Материал: Расчет поперечной рамы железобетонного промышленного здания с мостовыми кранами на ЭВМ. методические указания для подготовки студентов. Поликутин А.Э
|
Снеговая нагрузка. |
|
|
||
|
Город Тверь находится в IV снеговом районе, |
кН м , =1, |
|||
= 0.85. |
Для данной схемы характерно два варианта |
загружения снеговой |
|||
|
|
= 2.4 / |
|||
нагрузки, согласно рис.10. |
|
|
|||
|
Расчетное значение снеговой нагрузки на горизонтальную проекцию по- |
||||
крытия: |
|
= 0.7∙1∙1∙0.85∙2.4∙1.4 = 2кНкН/ |
м |
|
|
при |
= 1 − |
|
|||
при |
= 0.6 − |
м |
|
|
|
при |
= 0.7∙0.6∙0.85∙2.4∙1.4 = 1.2 кН/ |
м |
|
||
|
= 1.4 − |
= 0.7∙1∙1∙0.85∙2.4∙1.4 = 2.8 |
/ |
|
|
|
Ветровая нагрузка. |
|
|
|
|
Город Тверь находится в I ветровом районе, |
кПа, |
|
|
с |
|
- для наветренной стороны здания, с |
= 0.23- для подветренной |
|
стороны здания. |
= −0.5 |
|
||
|
= 0.8 |
|
|
|
|
Т.к. поперечный размер здания в плане превышает его высоту, то эквива- |
|||
лентную высоту принимаем равной действительной, тогда коэффициент |
( ) |
|||
примет значения согласно таблице 11.2 [1]. Тип местности – А. |
||||
Расчетное значение средней составляющей ветровой нагрузки по высоте здания определим в табличном виде (табл. 5).
Таблица 5 Средняя составляющая ветровой нагрузки для наветренной и подветренной
стороны
h, |
|
|
( = h) |
|
р, |
|
|
р |
|
, |
р |
|
, |
|
м |
|
|
|
кН/м |
|
|
кН/м |
|
кН/м |
|
||||
|
|
|
|
|
|
∙0.8 |
|
|
∙0.5 |
|
||||
|
|
|
Нагрузка, действующая на стену здания |
|
|
|
|
|
|
|||||
5 |
|
|
0.75 |
|
0.23кПа ·0.75·12м·1.4=2.898 |
|
2.318 |
|
1.449 |
|
||||
10 |
|
|
1.0 |
|
0.23кПа ·1·12м·1.4=3.864 |
|
3.091 |
|
1.932 |
|
||||
15.35 |
|
1.13 |
|
0.23кПа ·1.13·12м·1.4=4.366 |
|
3.493 |
|
2.183 |
|
|||||
|
|
|
Нагрузка, действующая на стропильную конструкцию |
|
|
|
||||||||
15.35 |
|
1.13 |
|
0.23кПа ·1.13·12м·1.4=4.366 |
|
|
|
|
|
|
|
|||
19.3 |
|
|
1.23 |
|
0.23кПа ·1.23·12м·1.4=4.753 |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
Эквивалентная сосредоточенная ветровая нагрузка от распределенной, |
|
||||||||||||
действующей на стропильную конструкцию: |
|
|
|
|
|
|
||||||||
эквн |
|
4.366+4.753 |
∙3.5 = 15.958 |
кН |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
экв = |
экв |
|
кН |
|
|
|
|
|
|
|||||
п |
= |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
экв |
экв ∙0.8 = 15.958 ∙0.8 = 12.766кН |
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
= |
∙0.5 = 15.958∙0.5 = 7.979 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
19
Крановые нагрузки.
=20т:
Рр, Рр,
По таб. 1 определяем основные параметры крана грузоподъемностью Q
кр |
= 46.5 |
т, |
тележ=8.5т, Р |
, |
= 260 . |
|
|||
|
|
|
|
кН |
|
||||
Минимальная нагрузка определяется по формуле: |
|
||||||||
|
|
Р , |
= |
(20+46.5)∙9.81 |
−260 = 66.183 |
кН |
|||
Расчетное |
|
|
|
2 |
|
|
|||
|
|
давление крана на одно колесо: |
|
||||||
=1.2∙260 = 312 кН
=1.2∙66.183 = 79.419 кН
Рис. 18. Линия влияния опорных реакций подкрановых балок на колонну
Т.к. режим работы крана 4К-6К, то коэффициент сочетания при учете двух кранов =0.85, при учете четырех кранов =0.7.
Вертикальная крановая нагрузка на колонны от сближенных двух кранов:
=0.85∙312∙ (0.475+0.892+1+0.583) = 782.34кН
=0.85∙79.419∙ (0.475+0.892+1+0.583) = 199.143кН
Вертикальная крановая нагрузка на колонны от сближенных четырех кранов:
=0.7∙312∙(0.475+0.892+1+0.583) = 644.28кН
=0.7∙79.419∙(0.475+0.892+1+0.583) = 164.0кН
В рамах с колоннами ступенчато-переменного сечения силы |
и |
|||||
приложены с эксцентриситетом |
по отношению к геометрической оси сече- |
|||||
ния нижнего участка колонны. |
|
|
|
|||
Для крайней колонны |
|
мм |
|
|||
Для средней колонны |
= 350мм |
|
||||
Вследствие чего в |
расчетные нагрузки включаются моменты (действуют |
|||||
|
= 750 |
|
||||
одновременно с |
, учитываются в тех же загружениях и прикладываются в |
|||||
те же узлы расчетной схемы): |
|
|
|
|||
при сближении двух кранов |
|
|
|
|||
= |
∙ |
= 0.35∙782.34 = 273.819 кН ∙ м |
|
|||
20
=∙ = 0.35∙199.143 = 69.700 кН ∙ м
=∙ = 0.75∙782.34 = 586.755 кН ∙ м
=∙ = 0.75∙199.143 = 149.357 кН ∙м
при сближении четырех кранов
=∙ = 0.35∙644.28 = 225.498 кН ∙ м
=∙ = 0.35∙164.0 = 57.4 кН ∙ м
=∙ = 0.75∙644.28 = 483.21 кН ∙м
=∙ = 0.75∙164.0 = 123 кН ∙ м
Расчетная горизонтальная нагрузка от торможения тележки крана, пере-
даваемая одним колесом: = 1.2∙ |
( |
. )∙ . |
∙0.05 = 8.388кН |
Горизонтальная сила от торможения тележек двух сближенных наиболее неблагоприятных по воздействию кранов:
Т = 0.85∙8.388∙(0.475+0.892+1+0.583) = 21.032 кН .
3. РАСЧЕТ ПОПЕРЕЧНОЙ РАМЫ ПРИ ПОМОЩИ ПК ЛИРА
В основу программного комплекса «ЛИРА-САПР» положен метод конечных элементов в перемещениях.
Для выполнения расчета необходимо загрузить программу и выбрать подходящий признак схемы, ввести имя задачи и написать краткое описание выполняемой работы, по желанию.
Для дальнейшего расчета выбираем 2-признак схемы. Более подробно с признаками схемы, типами конечных элементов и областью их применения можно ознакомиться самостоятельно, прибегнув к справке. В случае возникновения вопросов, могут быть полезны обучающие примеры.
21
С помощью функции “Добавить узел по координатам” создаем характерные точки (узлы) расчетной схемы – места сопряжения стержней. Координаты узлов задаются в глобальной системе координат, направление осей указано в нижнем левом углу. Координаты узлов расчетной схемы определяются геометрическим путем, используя, заранее подготовленную в графическом редакторе расчетную схему рамы (рис. 9) и фермы (рис. 8).
С помощью функции “Добавить элемент” соединяем созданные узлы, моделируя расчетную схему. Для фермы применяем 1-й тип конечных элементов – КЭ плоской фермы. Для стержней, моделирующих колонну – 10-й тип конечных элементов – универсальный пространственный стержневой КЭ или 2-й – КЭ плоской рамы. Тип конечного элемента можно определить и из-
менить применив 
. С помощью данной функции можно получить подробную информацию об узле или стержне. Также, тип ко-
нечного элемента можно изменить 
.
Для каждого стержня необходимо задать соответствующую жесткость
. Для удобства различные жесткости обозначаем разными цветами. Для упрощения задания сквозных колонн, применяем эквивалентное
сплошное сечение по моменту инерции.
|
|
Таблица 6 |
|
Жесткости элементов рамы |
|
|
|
|
|
Таблица жесткостей |
|
Тип |
Имя |
Параметры (сечения (см) жесткости |
жестко- |
|
(МН,м) расп.вес (МН,м)) |
сти |
|
|
1 |
Брус 35 X 35 (Пояса фермы) |
Ro=0.025,E=32500,GF=0,B=35,H=35 |
2 |
Брус 35 X 17 (Решетка фермы) |
Ro=0.025,E=32500,GF=0,B=35,H=17 |
3 |
Брус 50 X 60 (Надкрановая часть |
Ro=0.025,E=30000,GF=0,B=50,H=60 |
|
крайней колонны) |
|
4 |
Брус 50 X 114 (Подкрановая часть |
Ro=0.025,E=30000,GF=0, |
|
крайней колонны) |
B=50,H=114 |
|
|
|
5 |
Брус 50 X 90 (Надкрановая часть |
Ro=0.025,E=30000,GF=0 |
|
средней колонны) |
B=50,H=90 |
|
|
|
6 |
Брус 50 X 200 (Подкрановая часть |
Ro=0.025,E=30000,GF=0 |
|
средней колонны) |
B=50,H=200 |
|
|
|
22
Далее, на нижние узлы колонн необходимо наложить связи, моделирующие жесткую заделку колонны в фундаменте и ограничивающие перемещение по всем направлениям, для этого применяем “Информация об узле или элемен-
те” или 
.
Сопряжение надкрановой и подкрановой частей крайней колонны в расчетной схеме (ввиду несовпадения геометрических осей верхней и нижней частей крайних колонн) реализуется при помощи жестких вставок, назначаемых вдоль локальной оси «Х» на дополнительный (вспомогательный) соединяемый отдельные части колонны стержень при помощи функции “Информация об узле или элементе”. Длина жесткой вставки принимается на 1 см меньше геометрической длины вспомогательного стержня (с целью исключения ошибок при расчете). Направление локальной системы координат можно просмотреть
настроив функцию флаги рисования 
. Либо (вместо жестких вставок), сопряжению можно назначить значительно большую жесткость (EI), чем жесткости остальных элементов (таким, образом, отказавшись от жестких вставок).
Опирание и передача усилий от сегментной фермы (стропильной конструкции) на колонны также реализуется с помощью дополнительных (вспомогательных) стержней с жесткими вставками по длине вспомогательных элементов. Сопряжение стропильной конструкции с вспомогательным стержнем моделируется шарнирным (допускающим свободный поворот UY, то есть относительно местной оси узла Y).
В узлы, соединяющие отдельные элементы фермы, вводим шарниры, допускающие поворот UY.
Таким образом, полученная расчетная схема, должна соответствовать схеме, представленной на рис. 19.
Рис. 19. Расчетная схема При помощи редактора загружений добавляем необходимое количество
загружений, присваивая (для удобства) каждому свое имя.
23