Строительство ДОЦ в п.Береговом

2.Расчетно-контруктивный раздел

 

2.1. Определение нагрузок на раму каркаса

 

Раму каркаса рассчитываем отдельно на каждую из нагрузок, а затем рассматриваем их возможные сочетания и комбинации.

 

2.1.1. Постоянные нагрузки

К постоянным нагрузкам  относят нагрузки от кровли и стен, собственный вес конструкций.

Нагрузки от конструкций покрытия

Состав кровли определяется температурно-влажностным режимом  здания и принятой конструкцией кровли.

 

Таблица 2.1. Нагрузки от конструкций покрытия

Наименование	Нормативная нагрузка, кН/м2	Коэфф. надежности по нагрузке	Расчетная нагрузка, кН/м2
2 слоя наплавляемого рубероида	0,15	1,3	0,195
Асбоцементный плоский лист	0,11	1,1	0,121
Гидробаръер-диффузионная пленка	0,07	1,3	0,091
Утеплитель-Rockwool ρ = 200 кг/м3, t = 160 мм	0,2	1,3	0,26
Пароизоляция-полиэтиленовая пленка	0,07	1,3	0,091
Профлист Р-75-750-0,9	0,17	1,05	0,179
Прогоны	0,25	1,05	0,263
Фермы, фонари, связи	0,5	1,05	0,525
ВСЕГО:	gн = 1,52		g = 1,725

 

 

2.1.2. Снеговая нагрузка

 

Нормативное значение снеговой нагрузки на I м² горизонтальной проекции покрытия [1] вычисляют по формуле

s_Н = s_о• μ                                                         (2.1)

где s_о – нормативное значение веса снегового покрова на 1 м² горизонтальной проекции здания для данного (III) снегового района;

Таблица 2.2. Нормативное значение s_о

Снеговой район	I	II	III	IV	V	VI
sо, кН/м2	0,8	1,2	1,8	2,4	3,2	4,0

 

Для пролёта B – C:

μ – коэффициент перехода от веса снегового покрова земли к снеговой нагрузке на покрытие, зависящий от конфигурации. При наличии фонаря расчет ведем соответственно п.п. 4.1, 4.3 и приложения 3 СНиП 2.01.07-85* по варианту 1 (п.3, приложение 3). Ведём расчет для зоны С, так как в дальнейшем в целях упрощения проекта до уровня «учебного» будет рассчитана только одна ферма, которая предусматривает размещение фонаря:

;

,

 

 

Таким образом:

;      

 кН/м²;       кН/м²

Расчетное значение снеговой нагрузки равно

s = s_Н•γ_f .                                                           (2.2)

Коэффициент надежности по нагрузке γ_f зависит от отношения нормативной нагрузки  g_Н  к нагрузке s_о. Если величина отношения  g_Н /s_о   менее 0,8, то γ_f = 1,6. В остальных случаях   γ_f =1,4.

g_н = 1,52 кН/м²,     

  кН/м²,     кН/м²

> 0,8, значит  γ_f =1,4

> 0,8, значит  γ_f =1,4

Расчетное значение снеговой нагрузки

 кН/м²,

 кН/м²,

Расчетное давление фермы пролета B – C на колонну от снеговой нагрузки

 кН

 

Для фермы пролёта A – B (без фонаря) коэффициент μ = 1, поэтому

s_Н = s_о = 1,8 кН/м²

> 0,8, значит  γ_f =1,4

кН/м²,

Расчетное давление фермы пролета A – B на колонну от снеговой нагрузки

 кН

 

Для фермы пролёта C – D

;               ,

Таким образом:

;      

 кН/м²;       кН/м²

g_н = 1,52 кН/м²,     

  кН/м²,     кН/м²

> 0,8, значит  γ_f =1,4

> 0,8, значит  γ_f =1,4

Расчетное значение снеговой нагрузки

кН/м²,

кН/м²,

Расчетное давление фермы пролета C – D на колонну от снеговой нагрузки

 кН

 

2.1.3. Ветровая нагрузка

 

Вычисление ветровых нагрузок производим в соответствии с СНиП 2.01.07-85*. В целях упрощения расчет ветровой нагрузки на покрытия не производится.

Нормативные значения ветровой нагрузки на стеновое ограждение с наветренной (w ^z_e) и подветренной (w ^z_en) стороны на высоте z над поверхностью земли определяем по формулам:

w ^z_e = w_o • k_z • c_e,                                             (2.3)

w ^z_en = w_o • k_z • c_en                                                                   (2.4)

где w _o – нормативное значение ветрового давления, определяемое в зависимости от ветрового района по табл. 2.3.;

Таблица 2.3. Нормативное значение ветрового давления

Ветровой район	Ia	I	II	III	IV	V	VI	VII
wо, кПа	0,12	0,23	0,30	0,38	0,48	0,60	0,73	0,85

Для I снегового района w _o = 0,23 кПа.

k_z – коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте и определяемый по табл. 4 приложения для типов местности А, В, С;

Для типа местности «А» коэффициенты k_z равны:

z ≤ 5 м	k5 = 0,75
z = 10 м	k 10 = 1,0
z = 20 м	k 20 = 1,25
z = 40 м	k 20 = 1,5

 

c_e и c_en – аэродинамические коэффициенты, соответственно с наветренной и подветренной стороны, принимаемы по приложению 4.

В соответствии с приложением 4, п.2 и п.5:   c_e = +0,8;   

c_en = -0,44

Определяем нормативные  значения ветровой нагрузки с наветренной  и подветренной стороны на разной высоте над поверхностью земли:

z ≤ 5 м	w5е = 230 • 0,75 • 0,8 = 138 Н/м2 w5еn = -230 • 0,75 • 0,44 =- 75,9 Н/м2
z = 10 м	w10е = 230 • 1,0 • 0,8 = 184 Н/м2 w10еn = -230 • 1,0 • 0,44 = -101,2 Н/м2
z = 20 м	w20е = 230 • 1,25 • 0,8 = 230 Н/м2 w20еn = -230 • 1,25 • 0,44 = -126,5 Н/м2
z = 40 м	w40е = 230 • 1,5 • 0,8 = 276 Н/м2 w40еn = -230 • 1,5 • 0,44 = -151,8 Н/м2

 

Вычислим значения расчётной  ветровой нагрузки с наветренной и подветренной стороны на расчётную вертикальную полосу стены шириной равной половине шага колонн В/2 = 6 м:

р^z_{w е} = γ_f • w ^z_е • B;                                           (2.5)

р^z_{w еn} = γ_f • w ^z_еn • B,                                          (2.6)

где γ_f = 1,4 - коэффициент надежности по нагрузке.

р⁵_{w е} = 1,4 • 138 • 6 = 1159,2 Н/м;

р⁵_{w еn} = -1,4 • 75,9 • 6 = -637,56 Н/м;

р¹⁰_{w е} = 1,4 • 184 • 6 = 1545,6 Н/м;

р¹⁰_{w еn}  =  -1,4 • 101,2 • 6 = -850,08 Н/м;

р²⁰_{w е} = 1,4 • 230 • 6 = 1932 Н/м;

р²⁰_{w еn} = -1,4 • 126,5 • 6 = -1062,6 Н/м;

р⁴⁰_{w е} = 1,4 • 276 • 6 = 2318,4 Н/м;

р⁴⁰_{w еn} = -1,4 • 151,8 • 6 = -1275,12 Н/м;

Ветровая нагрузка, действующая  на боковой фасад, воспринимается колоннами каркаса. При расчете рамы нагрузку с ограждающих конструкций, расположенных выше отметки верха колонны ВК = 17,55 м, заменяют сосредоточенной ветровой нагрузкой W, нагрузки с ограждающих конструкций, расположенных ниже отметки ВК, передают на колонны в виде равномерно распределенных  нагрузок по высотным участкам от 0 да 5 м, от 5 до 10 м и т.д.   (рисунок 2.3.).

На рисунке 2.3. средние значения ветрового давления посчитаны графическим методом и выделены подчеркиванием.

 

Таблица 2.4. Средние значения ветрового давления по высотным участкам стен

Участок по высоте здания, z	Среднее ветровое давление на расчетную полосу, Н/м
	Наветренная сторона, Н/м2	Заветренная сторона, Н/м2
0 – 5 м	1159,2	637,6
5 – 10 м	1352,4	743,8
10 – 17,55 м	1619,5	930,3

 

Сосредоточенную нагрузку W собираем с наветренной и заветренной  сторон (моментов, создаваемым ей пренебрегаем, используя только ее горизонтальную составляющую). Как видно из рисунка 2.3., на грузовое поле W (площадь стены выше отметки верха колонны ВК) приходятся 2 высотных участка, поэтому:

- для наветренной стороны  (см. рис. 2.3):

 Н = 4,62 кН           (2.7)

 

 
 Н = 4,32 кН                     (2.8)

W = W₁ + W₂ = 4,62 + 4,32 = 8,94 кН.                                      (2.9)

- для заветренной стороны:

 Н = 2,54 кН            (2.10)

 Н = 2,29 кН            (2.11)

W = W₁ + W₂ = 2,54 + 2,29 = 4,83 кН.                                     (2.12)

 

2.1.4. Крановые нагрузки

 

На раму каркаса воздействуют вертикальные и горизонтальные крановые нагрузки (рис.2.4.). При учете одного крана нагрузки от него принимают в полном размере. При учете двух кранов нагрузки от них снижают умножением на коэффициенты сочетания крановых нагрузок ψ_к = 0,85 (ψ_к = 0,95 для кранов тяжелого и весьма тяжелого режимов работы), при учете четырех кранов коэффициенты принимают соответственно ψ_к= 0,7 (ψ_к = 0,8). Горизонтальные нагрузки определяют от одного или от двух кранов в одном пролете в одном створе.

 

Наибольшее D_max наименьшее D_min и горизонтальное F_гор давления крановой нагрузки на колонну определяют по линиям влияния опорных реакций колонн при одной и той же установке катков.

Давление на колонну среднего ряда B оси n (рис.2.1.4.1) определяют по линии влияния реакции опоры n, нагруженной одним краном большей грузоподъемности или двумя кранами. Критический груз (зачернен) находим с помощью известного в строительной механике графического построения. Вычисляем значения максимального D_max, минимального D_min и горизонтального F_гор давлений на колонны с учетом коэффициента надежности по нагрузке γ_f = 1,1. При расчете колонн заранее трудно установить, что более невыгодно — нагружение одним краном с ψ_к = 1,0,  или двумя кранами с ψ_к = 0,85 (0,95), или четырьмя кранами с ψ_к = 0,7 (0,8). Это требует или расчета рамы на все возможные нагружения кранами или предварительного анализа нагрузок.

Рассмотрим нагрузки на колоны пролёта A – B от кранов указанного пролета (створа), считая, что на колонну расчетной рамы по оси n действуют:

 

1 кран:

 

 

Коэффициент сочетаний  крановых нагрузок n_c здесь не учтён, так как рассматриваеться нагрузка от одного крана и ψ_к = 1,0.

 

 кН;                                  (2.13)

 кН;                                  (2.14)

 кН                                  (2.15)