6.1. Расчетная схема

Расчетная схема рамы это плоская стержневая система, где линии стержней представляют их продольные оси, проходящие через центр тяжести поперечных сечений (рис.12).

Рис.12 Расчетная схема рамы

H₁– расстояние от верха фундамента до нейтральной оси нижнего ригеля;H₂- расстояние между нейтральными осями смежных этажей (высота этажа);l_ГБ– расстояние между разбивочными осями (пролет главной балки);l_П- расстояние между промежуточными узлами на ригелях определяются шагом второстепенных балок (пролет плиты) (рис.2.), 1 – тип жесткости ригель, 2 – тип жесткости стойка, 3 – тип жесткости стена.

Многопролетные ригели междуэтажных перекрытий жестко связаны со стойками каркаса, шарнирно оперты на стены (продольные, поперечные). Многоэтажные стойки жестко сопряжены с фундаментом.

Каркас содержит три типа стержней (рис.13):

ригель – главная балка таврового сечения, высота ребра h_ГБ, ширина -b_ГБ, толщина полкиh'_f, ширина -b'_f(см. п.2.2, прил.2);

стойка промежуточная – колонна прямоугольного сечения, высота и ширина сечения h_К b_К(см.п.2.2);

стойка крайняя – участок наружной стены, высота сечения 0,64 м, ширина - l_ВБрасстояние между каркасами (пролет второстепенной балки).

В лицензионной программе ПК по расчету многоэтажных и многопролетных рам применяется один из численных методов, который предполагает введение каждого типа стержня двумя характеристиками:

EJ - изгибная жесткость;

EJ- осевая жесткость;

Момент инерции Jи площадь сеченияA- геометрические характеристики, определяются по правилам сопротивления материалов. Начальный модуль упругости бетона E_bсм.п.3.1. Модуль деформации каменной кладки /3/.

Рис.13 Сечения стержней рамы.

1 – ригель (главная балка); 2 – стойка промежуточная (колонна); 3 – стойка наружная (стена).

При составлении расчетной схемы каркаса следует описать сначала стойки, затем ригель для облегчения выборки усилий при расчете ригеля. При составлении расчетной схемы необходимо произвести нумерацию узлов, стержней и сечений (программа «СКАД» производит это автоматически при составлении расчетной схемы).

6.2. Нагрузки

На каркас действуют несколько видов нагрузок:

постоянные нагрузки:

- собственный вес конструкций (главные балки, колонны, стены), который равномерно распределен по длине элементов каркаса. Он принимается по сечению и объемной плотности материалов соответствующих элементов каркаса. Прикладывается в виде распределенной нагрузки на элементы каркаса. (программа «СКАД» учитывает собственный вес элементов конструкций при заданных геометрических характеристиках и плотности материалов автоматически). Нагрузку от собственного веса конструкций следует учитывать с коэффициентом надежности по нагрузке γ_f=(1,1÷1,3) (п.2.2/1/);

P_i - нагрузка, переданная на каркас от опорных реакций второстепенных балок от действия постоянной нагрузки (вес второстепенных балок, вес плиты, вес пола). Прикладывается в виде сосредоточенных сил в местах опирания второстепенных балок.

, кН, (22)

где g_ВБ- распределенная постоянная нагрузка на второстепенной балке, кН/м;l_ВБ- длина второстепенной балки (шаг каркасов) (рис.2);

P₂- вес конструкций покрытия здания. Зависит от типа кровли (плоская, шатровая), материала кровли, материала утеплителя (выбранный тип кровли, материалов согласуется с руководителем проекта). Прикладывается к верхнему ригелю рамы в виде распределенной нагрузки величиной:

, кН/м, (23)

где g_КР- вес конструкций покрытия здания (собирается в табличной форме по аналогии с табл.1), кН/м²;

временные нагрузки:

P₃- полная кратковременная нагрузка (полезная нагрузка) передается на каркас через опорные реакции второстепенных балок. Прикладывается в виде сосредоточенных сил в местах опирания второстепенных балок

, кН, (24)

где v_ВБ- временная нагрузка на второстепенной балке (10), кН/м;

P₄- временно длительная нагрузка передается на каркас через опорные реакции второстепенных балок. Прикладывается в виде сосредоточенных сил в местах опирания второстепенных балок:

, кН, (25)

где v'_ВБ- временно длительная нагрузка на второстепенной балке (11), кН/м;

P₅- давление снега на конструкции покрытия. Зависит от района строительства. В расчетах курсового проекта принимается для г.Абакана. Прикладывается к верхнему ригелю рамы в виде распределенной нагрузки величиной:

, кН/м (26)

где γ_f=(1.4÷1.6) - коэффициент надежности по нагрузке (п.5.7/2/);s₀- нормативное значение веса снегового покрова на 1м²горизонтальной поверхности (п.5.2/2/),s₀=1 кН/м² для района г.Абакана,;μ- коэффициент конфигурации кровли (пп.5.3-5.6/2/),μ=1 для малоуклонных кровель α≤25 гр.

P₆,P'₆- наветренное (активное) и подветренное (пассивное) давление ветра поперек здания на продольные стены. Зависит от района строительства. В расчетах курсового проекта принимается для г.Абакана. Прикладывается в виде переменной по высоте распределенной нагрузки на крайние стойки рамы поперечного каркаса здания (при продольном каркасе давление ветра вдоль здания воспринимают продольные стены):

, кН/м (27)

где P_6i- давление ветра наi-ом уровне здания,γ_f=1.4 - коэффициент надежности по нагрузке (п.6.11/2/);ω₀- нормативное значение ветрового давления на 1 м²боковой поверхности здания (п.6.4/2/),ω₀=0.38 кН/м² для района г.Абакана;k_i- коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте (п.6.5/2/). Для расчетов курсового проекта принимается тип местности В (городские территории, равномерно покрытые препятствиями высотой до 25 м);c- аэродинамический коэффициент (п.6.6/2/), для прямоугольных зданийc=0.8 - для активного давления,c=0.6 - для пассивного.