Определение постоянных нагрузок

1. Цель и содержание

Цель – определить величины нормативных и расчетных значений постоянных нагрузок, действующих на крайнюю колонну поперечной рамы, привести схему приложения этих нагрузок на расчетной схеме. При этом следует рассматривать поперечную раму, среднюю в температурном блоке здания.

Для решения данной задачи используют сведения предыдущего занятия.

2. Теоретическое обоснование

Нагрузка – механическое воздействие, мерой которого служит сила, характеризующая величину и направление этого воздействия и вызывающая определенное напряженно-деформированное состояние конструкций и их элементов.

Постоянные нагрузки характерны тем, что они действуют постоянно (что подчеркивает само наименование) с начала образования строительного объекта и до конца его срока службы; действие их может быть прекращено только при условии исчезновения объекта. К таким нагрузкам причисляют в первую очередь вес частей зданий, вес или давление грунтов, а также горное давление. К постоянной нагрузке относят и усилия предварительного напряжения, сохраняющиеся в конструкции или в основании.

К собственно нагрузкам относят собственный вес конструкции, вес других частей зданий и сооружений, вес оборудования, материалов, людей, атмосферных осадков и т.п.

Одновременно введены понятия нормативных и расчетных значений для нагрузок и для параметров сопротивлений материалов.

Для нагрузок основными параметрами установлены их нормативные значения G_n или g_n. Учитывая многообразие нагрузок как по характеру их действия, так и по значимости их для работы конструкций, в нормах установлены несколько критериев определения нормативных значений нагрузок.

Возможные отклонения нагрузок в неблагоприятную сторону от их нормативных значений учитывают с помощью коэффициентов надежности по нагрузке _f :

_f  1  _f , (3.1)

где величина _f может принимать различные значения от 0 до 0,5 в зависимости от характера самой нагрузки. Знак "плюс" принимают в тех случаях, когда превышение нагрузки по сравнению с ее нормативной величиной оказывает неблагоприятное влияние на поведение конструкции (приближает исчерпание несущей способности и т.п.), знак "минус" – когда превышение нагрузки оказывает благоприятное влияние на конструкцию, т.е. отдаляет наступление предельного состояния. Другими словами, коэффициент надежности по нагрузке либо усугубляет неблагоприятное действие рассматриваемой нагрузки, либо ослабляет ее благоприятное влияние.

Произведение нормативного значения нагрузки на коэффициент надежности по нагрузке дает величину расчетной нагрузки:

F = F_n _f или q = q_n _f . (3.2)

Конкретные значения коэффициентов по нагрузке приведены в нормах проектирования [11]. Обычно при расчете по первой группе предельных состояний принимают _f 0, по второй группе – _f =0.

В случае неблагоприятного действия нескольких нагрузок одновременно, нормы предусматривают уменьшение расчетных значений нагрузок с помощью коэффициентов сочетаний , обычно меньших единицы [13].

3. Аппаратура и материалы

Компьютерный класс на 25 мест. Пакет прикладных программ по расчету строительных конструкций SCAD Structure. Нормативно-техническая документация в строительстве.

4. Указания по технике безопасности

Перед началом работы проводится инструктаж по технике безопасности всех учащихся лицом ответственным за охрану труда и техники безопасности в компьютерном классе.

Расстояние от рабочего места до монитора должно быть не менее 1 м. Запрещается трогать руками экран монитора, двигать системный блок в рабочем состоянии.

5. Методика и порядок выполнения работы

Сначала необходимо определить распределенную по площади нагрузку от веса элементов покрытия и представить в табличной форме. В таблице поместить нормативные значения нагрузок, расчетные нагрузки для второй группы предельных состояний, значения коэффициентов надежности по нагрузке и расчетные нагрузки для первой группы предельных состояний. При этом учесть, что по степени ответственности здание отнесено к уровню II, поэтому коэффициент надежности по ответственности равен 0,95.

Расчетную нагрузку от веса покрытия собирают с грузовой площади крайней колонны и представляют в виде сосредоточенной силы, приложенной к верхнему торцу колонны.

Затем по справочнику [12] определяют вес стропильной конструкции (нормативная нагрузка) и вычисляют значения расчетных нагрузок.

Если в справочной литературе сведения о каких-либо конструкциях отсутствуют, следует определить объем материала для этой конструкции и вычислить ее вес путем умножения на объемный вес.

После этого для крайней колонны определяют расчетные значения постоянных нагрузок: от веса покрытия, стропильной конструкции, подкрановой балки с крановыми путями, навесных стеновых панелей и ленточного остекления, собственного веса надкрановой и подкрановой частей колонны. Для каждой из этих нагрузок выяснить места их приложения к колонне (расстояния от заделки) и эксцентриситеты. Определение эксцентриситетов иллюстрировать эскизами.

Следует помнить, что центр площадки опирания стропильной конструкции на верх крайней колонны расположен на расстоянии 150 мм внутрь от оси здания, а ось подкрановой балки – на расстоянии 750 мм от той же оси здания.

Следует различать два вида осей: координационные оси (оси здания) в конструктивном решении и оси элементов в расчетной схеме. Эксцентриситеты нагрузок необходимо определять для расчетной схемы, т.е. относительно осей надкрановой или подкрановой частей колонны.

Численные значения коэффициентов надежности по нагрузке можно найти в нормах проектирования [11].

Нагрузки, места их приложения и эксцентриситеты следует привести в итоговой таблице, а также на расчетной схеме.

6. Содержание отчета и его форма

Отчет выполняется на листах формата А4 и в электронном виде и должен включать следующие разделы:

• цель и содержание

• методику

• порядок выполнения

• результаты оформляются в виде таблиц или текстового материала в соответствии с полученными данными.

7. Вопросы для защиты работы

• определение нагрузок и воздействий

• классификация нагрузок и воздействий

• коэффициент надежности по нагрузке

• группы предельных состояний

• основные положения расчета по предельным состояниям

Лабораторная работа №4