Расчетная нагрузка от массы навесных стеновых панелей и панелей

остекления.

Нагрузка от массы стеновых панелей, расположенных выше уровня подкрановой консоли, передается на колону на уровне подкрановой консоли.

Нагрузка от стеновых панелей, расположенных ниже, передается на фундамент.

F₂ = (g₁h₁ + g₂h₂)B_f_n = (2,56,2+ 0,51,2)121,10,95 = 201,9 кН,

F₂^/=(2,53,4+0,53,6) 121,10,95=129,2 кН- нижняя часть.

где g₁ – нормативный вес стеновых панелей, кН/м²;

g₂ – нормативный вес панелей остекления, кН/м²;

h₁ и h₂ – суммарная высота стеновых панелей и панелей остекления

соответственно выше уровня подкрановой консоли, м;

В – шаг колонн, м.

Расчетная нагрузка от массы подкрановой балки и крановых путей

F₃ = G₂_f_n + g₃B_f_n = 1151,10,95 + 0,7121,10,95 = 128,95 кН,

где G₂ – нормативный вес подкрановой балки, кН;

g₃ – нормативная нагрузка от крановых путей, кН/м.

Расчетная нагрузка от массы колонны.

Для верхней части крайней колонны

F₄ = bh_вH_в_f_n = 250,50,64,451,10,95 = 34,9 кН,

где  – плотность железобетона, кН/м³;

b – ширина сечения колонны,

h_в – высота сечения колонны в верхней части,

H_в – длина верхней части колонны, м.

Для верхней части средней колонны.

F₄^/ = bh_вН_в_f_n = 250,50,54,451,10,95 = 29,1 кН,

Для нижней части крайней колонны

F₅ = bh_н Н_н_f_n = 250,517,251,10,95 = 94,7 кН

Для нижней части средней колонны

F₆=bh_нН_н_f_n=251,10,95[(0,30,5×7,25)×2+(1,0×0,4×0,5)×3+

(1,0×0,2×0,5)+(1×1,0×0,5)] = 88,2 кН

В уровне изменения сечения крайней колонны изгибающий момент М₂ :

М₂ = –F₂е₂ + F_3.е_3. = –201,90,65 + 129,20,5 = -66,6 кНм,

где е₂ = h_Н/2 + h_ст/2 = 1/2 + 0,3/2 = 0,65 м – эксцентриситет приложения

нагрузки от стены;

е₃ =  + 0,25 – h_Н/2 = 0,75+0,25-0,5= 0,5 м – эксцентриситет

приложения нагрузки от подкрановой балки,

 = 0,75 м – привязка кранового пути к разбивочной оси.

На средние колонны нагрузка передается центрально и изгибающие моменты равны нулю.

Рис. 2

Временная нагрузка.

Снеговая нагрузка.

Снеговая определяется с учетом географического района строительства и профиля кровли.

Расчетная снеговая нагрузка на покрытие

S = S_g = 2,41 = 2,4 кН/м²,

где S_g – расчетное значение веса снегового покрова на 1м² горизонтальной

поверхности земли;

=1 – коэффициент перехода от веса снегового покрова земли к

снеговой нагрузке на покрытие;

Расчетная снеговая нагрузка на крайнюю колонну

F_сн = S(BL/2)_n = 2,4(4212/2)0,95 = 574,6 кН.

Расчетная снеговая нагрузка на среднюю колонну

F_сн = S(BL)_n = 2,442120,95 = 1149,1 кН.

Нагрузка передается через опорную часть арки, так же как и масса покрытия. В связи с этим на уровне сопряжения арки с крайними колоннами возникают изгибающие моменты

М = F_сне₁ = 574,60,125= 71,83 кНм.

Для средних колонн М = 0

Крановые нагрузки

Мостовой кран состоит из моста, имеющего как правило 4 колеса, тележки на 4 колесах и подъемного оборудования, включающего груз q_мах. Мостовой кран сообщает каркасу здания вертикальные и горизонтальные нагрузки. Масса поднимаемого груза Q = 300 кН. Пролет крана L_K = L – 2 = 42 – 20,75 = 40,5 м. В соответствии с характеристиками мостового крана грузоподъемностью 30 т и пролетом L_K =40,5 м среднего режима работы следующие: ширина В = 6,3 м; расстояние между колесами К = 5,1 м, масса крана с тележкой G_п = 520 кН. Вертикальное давление колеса на крановый рельс: максимальное F_n,max = 315 кН, минимальное:

F_n,min == 95 кН.

Расчетную вертикальную нагрузку на крайную колонну вычисляют от двух максимально сближенных кранов по линии влияния опорных реакций подкрановых балок с коэффициентом сочетания _i=0,85(см. рис 3).

D_мах=( F_n,maxу)_f_nγ_i;

D_мin=( F_n,minу)_f_nγ_i;

где у – максимально возможная сумма ординат линии влияния опорного давления взятых под колесами кранов.

Рис.3

у= 1+0,9+0,575+0,475=2,95;

D_мах=3152,951,10,950,85=822,79 кН;

D_мin=952,951,10,950,85=248,93 кН.

При торможении кранов возникают продольные и поперечные тормозные усилия. Нормативная горизонтальная поперечная нагрузка вызываемая торможением тележки крана с грузом принимаем по формуле:

Н_n= = 10,5 кН.

G_т – вес тележки;

Расчетная горизонтальная нагрузка на колонну определяется от действия двух кранов : Н = (Н_n y)_f_n _i = 10,52,95×0,850,951,1 = 27,51 кН,

Вертикальные крановые нагрузки передаются на колонны с эксцентриситетами соответственно:

на крайнюю колонну:

е_к = +0,25 – h_Н/2 = 0,75+0,25 -0,5 = 0,5 м;

на среднюю колонну

е_с1 =  =0,75м. – относительно оси сечения;

е_с2 =  – с/2=0,75–1,15/2=0,175м – относительно оси ветви;

В момент, когда тележки с грузом двух сближенных кранов в одном (левом) пролете находятся в крайнем левом положении, на крайней левой колонне создается давление D_max и соответствующий ему изгибающий момент М_max, а на средней колонне – D_min и М_min:

М_max = D_max  е_к = -822,790,5= -411,4 кНм;

М_min = D_min  е_с1 = 248,930,75 = 212,9 кНм.

М_min = D_min  е_с2 = 248,930,175 = 43,6 кНм.

И наоборот, когда тележки с грузом находятся в крайнем правом положении, на крайней колонне будут D_min и М_min, а на средней D_max и М_max:

М_min = D_min  е_к = -248,930,5 = -124,5 кНм;

М_max = D_max  е_с1 = 822,790,75 = 617,1 кНм.

М_max = D_max  е_с2 = 822,790,175 = 144,0 кНм.

Горизонтальное давление от поперечного торможения кранов передается на колонны в уровне верха головки кранового рельса, т.е. на расстоянии 1,55 м от подкрановой консоли и имеет знак .

Ветровая нагрузка

В зависимости от географического района и высоты здания устанавливается значение ветрового давления на 1м² поверхности стены. С наветренной стороны действует положительное давление, с заветренной отрицательное. Стеновые панели передают ветровое давление на колонны в виде равномерно распределенной нагрузки. Расчетная ветровая нагрузка на 1м² стены определяется: W = W_nКС_f ;

W_n – нормативный скоростной напор ветра принимаемый в зависимости от географического района.

К – коэф. учитывающий изменение скорости по высоте. К=1, если Н 10 м, если Н=20 м К=1,25.

С – аэродинамический коэф. принимаемый по нормам для вертикальной поверхности С=0,8 при положительном давлении воздуха, С=0,40,6 при отрицательном давлении.

_f – коэф. надежности по нагрузке, _f=1,4.

Для третьего района на высоте 10 м над поверхностью земли нормативное значение ветрового давления

W_n1=0,38 кН/м;

W_n2=К W_n1=1,250,38 =0,475 кН/м²- на высоте 20 м

В соответствии с линейной интерполяцией на высоте уровня верха колонн 11,45 м имеем:

Переменный по высоте скоростной напор ветра заменим равномерно распределенным, эквивалентным по моменту в заделке консольной балки длиной Н_К = 11,7 м :

W_n=2M/H_k²=[0,38 ×11,45 (11,45 /2+0,25)+(0,39-0,38 )×0,5×(11,45-

10)×2/3(11,45 -10) ×(10+0,25)]×2/11,7²=0,414 кН/м² .

При H_к/2L = 11,7/(242) = 0,14 < 0,5 значение аэродинамического коэффициента для наружных стен с наветренной стороны равно +0,8, с подветренной -0,5

Расчетная равномерно распределенная ветровая нагрузка на колонны до отметки 11,45 м при коэффициенте надежности по нагрузке _f = 1,4:

с наветренной стороны

W₁ = W_nl_f_nC₁ = 0,414121,40,950,8 = 5,29 кН/м;

с подветренной стороны

W₂ = W_nl_f_nC₂ = 0,414121,40,950,5 = 3,30 кН/м;

Расчетная сосредоточенная ветровая нагрузка, действующая на покрытие, прикладывается на уровне верха колонн и определяется следующим образом:

Рис.4

а) для наветренной стороны

б) для подветренной стороны

где H = 14,4 – отметка верха стены;

– интенсивность скоростного напора на уровне верха кровли.

W=W₁+W₂=15,3 +9,6 = 24,9 кН

Статический расчет поперечной рамы

Поперечную раму одноэтажного промышленного здания рассчитывают на воздействие:

– постоянных нагрузок ( от массы покрытия, навесных стен панелей,

собственной массы конструкции каркаса - колонн, подкрановых балок

и др.)

– временная нагрузка (снеговая, ветровая и крановая).

Рассматривают наиболее нагруженную поперечную раму.

Назначение и условия применения вычислительного комплекса

ЛИРА 9

Вычислительный комплекс предназначен для автоматизированного проектирования различных конструкций. К ним относятся: плоские и пространственные стержневые системы, плиты, оболочки, а также комбини-рованные системы (стержни и плиты на упругом основании, рамносвязевые каркасы и другие). Вычислительный комплекс ЛИРА предоставляет возможность выполнить расчет на статические и динамические воздействия, выбрать расчетные сочетания усилий, определить перемещения точек расчетной схемы, внутренние усилия, напряжения и относительные деформации в сечениях конструктивных элементов. Подобрать арматуру по прочности и трещиностойкости для ж/б элементов, выполнить проверочные расчеты по 2-м группам предельных состояний.

Пакет программ функционирует на основе использования методов конечных элементов. Ядром пакета является формирование целостной математической модели объекта в виде системы линейных алгебраических уравнений.

Составление расчетной схемы

При проектировании зданий и сооружений необходимо выбрать расчетную схему. Расчетная схема представляет собой идеализированную модель, которой заменяют реальное сооружение или конструкцию при расчете. Степень приближения этой модели к реальной конструкции зависит от квалификации инженера и от возможностей вычислительного комплекса, которым он располагает. При выборе расчетной схемы, учитываются следующие факторы:

• геометрические характеристики реальной конструкции

• способы соединения различных частей элементов конструкции в узлах.

• тип опирания

• вид нагружения

Для составления расчетной схемы, идеализированную модель разделяют на конечные элементы. Для стержневых систем конечные элементы представляют собой отдельные стержни соединенные в узлах. Узлы на расчетной схеме нужно пронумеровать четко обозначив опорные закрепления,

затем нумеруются элементы. Конечные элементы имеющие одинаковые жесткостные характеристики объединяют в жесткостные типы. Геометрия всей системы описывается в правой декартовой системе координат. Координационные оси наносятся на расчетную схему, расчетная схема не должна быть геометрически или мгновенно изменяемой.

Расчетные схемы, схемы загружений и результаты расчета представлены в приложении 1.

Подбор арматуры в сечениях колонн

Схема армирования

Элемент №1 (нижняя часть крайней колонны) Сечение1

Расчетная площадь арматуры	Принятая площадь арматуры
AU1=12,57см2	2Ø32 А-II (AU1=16,09см2)
AU3=12,57см2	2Ø32 А-II (AU3=16,09см2)
AS1=2,22см2	Ø18 А-II (AS1=2,54см2)
AS3=1,25см2	Ø14 А-II (AS3=1,54 см2)

Элемент №6 (верхняя часть крайней колонны) Сечение1

Расчетная площадь арматуры	Принятая площадь арматуры
AU1=12,57см2	2Ø32 А-II (AU1=16,09см2)
AU3=12,57см2	2Ø20 А-II (AU3=16,09см2)
AS1=1,31см2	Ø14 А-II (AS1=1,54 см2)