Файл: Методические указания по написанию и защите курсовых работ Направление подготовки 08. 03. 01 Строительство.doc

3. ПРИМЕР РАСЧЕТА ПОПЕРЕЧНОЙ РАМЫ С ШАГОМ КОЛОНН 6 м

Исходные данные

Поперечный разрез и фрагмент плана см. рис.1 и 6.

1. 
   Схема несущей конструкции покрытия – 4.
   
2. 
   м.
   
3. 
   м.
   
4. 
   15
   
5. 
   30
   
6. 
   МПа
   
7. 
   т
   
8. 
   м
   
9. 
   Н/м²
   
10. 
    Н/м²
    

Здание отапливаемое. Кровля рулонная, плотность утеплителя 400 кг/м³, толщина 10 см.




Рис. 6. Конструктивная схема поперечной рамы

Компоновка поперечной рамы

Колонны – ступенчатые сплошные, прямоугольного сечения. Подкрановые балки пролетом 6 м, высотой 1,0 м. Высота кранового рельса 0,15 м. Наружные стены здания – из навесных панелей толщиной 30 см.

Высота надкрановой части колонны

м,

где принимается по прил.1 в зависимости от грузоподъемности крана.

Высота подкрановой части колонны

м.

м. Принимаем м и м, при этом полная высота колонны до заделки в фундамент м, а высота колонны от нулевой отметки пола до низа стропильной конструкции равна 10,8 м, что отвечает модулю кратности 1,2.

Сечение надкрановой части колонны принимаем 40х40 см. Высота сечения подкрановой части ÷ см, принимаем 60 см; = 40 см.

Привязка колонн к разбивочным осям – нулевая.

Определение нагрузок на раму

А. Постоянные нагрузки
1. Нагрузки от покрытия

Таблица 8

Нагрузка	Нормативная нагрузка, Н/м²	Коэффициент надежности по нагрузке,	Расчетная нагрузка, Н/м²
Рулонный ковер Асфальтовая стяжка толщиной см Плитный утеплитель Обмазочная пароизоляция Железобетонные ребристые плиты покрытия 3х6 м	150 350 400 50 1570	1,3 1,3 1,2 1,3 1,1	195 455 480 65 1730
Итого	2520		2925

Принято для расчета 2930 Н/м².

Нагрузка от фермы покрытия пролетом 18 м – 45 кН (см. табл.5).

Расчетная нагрузка на колонну от покрытия с учетом коэффициента надежности по назначению здания .

кН.

Нагрузка от покрытия приложена на уровне опирания стропильной фермы по вертикали, проходящей по оси анкерных болтов на расстоянии 150 мм от разбивочной оси. Расстояние от линии действия нагрузки до геометрической оси надкрановой части колонны м (см. рис.3, а и 9).

---

2. Расчетная нагрузка от веса стеновых панелей и остекления, передаваемая на колонну выше отметки 7,0 м.

кН; то же, на фундаментную балку

кН,

где 2,5 кН/м² и 0,4 кН/м² вес 1 м² стеновых панелей и остекления соответственно (см. табл.6 и рис.6).
3. Расчетная нагрузка от веса подкрановой балки

кН.

Расстояние от линии действия нагрузки до геометрической оси подкрановой части колонны

м (см. рис.3, в).

4. Расчетная нагрузка от веса колонн:

надкрановой части кН,

подкрановой части кН,

где 25 кН/м³ - средняя плотность тяжелого бетона.

Б. Временные нагрузки
1. Снеговая нагрузка на колонну (полная)

кН, в том числе длительная кН /13 п.1.7/.
2. Крановые нагрузки

Вес груза кН. Пролет крана м, мм, мм, вес тележки кН, кН, кН (см. прил. 1).

Расчетное максимальное давление на колесо крана при

кН,

кН.

Расчетная поперечная тормозная сила на одно колесо


кН.

Вертикальная крановая нагрузка на колонны от двух сближенных кранов с коэффициентом сочетания .

кН,

кН,

г
де - сумма ординат линии влияния двух подкрановых балок на колонну (рис.7).

Рис.7. Линия влияния давления на колонну
кН.
3. Ветровая нагрузка

Тип местности B (13, табл.6).

Для части здания высотой до 5 м от поверхности земли

Н/м² Н/м²; то же, на высоте 10 м

Н/м² Н/м²; то же, на высоте 20 м

Н/м² Н/м²

По линейной интерполяции на высоте 10,8 м имеем:

Н/м², то же, на высоте 14,8 м

Н/м².

Определяем эквивалентную равномерно распределенную нагрузку через равенство моментов относительно заделки в фундамент

Н/м² (см. рис.8).




Рис.8. Приведение ломаной эпюры ветровой нагрузки к эквивалентной равномерно распределенной по высоте

При условии значения аэродинамических коэффициентов для наружных стен приняты: с наветренной стороны , с подветренной .

Расчетная равномерно распределенная ветровая нагрузка на колонны до отметки 10,8 с наветренной стороны

Н/м,

с подветренной Н/м.

Расчетная сосредоточенная ветровая нагрузка на отметке 10,8 м. кН.

---

Определение усилий в колоннах рамы

Расчет рамы выполняется методом перемещений. Подвергаем основную систему единичному перемещению и вычисляем реакции верхнего конца колонны по формулам прил.2.

,

где ; ;

см⁴;

см⁴;

;

.

Суммарная реакция от единичного перемещения

.

1. 
   Усилия от постоянной нагрузки
   

В надкрановой части продольная сила кН действует с эксцентриситетом м (см. рис.9).


Момент кН·м.
Рис.9. К определению эксцентриситетов продольных сил в колоннах
В подкрановой части кроме , приложенной с эксцентриситетом м, действуют: расчетная нагрузка от стеновых панелей толщиной 30 см кН с м; расчетная нагрузка от подкрановых балок кН с м; расчетная нагрузка от надкрановой части колонны кН с м.

Суммарное значение момента .

кН·м.

Реакция верхнего конца левой колонны по оси А

кН.

Согласно принятому правилу знаков, реакция, направленная слева направо, положительная.

Реакция в колонне по оси Б равна кН.

Суммарная реакция в основной системе ; .

Упругая реакция левой колонны кН.

Изгибающие моменты в сечениях колоны (рис.5, табл.9, 10):

кН·м;

кН·м;

кН·м;

кН·м.

Эпюры изгибающих моментов см. в табл.9.

Продольные силы:

кН;

кН;

кН;

кН.

Поперечная сила кН.

Проверка кН.

2. 
   Усилия от снеговой нагрузки:
   

кН кН·м;

кН·м.

Упругая реакция верха колонны:

кН.

кН·м;

кН·м;

кН·м;

кН·м.

Продольные силы

кН.

Поперечная сила кН.

Проверка кН.

Усилия от вертикальной крановой нагрузки.

Рассматриваем загружение: - на левой колонне; - на правой колонне

кН·м.

Реакция верха левой колонны

кН.

кН·м.

Реакция верха правой колонны

кН.

Суммарная реакция в основной системе

кН.

Горизонтальное перемещение

, где при шаге колонн 6 м.

Упругая реакция левой колонны

кН.

То же, правой колонны, которая является зеркальным отображением левой.

кН.

Изгибающие моменты в расчетных сечениях левой колонны:

---

;

кН·м;

кН·м;

кН·м;

кН кН.

Проверка кН.

Изгибающие моменты в расчетных сечениях правой колонны:

;

кН·м;

кН·м;

кН·м.

При на правой колонне в сечениях левой колонны знаки моментов меняются на обратные:

кН·м;

кН·м;

кН·м.

кН; кН.

Проверка кН.

Усилия от поперечного торможения кранов

Горизонтальная тормозная сила передается на колонну через подкрановую балку на высоте м от уровня заделки колонны в фундамент и на расстоянии 2,8 м от низа фермы.

Сила кН приложена к левой колонне

кН;

.

- определяется с учетом пространственной работы каркаса.

Упругая реакция левой колонны:

кН.

Изгибающие моменты в сечениях левой колонны:

;

кН·м;

кН·м;

кН·м;

; кН.

Проверка кН.

Упругая реакция правой колонны:

кН.

Изгибающие моменты в сечениях правой колонны:

;

кН·м;

кН·м;

; кН.

Усилия от ветровой нагрузки

Давление ветра слева направо.

кН;

кН;

кН;

кН;

;

кН;

кН.

Изгибающие моменты в сечениях левой колонны:

;

кН·м;

кН·м;

; кН.

То же, в сечениях правой колонны:

;

кН·м;

кН·м;

; кН.

При действии ветра справа налево эпюра моментов зеркальна.
Таблица 9

Эпюры моментов в колонне от различных нагрузок

П остоянная									Крановая на левой колонне
Снеговая									Крановая на правой колонне
Крановая на левой колонне									В етровая слева
Крановая на правой колонне									Ветровая справа
	Таблица 10 Комбинация нагрузок и расчетные усилия в сечениях левой колонны	Сечение колонны	IV-IV	Q		-5,84	-1,37 -1,23	15,2 13,7		5,49 4,94	±5,76 ±5,18	0,93 0,84	-13,97 -12,57	+11,34 +10,2
				N		369,3	71,8 64,6	337,8 304		77,9 70,1	0	0 0	0 0	0 0
				M		15,2	4,23 3,8	-14,44 -13,0		-25,1 -22,6	28,63 25,77	±10,2 ±9,18	94,23 84,81	-87,6 -78,84
			III-III	N		324,5	71,8 64,6	337,8 304		77,9 70,1	0 0	0 0	0 0	0 0
				M		-26,56	-5,56 -5,0	94,24 84,8		14,14 12,72	12,55 ±11,29	±3,53 ±3,18	19,37 17,43	-22,11 -19,9
			II-II	N		189,9	71,8 64,6	0 0		0 0	0 0	0 0	0 0	0 0
				M		13,49	1,62 1,46	-57,76 -52,0		-20,86 -18,77	±12,55 ±11,29	±3,53 ±3,18	19,37 17,43	-22,11 -19,9
		Коэффи- циент сочетаний				1	1 0,9	1 0,9		1 0,9	1 0,9	1 0,9	1 0,9	1 0,9
		Номер загружения				1	2 3	4 5		6 7	8 9	10 11	12 13	14 15
		Нагрузка			Постоянная		Снеговая	Крановая (Mmax на левой колонне)		Крановая (Mmax на правой колонне)	Крановая Н на левой колонне	Крановая Н на правой колонне	Ветровая слева	Ветровая справа
		№ п.п.				1	2	3		4	5	6	7	8

---

Продолжение табл.10	1, 3, 5, 9, 13	-11,12	1, 7, 9, 15	14,48	1, 3, 5, 9, 13	-11,12	1, 2	-7,21
		737,9		439,4		737,9		441,1
		116,58		-112,01		116,58		19,43
	1, 5, 9, 13	628,5	1, 3, 15	389,1	1, 3, 5, 9, 13	693,1	1, 2	396,3
		86,96		-51,46		81,96		-32,12
	1, 3, 13	254,5	1, 5, 9, 15	189,9	1, 3, 13	254,5	1, 2	261,7
		32,38		-69,7		32,38		15,11
	Mmax Nсоотв Qсоотв		Mmin Nсоотв Qсоотв		Nmax Mсоотв Qсоотв		То же, без учета крановых и ветровой
	Основное сочетание нагрузок с учетом крановых и ветровой

---