Статический расчет поперечной рамы

каркас здание нагрузка рама балка.

Расчетная схема рамы

Пространственная конструкция каркаса одноэтажного здания при замене её расчётными схемами расчленяется на плоские системы (поперечные рамы и продольные конструкции), что приводит к незначительным погрешностям в определении усилий.

Ферму при малоуклонном верхнем поясе (до1/8) в расчётной схеме поперечной рамы заменяют эквивалентным по жесткости прямолинейным стержнем, располагая его по оси нижнего пояса, если опорный раскос фермы восходящий или по оси верхнего пояса при нисходящем опорном раскосе. Оси стержней, заменяющих колонны, проходят через центры тяжести поперечных сечений последних. Сопряжения ригелей с колоннами и колонн с фундаментами принимают либо шарнирными, либо жёсткими в зависимости от конструктивного решения. В курсовом проекте рекомендуется принимать шарнирное сопряжение ригелей с колоннами и жёсткое колонн с фундаментами.

Рис. Расчётная схема одноэтажных однопролетных зданий

Сбор нагрузок на поперечную раму

Поперечные рамы гражданских зданий обычно рассчитываются на постоянные (вес ограждающих и несущих конструкций здания) и временные (вес снега, давление ветра) нагрузки. В ряде случаев необходимо учитывать особые нагрузки (сейсмические воздействия, просадка опор и др.).

Постоянные нагрузки. На расчётную раму передаются нагрузки от собственного веса всех конструкций (кровля, конструкции ферм, колонн, связей, подвесной потолок, трубопроводы и др.), входящих в расчётный блок. Нагрузки от веса конструкций, которые предстоит ещё запроектировать, определяют по проектам-аналогам. При отсутствии таких данных на стадии предварительных расчётов (курсового проектирования) можно воспользоваться усреднёнными весовыми показателями площади здания или площади стенового ограждения (П1).

Постоянные нагрузки на ригель рамы обычно принимают равномерно распределенными по длине ригеля либо в схемах с подстропильными конструкциями.

В последнем случае часть нагрузки через подстропильные фермы будет передаваться на колонны в виде сосредоточенных сил.

В случае шарнирного сопряжения ригеля с колонной необходимо учесть внецентренность опирания фермы на колонну. Возникающий из-за этого момент, равный произведению опорной реакции подстропильной и стропиль-ной ферм на эксцентриситет, в расчётной схеме прикладывается в узлах.

Передачу нагрузок на колонну от веса стеновых панелей и других сосредоточенных воздействий осуществляется в местах их приложения с учётом эксцентриситета.

Для упрощения расчётов нагрузка от стеновых панелей qs = gsB принята в виде равномерно распределённой по высоте колонны приложенной с эксцентриситетом e2, где gs — вес стеновой панели; Вшаг поперечных рам (при наличии кон-струкций продольного фахверкарасстояние между колоннами поперечной рамы и фахверка); e2- эксцентриситет (рас-стояние между центрами тяжести сечения колонны и стеновой панели), равный стеновой панели; с — расстояние между внутренней поверхностью стены и наружной гранью колонны. Нагрузку от собственного веса колонны Gc можно определить, задавшись её сечением.

Временные нагрузки. Воздействие снеговой нагрузки на поперечную раму аналогично действию постоянной нагрузки от веса покрытия.

Для зданий без фонарей с пологими покрытиями (до12%), проектируемых в районах со средней скоростью ветра за три наиболее холодных месяца 2? х м/с, коэффициент µ следует снижать умножением на коэффициент (002, 0 8, 0)(1, 0 2, 1).

e + х? =, где bширина покрытия, принимаемая не более100 м.

Нормативное значение снеговой нагрузки следует определять умножением расчётного значения на коэффициент0,7.

Ветровая нагрузка. Ветровая нагрузка оказывает активное давление на здание с наветренной стороны и пассивное — с заветренной. Максимальное давление на поперечную раму здания возникает при направлении ветра параллельно плоскости рамы. Расчётное значение статической составляющей ветровой нагрузки на 1 м длины колонны рамы в какой-то точке по высоте при отсутствии продольного фахверка определяется по формуле, где 0 wнормативное значение ветрового давления, принимаемое в зависимости от района строительства по нормам, г — коэффициент надежности по ветровой нагрузке, равный 1,4; kкоэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте и определяемый в зависимости от типа местности; cаэродинамический коэффициент, зависящий от расположения и конфигурации поверхности, воспринимающей ветровое давление.

При расчёте одноэтажных зданий высотой до36 м при отношении высоты к пролёту менее1,5, размещаемых в типах местности, А и В, динамическую составляющую ветрового давления можно не учитывать.

Ветровая нагрузка, действующая от отметки расчётной оси ригеля до верхней отметки здания, заменяется сосредоточенными силами, приложенными в узлах сопряжения ригеля с колоннами.

При наличии стоек продольного фахверка нагрузку на колонны принимают в виде эквивалентной равномерно распределённой, собираемой с участков шириной, равной расстоянию между колонной и соседней к ней стойкой фахверка.

Временные нагрузки. Снеговая нагрузка. Нормативное значение снеговой нагрузки на ригель определяют по формуле:

где с_е — коэффициент, учитывающий снос снега с покрытий зданий под действием ветра или иных факторов.

c_t — термический коэффициент. c_t = 1.

коэффициент перехода от веса снегового покрова земли к снеговой нагрузке на покрытие. Так как кровля односкатная то.

S_g — вес снегового покрова на 1 м² горизонтальной поверхности земли. Так как Краснодар находится во II снеговом поясе, то S_g = 1,2.

— коэффициент надежности, равный 1,4.

Вес снегового покрова на 1 м² горизонтальной поверхности земли для площадок, расположенных на высоте не более 1500 м над уровнем моря, принимается в зависимости от снегового района Российской Федерации.

Для пологих однопролетных покрытий и многопролетных зданий без фонарей, проектируемых в районах со средней скоростью ветра за три наиболее холодных месяца более 2 м/с, следует установить коэффициент сноса снега.

где k — определяется методом интерполяции по таблице и равен 0,99 .

b — ширина покрытия, принимаемая не более 100 м.(b = 75 по заданию).

v — скорость ветра за зимний период. Для города Краснодар v = 5м/с.

•50,67.

Нахожу нормативное значение снеговой нагрузки на ригель:

Ветровая нагрузка. Нормативное значение ветровой нагрузки w следует определять как сумму средней w_m и пульсационной w_p составляющих:

Но т. к. здание не превышает высоты 40 м, пульсационную нагрузку не учитываем.

Нормативное значение средней составляющей ветровой нагрузки w_m в зависимости от эквивалентной высоты z_e над поверхностью земли следует определять по формуле:

где — w₀ нормативное значение ветрового давления. Определяется в зависимости от ветрового района и равен 0,3;

k — коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления при высоте 9,97 м, определяется методом интерполяции по таблице и равен 0,99 ;

c — аэродинамический коэффициент, определяется по таблице и равен 2,1.

Нахожу нормативное значение средней составляющей ветровой нагрузки:

Нахожу нормативное значение ветровой нагрузки:

Рис 2. Схема ветровой нагрузки на раму