Примеры и указания по сбору нагрузок
Лекция1.
Классификация строительных конструкций, а также нагрузки и воздействия на них.
В учебниках строительной механики классифицируют строительные конструкции по геометрическому признаку:
Массивы, брусья, плиты, оболочки и стержневые системы.
Массивы- конструкции, имеющие размеры одного порядка , например, фундаменты с L=3м с=3м H=1.5м
Плиты и оболочки имеют поперечные и продольные размеры в плоскости срединной поверхности (L и B) одного порядка ( м ), а толщины на 1 или 2 порядка меньше(см).
Стержни (вертикальные- колонны или горизонтальные - ригели, а также стержни с криволинейной осью, проходящей через центры тяжести поперечных сечений – арки имеют размеры в плоскости поперечного сечения на порядок меньше, чем по длине их продольной оси.
Ниже прилагаются данные для Задания на расчетно-графическую работу
по проектированию, расчету на ПК и оптимизации каркаса здания с указанием расстояния между типовыми каркасами.
Приняты следующие данные:
| Поперечный пролет каркаса Lм | Высота покрытия по крайним колоннам Нм | Высота первого этажа Н1м | Шаг рам в продоль- ном направле-нии Шм | Число шагов | Уклон и скат аI в % | Нагрузка на перекры- тие qn т/м2 | Район строи- тельства | Уровень ответст-венности сооруже ния | Тип мест-ности | Ветровой район | Высо- та тра- пеции по колонне в м |
| 12 | 21 | 10 | 6 | 5 | 25 | 1 | С-Пет-г | 2 | В | II | 1 |
|
|
|
Рис. 2 Расчетная схема плоской рамы с трапециевидной фермой.
Рис. 3 Консольная ферма
Материалы для строительных конструкций применяются с учетом рекомендаций строительных норм и правил:
СНиП II-23-81*-«Стальные конструкции»
СНиП II-24-74-«Алюминиевые конструкции»
СНиП II-25-80-«Деревянные конструкции»
СНиП 2.03.01-84-«Бетонные и железобетонные конструкции»
СНиП II-22-81-«Каменные и армокаменные конструкции»
Рекомендации по применению этих материалов даны в книге В.И. Сеткова и Е.П. Сербина «Строительные конструкции» учебник Москва ИНФРА-М 2008г.
Рис.31 Типы элементов рамы
1- стержень плоской фермы
2- стержень плоской рамы
Рис.4. Номера узлов рамы и вид закреплений опор
Рис.5. Номера элементов рамы
Рис.6 Номера типов жесткостей рамы
Местная система координат: Z-в плоскости рамы или фермы. Yиз плоскости
НАГРУЗКИ И ВОЗДЕЙСТВИЯ
Нагрузки в соответствии с курсом «Теоретической механики» подразделяются на объемные и поверхностные. Объемными являются силы гравитации и силы инерции. Сила притяжения Земли –это вес.
В колоннах и балках физически правильно прикладывать их вес равномерно по длине и складывать с равномерной внешней нагрузкой.
|
|
|
Поверхностные нагрузки возникают в месте опирания различных конструкций и считаются:
а). сосредоточенными, если поверхность контакта невелика, например при опирании балки на стену или колонну задается сосредоточенная сила;
б).распределенными, если передача нагрузки (давления) осуществляется по линии или площади.
Рис.7 Опирание плит перекрытия и ригеля на стены и балки
Рис.8 5т-давление ригеля на стенку 1т/м- давление верхней плиты на стенку
Рис.9 Давление 2т/м2 фундаментной плиты на грунт
Классификация нагрузок, действующих на строительные конструкции
В соответствии с 1 главой СНиП 2.01.07-85*-«НАГРУЗКИ И ВОЗДЕЙСТВИЯ» в зависимости от продолжительности действия нагрузок следует различать постоянные и временные (длительные, кратковременные, особые).
К постоянным нагрузкам относятся:
· Вес частей зданий и сооружений, в том числе вес несущих и ограждающих конструкций;
· Вес и давление грунтов(насыпей, засыпок), горное давление;
· Воздействие предварительного напряжения в конструкциях.
Из-за различного влияния на конструкции в зависимости от продолжительности действия временные нагрузки разделяют на длительные,
|
|
|
кратковременные и особые.
К временным длительным нагрузкам относятся:
· вес временных перегородок;
· вес стационарного оборудования, станков, аппаратов и др.
· нагрузки на перекрытиях в складских помещениях, холодильниках, зернохранилищах, архивах, библиотеках и подсобных зданиях и помещениях;
· нагрузки на перекрытия жилых и общественных зданий с пониженными нормативными значениями, приведенными в табл. 3 СНиП 2.01.07-85*;
· снеговые нагрузки с пониженным расчетным значением, определяемым умножением полного расчетного значения на коэффициент 0,5.
К остальным приведенным в СНиП 2.01.07-85* видам длительных нагрузок
при работе необходимо обратится на стр.2 СНиП 2.01.07-85*.
К кратковременные и особые.
К кратковременным нагрузкам относятся:
· нагрузки на перекрытия жилых и общественных зданий с полными
нормативными значениями;
· снеговые с полным расчетным значением;
· нагрузки от подвижного подъемно-транспортного оборудования ( мостовых и подвесных кранов, тельферов, погрузчиков и т.п.);
· нагрузки, возникающие при изготовлении, перевозке и возведении конструкций, при монтаже и перестановке оборудования, а также нагрузки от веса временно с кратковременные нагрузки от веса насыпного грунта и др;
|
|
|
· нагрузки от оборудования, возникающие в пускоостановочном, переходном и испытательном режиме;
· ветровые нагрузки;
· температурные и климатические воздействия.
Более подробно кратковременные нагрузки описаны в СНиП 2.01.07-85*.
К особым нагрузкам относятся:
· сейсмические и взрывные воздействия;
· нагрузки, вызываемые резким нарушением технологического процесса, временной неисправностью или поломкой оборудования;
· воздействия неравномерных деформаций, сопровождающиеся изменением структуры грунта.
Все перечисленные нагрузки могут принимать нормативные и расчетные значения.
Нормативные нагрузки
Нормативные расчетные нагрузки 3-х видов:
1. Сосредоточенные кН
2. Распределенные по длине элемента кН/м
3. Распределенные по площади поверхности плиты или оболочки-
кН/м2 =кПа=0.1т/м2
Нормативные постоянные нагрузки
Нормативные постоянные нагрузки определяются по данным стандартов и заводов-изготовителей или по проектным размерам и плотностям материалов. Плотности строительных материалов приводятся в справочниках.
Нормативные постоянные нагрузки
Нормативные постоянные нагрузки, необходимые для расчета конструкций .установлены СНиП 2.01.07-85*.
· Нагрузки на перекрытия и лестницы зданий приведены в табл. 3 СНиП 2.01.07-85*(см. также табл. 3)
· ветровые нагрузки (статическая составляющая) определяются по формуле:
wn=w0kc.
Где w0-скоростной напор ветра, принимаемый по высоте до 10м в зависимости от района строительства по карте районирования территории России по скоростному напору ветра(карта №3 Приложения 5 и табл. 6 СНиП).
k-коэффициент, учитывающий изменение скоростного напора w0 по высоте в зависимости от типа местности, принимается по п. 6.5 СНиП);
с- аэродинамический коэффициент (коэффициент обтекания );
для вертикальных поверхностей принимают с наветренной стороны с=0,8,
с заветренной стороны в общем случае с=-0,6 (подробнее см. Приложение 4 СНиП);
· нормативное значение снеговой нагрузки определяется умножением ее расчетного значения на коэффициент 0.7;
· нагрузки от оборудования, складируемых материалов, мостовых и подвесных кранов определяются по указаниям СНиП.
Расчетные нагрузки
Расчетные нагрузки определяются как произведение нормативной нагрузки на коэффициент надежности по нагрузкам γf, обеспечивающий отклонение нагрузок в неблагоприятную сторону от нормативных значений.
Принято, что сосредоточенные нагрузки обозначаются прописными буквами
(N,F), а распределенные –строчными (p,q).
Ν= Νn γf q= qn γf
Расчетные постоянные нагрузки
Для постоянных нагрузок от веса конструкций по табл.1 СНиП 2.01.07-85*
рекомендуются следующие значения γf :
| Конструкции сооружений | Коэффициент надежности по нагрузке γf |
| Конструкции: металлические бетонные (средняя плотность >1600кг/м3 ), железобетонные, каменные,армокаменные, деревянные | 1,05 1,1 |
| бетонные (средняя плотность <=1600кг/м3 . изоляционные, выравнивающие и отделочные слои, выполняемые в заводских условиях на строительной площадке | 1,2 1,3 |
Таблица 1
Расчетные временные нагрузки
· По п. 3.7 СНиП 2.01.07-85* для равномерно распределенных нагрузок рn коэффициент надежности по нагрузке γf =1,2 при рn <2кПА
γf =1,3 при рn >=2кПА
· Полное значение расчетной снеговой нагрузки на горизонтальную поверхность покрытия s = sq µ
где sq –вес снегового покрова на 1м2 горизонтальной проекции поверхности земли. Он принимается по табл. 4 СНиП в зависимости от снегового района Российской Федерации, который определяется по карте 1 обязательного приложения СНиП.
µ- коэффициент перехода от веса снегового покрова земли к снеговой нагрузке на покрытии, принимаемый по Приложению 3* СНиП.
Коэффициент µ=0 на крутых кровлях (α>=600)
При уклонах кровли (α<=250) µ=1. При промежуточных значениях наклона кровли величина µ принимается по интерполяции.
· Для ветровых нагрузок коэффициент надежности по нагрузке γf =1,4
Сочетания нагрузок
Нормы предписывают учитывать совместное действие нагрузок в зависимости от их состава.
1).основные сочетания нагрузок состоят из постоянных, длительных и кратковременных нагрузок;
2).особые сочетания нагрузок из постоянных, длительных, возможных кратковременных и одной из особых нагрузок;
При основном сочетании, если принята одна кратковременная нагрузка, она принимается без уменьшения, если приняты две и более, они умножаются на коэффициент 0.9, а длительные нагрузки на коэффициент 0.95.
Единицы измерения, используемые при расчетах строительных конструкций
Единицы измерения, принятые при расчетах строительных конструкций, определяются строительными нормами СН 528-80 «Перечень единиц физических величин, подлежащих применению в строительстве».
| Величина | Обозначение | Единица измерения |
| Масса | m | кг(килограмм) |
| Объем | V | м3(метры кубические) |
| Плотность материала | ρ | кг/ м3 |
| Удельный вес | γ=ρg | Н/ м3, кН/ м3 |
| Нормативная сосредоточенная нагрузка, сила | Νn= mg Νn= γV | Н, кН (ньютон,килоньютон) |
| Напряжение, давление, распределенная по площади нагрузка | σ=Ν/A р=Ν/A | Па, кПа, МПа (паскаль, килопаскаль мегапаскаль) |
| Нагрузка, распределенная по длине элемента (погонная нагрузка) | q= Ν/l | Н/ м, кН/ м |
Таблица 2
g=9.81м/сек2 –ускорение свободного падения 1МПа=1000 кПа
0,1МПа=1кН/см2 1т/м2=10кН/м2
Временная нормативная нагрузка на перекрытия
(извлечение из табл.3 СНиП 2.01.07-85*)
| Здания и помещения | Нормативное нагружение рn кПА | |
| полное | пониженное | |
| 1.Квартиры жилых Зданий, спальные помещения, палаты больниц | 1,5 | 0,3 |
| 2.Служебные помещения административного персонала, классные помещения, бытовые помещения | 2 | 1 |
| 3.Залы Читальные обеденные собраний торговые, выставочные | 2 3 4 Не менее 4 | |
| 4,Чердачные помещения | 0,7 | |
Таблица 3
Примеры и указания по сбору нагрузок
1.Сбор нагрузок на 1м2 покрытия
- Гравий, втопленный в битум, t=10мм, ρ=1600 кг/ м3
- Трехслойный рубероидный ковер (1 слой рубероида 0,03кПА)
- Цементно-песчаная стяжка , t=30мм, ρ=1700 кг/ м3
- Керамзит, t=n300мм, ρ=500 кг/ м3
- Пароизоляция (0,03кПА)
- Пустотная плита(3.2кПА)
| № п/п | Нагрузки | Подсчет | Нормативая нагрузка | γf | Расчетная нагрузка |
| 1.Сбор нагрузок на 1м2 покрытия | |||||
| I. Постоянная нагрузка | |||||
| 1 | Гравий, втопленный в битум | 0,01*16 | 0,16 | 1,3 | 0,21 |
| 2 | Трехслойный рубероидный ковер | 0,03*3слоя | 0,09 | 1,3 | 0,12 |
| 3 | Цементно-песчаная стяжка | 0,03*17 | 0,51 | 1,3 | 0,66 |
| 4 | Керамзит | 0,3*5 | 1,5 | 1,3 | 1,95 |
| 5 | Пароизоляция | 0,03 | 1,3 | 0,04 | |
| 6 | Пустотная плита ПК | 3,17 | 1,1 | 3,49 | |
| 7 | Собственный вес мет. фермы (загр.2) | 2,27/144=0.02 | 1,05 | 0.02 | |
| ИТОГО | gn =5,51кПА | 1,18 | G=6,49кП | ||
| II. Временные нагрузки | |||||
| 1 | Снеговая нагрузка | sqµ=1,8 | sn =1,26 кПА | s =1,8 кПА | |
| 0, | II ветровой район | sn = sqµ0,7=1,26 | |||
| Всего | q n покр=6,77кПА | q покр= 8 ,3 кПА | |||
| 2.Сбор нагрузок на 1м2 перекрытия | |||||
| № п/п | Нагрузки | Подсчет | Нормативная нагрузка | γf | Расчетная нагрузка |
| I. Постоянная нагрузка | |||||
| 1 | Бетонные плитки | 0,035*24 | 0,84 | 1,2 | 1,01 |
| 2 | Цементно-песчаный раствор | 0,03*18 | 0,54 | 1,3 | 0,7 |
| 3 | Пустотная плита ПК | 3,2 | 1,1 | 3,52 | |
| ИТОГО | gn=4,58 кПА | 1,14 | gn=5,23 кПА | ||
| 2. Временные нагрузки | |||||
| № п/п | Нагрузки | Подсчет | Нормативная нагрузка | γf | Расчетная нагрузка |
| 1. | Нагрузка на перекрытие (см. СНиП 2.01.07-85*,таб.3) | ρn=4кПА | 1,2 | ρ=4,8кПА | |
| Всего | q nпокр=8,58кПА | q покр= 10 ,03 кПА | |||
При формировании расчетной схемы фермы покрытия рекомендуется
формировать количество стержней сжатого от нагрузки верхнего пояса фермы ,большим, чем у нижнего, чтобы при работе фермы под нагрузкой не происходила потеря устойчивости верхнего пояса из плоскости фермы.
Рекомендуется собирать нагрузку на ферму таким образам, чтобы распределенную нагрузку от собственного веса верхнего и нижнего поясов, а также вертикальных стоек и раскосов собрать в виде вертикальных сосредоточенных сил на верхний и нижний пояса фермы( см. загружения 1 и 2).
По собранным нагрузкам на покрытие и перекрытие рамы на рис.2 производится сбор нагрузок по отдельным загружениям на эту раму. 1.55*6*0,649=6.03т
1-е загружение –расчетную распределенную нагрузку трапециевидной фермы на рис 1 собираем на стр.20-22
Эту распределенную нагрузку приводим к системе сосредоточенных нагрузок а узлах верхнего пояса фермы покрытия:
Рис.10 Загр.1 Соср. нагр. на узлы верхнего пояса фермы расчетная от постоянных нагрузок в Лире 9-6
см. стр. 20-22
Рис.11 Загр.2 Расчетные сосредоточенные нагрузки в узлах верхнего и нижнего поясов фермы от собственного веса металла фермы см. стр. 10
Фермы
Дата добавления: 2018-04-04; просмотров: 893; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!