Формирование ветровой нагрузки на промздание

Формирование крановой нагрузки. (Ж/Б)

Ветровая нагрузка. Расчет поперечных рам здания выполняется только на статическую составляющую ветровой нагрузки,соответствующей установившемуся напору на здание. Характер распределения статической составляющей ветровой нагрузки определяется по формулам: с наветренной стороны (напор) w_m = w_o × k × c ×γ _n ×γ _f, где w_o — нормативное значение ветрового давления, принимаемое в зависимости от района строительства, k — коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления в зависимости от высоты здания, с — аэродинамический коэффициент;

Погонная ветровая нагрузка на колонну равна:

q_w = w_o × k × c ×γ _f B, кН/м

т.к k - меняется в зависимости от высоты, то и q_w будет также изменяться в зависимости от высоты. Для упрощения расчёта фактическую ветровую нагрузку заменяем эквивалентной, равномерно распределенной по высоте колонны. Величину эквивалентной нагрузки находим из условия равенства изгибающих моментов в защемлённой стойке от фактической эпюры ветрового давления и от равномерно распределённой нагрузки. Ветровую нагрузку на шатёр (от низа до верха балки), заменяем сосредоточенной силой W.

Крановые нагрузки.

Производственные здания часто оборудуются большим числом мостовых кранов в каждом пролете. Одновременная работа всех кранов в режиме их максимальной грузоподъемности, отвечающая наиболее неблагоприятному воздействию на поперечную раму, маловероятна. Поэтому при расчете однопролетных рам крановую нагрузку учитывают только от двух кранов наибольшей грузоподъемности с учетом коэффициента сочетаний. Вертикальная крановая нагрузка передается на подкрановые балки в виде сосредоточенных сил F _max и F _min при их невыгодном положении на подкрановой балке. Расчетное давление на колонну, к которой приближена тележка, определяется по формуле: D_max = γ_n∙γ_f∙ψ∙∑F_max∙y_i;

на противоположную колонну: D _min = γ _n ∙γ _f ∙ψ∙∑ F _min∙ y_i,

где γ _f — коэффициент надежности по нагрузке для крановых нагрузок;

ψ — коэффициент сочетаний при совместной работе двух кранов для групп режимов работы кранов 1К–6К; F _max — наибольшее вертикальное давление колес на подкрановую балку;

6.Порядок статического расчета поперечной рамы промздания. (Ж/Б)

Поперечные рамы одноэтажных промышленных зданий являются статически неопределимыми системами и рассчитываются, как правило, с использованием ЭВМ. Допускается использование и приближенных инженерных расчетов, основанных на методе сил или перемещений.

Цель статического расчета — определение усилий и перемещений в сечениях элементов рамы. Для расчета вначале устанавливают расчетную схему, величины нагрузок и места их приложения.

Приводим конструктивную схему рамы.

Расчет рамы сводится к определению усилий M, N и Q в трех сечениях колонны в предположении взаимной несмещаемости верха колонн, то есть при жесткости ригеля, равной EI_р.

Ригель рассчитывается отдельно с учетом его фактической жесткости, как однопролетная свободно опертая ферма (балка).

При расчете усилий в колоннах от крановых нагрузок учитывается пространственная работа каркаса с включением в работу через диск покрытия остальных поперечных рам каркаса.

7.Таблица сводных усилий M, N, Q и построение огибающих эпюр. (Ж/Б)

ПОСТРОЕНИЕ ЭПЮР ИЗГИБАЮЩИХ МОМЕНТОВ

Рассмотрим пример построения эпюр поперечных сил Q и изгибающих моментов М_x

1. Изображаем расчетную схему (рис. 5.2,а).

Рис. 5.2 (а,б)

3. Определяем реакции опор. Первоначально выбираем произвольное направление реакций (рис. 5,2а).

Так как реакция R_B с минусом, изменяем выбранное направление на противоположное (рис. 5 2,6). Проверка:

Значения найденных реакций показаны на рис. 5.2 б.

3. Расчетная схема имеет три силовых участка.

4. 1 участок О₁,О₂:

Начало координат выбираем в крайней левой точке О₁.

Рассмотрим равновесие отсеченной части бруса (рис. 5.3).

В сечении возникают внутренние усилия:

II участок O₂B;

Начало координат перенесено в начало участка O₂ (рис. 5.4) На этом участке

На 2-ом участке в уравнении моментов аргумен (Z₂) имеет 2-ую степень, значит эпюра будет криво второго порядка, т.е. параболой. На 2-ом участке поперечная сила меняет знак (начале участка +ga, а в конце -ga), значит на эпюр M_x будет экстремум в точке, где Q = 0. Определи ем координату сечения, в котором экстремально значение М_x, приравнивая нулю выражение попе речной силы на этом участке.

Определяем величину экстремального момента: III участок ВО₃. Начало координат на третьем участке помещено в крайней правой точке О₃

Здесь

5. Строим эпюры Q и М_x (рис. 5.6).

Проверяем правильность построения эпюр.

8.Проектирование ж/б плит покрытий одноэтажных промышленных зданий.

Плиты покрытия — обеспечивают устойчивость здания и воспринимают ветровые нагрузки, возникающие от работы кранового оборудования.

При возведении большепролетных производственных зданий в их покрытиях целесообразно применять пространственные несущие конструкции, так как плоскостные конструкции получаются очень громоздкими, с большой собственной массой. Пространственные конструкции покрытия могут быть выполнены из различных материалов: железобетона (сборного, монолитного и сборно-монолитного), металла (стали, алюминия) и дерева. Применение тонкостенных пространственных конструкций в промышленном строительстве позволяет значительно снизить материалоемкость и массу конструкций, особенно при больших размерах сетки колонн.

Большое распространение получили сборные железобетонные плиты типа КЖС для пролетов 18 и 24 м.

В нашей стране для покрытия значительных пролетов промышленных зданий находят применение длинные и короткие цилиндрические оболочки, складки и другие эффективные конструкции пространственных покрытий.

Сборные конструкции перекрытий применяют двух типов: балочные и безбалочные.

Для перекрытий применяют ригели двух типов: прямоугольного и таврового сечений. Конструкции междуэтажных балочных перекрытий также могут быть двух типов: с опиранием плит на полки ригелей или сверху на прямоугольные ригели.

В зависимости от своего расположения в здании перекрытия делят на междуэтажные, разделяющие смежные этажи по высоте, верхние (чердачные), отделяющие верхний этаж от покрытия (чердака), и нижние — над-подвальные.

По роду материалов перекрытия могут быть железобетонными, железобетонными с металлическими балками и др.

По способу устройства железобетонные перекрытия бывают сборными, монолитными и сборно-монолитными. Сборные железобетонные перекрытия устраивают из готовых элементов заводского изготовления. Их подразделяют на балочные и безбалочные. Монолитные перекрытия в отличие от сборных устраиваются на месте. Сборно-монолитными называют перекрытия, в которых одни конструктивные элементы (плиты) являются сборными, а другие (балки) — монолитными.

В соответствии с назначением перекрытий к ним предъявляют кроме экономичности и индустриальности требования прочности и жесткости, тепло- и звукоизоляции, огнестойкости и специальные (газо- и водонепроницаемость, сопротивляемость загниванию).

Балочные перекрытия. Их устраивают по железобетонным балкам. Перекрытия по железобетонным балкам в промышленных зданиях состоят из ригелей и плит перекрытий. Ригели устанавливают на консоли железобетонных колонн и соединяют сваркой. На полки тавровых ригелей или по верху ригелей прямоугольного сечения укладывают ребристые плиты перекрытия.

Безбалочные перекрытия. Их выполняют из плит, крупных панелей или монолитными. Перекрытия из плит могут быть плоские (сплошные или пустотелые) и ребристые. По плитам устраивают тепло- и звукоизоляцию, а также чистый пол.

Перекрытия из крупных панелей наиболее индустриальны по сравнению с перекрытиями по железобетонным балкам и перекрытиям из плит. Преимущества крупнопанельных перекрытий (размером на комнату) заключаются главным образом в малом количестве монтажных элементов и стыков между ними, что сокращает процесс монтажа и улучшает качество перекрытий. Панели перекрытия изготовляют сплошными, ребристыми и пустотелыми. В перекрытиях зданий панели могут опираться по двум или трем сторонам, а также по контуру. К основаниям их крепят путем сварки закладных деталей в панелях и опорных конструкциях, анкерами или скрутками. Крупные панели (кроме ребристых) обычно имеют гладкую поверхность, которая служит готовым основанием для устройства чистого пола.

9.Алгоритм расчета и конструирования колонны сплошного переменного по высоте сечения. (Ж/Б)

Сплошные колонны обычно проектируют двутаврового сечения. Для колонн с постоянным по высоте сечением и надкрановых частей ступенчатых колонн применяются, симметричные двутавры. Если момент одного знака значительно отличается по абсолютному значению от момента другого знака, целесообразно применение несимметричного сечения.

Для снижения трудоемкости изготовления колонн рационально применение прокатных двутавров с параллельными гранями типа Ш. Однако расход стали в этом случае иногда несколько увеличивается.

Составные сечения компонуют из трех листов или листов и сварных а также прокатных двутавров. В колоннах крайних рядов для удобства крепления стенового ограждения используются сечения.

При компоновке составных сечений необходимо обеспечить условия применения автоматической сварки, а также местную устойчивость полок и стенки.

Стержень внецентренно сжатой колонны (или ее участок) должен быть проверен на прочность и устойчивость как в плоскости, так и из плоскости рамы. Поскольку колонна не подвергается непосредственному воздействию динамических нагрузок, ее прочность проверяют с учетом развития пластических деформаций по формуле:

(14.3)

Проверку прочности необходимо делать только для колонн, имеющих ослабленные сечения, а также при значениях приведенного эксцентриситета m₁ > 20. В большинстве случаев несущая способность колонны определяется ее устойчивостью.

Проверку устойчивости сплошной внецентренно сжатой колонны в плоскости действия момента М_Х (в плоскости рамы) выполняют по формуле:

(14.4)

Потеря устойчивости внецентренно сжатого стержня происходит в упругопластической стадии работы материала, поэтому при проверке устойчивости вводится коэффициент т), учитывающий степень ослабления. сечения пластическими деформациями и зависящий от формы сечения.

Устойчивость внецентренно сжатого стержня зависит от характера эпюры моментов по длине стержня. Для колонн рамных систем значения М_Х принимают равными максимальному моменту на длине участка постоянного сечения. Для других случаев значения момента определяют по СНиП И-23-81.

В плоскости действия момента МХ колонны имеют обычно более развитое сечение, поэтому, если IX>IX, возможна потеря устойчивости из плоскости действия момента (изгибно-крутильная форма потери устойчивости).

Проверку устойчивости из плоскости действия момента выполняют по формуле:

(14.5)

Потеря устойчивости внецентренно сжатой колонны в плоскости действия момента происходит в упругопластической стадии работы материала и в наиболее сжатой полке, и в примыкающей части стенки развиваются пластические деформации.

В целях предотвращения местной потери устойчивости стенки предельное отношение высоты стенки к ее толщиине не должно превышать значений, указанных в табл. 21.

Таблица 21. Наибольшие отношения при разных значениях условной гибкости стержня.

Значение относительного эксцентриситета
		, но не более
		, но не более

Толщина стенки из условия местной устойчивости получается достаточно большой, что делает сечение неэкономичным, особенно при высоте сечения колонны 700 мм и более. В ряде случаев целесообразно уменьшить толщину стенки, приняв (), и обеспечить ее устойчивость постановкой продольных ребер жесткости, расположенных с одной или двух сторон,, стенки. Продольные ребра включаются в расчетное сечение колонны. При этом часть стенки между поясом и ребром рассматривается как самостоятельная пластинка. Момент инерции продольного ребра относительно оси стенки должен быть не менее. При постановке ребра с одной стороны стенки его момент инерции вычисляется относительно оси, совмещенной с гранью стенки. Постановка продольных ребер значительно увеличивает трудоемкость изготовления колонны и целесообразна только при большой (свыше 1000 мм) ее ширине.

Поскольку переход стенки в критическое состояние еще не означает потерю несущей способности стержня, нормы допускают использование закритической работы стенки. В этом случае неустойчивую часть стенки а считают выключившейся из работы и в расчетное сечение колонны включают два крайних участка стенки шириной. Исключение части стенки из расчетного сечения учитывается только при определении площади сечения А; все прочие геометрические характеристики определяются для целого сечения.

Назначив толщину стенки, определяют требуемую площадь полки:

(14.6)

если местная устойчивость стенки не обеспечена. Для обеспечения устойчивости колонны из плоскости действия момента ширина полки принимается не менее (1/20…1/30)ly.

Сварные швы, соединяющие стенку и полки в составных сечениях, следует выполнять сплошными. Высоту швов назначают в зависимости от толщины полок.

В колоннах зданий, эксплуатируемых в неагрессивных и слабоагрессивных средах при температуре выше -40 °С, допускается применять односторонние швы, кроме мест примыкания вертикальных связей, кронштейнов, балок и других элементов, где обязательна двусторонняя сварка.

Для подбора несимметричного сечения следует рассмотреть два загружения с положительным и отрицательным моментами. Приближенно можно принять, что высота стенки и расстояние между центрами тяжести полок равны высоте сечения колонны: погрешность при таком допущении не превышает 5 %.

10.Алгоритм расчета и особенности конструирования двухветвевых колонн (Ж/Б)

Наиболее распространены двухветвевые колонны, составленные из швеллеров или при больших нагрузках из двутавров. Швеллеры выгоднее ориентировать полками внутрь, так как в этом случае решетка получается меньшей ширины, а радиус инерции сечения оказывается больше, чем при швеллерах полками наружу. Четырехветвевое сечение из уголков применяют в слабонагруженных высоких колоннах, т. е. когда при малой площади сечения ветвей необходимо обеспечить значительную стержня.

Глубину заделки двухветвевых колонн необходимо проверять также по анкеровке растянутой ветви колонны в стакане фундамента.

Глубину заделки растянутой ветви двухветвевой колонны в стакане необходимо проверять по плоскостям контакта бетона замоноличивания:

с бетонной поверхностью стакана - по формуле

d_c і N_p / {[2 (l_d + 0,1) + h_cў - b_cў] R_anў}; (112)

с бетонной поверхностью ветви колонны - по формуле

d_c і N_p / 2 (b_cў + h_cў) R_anўў. (113)

В формулах (112), (113):

d_c - глубина заделки двухветвевой колонны, м;

N_p - усилие растяжения в ветви колонны, тс;

h_cў, b_cў - размеры сечения растянутой ветви, м;

R_anў, R_anўў - величина сцепления бетона, принимаемая по табл. 7, тс/м².

Таблица 7

Опалубка	Величина сцепления по плоскостям контакта бетона замоноличивания с бетоном
	стенок стакана Ranў	ветви колонны Ranўў
Деревянная	0,35 Rbt	0,40 Rbt
Металлическая	0,18 Rbt	0,20 Rbt

П р и м е ч а н и е. Величина R_bt относится к бетону замоноличивания.

4.12. Минимальную толщину стенок неармированного стакана поверху следует принимать не менее 0,75 высоты верхней ступени (подколонника) фундамента или 0,75 глубины стакана d_p и не менее 200 мм.

В фундаментах с армированной стаканной частью толщина стенок стакана определяется расчетом по пп. 2.34, 2.35 и принимается не менее величин, указанных в табл. 8.

Таблица 8

	Толщина стенок стакана t, мм
Направление усилия	колонны прямоугольного сечения с эксцентриситетом продольной силы	двухветве­вой колонны
	e0 Ј 2lc	e0 > 2lc
В плоскости изгибающего момента	0,2 lc, но не менее 150	0,3 lc, но не менее 150	0,2 ld, но не менее 150
Из плоскости изгибающего момента

4.13. Толщину дна стакана фундаментов следует принимать не менее 200 мм.

4.14. Для опирания фундаментных балок на фундаментах следует предусматривать столбчатые набетонки, которые выполняются на готовом фундаменте. Крепление набетонок к фундаменту рекомендуется осуществлять за счет сцепления бетона с предварительно подготовленной поверхностью бетона фундамента (насечки) или приваркой анкеров к закладным изделиям, или с помощью выпусков арматуры, предусмотренных в теле фундамента (при отношении высоты набетонки к ее меньшему размеру в плане і 15).

14Расчет рам многоэтажных зданий на вертикальную нагрузку. (Ж/Б)

Дата добавления: 2015-04-24