Статический расчет поперечной рамы одноэтажного производственного здания
.pdfКоэффициентыдлявычисленияреакцийпотабличнымформулам:
Hв
H 3,720 /10,95 0,340 ;
k |
3 |
|
I2 |
|
|
3 |
17,07 |
|
|
|
|
|
|
1 |
0,340 |
|
|
7,2 |
1 |
0,054 ; |
|
|
I |
|
||||||||
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
k1 0 .
3.3.2. Определение реакций верха колонн рамы от единичного смещения
Верхним концам колонны придаем горизонтальное смещение
∆= 1 иопределяем реакции В∆ восновной системеот этогосмещения:
–для колонн крайнего ряда
B |
|
|
3 EcтIн2 |
|
|
3 Ecт 7,21 109 |
14,76 10 3 E |
; |
|||||
H 3 1 k k |
109503 1 0,116 0 |
||||||||||||
l,r |
|
|
cт |
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
– для средней колонны: |
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
B |
|
|
|
3Eст 17,07 109 |
|
37,00 10 3 E . |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
,m |
|
109503 1 0,054 0 |
|
|
ст |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
Суммарная реакция верха колонн
r11 B 2 14,76 37,00 Ecт 10 3 66,52 10 3 Ecт .
3.3.3. Загружение рамы постоянной нагрузкой
Расчетными являются четыресеченияпо длине колонны(рис. 3.1): I–I – у верха колонны;
II–II – над крановой консолью;
III–III – под крановой консолью;
IV–IV – у верха фундамента.
20
Рис. 3.1. Расчетная схема поперечной рамы здания
При расчете рамы изгибающий момент, вызывающий растягивающие напряжения в левых волокнах стоек, будем считать положительным; поперечную силу – положительной, если она направлена по внешней нормали к поперечному сечению, повернутой на 90º по часовой стрелке.
1. Для двух колонн крайнего ряда:
M1 G1e1 G3e3 326,279 0,04 73,842 0,34 12,06 кН·м;
M2 G1e1 G2e2 G3e3 G4e4 NBeB
326,279 0,150 90,473 0,45 73,842 0,45 83,106
0,45 18,129 0,11 17,04 кН·м;
M1, M2 – моменты в сечениях I–I и III–III от внецентренного
приложения постоянной нагрузки. Реакция
|
Bg |
3M2 1 2 3M1 1 k / |
|
|
||
|
|
|
||||
|
e |
2H (1 k) |
|
|||
|
|
|
|
|||
|
3 17,04 1 0,3402 3 |
12,06 1 0,116 / 0,340 |
3,83 кН; |
|||
2 10,95 |
1 0,116 |
|||||
|
|
|||||
21
Brg Beg 3,83 кН.
2. Для колонны среднего ряда нагрузка от веса подкрановой части средней колонны приложена по оси колонны, e5 0 , от веса
подкрановых балок G2 и от покрытия G1 – симметрично, изгибаю-
щие моменты от этих нагрузок не возникают, нагрузка от стенового ограждения отсутствует, следовательно, М1 = 0, М2 = 0 и реакция
Bmg 0 .
3. Суммарная реакция верха колонн в основной системе
R1g B Brg Beg Bmg 3,83 3,83 0 0 .
4. Перемещение верха колонн в заданной системе:
– для крайней колонны ряда А
Be,l Beg 1B ,e 3,83 0 3,83 кН;
– для средней колонны ряда В
Be,m Bmg 1B ,m 0 ;
– для крайней колонны ряда В
Be,r Brg 1B ,r 3,83 0 3,83 кН.
Усилия в сечениях колонн представим в таблице (табл. 3.5).
22
Таблица 3.5
Расчетные усилия в сечениях колонн
Расчетные |
|
Колонна |
|
||
параметры |
По оси А |
|
|
По оси Б |
По оси В |
|
|
|
|
|
|
В, кН |
–3,83 |
|
|
0 |
+3,83 |
R1p B |
–3,83 + 0 + 3,83 = 0 |
|
|
|
|
1 R1p / r11 |
|
|
|
0 |
|
Be B |
–3,83 |
|
|
0 |
+3,83 |
1B |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
Изгибающие |
|
|
|
|
|
моменты, кН·м |
|
|
|
|
|
MI |
= M1 = 326,279 · 0,04 = 13,05 |
|
|
0 |
–13,05 |
MII |
= M1 + Be.r HB = 13,05 + |
|
|
0 |
–27,3 |
|
+ 3,72 · 3,83 = 27,3 |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
MIII |
= M2 + MII = – 17,04 – |
|
|
0 |
+44,34 |
|
– 27,3 = – 44,34 |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
MIV |
= M1 + M2 + Be.r H = |
|
|
|
|
|
= 13,05 – 27,3 + |
|
|
0 |
–27,69 |
|
+ 3,83 · 10,95 = 27,69 |
|
|
|
|
Продольные |
|
|
|
|
|
силы, кН |
|
|
|
|
|
NI |
= G1 = 326,279 |
|
|
652, 56 |
326,279 |
NII |
= G1 + G3 NB = 418,28 |
|
= G1 |
+ NB = 681,85 |
418,28 |
NIII |
= NII + G2 + G4 = 591,859 |
|
= NII |
+ 2G2 = 862,131 |
591,859 |
NIV |
= NIII + NH = 651,388 |
|
= NIII |
+ NH = 941,503 |
651,388 |
Поперечные |
|
|
|
|
|
силы, кН |
|
|
|
|
|
VIII |
+3,83 |
|
|
0 |
–3,83 |
VIV |
+3,83 |
|
|
0 |
–3,83 |
Распределение изгибающих моментов от постоянной нагрузки представлено в виде эпюры (рис. 3.2).
23
Рис. 3.2. Эпюра изгибающих моментов от постоянной нагрузки
3.3.4. Загружение снеговой нагрузкой (рис. 3.3)
Qs = 89,376 кН,
eв = 0,04, eн = 0,15.
Рис. 3.3. Расчетная схема рамы для загружения снеговой нагрузкой
1. Реакция верха колонн крайнего ряда А, В
Bs |
3 M2 |
1 2 3M1 |
1 k / |
|
|
|
|
||
e |
2H 1 k |
|
|
|
|
|
|
|
|
24
3 13,406 1 0,3402 3 3,575 1 0,116 / 0,340 0,738 кН, 2 10,95 1 0,116
где
М1 = Qs eв = 89,376 · 0,04 = 3,575 кН·м;
М2 = Qs eв = 89,376 · 0,150 = –13,406 кН·м;
М2 = Qs eв = 89,376 · 0,150 = – 13,406 кН·м;
Brs Bes 0,867 кН.
2. Реакция верха средней колонны по ряду Б Bms 0 , так как
нагрузка симметрична.
3. Суммарная реакция в основной системе
R1s B Bes Brs Bms 0,738 0,738 0 0.
4. Перемещение верха колонн в заданной системе
1 R1s / r11 0 / 66,52 10 3 Eст 0.
5. Упругие реакции верха колонн в заданной системе:
– для колонны крайнего ряда А
Be,l Bes 1B ,e 0,738 0 0,738 кН;
– для колонны среднего ряда Б
Be,m Bms 1B ,m 0 ;
25
– для колонны крайнего ряда В
Be,r Brs 1B ,r 0,738 0 0,738 кН.
Усилия в сечениях колонн представим в таблице (табл. 3.6).
Таблица 3.6
Расчетные усилия в сечениях колонн от снеговой нагрузки
Расчетные |
Колонна |
|
|
|
параметры |
По оси А |
По оси Б |
По оси В |
|
|
|
|
|
|
В, кН |
–0,738 |
0 |
+0,738 |
|
R1p B |
–0,738 + 0 + 0,738 = 0 |
|
|
|
1 R1p / r11 |
|
0 |
|
|
Be B |
–0,738 |
0 |
+0,738 |
|
1B |
||||
|
|
|
||
Изгибающие |
|
|
|
|
моменты, кН·м |
|
|
|
|
MI |
89,376 · 0,04 = 3,575 |
0 |
–3,575 |
|
MII |
3,575 + 0,738 · 3,72 = 6,32 |
0 |
–6,32 |
|
MIII |
6,32 – 13,406 = –7,086 |
0 |
+7,086 |
|
MIV |
3,575 – 13,406 + 0,738 · 10,95= –1,75 |
0 |
+1,75 |
|
Продольные |
|
|
|
|
силы, кН |
|
|
|
|
NI |
89,376 |
178,752 |
89,376 |
|
NII |
89,376 |
178,752 |
89,376 |
|
NIII |
89,376 |
178,752 |
89,376 |
|
NIV |
89,376 |
178,752 |
89,376 |
|
Поперечные |
|
|
|
|
силы, кН |
|
|
|
|
VIII |
0,738 |
0 |
–0,738 |
|
VIV |
0,738 |
0 |
–0,738 |
Эпюры изгибающих моментов от снеговой нагрузки представлены на рис. 3.4.
26
Рис. 3.4. Эпюра изгибающих моментов от снеговой нагрузки
3.3.5. Загружение ветровой нагрузкой (рис. 3.5)
W 2,760 кН, qw 1,206 кН/м.
W 2,070 кН, qw 0,9045 кН/м.
Рис. 3.5. Расчетная схема рамы для загружения ветровой нагрузкой
Давление ветра слева направо
1. Реакция верха колонн крайнего ряда А
Bw 3qwH (1 k ) |
|
||
e |
8 |
(1 k) |
|
|
|
||
3 1,206 10,95 (1 0,116 0,340) 4,612 кН; 8 (1 0,116)
27
– по ряду B
Bw |
0,6 |
|
4,612 |
3,459; |
r |
0,8 |
|
|
|
– по ряду Б
Bmw 0.
2. Суммарная реакция верха колонн в основной системе (с учетом реакции от сосредоточенной силы W 2,760 кН)
Rw W B 2,760 4,612 3,459 0 10,831 |
кН. |
||
1 |
|
|
|
3. Перемещение верха колонн в заданной системе |
|
|
|
1 R1w / r11 10,831/ 66,52 10 3 Eст 162,828 |
1 |
. |
|
|
|||
|
|
Eст |
|
4. Упругие реакции верха колонн рамы в заданной системе:
– по ряду А
B |
4,612 |
162,828 |
1 |
|
|
|
14,76 10 3 E |
2,209 кН; |
||||
|
|
|
|
|||||||||
e,l |
|
|
|
|
Eст |
ст |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||
– по ряду Б |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
B |
0 162,828 |
|
1 |
|
37 10 3 E |
6,025 кН; |
||||||
|
|
|
|
|||||||||
|
e,m |
|
|
Eст |
|
|
ст |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
– по ряду B |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
B |
3,459 |
162,828 |
1 |
|
|
14,76 10 3 E |
1,056 кН. |
|||||
|
|
|
|
|
||||||||
e,r |
|
|
|
|
|
Eст |
ст |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
28
Усилия в сечениях колонн представим в таблице (табл. 3.7).
Таблица 3.7
Расчетные усилия в сечениях колонн от ветровой нагрузки
Расчетные |
|
|
Колонна |
|
|
|||
параметры |
По оси А |
|
По оси Б |
По оси В |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
В, кН |
|
4,612 |
|
|
|
0 |
3,459 |
R1p B |
10,831 |
|
|
|
|
|
||
|
R |
/ r |
162,828 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
1 |
1p |
11 |
|
Eст |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
Be B |
2,209 |
|
|
|
–6,025 |
1,056 |
|
|
1B |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Изгибающие |
|
|
|
|
|
|
||
моменты, кН·м |
|
|
|
|
|
|
||
|
MI |
|
0 |
|
|
|
0 |
0 |
|
MII |
|
–2,209 · 3,72 + 1,206 |
|
22,413 |
2,336 |
||
|
|
|
3,722/2 = 0,127 |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|||
|
MIII |
|
0,127 |
|
|
|
22,413 |
2,336 |
|
MIV |
|
–2,209 · 10,95 + 1,206 |
|
65,974 |
42,685 |
||
|
|
|
10,952/2 = 48,116 |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|||
Продольные |
|
|
|
|
|
|
||
|
силы, кН |
|
|
|
|
|
|
|
|
NI |
|
0 |
|
|
|
0 |
0 |
|
NII |
|
0 |
|
|
|
0 |
0 |
|
NIII |
|
0 |
|
|
|
0 |
0 |
|
NIV |
|
0 |
|
|
|
0 |
0 |
Поперечные |
|
|
|
|
|
|
||
|
силы, кН |
|
|
|
|
|
|
|
|
VIII |
|
–2,209 + 1,206 · 3,72 = 2,277 |
|
6,025 |
3,430 |
||
|
VIV |
|
–2,209 + 1,206 · 10,95 = 10,997 |
|
6,025 |
12,150 |
||
Эпюра изгибающих моментов от ветровой нагрузки представлена на рис. 3.6.
29
