Определение временных нагрузок

1. Цель и содержание

Цель – определить нормативные и расчетные значения временных нагрузок, действующих на поперечную раму – снеговой, ветровой и крановых.

Сведения по предыдущим двум занятиям.

2. Теоретическое обоснование

Временные нагрузки могут действовать лишь определенный период времени, меньший срока службы объекта. Продолжительность их действия колеблется в широких пределах – от долей секунды до нескольких лет, что в свою очередь вынуждает классифицировать и временные нагрузки на длительные, кратковременные и особые.

Длительные нагрузки имеют достаточно продолжительный срок действия – от месяца до нескольких лет; во многих случаях продолжительность действия длительных нагрузок сопоставима со сроком службы объекта.

Кратковременные нагрузки действуют от нескольких часов до нескольких суток или недель; время их однократного действия мало по сравнению со сроком службы объекта. Следует отметить, что эти нагрузки могут действовать неоднократно: одна и та же кратковременная нагрузка может действовать много раз.

Особые нагрузки действуют, как правило, в течение очень короткого промежутка времени – от долей секунды до нескольких минут.

К длительным нагрузкам относят следующие:

а) вес временных перегородок, а также временных подливок и подбетонок под оборудование;

б) вес стационарного оборудования (станки, аппараты, моторы, емкости, трубопроводы, ленточные транспортеры, конвейеры, стационарно установленные подъемники), а также вес жидкостей и твердых тел, заполняющих оборудование;

в) давление газов, жидкостей, сыпучих материалов в емкостях и трубопроводах, а также избыточное давление или разрежение, возникающее при вентиляции шахтных сооружений;

г) вес складируемых материалов и стеллажного оборудования в складских помещениях, холодильниках, зернохранилищах, книгохранилищах, архивах и т.п. помещениях;

д) воздействие температуры от стационарного технологического оборудования;

е) вес слоя воды на водонаполненных плоских покрытиях и перекрытиях;

ж) вес отложений технологической пыли, если ее накопление не исключено соответствующими технологическими мероприятиями;

з) часть нагрузки от веса людей, животных, оборудования на перекрытия жилых, общественных и сельскохозяйственных зданий;

и) часть вертикальной нагрузки от мостовых и подвесных кранов, равная полному нормативному значению вертикальной нагрузки от одного крана, умноженному на коэффициент длительности;

к) часть снеговой нагрузки (смотри [11]);

л) длительная часть температурного климатического воздействия;

м) воздействия, обусловленные деформациями основания, которые не сопровождаются коренным изменением структуры грунта, а также оттаиванием вечномерзлых грунтов;

н) воздействия, обусловленные изменением влажности, усадкой и ползучестью материалов.

Кратковременные нагрузки следующие:

а) нагрузки от оборудования, возникающие в пусконаладочном, переходном и испытательном режимах, а также при его перестановке или замене;

б) вес людей, ремонтных материалов в зонах обслуживания и ремонта оборудования;

в) нагрузки от людей, животных, оборудования на перекрытия жилых, общественных и сельскохозяйственных зданий, равные полной нагрузке за вычетом длительной ее части;

г) нагрузки от подвижного подъемно-транспортного оборудования (погрузчиков, электрокаров, кранов-штабелеров, тельферов, а также полные нагрузки от мостовых и подвесных кранов);

д) полные значения снеговых нагрузок;

е) полные значения температурных климатических воздействий;

ж) ветровые нагрузки;

з) гололедные нагрузки.

К особым нагрузкам отнесены следующие:

а) сейсмические воздействия;

б) взрывные воздействия;

в) нагрузки, вызываемые резкими нарушениями технологического процесса, временной неисправностью или поломкой оборудования;

г) воздействия, обусловленные деформациями основания, которые сопровождаются коренным изменением структуры грунта (при замачивании просадочных грунтов) или оседанием его в районах горных выработок и в карстовых районах.

Следует отметить, что понятие кратковременной нагрузки не-однозначно. В одних случаях полная нагрузка представляет собой сумму длительной и кратковременной частей данной нагрузки. Такой подход логичен, понятен и во многих случаях соответствует реальному напряженно-деформированному состоянию конструкций, например, когда справедлив принцип независимости действия сил. Однако так бывает не всегда. Часто указанный принцип независимости сил неприменим. Поэтому в нормах проектирования наряду с упомянутым подходом предусмотрен и другой, а именно: длительная часть внешней нагрузки по величине и по смыслу остается той же, что и ранее, а вот в качестве кратковременной принимают не часть, а полную нагрузку. Какой из этих двух подходов следует принять для расчета конструкции зависит от тех условий, в которых работает конструкция. В связи с этим в некоторых случаях нормы проектирования устанавливают два значения нормативных нагрузок: пониженное – по существу длительная часть нагрузки, и полное – как кратковременная нагрузка, что отражено и в приведенном выше перечислении кратковременных нагрузок. Порядок определения нагрузок от различных воздействий, как силовых, так и несиловых, приведен в нормах проектирования [11].

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

По нормам проектирования [11] определяют нормативные значения снеговой и ветровой нагрузок для заданного населенного пункта.

Снеговую нагрузку вычисляют в той же последовательности, что и нагрузку от веса покрытия. Коэффициент перехода от веса снегового покрова земли к снеговой нагрузке на покрытие принять равным единице. Сосредоточенная нагрузка от снега приложена к крайней колонне в том же месте, что и нагрузка от веса покрытия. Определяют оба значения расчетных нагрузок от снега, выделив ее длительно действующую часть.

Ветровую нагрузку определяют как распределенную по высоте стойки. При этом учитывают высотные изменения ветрового давления в соответствии с указаниями норм [11].

Аэродинамические коэффициенты можно принять равными: с наветренной стороны 0,8 и с подветренной стороны 0,6. Ветровую нагрузку собирают с грузовой полосы, ширина которой равна продольному шагу колонн. При изображении эпюр давлений на крайние стойки следует помнить, что ветер действует на надземную часть здания, постепенно увеличиваясь с высотой.

Для определения крановых нагрузок следует выписать следующие сведения по заданным мостовым кранам (смотри приложение 1): грузоподъемность крана Q (по заданию), пролет крана (на 1,5 м меньше пролета здания), габариты крана – ширину B, базу A, высоту H, максимальное давление одного колеса крана на подкрановый рельс p_max, массу тележки G_t и массу всего крана G_cr. По габариту H следует проверить достаточность высоты надкрановой части колонны: зазор между низом стропильной конструкции и верхней точкой крана должен быть не менее 100 мм и желательно не более 400 мм.

Вертикальную и горизонтальную крановые нагрузки на крайнюю колонну определяют от двух сближенных кранов, установленных в наиболее невыгодное для колонны положение. Нетрудно убедиться, что таким положением будет следующее расположение кранов относительно рассматриваемой колонны: один кран установлен так, что одно колесо крана расположено по оси колонны, а второй кран вплотную приближен к первому со стороны другого пролета подкрановой балки. Сосредоточенные крановые нагрузки на колонну определяют по линиям влияния. При двух сближенных кранах следует учесть коэффициент сочетаний, равный 0,85. Длительная часть крановой нагрузки составляет половину нагрузки от одного крана.

Как и для остальных нагрузок, необходимо определить расчетные значения вертикальной и горизонтальной крановых нагрузок и выяснить места их приложения 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

• комбинации и сочетания нагрузок

• сущность коэффициентов сочетаний

• вероятностный характер изменчивости нагрузок

• учет коэффициентов условий работы

• порядок учета нагрузок при расчете сооружений

Лабораторная работа №5