Расчет и конструирование основных несущих конструкций одноэтажного промышленного здания в сборном варианте

3.2.7 Определение усилий от ветровой нагрузки

 а) Ветровая нагрузка слева на право.

w_red=3,45 кН/м, w_red’= - 2,6 кН/м, W=10,9 кН.

Определяем  реакции верха колонн от единичного перемещения:

по ряду А, Г: В_D=3× Е_b×0,0243/14,6³×(1+0,072)=0,22×10^-4Е_b

по ряду Б, В:  В_D=3× Е_b×0,0243/14,6³×(1+0,072)=0,22×10^-4Е_b

Сумма реакций верха всех колонн от единичного перемещения: r₁₁=-2(×0,22+0,22) ×10^-4Е_b=-0,88×10^-4Е_b

Реакции верха колонн от равномерно распределенной нагрузки по прил. 9 [5] поз.5:

по ряду А:

В_л=3×3,45×14,6×(1+0,308×0,072)/(8×(1+0,072))=18,0 кН;

по ряду Б,В: В=0;

по ряду Г: В_пр=18,0×0,6/0,8=13,5 кН

Суммарная реакция в основной системе: R_1p=18+13,5+10,9=42,4 кН.

Перемещение верха колонн: D_i=42,4/0,88×10^-4 Е_b =48,18×10⁴ /Е_b

Строим эпюру изгибающих моментов: М=М_р+D_iМ₁

Значения  М₁:

М₁^кр=0,22×10^-4Е_b×4,5=0,99×10^-4Е_b

М₂^кр=0,22×10^-4Е_b×14,6=3,212×10^-4Е_b

М₁^ср=0,22×10^-4Е_b×4,5=0,99×10^-4Е_b

М₂^ср=0,22×10^-4Е_b×14,6=3,212×10^-4Е_b

Значения М_р:

по ряду А: М_1-1^л=

     М_2-2^л=

по ряду Г: М_1-1^пр=

     М_2-2^пр=

Находим М:

по ряду А: М_1-1=-46,1+0,99×10^-4Е_b×48,18×10⁴ /Е_b=1,6кНм

            М_2-2=104,9+3,212×48,18=259,65 кНм

по ряду Б, В: М_1-1=0+0,99×10^-4Е_b×48,18×10⁴ /Е_b=47,7 кНм

            М_2-2=0+3,212×48,18=154,75 кНм

по ряду Г: М_1-1=-34,425+0,99×10^-4Е_b×48,18×10⁴ /Е_b=13,27 кНм

            М_2-2=80,01+3,212×48,18=234,76

Проверка  изгибающих моментов у низа колонн:

SМ=(w_red + w_red’)×Н²/2+W×H=(3,45+2,6)×14,6²/2+10,9×14,6=803,95 кН×м;

М_2-2^А+ М_2-2^Б+ М_2-2^В+М_2-2^Г=259,65+154,75+154,75+234,76=803,91кН×м » 803,95 кН×м.

Моменты определены правильно.

Строим  эпюру Q.

по ряду А: Q_А=(259,65+3,45×14,6²/2)/14,6=42,97кН, Q_А’=42,97-14,6×3,45=-7,4кН

по ряду Б, В: Q_Б,В=154,75/14,6=10,6кН, Q_Б,В’=10,6.

по ряду Г: Q_Г=(234,76+2,6×14,6²/2)/14,6=35,06кН, Q_А’=35,06-14,6×2,6=-2,9кН

б) Ветровая нагрузка слева направо

При изменении  направления ветра усилия в стойках рамы будут обратно симметричны. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

3.3 Составление расчетных сочетаний усилий на среднюю колонну.

Вид загружения		№ загр.	g	1-1		2-2			3-3
				M	N	M	N	Q	M	N	Q
От  собственного веса колонны				0	27,68	0	27,68	0	0	144,21	0
подкрановой балки				0	0	0	86,4	0	0	86,4	0
покрытия				12,0	1057,3	12,0	1057,3	3,04	-18,704	1057,3	3,04
Постоянная		1	1	12,0	1084,98	12,0	1171,38	3,04	-18,704	1287,91	3,04
снеговая		2	1	4,33	430,92	4,33	430,92	1,09	-6,68	430,92	1,09
		3	0,9	3,897	387,828	3,897	387,828	0,981	-6,012	387,828	0,981
Крановая	от 2 кранов в 4 пролете БВ	4	1	-66,42	0	103,68	377,4	-14,76	45,396	377,4	-14,76
		5	0,9	-59,778	0	93,312	339,66	-13,284	40,856	339,66	-13,284
	от 2 кранов в  пролете ВГ	6	1	75,69	0	-118,17	388,9	16,82	-51,712	388,9	16,82
		7	0,9	68,121	0	-106,353	350,01	15,138	-46,541	350,01	15,138
	от 4 кранов	8	1	6,345	0	-9,855	625,8	1,41	-4,386	625,8	1,41
		9	0,9	5,711	0	-8,87	563,22	1,269	3,947	563,22	1,269
	Т на колонне по оси В	10	1	19,58	0	19,58	0	-8,13	-25,571	0	4,47
		11	0,9	17,622	0	17,622	0	-7,317	-23,014	0	4,023
Ветровая	Ветер слева	12	1	47,77	0	47,77	0	10,6	154,75	0	10,6
		13	0,9	42,993	0	42,993	0	9,54	139,275	0	9,54
	Ветер справа	14	1	-47,77	0	-47,77	0	-10,6	-154,75	0	-10,6
		15	0,9	-42,993	0	-42,993	0	-9,54	-139,275	0	-9,54
Основное  сочетание g=1				1+2		1+2			1+2
				16,33	1515,9	16,33	1602,3	4,13	-25,384	1718,83	4,13
Основное  сочетание g=0,9		М мах		1+7+11+13		1+5+11+13			1+5+11+13
				140,736	1084,98	165,927	1511,04	-8,021	138,413	1627,57	3,319
		Мmin		1+5+11+15		1+7+11+15			1+7+11+15
				-73,149	1084,98	-119,72	1521,39	1,321	-227,53	1637,92	12,661
		Nmax		1+3+7+11+13		1+3+9+11+13			1+3+9+11+13
				144,633	1472,81	67,642	2122,43	7,513	95,492	2238,96	18,853
		Nmax		1+3+5+11+15		1+3+9+11+15			1+3+9+11+15
				15,897	1472,81	-18,344	2122,43	-11,567	-183,06	2238,96	-0,227

Выбор наихудших комбинаций усилий

Для подкрановой части колонны:

1. М=-227,53 кН×м; N=1637,92 кН, Q=12,661 кН.
2. М=-183,06 кН×м; N=2238,96 кН, Q=-0,227 кН.

Для надкрановой части колонны: М=144,633 кН×м; N=1472,81 кН

Часть колонны	Номер комбинации	Усилия			Тип армирования		Нагрузки  в комбинации взяты с учетом
		М, кНм	N, кН	Q, кН	Сим метрично	Не  сим метрично	Снега	Крана	Ветра
Надкрановая часть	I	144,633	1472,81	-	+	-	+	+	+
Подкрановая часть	I	-227,53	1637,92	12,661	+	-	-	+	+
	II	-183,06	2238,96	0,227	+	-	+	+	+

4. Конструктивный расчет колонны

Материалы:

Бетон: В30; R_b =17 МПа; R_bt=1,2 МПа; Е_b=29×10³МПа.

Арматура: A-III; R_s=365 МПа; R_sw=290 МПа; Е_s=20×10⁴МПа;

                     A-I; R_s=225 МПа; R_sw=175 МПа; Е_s=21×10⁴ МПа.

4.1 Расчет надкрановой части колонны

Размеры сечения: b´h=400´600 мм, а=а’=40мм, h_o= h –а=560мм

Усилия  от нагрузок без учета крановых и ветровых: М= 15,897кН×м, N=1472,81 кН.

Усилия  от продолжительных (постоянных нагрузок): М_l=12,0 кН×м, N_l=1084,98 кН.

Расчетные усилия: М=144,633 кН×м; N=1472,81 кН; армирование симметричное.

4.1.1 Расчет в плоскости изгиба

Расчетная длина надкрановой части в  плоскости изгиба:

• при учете крановых нагрузок l_o=2×4,5=9м;
• без учета крановых нагрузок l_o=2×4,5=9 м.

Минимальная гибкость: l_o/h=9/0,6=15,0 > 4 – необходимо учитывать прогиб.

Установим значение g_b2:

M_I=15,897+1472,81×(0,5×0,6-0,04)=398,83кН×м

M_II=144,633+1472,81×(0,5×0,6-0,04)=527,56 кН×м