Карякин А.А. Расчет поперечной рамы одноэтажного промышленного здания с использованием программного комплекса ЛИРА 9.6
Подождите немного. Документ загружается.
11
Расчетные нагрузки на одно колесо крана –
н
17,0 1,1 0,95 17,77 тс;
н
4,0 1,1 0,95 4,18 тс.
Вертикальные крановые нагрузки на колонну от двух сближенных кранов D
max
и D
min
определяются по линии влияния опорных реакций (рис. 5). С учетом
коэффициента сочетаний ψ=0,85.
Рис. 5. К определению крановых нагрузок
Сумма ординат линий влияния
∑
у 0,267 1,0 0,8 0,068 2,135.
∑
у 17,77 0,85 2,135 32,25 тс.
∑
у 4,18 0,85 2,135 7,59 тс.
Сосредоточенные изгибающие моменты:
– на крайнюю железобетонную колонну (по оси А) –
32,25 0,35 11,29 тс*м;
7,59 0,35 2,66 тс*м.
– на среднюю железобетонную колонну (по оси Б) –
32,25 0,75 24,19 тс*м;
7,59 0,75 5,7 тс*м.
Для второго пролета (L=24 м).
Пролет крана – L
cr
=22,5 м.
База крана – В=5,6 м.
Расстояние между колесами крана – А
cr
=4,4 м.
Общий вес крана – G
к
=25,5 тс.
Вес тележки – G
т
=6,3 тс.
Максимальное нормативное давление на одно колесо –
н
=18,0 тс.
Минимальное нормативное давление на одно колесо –
н
к
н
,
18 4,75 тс.
Расчетные нагрузки на одно колесо крана:
5
6
7
6000 6000
P или Т
600
Acr=4400
1000 B=5600
0.267
0.8
1.0
P или Т
Acr=4400
B=5600
0.068
12
н
18,0 1,1 0,95 18,81 тс;
н
4,75 1,1 0,95 4,96 тс;
∑
у 18,81 0,85 2,135 34,14 тс;
∑
у 4,96 0,85 2,135 9,0 тс.
Сосредоточенные изгибающие моменты:
– на среднюю железобетонную колонну (по оси Б) –
34,14 0,75 25,61 тс*м;
9,0 0,75 6,75 тс*м.
– на крайнюю металлическую колонну (по оси В) –
34,14 0,5 17,07 тс*м;
9,0 0,5 4,50 тс*м.
Вертикальное давление и сосредоточенные моменты от действия кранов
прикладываются по оси подкрановой ветви (см. рис. 2).
Загружение 8, 9, 10, 11.
Комбинации нагружения рамы тормозной
знакопеременной крановой нагрузкой от двух сближеных кранов в каждом
пролете (см. рис. 4).
В соответствии с п.4.4 [1] величину горизонтальной нормативной тормозной
силы при гибком подвесе следует принимать равным 0,05 суммы подъемной силы
крана (грузоподъемности) и веса тележки.
При этом принимается, что нагрузка передается на одну сторону (балку)
кранового
пути, распределяется поровну между всеми опирающимися на нее
колесами крана и может быть направлена как внутрь, так и наружу
рассматриваемого пролета.
Горизонтальная расчетная тормозная сила на одно колесо равна:
Т
т
,
колес
,
,
1,1 0,95 0,688 тс.
Горизонтальная расчетная крановая нагрузка на колонну от двух сближенных
кранов с учетом коэффициента сочетаний ψ=0,85 равна:
ТТ
∑
у 0,688 0,85 2,135 1,249 тс.
Эта сила прикладывается к колоннам рамы в уровне верха подкрановых балок
(см. рис. 2).
Загружение 12, 13.
Ветровая погонная нагрузка, собираемая с продольного
шага колонн и прикладываемая к крайним колоннам рам (см. рис. 4).
Ветровая нагрузка подсчитывается в соответствии с требованиями п.6 [1], в
зависимости от района строительства.
Нормативное значение средней составляющей ветровой нагрузки W
m
на
высоте z от поверхности земли определяется по формуле
··,
где W
0
=0,03 тс/м
2
– нормативное значение ветрового давления для II ветрового
района (г. Челябинск) (п.6.4, [1]);
13
k – коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте (п.6.5,
[1]). Для типа местности В (городские территории, равномерно покрытые
препятствиями высотой более 10 м) принимаем значения коэффициентов
следующими: до высоты 10 м он постоянный К=0,65, на высоте конька первого
пролета здания (на отм.+11,19 м) К=0,68, а на высоте конька второго пролета
здания (на отм.+13,35 м
) К=0,717 (табл. 6, [1]);
С – аэродинамический коэффициент, принимаемый в соответствии с
приложением 4 [1]. Для рассчитываемого типа здания следует принять: с
наветренной стороны С=+0,8, с подветренной стороны С=–0,6 . Знак "плюс" у
коэффициентов С соответствует направлению давления ветра на
соответствующую поверхность, знак "минус" – от поверхности.
Расчетное положительное давление ветра на крайнюю колонну поперечной
рамы:
···Ш·
0,03 0,65 0,8 1,4 6,0 0,131 тс/м.
Расчетное отрицательное давление ветра на крайнюю колонну поперечной
рамы:
Ш 0,03 0,65
0,6
1,46,00,1 тс/м.
Расчетная сосредоточенная горизонтальная сила в уровне верха крайней левой
колонны от ветровой нагрузки, собираемая с участка от отм. +9,65 м до отм.
+11,19 м (напор):
0,131
,
,
· 0,131/2 ·
11,19 9,65
0,265 тс.
То же в уровне верха крайней правой
колонны от отм. +9,65 м до отм. +13,35 м
(отсос):
0,1
,
,
·0,1/2·
13,35 9,65
0,389 тс.
Обратный ветер:
0,131
,
,
· 0,131/2 ·
13,35 9,65
0,51 тс;
0,1
,
,
·0,1/2·
11,19 9,65
0,158 тс.
1.3. Создание расчетной схемы
1.3.1. Геометрия рамы ОПЗ
Для начала работы необходимо запустить ПК «Лира» (п.9.1.3.1, [2]). Закрыть
активное окно предыдущей задачи, затем в главном меню «Файл»
активизировать команду «Новый» (кнопка на панели инструментов, рис. 6).
14
Рис. 6. Команды меню «Файл»
В появившемся рабочем окне «Признак схемы» (рис. 7) указать имя задачи и
установить тип решаемой задачи (2 – три степени свободы в узле (два линейных
по осям X, Z и угол поворота вокруг оси Y)). Нажав кнопку «Подтвердить» ( ),
выйти в основное рабочее окно ПК «ЛИРА» в режиме «Расчетная схема» (рис. 1,
[2] или рис. 8).
Последовательно активизируя пункты меню «
Схема» – «Создание» –
«Регулярные фрагменты и сети» (рис. 8), вызвать окно «Создание плоских
фрагментов и сетей» (кнопка на панели инструментов).
Рис. 7. Диалоговое окно «Признак схемы»
15
Рис. 8. Команды меню «Схема» – «Создание»
Выбрать в последнем окне закладку «Генерация рамы» (рис. 9). Занести в
рабочее поле окна параметры регулярной рамы, в очертание которой вписывается
исходная, изображенная на рис. 3. Этими параметрами являются координаты
первого узла (по умолчанию ПК присваивает ему координаты X=0, Y=0, Z=0),
значения пролетов и их число вдоль соответствующих осей координат (по
умолчанию первая ось соответствует оси
X глобальной системы координат,
вторая – оси Z, п.3.1.1, [2]).
Рис. 9. Диалоговое окно «Создание плоских фрагментов и сетей»
16
После нажатия кнопки «Применить» ( ) в основном рабочем окне ПК
«ЛИРА» появится схема рамы регулярной структуры (рис. 10).
Важно: Дробная часть числа отделяется от целой точкой.
Теперь необходимо из созданной регулярной схемы получить расчетную,
удалив лишние стержни и узлы. После удаления «лишних» узлов и элементов
необходимо «переместить» узлы металлической колонны (нижний
опорный узел
и два узла консоли) и, при необходимости, добавить новые.
Рис. 10. Рама регулярной структуры
Для удаления узлов и конечных элементов (КЭ) из расчетной схемы
необходимо выполнить следующие операции:
1. Отметить узлы и/или КЭ, которые необходимо удалить. Для этого
необходимо активизировать команду меню «Выбор» – «Отметка узлов»
и/или «Отметка элементов» (кнопка и на панели инструментов).
Затем установить курсор на выделяемый узел или КЭ и
нажать на левую
кнопку мыши. В результате чего выбранный узел и/или КЭ окрасится в
красный цвет.
2. Удалить узлы и/или КЭ, для чего нажать кнопку на панели
инструментов или клавишу «Delete» на клавиатуре. При ошибочном
удалении узлов и КЭ последнее действие можно отменить, нажав кнопку
на панели инструментов.
После
удаления из расчетной схемы лишних узлов и КЭ рама приобретает
следующий вид (рис. 11).
17
Рис. 11. Вид рамы после удаления «лишних» узлов и КЭ
Далее необходимо переместить узлы металлической колонны. Для этого
необходимо отметить «нижний» узел колонны. Затем последовательно
активизируя пункты меню «Схема» – «Корректировка» – «Переместить
выбранные объекты» (рис. 12), вызвать окно «Перемещение объектов» (кнопка
на панели инструментов). Выбрать в этом окне закладку «Перемещение по
параметрам» (рис. 13), в рабочее поле «dZ» занести значение, на которое
необходимо переместить
узел (для нашей задачи dZ=–0.5 м).
Рис. 12. Команды меню «Схема» - «Корректировка»
18
Также необходимо переместить вверх средние узлы консоли металлической
колонны по оси Z на dZ=0.35 м.
Рис. 13. Диалоговое окно «Перемещение объектов»
После перемещения узлов рама приобретет следующий вид (рис. 14).
Рис. 14. Вид рамы после перемещения узлов металлической колонны
Далее необходимо сформировать стропильные конструкции. В левом пролете
стропильной конструкцией служит двускатная железобетонная балка (см. рис. 3,
б), а в правом – металлическая ферма (см. рис. 3, в). Они свободно опираются на
колонны.
19
Сначала необходимо создать стропильную конструкцию первого пролета. Для
этого необходимо выполнить следующие операции:
1. Последовательно активизировать пункты меню «Схема» – «Корректировка»
– «Добавить элемент» (кнопка на панели инструментов, рис. 11).
2. В открывшемся окне выбрать закладку «Добавить стержень» (рис. 15).
Рис. 15. Диалоговое окно «Добавить элемент» – «Добавить стержень»
3. Добавить стержневой КЭ между верхними узлами левой и средней колонн
(для этого необходимо установить курсор на верхний узел левой колонны,
щелкнуть левой клавишей мыши; перемещая и растягивая появившуюся
нить, установить курсор в верхний узел средней колонны и повторно
нажать левую клавишу мыши).
Важно: Так как эпюры усилий в
КЭ отображаются в соответствии с осями
местной системы координат (п.8, [2]), стержневые КЭ лучше «добавлять»
«слева – направо» и «снизу – вверх».
Учитывая, что железобетонная балка имеет переменную жесткость (см. рис. 3,
б), ее следует разбить на шесть равных по длине КЭ.
4. Отметить стержневой КЭ, моделирующий балку.
5. В окне «Добавить элемент»
активизировать закладку «Разделить на N
равных частей» (рис. 16), в рабочее окно закладки занести число 6 и нажать
кнопку «Применить». В результате стержень разобьется на шесть КЭ.
Рис. 16. Диалоговое окно «Добавить элемент» - «Разделить на N равных частей»
20
Далее необходимо сформировать металлическую ферму во втором пролете.
Для этого следует последовательно выполнить следующие операции:
1. Последовательно активизировать пункты меню «Схема» – «Создание» –
«Фермы» (кнопка на панели инструментов, см. рис. 8).
2. В открывшемся окне «Создание плоских ферм» выбрать ферму,
подходящую по очертанию поясов (рис. 17, а).
3. Далее выбрать ферму по очертанию
решетки (рис. 17, б).
4. Затем в рабочие ячейки окна занести параметры фермы в соответствии с
исходными данными (пролет, высота фермы в пролете и на опоре,
количество панелей). Также необходимо указать узел привязки (при
активной галочке «Указать узел привязки», навести курсор на верхний узел
средней колонны и нажать левую кнопку мыши. Узел
при этом окраситься в
бордовый цвет. При неактивной галочке – «вручную» задать координаты
узла привязки) (рис. 17, в).
5. Нажать кнопку «Подтвердить» и вернуться в основное рабочее окно ПК
«ЛИРА», в котором появиться расчетная схема рамы.
6. Далее необходимо добавить нисходящий «короткий» раскос (два уголка
75х6). Для этого выделим восходящий раскос (
два уголка 110х8), к
которому примыкает «короткий» и разбить его на два равных по длине КЭ.
Затем добавить стержень, моделирующий «короткий» раскос («слева –
направо»). Аналогично добавить восходящий «короткий» раскос (рис. 18).
При генерации фермы на расчетной схеме появляются «двойные» узлы с
одинаковыми координатами (в местах опирания фермы): один принадлежит
колонне, другой – ферме
.
Рис. 17. Диалоговое окно «Создание плоских ферм»:
а – выбор схемы по очертанию поясов; б – то же по очертанию решетки;
в – параметры фермы
а) б) в)