Главная страница Случайная страница Разделы сайта АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Постоянная распределенная нагрузка от покрытияСтр 1 из 8Следующая ⇒
Расчетная равномерно распределенная линейная нагрузка на ригель рамы: кН/м, где - расчетная нагрузка; - коэффициент надежности по ответственности здания (II класс); – шаг ферм. Опорная реакция ригеля рамы на колонну, кН: Согласно таблице 12.1 учебника принимаем приблизительный расход стали на колонны 0, 50 кН/м2, поскольку грузоподъемность крана 80 т. Тогда: - вес верхней части колонны (20% веса): кН - вес нижней части колонны (80% веса): кН Стены – самонесущие. Продольное усилие в месте уступа колонны: кН Продольно усилие в заделке колонны: кН Рис. 9. Расчетная схема рамы. Постоянная нагрузка.
3.2.2. Снеговая нагрузка Согласно СНиП 2.01.07-85 (2003) город Новгород расположен в III снеговом районе. Следовательно, согласно табл.4 СНиП 2.01.07-85 (2003) нормативное значение веса снегового покрова на 1 м2 горизонтальной поверхности составит кН/м2 Определим линейную распределенную нагрузку от снега на ригель рамы: , где m - коэффициент перехода от нагрузке на земле к нагрузке на 1 м2 проекции кровли, равный 1, 0 при уклоне α ≤ 25 ̊; – шаг ферм. кН/м Опорная реакция ригеля определяется по формуле: кН Рис. 10. Расчетная схема рамы. Снеговая нагрузка.
3.2.3. Вертикальные усилия от мостовых кранов Для мостового крана грузоподъемностью 80 т рекомендована следующая тележка:
Рис. 11. Тележка заданного мостового крана. Базу крана (4350 м), расстояние между колесами двух кранов (2950 м), а также нормативное усилие колеса ( =373 кН и =402 кН) находим по прил. 1 учебника. Нормативное усилие колеса на наиболее загруженной стороне: По нормам, расчетный крановый пояс состоит из 2-х максимально сближенных кранов с тележками в крайних положениях с наибольшим грузом на крюках и движущихся с максимальной скоростью. Это маловероятно, и поэтому вводится коэффициент сочетания нагрузки y, который для двух кранов, работающих в режимах 5К, равен 0, 85 (п. 4.17 СНиПа 2.01.07-85*). Для определения расчетных усилии со стороны крана, построим линию влияния: Рис. 12. Линия влияния опорных реакций подкрановых балок.
Расчетное усилие , передаваемое на колонну колесами крана, можно определить по линии влияния опорных реакций подкрановых балок при невыгоднейшем расположении кранов на балках: , где – коэффициент надежности по нагрузке, для крановых нагрузок равен 1, 1; для нагрузок от собственного веса – 1, 05; — коэффициент сочетаний =0, 85 для кранов среднего режима работы; у – ордината линии влияния; — нормативная масса подкрановых конструкций (вес подкрановой балки, кН ) На другой ряд колонн также будет передаваться усилия, но значительно меньшие. Силу можно определить, если заменить в формуле для на , т.е. на нормативные усилия, передаваемые колесами другой стороны крана, кН: из условия равновесия: , Нормативные усилия, передаваемые колесами наименее нагруженной стороной крана: , где — грузоподъемность крана, кН; — масса крана с тележкой, кН; — число колес с одной стороны крана. Расчетное минимальное вертикальное давление от двух кранов на колонну: Силы D max и D min приложены по оси подкрановой балки и поэтому не только сжимают нижнюю часть колонны, но и передают на нее изгибающие моменты: , где е к – расстояние от оси подкрановой балки до оси, проходящей через центр тяжести нижней части колонны. мм = 0, 625 м; кН· м; кН· м Рис. 13. Расчетная схема рамы. Вертикальные крановые нагрузки.
3.2.4. Горизонтальные нагрузки от торможения тележки крана Рис. 14. Усилия, возникаемые при торможении тележки крана. Горизонтальную силу от мостовых кранов определяем по формулам: кН; где – вес тележки, для крана грузоподъемностью 80 т и среднего режима работы принимаем 323 кН; — грузоподъемность крана, кН; — число колес с одной стороны крана. Тогда: Считаем, что сила Т приложена в уровне уступа колонны. Рис. 15. Расчетная схема рамы. Горизонтальные крановые нагрузки.
3.2.5. Ветровая нагрузка По СНиП 2.01.07-85 (2003) находим, что город Новгород относится к III-му ветровому району. Для него определяем нормативное значение ветрового давления кН/м2. Тип местности В, коэффициент k при высоте до 5 м — 0, 5; для 10 м — 0, 65; для 20 м — 0, 85; для 30 м — 0, 98.
Рис. 16. Схема ветровой нагрузки на раму.
Расчетная линейная ветровая нагрузка, передаваемая на стойку рамы в какой-то точке по высоте при отсутствии продольного фахверка, определяется по формуле: где — коэффициент надежности по ветровой нагрузке, равный 1.4; — нормативное давление ветра, — коэффициент, учитывающий высоту и защищенность от ветра другими строениями; с — аэродинамический коэффициент, зависящий от расположения и конфигурации поверхности (для вертикальных стен с=0, 8 с наветренной стороны и с=0, 6 для отсоса); В — ширина расчетного блока. Расчетная линейная нагрузка на колонну с наветренной стороны: Расчетная линейная нагрузка на колонну с заветренной стороны: С увеличением высоты более 5 м скоростной напор возрастает, что учитывается изменением коэффициента k. Линейная распределенная нагрузка при высоте до 10 м равна 20 м — 30 м — 21, 0 м — 28, 2 м — . Сосредоточенные силы от ветровой нагрузки вычисляем по формулам, кН: Для удобства расчета фактическую линейную нагрузку (в виде ломаной прямой) можно заменить эквивалентной нагрузкой , равномерно распределенной по всей высоте. , , , где — расчетная ветровая нагрузка при k=1; — коэффициент k у поверхности земли; — коэффициент k на отметке Н; Н — высота колонны, м. ;
Рис. 17. Расчетная схема рамы. Ветровая нагрузка.
4. СТАТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ РАМЫ 4.1. Расчет на постоянную нагрузку Расчетная схема рамы на постоянную нагрузку приведена на рис. 9. Из-за смещения осей нижней и верхней частей колонн в месте изменения сечения колонны появляется сосредоточенный момент кНм. По таблице 12.4 учебника находим параметры , . Каноническое уравнение имеет вид На основании рис. 9 составим следующую расчетную схему для расчета рамы на постоянную нагрузку
Рис. 18. Упрощенная расчетная схема. Постоянная нагрузка.
Моменты от поворота узлов на угол j = 1 равны: В результате получим
Моменты от нагрузок на стойки МР равны: Моменты на опорах ригеля (защемленная балка постоянного сечения): кНм.
Определение r11 и r1Р: - по эпюре М1: ; - по эпюре МР: . Таким образом, из канонического уравнения метода перемещений получим угол поворота: . Моменты от фактического угла поворота (М1 ´ j) равны: Эпюра моментов (М1´ j + МР) от постоянной нагрузки Эпюры изгибающих моментов, поперечных и продольных сил будут следующими
Рис. 19. Эпюры M, Q, N. Постоянная нагрузка.
Проверкой служит равенство моментов в узле В (304, 6 304, 4), равенство перепада эпюры моментов в точке С: , внешнему моменту, а также равенство поперечных сил на верхней и нижней частях колонны: кН; кН.
4.2. Расчет на снеговую нагрузку Расчетная схема рамы на постоянную нагрузку приведена на рис. 10. Из-за смещения осей нижней и верхней частей колонн в месте изменения сечения колонны появляется сосредоточенный момент кНм. С учетом этого получим
Рис. 20. Упрощенная расчетная схема. Снеговая нагрузка.
Эпюра единичных моментов М1, каноническое уравнение, параметры п и a, значение коэффициента r11 останутся теми же, что и при расчете рамы на постоянную нагрузку. Из п. 4.1 получим единичную эпюру:
Моменты от нагрузок на стойки МР равны: Моменты на опорах ригеля (защемленная балка постоянного сечения): кНм.
Определение r11 и r1Р: - по эпюре М1: ; - по эпюре МР: . Таким образом, из канонического уравнения метода перемещений получим угол поворота: . Моменты от фактического угла поворота (М1 ´ j) равны: Эпюра моментов (М1´ j + МР) от постоянной нагрузки Эпюры изгибающих моментов, поперечных и продольных сил будут следующими В результате статического расчета рамы, изображенной на рис. 20, построим эпюры
Рис. 21. Эпюры M, Q, N. Снеговая нагрузка.
Проверкой служит равенство моментов в узле В (252, 3 251), равенство перепада эпюры моментов в точке С: , внешнему моменту, а также равенство поперечных сил на верхней и нижней частях колонны: кН; кН.
4.3. Расчет на вертикальные крановые нагрузки Проводится при расположении тележки крана у левой стойки. Проведем проверку возможности считать ригель абсолютно жестким:
, где . Каноническое уравнение для определения смещения плоской рамы имеет вид . Таким образом, получим следующую расчетную схему для определения усилий от вертикальных крановых нагрузок
Рис. 22. Упрощенная расчетная схема. Вертикальные крановые нагрузки.
Моменты от смещения верхних узлов стоек вдоль ригеля на D = 1 равны: По вычисленным ранее п = 0, 1 и a = 0, 3 определим значения грузовой эпюры метода перемещений на левой стойке: Усилия на правой стойке получим, умножая соответствующие усилия левой стойки на отношение . Получим следующие эпюры
Рис. 23. Единичная и грузовая эпюры. Вертикальные крановые нагрузки.
Найдем коэффициент и свободный член канонического уравнения: , кН. Таким образом, из канонического уравнения получим смещение плоской рамы .
В расчетной схеме мы не учитывали работу упругоподатливой опоры в уровне подкрановых конструкций. В этом случае пространственную работу каркаса можно учесть, определив реакцию отпора на уровне ригеля или соответствующее смещение рамы в системе пространственного блока Dпр. Оно меньше смещения плоской рамы D, нагруженной той же силой. Отношение Dпр/D называют коэффициентом пространственной работы a пр, который определяется с учетом того, что смещение пропорционально силе, вызвавшей это смещение , где a, a’ – коэффициенты, принимаемые по соответствующей таблице, в зависимости от величины b; п 0 – число колес кранов на одной нитке подкрановых балок; S у – сумма ординат линии влияния реакции рассматриваемой рамы, по данным расчета в п. 3.2.3 равна 4, 97. Параметр b характеризует соотношение жесткостей поперечной рамы и покрытия и определяется по формуле , где В – шаг поперечных рам, назначенный выше, как 12 м; Н – высота колонны; S I н – сумма моментов инерции нижних частей колонн; d – коэффициент привидения ступенчатой колонны к эквивалентной по смещению колонне постоянного сечения, равный при жестком сопряжении ригеля с колонной ; , где Iсв – момент инерции продольных связей по нижним поясам ферм; Iкр – эквивалентный момент инерции кровли. С учетом крепления связей на сварке для кровли из панелей с профилированным настилом можно принять . Получим По таблице находим, что a = 0, 73; a’ = –0, 22. Следовательно, ; . С учетом найденного Dпр пересчитаем эпюру М 1 и построим окончательную: . Моменты от фактического перемещения узлов (М1 ´ Dпр) равны: Эпюра моментов (М1´ Dпр + МР) от постоянной нагрузки для левой стойки: Эпюра М для правой стойки будет считать аналогично левой, только лишь единичные моменты будут браться с противоположным знаком: Эпюры изгибающих моментов, поперечных и продольных сил будут следующими
Рис. 24. Эпюры М1´ Dпр, M, Q, N. Вертикальные крановые нагрузки.
Разница в значении нормальной силы у левого и правого концов ригеля получилась из-за передачи горизонтальных сил на соседние рамы вследствие учета пространственной работы каркаса. Проверкой может служить значения перепада моментов в месте изменения жесткости стойки: - на левой стойке; - на правой стойке.
4.4. Расчет на горизонтальные крановые нагрузки На основе расчетов в п. 3.2.4 получим следующую расчетную схему
Рис. 25. Упрощенная расчетная схема. Горизонтальные крановые нагрузки.
Очевидно, что единичная эпюра моментов М 1, каноническое уравнение и коэффициент a пр здесь такие же, как при расчете вертикальные крановые нагрузки. Аналогично п. 4.3. проведем статический расчет. По вычисленным ранее п = 0, 1 и a = 0, 3 определим значения грузовой эпюры метода перемещений на левой стойке: Построим эпюру М Р:
Рис. 26. Грузовая эпюра. Горизонтальные крановые нагрузки.
Смещение верха колонн с учетом пространственной работы каркаса .
Пересчитаем единичную эпюру метода перемещений и постоим окончательную по формуле . Моменты от фактического перемещения узлов (М1 ´ Dпр) равны: Эпюра моментов (М1´ Dпр + МР) от постоянной нагрузки для левой стойки: Эпюра М для правой стойки будет аналогична исправленной единичной эпюре метода перемещений. Эпюры изгибающих моментов, поперечных и продольных сил будут следующими
Рис. 27. Эпюры М1´ Dпр, M, Q, N. Горизонтальные крановые нагрузки.
Разница в значении нормальной силы у левого и правого концов ригеля получилась из-за передачи горизонтальных сил на соседние рамы вследствие учета пространственной работы каркаса. Проверка – равенство перепада в эпюре поперечных сил на левой стойке и величины приложенной нагрузки Т:
4.5. Расчет на ветровую нагрузку На основе расчетов в п. 3.2.5 получим следующую расчетную схему
Рис. 28. Упрощенная расчетная схема. Ветровая нагрузка.
Очевидно, что единичная эпюра моментов М 1, каноническое уравнение и коэффициент a пр здесь такие же, как при расчете вертикальные крановые нагрузки. По вычисленным ранее п = 0, 1 и a = 0, 3 определим значения грузовой эпюры метода перемещений на левой стойке: Усилия на правой стойке получим, умножая соответствующие усилия левой стойки на отношение . Построим эпюру М Р: Рис. 29. Грузовая эпюра. Ветровая нагрузка.
Найдем коэффициент и свободный член канонического уравнения: кН. Так как ветровая нагрузка с одинаковой интенсивностью воздействует на все рамы здания, следовательно, коэффициент a пр = 1, или смещение рамы равно: . Пересчитаем единичную эпюру метода перемещений и постоим окончательную по формуле . Моменты от фактического перемещения узлов (М1 ´ Dпр) на левой стойке равны: Эпюра моментов (М1´ Dпр + МР) от постоянной нагрузки для левой стойки: Эпюра М для правой стойки будет считать аналогично левой, только лишь единичные моменты будут браться с противоположным знаком: Эпюры изгибающих моментов, поперечных и продольных сил будут следующими
Рис. 30. Эпюры М1´ Dпр, M. Ветровая нагрузка.
Теперь найдем значения эпюры Q на левой стойке: кН; кН. Аналогично, на правой стойке: кН; кН. По результатам этих расчетов построим эпюры Q и N: Рис. 31. Эпюры Q, N. Ветровая нагрузка.
Из условия, что сумма всех горизонтальных нагрузок должна равняться сумме реакций опор (сумме поперечных сил в нижних сечениях колонн), проведем проверку:
4.6. Составление таблицы расчетных усилий в сечениях рамы Усилия в поперечной раме, определенные в п. 4.1. - 4.5., занесем в табл. 2 в соответствии с принятой нумерацией сечений.
Рис. 32. Принятая нумерация сечений левой стойки поперечной рамы.
Расчетные усилия в сечениях левой стойки рамы (изгибающие моменты М, кНм; поперечные силы Q, кН; нормальные силы N, кН)
5. Расчет и конструирование стропильной фермы
Материал стержней ферм – сталь С245, (); материал фасонок – сталь С255. Элементы ферм выполнены из уголков.
5.1. Сбор нагрузок на ферму
|