,601	1,601	1,601
M	1,7	33,62	-62,35	-63,96	-45,03	-26,11
3-"Крановая (максимум справа)"
N	-49,71	-49,71	-1,601	-1,601	-1,601	-1,601
M	-48,87	-13,55	-14,32	-12,71	6,201	25,12
4-"Крановая горизонтальная 1"
Q	-7.8	-7.8	5.169	5.169	5.169	5.169
M	52,29	8,61	-35,07	-35,63	-20,12	-4,618
5-"Крановая горизонтальная 2"
Q	-4.941	-4.941	3.274	3.274	3.274	3.274
M	33,12	5,455	-22,21	-22,5	-12.74	-2.926
6-"Крановая горизонтальная 3"
Q	7.8	7.8	-5.169	-5.169	-5.169	-5.169
M	-52,29	-8,61	35,07	35,63	20,12	4,618
7-"Крановая горизонтальная 4"
Q	4.941	4.941	-3.274	-3.274	-3.274	-3.274
M	-33,12	-5,454	22,21	22,57	12,75	2,92
8-"Крановая горизонтальная 5"
Q	-1.316	-1.316	5.169	5.169	5.169	5.169
M	-3,506	-10,87	-18,24	-17,68	-2,179	13,32
9-"Крановая горизонтальная 6"
Q	-0.833	-0.833	3.274	3.274	3.274	3.274
M	-2,222	-6,89	-11,55	-11,2	-1,379	8,443
10-"Крановая горизонтальная 7"
Q	1.316	1.316	-5.169	-5.169	-5.169	-5.169
M	3,506	10,87	18,24	17,68	2,179	-13,32
11-"Крановая горизонтальная 8"
Q	0.833	0.833	-3.274	-3.274	-3.274	-3.274
M	2,222	6,89	11,55	11,2	1.379	-8.443
12-"Ветер слева"
Q	-5.697	-4.447	-1.246	-1.023	-0.353	0.316
M	40.26	11.86	-9.546	-10.33	-12.4	-12.46
13-"Ветер справа"
Q	4.902	3.943	1.516	1.344	0.831	0.317
M	-37.03	-12.26	7.127	7.919	11.18	12.9
14-"Снеговая"
N	-31.54	-31.54	-31.54	-31.54	-31.54	-31.54
M	-55.75	-5.044	45.67	77.21	104.3	131.5
Q	9.056	9.056	9.056	9.056	9.056	9.056

Таблиця 4.7 - Розрахункові зусилля у перерізах колони від різних видів навантаження

№	Навантаження	Коефіцієнт сполучення ψ	Переріз 1-1	Переріз 1-3	Переріз 3-1	Переріз 3-3
N	М	Q	N	М	N	М	N	М
	Постійні	1,0	-88.76	-102.7	17.26	-56.65	66.52	-54.41	123.1	-54.41	226.7
0,9	--79.88	-92.43	15.53	-50.98	59.87	-48.97	110.79	-48.97	204.03
	Кранові вертикальні (максимум зліва)	1,0	-173.4	1.7	6.31	1.6	-62.35		-63.96		-26.11
0,9	-156.06	1.53	5.68	1.44	-56.11		-57.56		-23.5
	Кранові вертикальні (максимум справа)	1,0	-49.71	-48.87	6.31	-1.6	-14.32		-12.7		25.12
0,9	-44.74	-43.98	5.68	-1.44	-12.89		-11.43		22.61
	Кранові горизонтальні 1	1,0		52.29	-7.8		-35.07		35.63		-4.62
0,9		47.1	-7		-31.6		32.07		-4.16
	Кранові горизонтальні 2	1,0		33.12	-4.9		-22.21		-22.57		-2.9
0,9		29.81	-4.41		-19.99		-20.3		-2.61
	Кранові горизонтальні 3	1,0		52.29	7.8		35.07		35.63		4.62
0,9		47.06	7.02		31.56		32.1		4.16
	Кранові горизонтальні 4	1,0		-33.12	4.94		22.21		22.57		2.93
0,9		-29.81	4.94		19.99		20.3		2.61
	Кранові горизонтальні 5	1,0		3.51	-1.3		-18.24		-17.68		13.32
0,9		-3.16	-1.7		-16.42		-15.91		11.99
	Кранові горизонтальні 6	1,0		-2.2	-0.83		-11.55		-11.2		8.44
0,9		-1.98	-0.75		-10.39		-10.1		7.6
	Кранові горизонтальні 7	1,0		3.5	1.7		18.24		17.68		-13.32
0,9		3.16	1.3		16.42		15.9		-11.99
	Кранові горизонтальні 8	1,0		2.2	0.83		11.55		11.2		8.44
0,9		1.98	0.75		10.39		10.1		7.56
	Вітер зліва	1,0		40.26	-5.7		-9.55		-10.33		-12.46
0,9		36.23	-5.13		-8.59		-9.30		-11.21
	Вітер зправа	1,0		-37.03	4.9		7.13		7.9		12.9
0,9		-33.33	4.41		6.42		7.11		11.61
	Снігові	1,0	-31.54	-55.75	9.05	-22.83	45.67	-31.54	77.21	-31.54	131.5
0,9	-28.37	-50.17	8.14	-20,55	41.1	-28.37	69.49	-28.37	118.35

Рисунок 4.7- Розрахункові перерізи колони

Щоб приступити до підбору перерізів колон, необхідно вибрати найневигідніші комбінації розрахункових зусиль для кожної ділянки колони. Оскільки заздалегідь не відомо, при яких сполученнях навантажень напруження в розрахункових перерізах колони матимуть найбільше значення, то за даними статистичного розрахунку складають декілька комбінацій розрахункових зусиль (табл. 4.8). Для визначення найневигіднішого для підбору перерізу сполучення навантажень складають чотири комбінації зусиль: найбільший додатній згинаючий момент (+М_max) і відповідна поздовжня сила (N_відп); найбільший від'ємний згинаючий момент (-М_max) і відповідна поздовжня сила (N_відп); найбільша поздовжня сила (N_max) і відповідні їй додатній і негативний згинаючі моменти (+М_відп , -М_відп). Для розрахунку анкерних болтів складають спеціальну комбінацію розрахункових зусиль, яка включає найменшу подовжню силу (N_min) з найбільшими можливими згинаючими моментами (+М_відп і –М_відп), причому подовжня сила від постійного навантаження враховується з коефіцієнтом сполучення 0,9, оскільки вона розвантажує анкерні болти. Для нижньої ділянки колони крім зусиль М і N визначають значення поперечної сили Q_max, яка необхідна для розрахунку решітки наскрізних колон і фундаментів.

Таблиця 4.8 - Розрахункові зусилля у перерізах колони при сполученні навантажень

Позначення сполучень	Коефіцієнт сполучення ψ	Позначення даних	Переріз 1-1	Переріз 1-3	Переріз 3-1	Переріз 3-3
N	М	Q	N	М	N	М	N	М
+Мmax, Nвідп	1,0	№ навантажень	1,4	1,6	1,12	1,12
зусилля	-89.32	-50.41	25.06	-57.21	101.59	-85.95	200.31	-85.95	358.2
0,9	№ навантажень	1,4,5,6,13	1,,6,7,12	1,4,6,10,12	1,3,12,14
зусилля	-88.46	57.5		-85.95	159.17	-82.28	260.35	-83.43	187.27
-Мmax, Nвідп	1,0	№ навантажень	1,3,7	1,2,4	1,2,5	1,2,10
зусилля	-138.13	-184.69	22.59	-54.71	-24.66	-52.46	36.57	-52.35	115,02
0,9	№ навантажень	1,3,7,12,14	1,2,5,13	1,2,5,13	1,2,10,13
зусилля	-273.58	-259.99	40.43	-53.68	-49.77	-51.94	36.04	-51,62	180.0
Nmax, +Мвідп	1,0	№ навантажень	1,2,6	1,12	1,12	1,12
зусилля	-244,24	45,39	12,11	-88.19	112.19	-85.95	200.31	-85.95	358.2
0,9	№ навантажень	1,2,6	1,12,13	1,,12,13,14	1,12,13,14
зусилля	-262.66	53.99	31.37	-8.74	107.62	-82.78	199.7	-81.36	356.66
Nmax, -Мвідп	1,0	№ навантажень	1,2,6.12	–	–	–
зусилля	-294.26	-55.64	33.95	–	–	–	–	–	–
0,9	№ навантажень	1,2,8	–	–	–
зусилля	-262.72	-106.21	22.27	–	–	–	–	–	–
Nmin, +Мвідп	1,0	№ навантажень	–	–	–	–
зусилля	–	–	–	–	–	–	–	–	–
0,9	№ навантажень	–	–	–	–
зусилля	–	–	–	–	–	–	–	–	–
Nmin, -Мвідп	1,0	№ навантажень	1.5	–	–	–
зусилля	-88.44	-102.7	12.36	–	–	–	–	–	–
0,9	№ навантажень	1,5,7,9,11,13,14	–	–	–
зусилля	-88.76	-127.72	16.85					–	–
Qmax	1,0	№ навантажень	1,3,7	–	–	–
зусилля	-138.13	-184,69	22.59	–	–	–	–	–	–
0,9	№ навантажень	1,3,7,12,14	–	–	–
зусилля	-273.58	-259.99	40.43	–	–	–	–	–	–

Для визначення розрахункових зусиль при сполученнях навантажень, що включають постійні та одне змінне навантаження, величина +М_max визначається таким чином: до згинаючого моменту від постійного навантаження (зі своїм знаком) додається найбільший додатній згинаючий момент від одного змінного навантаження, а величина -М_max визначається так: до згинаючого моменту від постійного навантаження (зі своїм знаком) додається найбільший від'ємний згинаючий момент від одного змінного навантаження.

Для визначення розрахункових зусиль при сполученнях навантажень, що включають постійні та не менш ніж два змінні навантаження, величини +М_max і -М_max визначаються наступним чином: до згинаючого моменту від постійного навантаження (зі своїм знаком) додаються згинаючі моменти від усіх можливих змінних навантажень із знаком плюс (+) і мінус (-) відповідно, помножені на коефіцієнт сполучення 0,9.

При складанні розрахункових комбінацій навантажень необхідно приймати до уваги наступне:

– навантаження від снігу, вітру та мостових кранів відносять до змінних короткочасних навантажень;

– при визначенні розрахункових зусиль в перерізах елементів рами постійні навантаження враховуються в усіх комбінаціях завантажень;

– при врахуванні горизонтального кранового навантаження завжди враховують також і вертикальне кранове навантаження, при якому (у поєднанні з гальмуванням) виходить найбільша величина розрахункового зусилля, що визначається;

– вертикальне і горизонтальне кранове навантаження на раму в розрахунках приймається як одне змінне навантаження;

– вертикальне кранове навантаження вважається можливим і без горизонтального.

Розглянемо приклад визначення найбільш невигідного сполучення навантажень для розрахунку колони (див. стовпчики 9 і 10 табл. 4.8). Елемент – надкранова частина колони. Критерій вибору зусиль – максимальний згинаючий момент (+М_mах) та відповідне йому значення осьової сили (N_відп).

Записуємо перше сполучення навантажень: з табл. 4.7 беремо постійне навантаження (навантаження №1) та одне змінне короткотривале навантаження, яке дає максимальне додатне значення згинаючого моменту (це навантаження №10 – бічна кранова сила, яка не може існувати без вертикальної складової кранового навантаження, тому додаємо і навантаження №3). У перший рядок табл. 4.8 записуємо номера навантажень: 1, 3, 10. Обчислюємо значення зусиль, які записуємо в другий рядок табл. 4.8 (при цьому значення змінних навантажень беремо з коефіцієнтом сполучення ψ = 1,0):

+М_mах = -56,71 кН∙м;

N_відп = 124,9 + (-28,53) + 29,44 = 131,24 кН.

Записуємо друге сполучення навантажень: з табл. 4.7 беремо постійне навантаження (навантаження №1) та всі змінні короткотривалі навантаження, які дають максимальне додатне значення моменту (це навантаження № 3, 10, 13 та 14). У третій рядок табл. 4.8 записуємо номери навантажень: 1, 3, 10, 13 та 14. При обчисленні зусиль, значення змінних навантажень беремо з коефіцієнтом сполучення ψ = 0,9:

+М_mах = 112,41 + (-28,53) + 26,49 + (-2,21) + 46,1 = 156,18 кН∙м;

N_відп = -51,04 + (-20,55) = -71,59 кН.

Ці значення записуємо у четвертий рядок табл. 4.8 (стовпчики 9 та 10). Аналогічно заповнюємо інші клітини таблиці, звертаючи увагу на критерії вибору навантажень.

Для характерних перерізів колони визначаємо розрахункові комбінації (максимальні пари) внутрішніх зусиль М та N, які викликають максимальний стиск у гілці нижньої частини колони (перерізи 1-1 та 1-3) чи полиці двотавра верхньої частини колони (перерізи 3-1 та 3-3). Для цього використовують формули:

; ,

де N і М – внутрішні зусилля у відповідному перерізі колони;

b_н – ширина нижньої частини колони (див. п. 3.2);

b_в – ширина верхньої частини колони (див. п. 3.2).

Проаналізувавши дані таблиці 4.8, визначаємо:

для нижньої частини колони (переріз 1-1):

М = 141,26 кН∙м; N =-244,24 кН;

для верхньої частини колони (переріз 3-3):

М = 176,12 кН∙м; N =-73,87 кН;

для розрахунку анекрних болтів бази колони (переріз 1-1):

М =53,73 кН∙м; N =-69,24 кН; Q = 5,07 кН;

для розрахунку решітки нижньої частини колони (переріз 1-1):

М = 61,91 кН∙м; N =-117,36 кН; Q = 5,94 кН.

За результатами розрахунків, користуючись методикою чинного нормативного документу [1], виконуємо підбір і перевірку верхньої та нижньої частини колони каркаса промислової будівлі.

Дата добавления: 2015-08-31