Изгибающие моменты в колоннах от ветровых нагрузок.

Расчетные усилия, передаваемые на крайнюю колонну

Расчетная эквивалентная нагрузка от ветра на раму с наветренной стороны Р_экв=1,87кН/м, с подветренной стороны Р'экв=1,17кН/м. Сосредоточенная сила W, в уровне головы колонны W=10,944кН, l =H=13,35м, k= 0,306, k₁= 0.

Реакция конца левой колонны от действия ветровой нагрузки Р_экв=1,87кН/м.

Реакция конца правой колонны от действия ветровой нагрузки Р_экв=1,17кН/м.

Реакция связи в основной системе от сосредоточенной силы W

R_W= -W=-10,944кН

Реакция связи в основной системе R_1p=ΣR_i = -7,98-5,0-10,944=-23,92кН.

Горизонтальное смещение от воздействия R_1p = -23,92 кН.

 

 

Упругая реакция левой колонны R_e при R_Δ=845,3.

R_e=R₁+ Δ₁R_Δ=-7,98+0,0076·845,3=-1,55кН.

Упругая реакция правой колонны R_e при R_Δ=845,3.

R_e=R₁+ Δ₁R_Δ=-5,0+0,0076·845,3=1,42кН.

Упругая реакция средней колонны при R_Δ=1456,3.

R_e =Δ₁R_Δ=0,0076·1456,3=11,07кН.

Левая колонна

Изгибающие моменты от ветровой нагрузки.

В голове колонны (сечение 0-0). М_0-0= 0.

Сечение 1-1 и сечение 2-2.

М_1-1= М_2-2 =R_eH_в+ Р_экв H_в²/2=-1,55·4,95+ 1,87·4,95²/2= 26,3кНм.

По обрезу фундамента (сечение 3-3).

М_3-3=R_eH+Р_экв H²/2=- 1,55·13,35 + 1,87·13,35²/2 =145,95кНм.

Продольные силы от ветровой нагрузки равны нулю.

Средняя колонна

Изгибающие моменты от ветровой нагрузки.

В голове колонны (сечение 0-0). М_0-0= 0.

Сечение 1-1 и сечение 2-2. М_1-1= М_2-2 =R_eH_в+ 11,07·4,95= 54,8кНм.

По обрезу фундамента (сечение 3-3). М_3-3=R_eH=11,07·13,35 =147,78кНм.

Продольные силы от ветровой нагрузки равны нулю.

Правая колонна

Изгибающие моменты от ветровой нагрузки.

В голове колонны (сечение 0-0). М_0-0= 0.

Сечения 1-1 и 2-2.

М_1-1= М_2-2 =R_eH_в+ Р'_экв H_в²/2=1,42·4,95+1,17·4,95²/2= 21,36кНм.

По обрезу фундамента (сечение 3-3).

М_3-3=R_eH+Р_экв H²/2= 1,42·13,35 + 1,17·13,35²/2 = 123,22кНм.

Продольные силы от ветровой нагрузки равны нулю.

 

 

 

 

		Рис. 23. Эпюры усилий от ветровой нагрузки.

 

 

2.5. Таблицы расчетных усилий

 

Таблица 8

Расчетные усилия в крайней колонне

Нагрузка	Номера загружений	Коэффициент сочетаний	Сечения крайней колонны
Сечение 1-1	Сечение 2-2	Сечение 3-3
М кНм	N кН	М кНм	N кН	М кНм	N кН
Постоянная			94,97	768,33	-88,15	920,86	-89,09	1272,41
Снеговая полная			23,21	190,34	-14,86	190,34	-31,99	190,34
	0,9	20,89	171,31	-13,37	171,31	-28,79	171,31
Снеговая длительная	3а		11,61	95,17	-7,43	95,17	-16,0	95,17
3б	0,95	11,03	90,41	-7,06	90,41	-15,2	90,41
Вертикальная от двух кранов. Dmax на левой колонне			-148		255,8	734,2	4,65	734,2
	0,9	-133,2		230,22	660,78	4,19	660,78
Вертикальная длительная от двух кранов. Dmax на левой колонне	5а		74,0		127,9	367,1	2,33	367,1
5б	0,95	70,3		121,51	348,75	2,21	348,75
Горизонтальная Т от двух кранов на левой колонне			±28,45		±28,45		±96,12
	0,9	±25,61		25,61		86,51
Вертикальная от двух кранов. Dmax на средней колонне			-71,12		84,96	249,1	-37,43	249,1
	0,9	-64,08		76,46	224,19	-33,69	224,19
Вертикальная длительная от двух кранов Dmax на средней колонне	9а
9б	0,95
Горизонтальная Т от двух кранов на средней колонне			±5,84		±5,84		±15,75
	0,9	±5,26		±5,26		±14,18
От четырех кранов Dmax на средней колонне			-49,75		57,24	249,1	-4,81	249,1
	0,9	-44,78		51,52	224,19	-4,33	224,19
Ветровая слева			26,3		26,3		145,95
	0,9	23,67		23,67		131,36
Ветровая справа			-7,3		-7,3		-85,3
	0,9	-6,57		-6,57		-76,77
Основное сочетание нагрузок с учетом крановых и ветровых (γb1=1)	Мmax	N	Мmax	N	Мmax	N
1,3,15	1,5,7,15	1,5,7,15
129,64	858,74	191,35	1549,31	132,97	1933,19
Мmin	N	Мmin	N	Мmin	N
1,5,7,17	1,3,17	1,3,5,7,17
-70,41	768,33	-209,16	978,94	-263,4	2023,62
М	Nmax	М	Nmax	М	Nmax
1,2	1,3,5,7,15	1,3,5,7,17
196,58	958,67	177,98	1720,62	-263,4	2023,62
Основное сочетание с учетом только постоянных и длительных нагрузок	Мmax	N	Мmax	N	Мmax	N
1,3а	1,3а	1,3а
(γb1=0,9)	106,58	863,5	-220,73	983,7	-207,185	1368,12

 

Примечания.

 

Таблица 9

Расчетные усилия в средней колонне

Нагрузка	Номера загружений	Коэф-ент сочетаний		Сечения средней колонны
Сечение 1-1	Сечение 2-2	Сечение 3-3
М кНм	N кН	М кНм	N кН	Q кН	М кНм	N кН	Q кН
Постоянная				1132,1		1359,7			1439,6
Снеговая				380,68		380,68			380,68
	0,9		342,6		342,6			342,6
Крановая полная от двух кранов. Dmax на левой колонне			±46,8		±140,03	249,1	9,45	±60,67	249,1	9,45
	0,9	±42,12		±126,03	224,19	8,51	±54,6	224,19	8,51
Крановая длительная от двух кранов. Dmax на левой колонне	5а		23,4		70,02	124,55	4,73	30,34	124,55	4,73
5б	0,95	22,23		66,51	118,32	4,49	28,82	118,32	4,49
Крановая Т на левой колонне			±8,71		±8,71		1,76	±23,5		1,76
	0,9	±7,84		±7,84		1,58	±21,15		1,58
Крановая от двух кранов кранов Dmax на средней колонне			±160,92		±389,73	734,2	32,5	±116,64	734,2	32,5
	0,9	±144,83		±350,76	660,78	29,25	±104,98	660,78	29,25
Крановая длительная от двух кранов. Dmax на средней колонне	9а		80,46		194,87	367,1	16,25	58,32	367,1	16,25
9б	0,95	76,44		185,12	348,75	15,44	55,40	348,75	15,44
Крановая Т на средней колонне			±30,23		±30,23		7,2	±96,12		7,2
	0,9	±27,21		±27,21		6,48	±86,51		6,48
Крановая от четырех кранов на средней колонне						1209,3			1209,26
	0,9				1088,3			1088,33
Ветровая слева			54,8		54,8		11,07	147,78		11,07
	0,9	49,32		49,32		9,96			9,96
Ветровая справа			-54,8		-54,8		-11,07	-147,78		-11,07
	0,9	-49,32		-49,32		-9,96	-133		-9,96
Основное сочетание с учетом всех действующих нагрузок	Мmax	N	Мmax	N	Q	Мmax	N	Q
1,9,11,15	1,9,11,15	1,9,11,15
221,36	1132,1	427,29	2020,4	45,66	324,49	2100,38	45,66
Мmin	N	Мmin	N	Q	Мmin	N	Q
1,9,11,17	1,9,11,17	1,9,11,15
-221,36	1132,1	-427,29	2020,4	45,66	-324,49	2100,38	45,66
М	Nmax	М	Nmax	Q	М	Nmax	Q
1,2	1,3,13,15	1,3,13,15
	1512,78	49,32	2790,6	9,96		2870,53	9,96
Основное сочетание с учетом только постоянных и длительных нагрузок	Мmax	N	Мmax	N	Q	Мmax	N	Q
1,2	1,2	1,2
	1327,44					1624,6

 

2.6. Расчет крайней колонн ОПЗ

Сечение 1-1. Исходные данные. Бетон В15, R_b= 8,5 МПа, R_bt=0,7МПа, E_b=24000МПа (24,0·10⁶кН/м²), Арматура А400, R_s= R'_s =355MПа, Е_s= 20000МПа (20·10⁷кН/м²). Сечение колонны сплошное h×b =0,5×0,5м, а=а'=0,05м., h₀=0,55м. Высота верхней части колонны Нв=4,95м. Расчетные усилия в сечении приведены в таблице 1.

Таблица 1

Расчетные усилия в сечении 1-1
Мmax кНм	NкН	Мmin кНм	N кН	М кНм	Nmax кН
139,53	939,64	-70,41	768,33	118,18	958,67

 

При проведении расчетов прочности эксцентриситеты е₀ определяют с учетом прогибов. Разрешается рассчитывать конструкции по недеформированной схеме, а учет влияния прогибов оценивать путем умножения моментов на коэффициенты η_v и η_h. В курсовом проекте можно рассмотреть одну или две наиболее опасные комбинации усилий. В конкретном случае ограничимся расчетом на усилия: М_max=139,53кНм и N= 939,64кН. В соответствии с СП 52-01-2004 и /11/ прочность сжатых элементов следует рассчитывать с учетом вида нагрузок, для чего в выбранной комбинации необходимо указать отдельно усилия от вертикальных (M_v, N_v) и горизонтальных (M_h, N_h) нагрузок.

Таблица 2

Расчетное сечение	Усилия от вертикальных нагрузок	Усилия от горизонтальных нагрузок
Всех	Постоянных и длительных	Ветровых и крановых
Mv	Nv	M l	N l	Mh	Nh
1-1	115,86	939,64	105,99	858,74	23,67

Таблица 3

№	Вид закрепления	При вычислении коэффициентов
ψv	ψh
	Шарнирное опирание на двух концах	1,0 l	-
	Шарнирное опирание на одном конце и жесткая заделка на другом	0,7 l	1,5 l
	Шарнирное опирание на одном конце и податливая заделка на другом	0,9 l	2,0 l
	Жесткая заделка на двух концах	0,5 l	0,8 l
	Податливая заделка на двух концах	0,8 l	1,2 l
	Податливая заделка на одном конце и жесткая на другом	0,7 l	1,0 l
	Жесткая заделка на одном конце и незакрепленный конец на другом	-	2,0 l

Примечание. l – расстояние между концами элемента, l = Нв=4,95м.