Расчет на опрокидывание конструкции от ветровой нагрузки: Расчет на опрокидывание

Содержание

Нагрузка по EN 1991-1-4 и безопасность от опрокидывания круглых цилиндров

Коэффициент надежности от опрокидывания Конструктивный элемент может опрокинуться.
Коэффициент надежности от опрокидывания = 1: Момент устойчивости и опрокидывающий момент равны. Модель неустойчива и не исключено, что она опрокинется.
Коэффициент надежности от опрокидывания 1: Модель не может опрокинуться.

Пример

В качестве примера рассмотрим круглый цилиндр диаметром 2,5 м и высотой 6 м. Он находится в зоне ветровой нагрузки 2 с категорией местности 3.






Pисунок 01 — Ветровая нагрузка

Фундаментальное значение основной скорости:
vb0 = 25,0 м/с

Коэффициент направленности:
cdir = 1

Коэффициент сезона:
cсезон = 1

Плотность воздуха при атмосферном давлении 1013 гПа и T = 10 ° C:
ρ = 1,25 кг/м³

Кинематическая вязкость воздуха:
ν = 15 ∙ 10-6 м 2/с  

Базовая скорость:
vb = cdir ∙ cсезон ∙ vb0 = 25,0 м/с

Базовое скоростное давление:
qb = 1/2 ∙ ρ ∙ vb2 = 0,391 кН/м²

Пиковое скоростное давление:
qp = 1,5 ∙ qb = 0,586 кН/м²

Пиковая скорость:

Формула 1





vze = 2 · qpρ = 30,619 m/s

Эквивалентная шероховатость поверхности:
k = 0,2 мм (оцинкованная сталь)

Соотношение эквивалентной шероховатости поверхности и ширины:
k/b = 8 ∙ 10-5

Число Рейнольдса:

Формула 2





Re = b · vzev = 5,1 · 106

Коэффициент силы цилиндров без свободного потока:

Формула 3





cf0 = 1,2 + 0,18 · log (10 · kb)1 + 0,4 · log (Re106) = 0,7666

Эффективная гибкость:
λ = l/b = 2,4

Коэффициент конечного эффекта:
ψλ = 0,65

Коэффициент конструкции:
cs cd = 1

Расчетная площадь:
Aref = l ∙ b = 15 м²

Коэффициент силы:
cf = cf0 ∙ ψλ = 0,498

Сила ветра:
Fw = cs cd ∙ cf ∙ qp ∙ Aref = 4,377 кН

Нагрузка на поверхность от ветра:
Fw = Fw/Aref = 0,29 кН/м²

Коэффициент устойчивости при опрокидывании

Высота круглого цилиндра:
h = 6 м

Расстояние между опорами:
а = 1,35 м

Собственный вес:
FG = 18,495 кН

Момент опрокидывания:
MK = Fw ∙ h/2 = 13,13 кНм

Момент устойчивости:
MS = FG ∙ a/2 = 12,48 кНм

Коэффициент надежности от опрокидывания:
η = MS/MK = 0,95

Если для расчета используется программа RFEM, то по положению результирующих можно определить, что они находятся в пределах его выступа за опрокидывающейся кромкой кругового цилиндра. Таким образом, модель была бы неустойчивой, если бы опоры не были дополнительно защищены от выдергивания.






Pисунок 02 — Положение результирующих

Литература
[1]Еврокод 1: Воздействия на конструкции — Часть 1-4: Общие воздействия — Ветровые воздействия; EN 1991-1-4: 2005 + A1: 2010 + AC: 2010
[2]Национальное приложение — Национальные параметры — Еврокод 1: Воздействия на конструкции — Часть 1-4: Общие воздействия — воздействия ветра

Методика расчета рекламных конструкций на нагрузки и воздействия

 

Вступительная часть

Наружная реклама устанавливается в
городских условиях, как на отдельно стоящих
конструкциях, так и на частях зданий и
сооружений. В открытой атмосферной среде
рекламные конструкции подвергаются атмосферной
коррозии, физическому воздействию от ветровых и
динамических нагрузок и, статическим нагрузкам
от сезонного снегового покрова и наледенения. На
базе комплексного воздействия нагрузок на
конструкцию определяется принцип расчета
элементов конструкции. Этот принцип
основывается на следующей последовательности:

1. Учитывается географическое место
расположения  рекламной конструкции — район
ветровых нагрузок СНиП 2.01.07-85, обязательное
Приложение 5 «Карты районирования территории
СССР по климатическим условиям». На карте
выбирается район силы ветра Wo и P -
снеговая нагрузка данного района.

2. Определяется высота размещения
рекламной конструкции — Z (этот показатель влияет на коэффициент
типа местности — таблица 6 СНиП 2.01.07.85), K — коэффициент типа
местности.

3. Далее используются
аэродинамические коэффициенты внешнего
давления, принимаемых по Приложению 4.

Таким образом мы подошли к
фактическому расчету прочности элементов
конструкции. Формула расчета включает в себя все
факторы воздействия различных сил в данной среде
:  Wm=Wo*K*C  где
  Wo — нормальная
нагрузка, зависящая от района, К — коэффициент зависящий от высоты, С -
аэродинамическийкоэффициент по Приложению 4.

Примечание: Учитывая
последний опыт работы в городских сезонных
условиях следует принимать во внимание
экстримальные ситуации связанные с ураганными
ветрами, превосходящими по силе воздействия
нормативные значения в 1,5-2 , а то и в 2,5 раза!

Исходя из этих условий, целесообразно при
расчетах учитывать дополнительный коэффициент Со=2,0 (назовем его
-коэффициент пульсаций).  Таким образом
формула расчета приобретает следующий вид: Wm=Wo*K*C*Со

Следующий этап расчета, учитывает
статическое воздействие на рекламную
конструкцию от снега и льда:  — определяется
нормативное значение нагрузки от снега (см.
Приложение 5 СНиП 2.01.07-85), коэффициент наледи f=1.4

Основная часть:

Основная часть в методике расчета
объединяет все условия воздействия на рекламную
конструкцию, определяемые формулами: Wm=Wo*K*C*Со и
P=Po*f

Прочностные характеристики
металлических элементов (как и сами элементы и их
сечения) применяемых при изготовлении рекламных
конструкций подбираются по сортаменту сечений
металла исходя из фактического расчета. G=f*N/F где N — нормальная сила, F- сечение элемента, f — понижающий коэффициент зависящий от
гибкости — Y=L/r где L — длина элемента, r — радиус инерции, если
элемент работает только как стержень, т.е.без
изгибающих моментов. В противном случае расчет
производится по формуле Go=M/W , где Go=2300кг/кв.см -
предельная величина напряжения в стальных
элементах, используемых при производстве
рекламных конструкций.

Следует обратить особое внимание
на выбор расчетной схемы. Првильный выбор
расчетной схемы зависит от понимания работы
конструкции в условиях внешних сил
(курс
сопромата, термеха, строительной механики). При
расчетах отдельностоящих рекламных конструкций
необходимы расчеты на опрокидывание, выбор
фундамента и т.д., мы не ставим себе целью научить
кого то  (в этой статье) выполнять инженерные
расчеты. Все выше перечисленное является лишь
кратким руководсвом по составу расчетов и ни
какой образовательной нагрузки не несет.

Вы задавались вопросом как правильно рассчитать нагрузку на опору освещения?

Опоры освещения проектируются в зависимости от места монтажа, их габаритных характеристик, нагрузок, условий эксплуатации и мест установки. При произведении расчетов следует учитывать все факторы, воздействующие на опоры, а также места монтажа, геологию местности, тип обслуживания и место их расположения. В зависимости от данных факторов, может быть изменена высота, масса опоры, тип основания, консоль для светильников.

 

Выносные консоли устанавливаются для удобства монтажа, обслуживания и качественного освещения проезжей части. Отклонения по горизонтали, вертикали, а также длина консоли регламентирована государственными стандартами.

 

Расчет нагрузки

На опоры освещения воздействуют порывы ветра, колебания грунта, возможны механические воздействия в случае аварии и др. факторы. Все они обязательно учитываются при проектировании. Динамические нагрузки на конструкции напрямую зависят от общей массы, парусности и других факторов. Общая масса рассчитывается исходя из суммарных данных всех элементов, таких как:

  • Консоли;
  • Светильники;
  • Арматура;
  • Сама опора;
  • Линии электропередачи;
  • Основания опор.

При произведении расчётов учитываются коэффициенты, созданные для различных компоновок конструкций. Согласно СНиП 2.01.07-85 производятся расчёты ветровой нагрузки на опоры освещения, в зависимости от габаритов конструкции.

Высота опор

Расчёты высоты выполняются согласно государственным стандартам и ПУЭ:

  • Установка приборов освещения над проезжей частью должна составлять не менее 6,5 метров. Для опор используется вынос консоли, расположенный над или под воздушной линией (только при обслуживании с автовышки, при ином типе обслуживания приборов освещения, они устанавливаются ниже воздушных линий электропередачи). Вынос консоли для обслуживания с вышки должен быть не менее 0.6 метра, высота должна быть от 8 до 9 м.
  • Над пешеходными зонами приборы освещения монтируются на высоте свыше 3 метров.
  • Стандартов по высоте приборов освещения на газонах, декоративного освещения не регламентирована.
  • Светильники устанавливаются ниже уровня земли при устройстве дренажных и иных систем водоотвода.

Металлические конструкции наиболее устойчивы к воздействию различных факторов, их монтаж наиболее безопасен вне зависимости от условий эксплуатации.

Расчет устойчивости опор

Для опор изготавливается бетонный фундамент, в зависимости от геодезии места монтажа. В случае, если их не имеется, расчеты выполняются исходя из стандарта прочности 150 Нм2. Высота устанавливаемой мачты напрямую влияет на глубину и параметры бетона. В различных типах грунтов могут применяться бетоны, устойчивые к их особенностям.

 

Расчёты устойчивости опоры производятся отделом технического контроля завода — изготовителя. Производится проверка таких параметров как:

  • Скручивание;
  • Удар;
  • Изгиб;
  • Опрокидывание.

Анализируя состояние конструкций после испытаний, она может быть изменена или принята для монтажа. При использовании опоры в жестких условиях, разрабатываются более прочные аналоги, в соответствии с государственными стандартами.

Исследование устойчивости башенных кранов при воздействии ветровых нагрузок

Тарасова Татьяна Владимировна
Пермский национальный исследовательский политехнический университет
Студент

Tarasova Tatiana Vladimirovna
Perm National Research Polytechnic University
student

Библиографическая ссылка на статью:
Тарасова Т. В. Исследование устойчивости башенных кранов при воздействии ветровых нагрузок // Современные научные исследования и инновации. 2016. № 6 [Электронный ресурс]. URL: https://web.snauka.ru/issues/2016/06/68604 (дата обращения: 26.01.2022).

Башенные краны уже на протяжении десятков лет являются неотъемлемой частью пейзажа больших городов и, конечно же, многоэтажного строительства. Однако, работа без аварий, работоспособность в любых условиях, безотказность и эксплуатационная безопасность башенных крана не так часто встречаются в нашей жизни. Из-за срока службы крана, влияния на него различных факторов и условий надежность снижается, и, таким образом, число аварий увеличивается. Так, на строительных площадках около 82% процентов аварий со смертельным исходом среди подъемных сооружений принадлежат кранам. Из года в год аварийность остается на высоком уровне.

Среди основных причин аварий кранов на строительных площадках называют нарушение техники безопасности, износ рабочего оборудования, допуск к работе неквалифицированных рабочих и другие. Однако есть причины, которые сложно прогнозировать: таким примером может стать воздействие штормовых порывов ветра, превышающих допустимый в несколько раз. В последнее время возросло число катастроф с участием башенных кранов по причине высокой скорости ветра. Наиболее опасны ветра, вызванные локальными метеорологическими процессами, спрогнозировать которые очень сложно. Так как безопасность грузоподъемного транспорта, в частности и грузоподъемных кранов, зависит от ветровых нагрузок, обязательно нужно улучшать способы уведомления крановщиков и индивидуальные меры – как защитить кран при усилении ветра. Например, при разрабатывании башенных кранов должно уделяться огромное внимание устойчивости. Необходимо учитывать ряд усилий, воспринимаемых краном: статическое и динамическое воздействия от груза, собственной массы металлической конструкции крана, так же ненормируемые воздействия, возникающие при резком изменении погодных условий и др.

Свободно стоящие башенные краны должны обладать определенной устойчивостью для того, чтобы обеспечить безопасность строительных процессов в любых погодных условиях, в частности и при ветровых нагружениях [1].

На всей территории России выделяют семь ветровых районов и при проектировании учитывают, какие в данных районах возможны скорости ветров [2]. При осуществлении расчета грузовых кранов следует  учитывать помимо статических составляющих ветра динамические, проявляющиеся в непредсказуемом возрастании скорости и силы ветров и, тем более, при резких порывистых ветрах.

Для того, чтобы обеспечить устойчивость крана, как правило, применяют утяжелители, применяя добавочные балласты, или же изменяют конструкцию. Однако, повышение веса конструкции ведет к увеличению ее стоимости, а так же времени, необходимому на монтаж и демонтаж конструкции. Но если уменьшать массу крана, возрастает вероятность опрокидывания, поэтому при расчете будем брать средние величины масс конструкции крана и коэффициента запаса устойчивости, который зависит от установочной обрасти [3].

В связи с совершенствованием технологий в строительстве на рынке России каждый год появляются современные конструкции башенных кранов, отличающихся легкостью и возможностью монтажа без использования дополнительных механизмов. В них главные несущие части конструкции связаны между собой шарнирами, и такие краны применяются, как правило, в малоэтажном строительстве.

С помощью современных методик подсчета получилось снизить вес и габаритные размеры крана, что облегчило работу при транспортировании и монтаже крана. И, даже, несмотря на возникновение мощных штормовых порывов ветра, кран остается устойчивым благодаря оптимизации конструкции.

В общем смысле устойчивость  определяется грузовой характеристикой крана. Грузовая характеристика состоит из трех областей: зона устойчивости – такое сочетание двух параметров крана (вылета стрелы и грузоподъемности), при которых коэффициент запаса устойчивости принимает значение больше 1,15 и соответствует безопасной эксплуатации крана. Второй зоной является зона опрокидывания – это такая зона, в которой коэффициент запаса устойчивости принимает значение меньше минимально допустимого коэффициента. И в этом случае  эксплуатация крана невозможна, а если она допускается, то это приводит к авариям. И третяя зона- это собственно граница устойчивости – граница между областями безопасной и небезопасной  эксплуатацией. Главной задачей машиниста и всех рабочих является недопустить ситуацию, соответствующую границе устойчивости, так как в это время кран может потерять устойчивость.

 

Возникающую задачу, основной проблемой которой является обеспечение безопасности и устойчивости кранов в присутствии ветровых нагрузок, рассмотрим на примере башенного крана КБ-235 Российского производства.

Ветровая нагрузка определяется по следующей формуле [6]:

Fc=Ai*qp*cx*k*n,                                                                  (1)

где Ai— наветренная площадь; qp— динамическое давление ветра; cx -коэффициент аэродинамической силы; k- коэффициент возрастания динамического давления по высоте; n – коэффициент перегрузки.

Рассмотрим КБ-235: здесь устройство состоит из профилей, находящихся на разных высотах квадратного и круглого сечения. Коэффициент возрастания динамическое давление и коэффициент аэродинамической силы отличаются, поэтому стоит выделять зоны по всему крану для расчета. Так, первая зона будет состоять из верхней части, включающую в себя стрелу, тележку, крюковую подвеску, стропила и оттяжки. Вторая зона будет представлять собой среднюю часть: стропила башни, гидроцилиндр и оттяжки. Третья зона- это основание, поворотная платформа и балласт [7].

В результате формула (1) преобразуется:

Fc=((A1*c1*k1)+(A2*c2*k2)+…+(Ai*ci*ki ))*qp *n                        (2)

Однако, формула (2) верна только ветра, направленного перпендикулярного наветренной поверхности крана. Рассчитаем действия ветра  относительно ребер опрокидывания под углами α = 0°, 15°, 30°, 45°, 60°, 75° и 90° градусов на металлическую конструкцию крана и грузами 9,5 кН, 20 кН и 40 кН на вылетах стрелы 10,8 м, 19,3 м и 35 м.

     а)                                                                    б)

Рис. 2. Расчетная схема при повороте стрелы на угол а:

а) вид сверху; б) вид сбоку;

l1,2,3 — плечи от центра масс расчетной зоны до опорной поверхности,

l4— плечо от ребра опрокидывания до центра масс,

α – угол поворота стрелы крана в плане,

а – размер основания крана в плане.

 

Принимая, что скорость ветра действует на повернутую стрелу крана,  формула (2) приобретет следующий вид:

Fc=((A1*c1*k1)+(A2*c2*k2)+…+(Ai *ci*ki ))* cosα *qp *n,                               (3)

где cosα — коэффициент поворота стрелы.

Немаловажную роль в расчете играет коэффициент запаса устойчивости, который определяет непосредственно устойчивость крана. Именно определение этого коэффициента или недопущения его критического значения является важнейшей задачей. Коэффициент запаса устойчивости определяется как отношение восстанавливающего момента крана, пытающегося удержать кран в устойчивом состоянии  к опрокидывающему моменту, стремящемуся его опрокинуть.

k≥Mвос/Mопр                                                                                                       (4)

Согласно правилам безопасности он должен быть не меньше 1,15 [8].

На свободно стоящий кран действует опрокидывающий момент, действие которого ограниченного ребрами опорной плоскости. В нашем случае мы рассматриваем  две взаимно перпендикулярные оси опрокидывания 1-1 и 2-2.

В первом случае, когда α = 0°,  опрокидывающий момент возникает только от воздействия ветровых нагрузок.

Мопр=(F1 l1)+ (F2 l2)+ (F3 l3),                                                            (5)

где l1,2,3 — плечи от центра масс расчетной зоны до опорной поверхности.

При случаях, когда башня будет поворачиваться на углы α = 15°.. 90° и часть стрелы будет передвигаться за ребром опрокидывания, будет возникать дополнительный опрокидывающий момент, равный:

Мопр=(F1 l1)+ (F2 l2)+ (F3 l3)+(m l4)+(Qi li),                            (6)

где m – масса стрелы за ребром опрокидывания; l4— плечо от ребра опрокидывания до центра масс;  Qi — масса груза;  li— плечо от ребра опрокидывания до центра масс груза.

В первом положении стрелы, когда α = 0° градусов, восстанавливающий момент Mвос имеет  наибольшее значение относительно оси 1-1, потому что собственный вес крана и вес груза лежат в области, расположенной до ребра опрокидывания  1-1.

Mвос=(Q1*a/2)+ (Q2*a/2)+…+ (Qi*a/2),                                                     (7)

где Q1, Q2, Qi    —вес элементов конструкции и груза;   — расстояние до ребра опрокидывания 1-1.

Результаты всех вычислений относительно ребра 1-1 приведены в табл.1.

Из результатов, полученных из расчета можно увидеть, что появление  наибольшего коэффициента запаса устойчивости наблюдается в том случае, если угол поворота стрелы крана равен 0.

При рассмотрении линии опрокидывания 2-2 ситуация будет противоположной: при а = 0 максимальным будет опрокидывающий момент, и при этом момент, возникающий от ветровых нагрузок, будет оказывать влияние только вдоль ребра 1-1.

Ветровая нагрузка имеет следующий вид:

Fc=((A1*c1*k1)+(A2*c2*k2)+…+(Ai *ci*ki ))* sinα *qp *n

Все полученные результаты запишем в табл.1.

На всей территории России выделяют семь ветровых районов и при проектировании учитывают, какие в данных районах возможны скорости ветров [2]. При осуществлении расчета грузовых кранов следует  учитывать помимо статических составляющих ветра динамические, проявляющиеся в непредсказуемом возрастании скорости и силы ветров и, тем более, при резких порывистых ветрах.

Из-за того, что скорость ветра меняется и очень часто воздействует порывами, часто сменяет свое направление и силу за короткое время, постоянно существует опасность, что кран опрокинется в сторону линии опракидывания 1-1 или 2-2, где мы можем наблюдать самые маленькие коэффициенты запаса устойчивости. Это связано с динамикой ветровой нагрузки, воздействующей как на металлическую конструкцию крана, так и на подвешенный груз, который раскачивается от этого воздействия [8].

Свободно стоящие башенные краны должны обладать определенной устойчивостью для того, чтобы обеспечить безопасность строительных процессов в любых погодных условиях, в частности и при ветровых нагружениях. Скорость воздуха при ветре непостоянна и характеризуется пиковыми значениями, что предопределяет динамичность ветрового воздействия. Метод расчета ветровой нагрузки на объект заключается в учете кинетической энергии движущегося воздуха (скоростного напора), который определяет наибольшее возможное давление в движущемся с некоторой скоростью воздушном потоке в точках, где скорость обращается в нуль.

С помощью расчета мы получили те положения стрелы крана в зависимости от направления ветра, при котором опасность опрокидывания самая большая. Из таблицы 1 видно, что при рассмотрении ребра опрокидывания 1-1 опасным является положение, соответствующее α = 0°, а при рассмотрении ребра 2-2 поворот стрелы башенного крана при α = 90°. В этих случаях коэффициент запаса устойчивости принимает минимальное значение 1,25, что обеспечивает устойчивость крана при воздействии ветровых нагрузок.

Таблица 1-Результаты вычислений устойчивости крана 

Расчетные случаи

,

кНм

, м

Вес груза, кН

, кНм

, кНм

k

α= 0°*

α= 90°

113

885,6

113

7,80

10,8

40

933,6

113

8,20

19,3

20

909,5

113

8,13

35

9,5

887,7

113

7,84

α= 15°*

α= 75°

108

915,2

179,8

5,22

10,8

40

915,2

207,8

4,51

19,3

20

915,2

236,7

3,86

35

9,5

915,2

186,5

4,85

α= 30°*

α= 60°

99,5

1001,3

364,3

2,76

10,8

40

1001,3

496,1

2,02

19,3

20

1001,3

515,3

1,96

35

9,5

1001,3

378,5

2,66

α= 45°

 

80,5

1087

487,6

2,21

10,8

40

1087

708,8

1,53

19,3

20

1087

717,4

1,51

35

9,5

1087

508,7

2,32

α= 60°*

α= 30°

56,9

1152

560,7

2,01

10,8

40

1152

852,6

1,35

19,3

20

1152

852,6

1,26

35

9,5

1152

587,5

1,89

α= 75°*

α= 15°

44,6

1191

601,3

1,83

10,8

40

1191

935,4

1,31

19,3

20

1191

932,9

1,31

35

9,5

1191

631,6

1,79

α= 90°*

α= 0°

34,9

1196

607,1

1,89

10,8

40

1196

955,31

1,25

19,3

20

1196

951,5

1,25

35

9,5

1196

640,7

1,88

Знаком * отмечены вычисления относительно 2-2.

Обеспечение устойчивости крана является наиважнейшей задачей на строительной площадке, которую необходимо контролировать на всех этапах строительства. Особенно свободно стоящие башенные краны должны обладать необходимой устойчивостью для того, чтобы обеспечить безопасность строительных процессов в любых погодных условиях, в частности и при ветровых нагрузках. При контроле коэффициента запаса устойчивости он должен быть больше необходимого коэффициента, и на грузовой характеристике крана сочетание вылета стрелы и массы груза всегда должны находится в зоне устойчивости, иначе возрастает опасность возникновения аварийной ситуации.

Ветровые нагрузки не раз являлись причиной аварий, поэтому необходимо делать предварительный расчет крана на устойчивость от ветровых нагрузок в зависимости от конструктивных характеристик выбранного крана и условий строительной площадки, ветрового района строительства.

Библиографический список

  1. ГОСТ Р 54769-2011 Краны грузоподъемные. Общие требования к устойчивости. – 2011. – С. 18.
  2. РД 22-166-86. Руководящий нормативный документ. Краны башенные строительные. Нормы расчета. – 1987. – С. 40.
  3. Коган И.Я. Строительные башенные краны.- 5-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение. – 1994. – С. 379.
  4. Невзоров Л. А., Зарецкий А. А., Волин Л. М. и др. Башенные краны. М. Машиностроение. — 7-е изд. — М.: ИЦ «Академия». – 2010. – С. 448.
  5. Барсов И.П., Станковский А.П. Строительные машины и их эксплуатация. – 3-е изд., перебаб. И доп. М Стройиздат. – 1993г. – С. 366.
  6. Справочник по кранам: В 2т. Т.1. Характеристика материалов и нагрузок. Основы расчета кранов. Их приводов и металлических конструкций/   В.И. Брауде, М.М. Гохберг, И.Е. Звягин и др. Под общ. ред. М.М. Гохберга. – Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние. – 2001. –С. 536.
  7. Справочник Невзоров Л.А., Пазельский Г.Н., Романюха В.А. Строительные бешенные краны серии КБ. Справочник. – М.: Машиностроение. – 1991г. – С. 352.
  8. Правила устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов: ПБ 10-382-00 с имз. от 28.10.2008 М.: Госгортехнадзор России: изд-во «Деан». – 2009. – С. 272.
  9. Сидельщиков А.В.,Булатов Б.Л. Устойчивость башенных кранов при переменных эксплуатационных состояниях./ Сидельщиков А.В.,Булатов Б.Л. //Вестник Астраханского государственного технического университета. – 2012. – С. 41-43.


Количество просмотров публикации: Please wait

Все статьи автора «TarasovaTV59»

Проектирование рекламного щита, билборда, billboard

Проектирование рекламного щита, билборда (billboard),- это разработка конструкции, включающая проверку на механическую прочность и выпуск рабочих чертежей. В данном случае, по эскизу заказчика была разработана конструкция билборда и создана 3d-модель (стойки, три фермы и панели, прикрепленные к фермам).

После того, как прошло согласование конструкции с заказчиком, предоставленной в виде объемной модели, мы приступили к расчету рекламного щита на механическую прочность. В программе создается расчетная схема, граничные условия и задаются нагрузки.

Расчетная схема. Представляет собой трехмерную опору с установленными панелями. Как показано на рисунке выше.

Граничные условия.

Опоры билборда закреплены от трех линейных смещений, соответствующих болтовому креплению к фундаменту.

Нагрузки.

На билборд действует ветровая нагрузка. Ветровая нагрузка приложена в виде распределенного давления на наветренную и подветренную поверхности.

Величина нагрузки определена по СНиП 2.01.07-85, (учитывается ветровой район и тип местности). Было выбрано два сочетания нагрузок, с учетом собственного веса конструкции.

  

Проведен модальный анализ для учета значения пульсационной составляющей ветровой нагрузки на заданной высоте, согласно СНиП 2.01.07-85.

Далее, запускаем модель в расчет по первому сочетанию нагрузок, а после по второму:

 

Получаем данные о напряжённо-деформированном состоянии конструкции билборда и о силах, растягивающих болты.

Так же были проведены следующие расчеты:

— расчет анкерных болтов, которыми билборд крепится к фундаменту;

— расчет на опрокидывание металлоконструкции закрепленной на фундаменте.

Результаты расчета показали, что конструкция билборда соответствует условиям прочности и условиям устойчивости от опрокидывания под воздействием ветровой нагрузки.

На основании прочностных расчетов, были выпущены рабочие чертежи рекламного щита (сборочные чертежи и деталировка).

Гарантируем качество и надежность выполненной нами работы!

5.4. РЕКОМЕНДУЕМЫЙ РАСЧЕТ НАГРУЗОК НА ОСНОВАНИЕ И ФУНДАМЕНТ РЕЗЕРВУАРА [Приказ Ростехнадзора от 26.12.2012 N 780] — последняя редакция

5.4. РЕКОМЕНДУЕМЫЙ РАСЧЕТ НАГРУЗОК НА ОСНОВАНИЕ
И ФУНДАМЕНТ РЕЗЕРВУАРА

5.4.1. Нагрузки, передаваемые с корпуса на основание и фундамент резервуара, определяются в зависимости от конструктивных, технологических, климатических, сейсмических нагрузок и их сочетаний, приведенных в таблице 19 настоящего Руководства по безопасности.

Таблица 19. Сочетания воздействий для расчета нагрузок на фундаменты

┌────────────────────────┬────────────────────────────────────────────────┐
│      Вид нагрузки      │   Сочетание воздействий для расчета нагрузок   │
│                        │                 на фундаменты                  │
│                        ├────────────────────┬──────────────────┬────────┤
│                        │        1, 2        │        3         │   4    │
│                        ├────────────────────┼──────────────────┼────────┤
│                        │Условия эксплуатации│   Проверка на    │Условия │
│                        │  и гидравлических  │  опрокидывание   │земле-  │
│                        │     испытаний      │пустого резервуара│трясения│
├────────────────────────┼────────────────────┼──────────────────┼────────┤
│Вес продукта (или воды) │         +          │         -        │    +   │
├────────────────────────┼────────────────────┼──────────────────┼────────┤
│Вес корпуса и крыши     │         +          │         +        │    +   │
│резервуара              │                    │                  │        │
├────────────────────────┼────────────────────┼──────────────────┼────────┤
│Вес стационарного       │         +          │         +        │    +   │
│оборудования            │                    │                  │        │
├────────────────────────┼────────────────────┼──────────────────┼────────┤
│Вес теплоизоляции       │         +          │         +        │    +   │
├────────────────────────┼────────────────────┼──────────────────┼────────┤
│Внутреннее избыточное   │         -          │         +        │    +   │
│давление                │                    │                  │        │
├────────────────────────┼────────────────────┼──────────────────┼────────┤
│Вакуум                  │         +          │         -        │    -   │
├────────────────────────┼────────────────────┼──────────────────┼────────┤
│Снеговая нагрузка       │         +          │         -        │    +   │
├────────────────────────┼────────────────────┼──────────────────┼────────┤
│Ветровая нагрузка       │         +          │         +        │    -   │
├────────────────────────┼────────────────────┼──────────────────┼────────┤
│Сейсмическая нагрузка   │         -          │         -        │    +   │
└────────────────────────┴────────────────────┴──────────────────┴────────┘

5. 4.2. В состав нагрузок, передаваемых по контуру стенки резервуара на его фундамент, входят нагрузки двух типов.

Нагрузки первого типа, обеспечивающие осесимметричное распределение усилий по контуру стенки, включают:

вес резервуара с учетом оборудования и теплоизоляции, за вычетом центральной части днища;

снеговую нагрузку;

избыточное давление и разрежение в газовом пространстве резервуара.

Нагрузка второго типа возникает от ветрового воздействия на корпус резервуара и создает кососимметричное распределение усилий по контуру стенки.

Ветровая нагрузка вызывает появление опрокидывающего момента, вычисляемого относительно точки, расположенной на оси симметрии опорного контура стенки с подветренной стороны резервуара. Нагрузки первого типа создают момент, препятствующий опрокидыванию резервуара.

5.4.3. Перечень рекомендуемых расчетов:

определение нагрузок на центральную часть днища в условиях эксплуатации, гидро- и пневмоиспытаний и при сейсмическом воздействии;

расчет максимальных и минимальных нагрузок по контуру стенки в условиях эксплуатации и при сейсмическом воздействии;

проверку на отрыв окраек днища от фундамента при действии внутреннего избыточного давления на пустой резервуар;

проверку на опрокидывание пустого резервуара путем сравнения опрокидывающего момента и момента от удерживающих сил;

проверку резервуара с продуктом на опрокидывание в условиях землетрясения;

расчет анкеров, если происходит отрыв окраек днища от фундамента при действии внутреннего давления на пустой резервуар;

расчет анкеров, если устойчивость пустого резервуара от опрокидывания не обеспечена;

расчет анкеров, если устойчивость резервуара с продуктом от опрокидывания при землетрясении не обеспечена.

5.4.4. Расчет нагрузок на основание и фундамент резервуара при землетрясении рекомендуется производить специализированными организациями.

5.4.5. Опрокидывающий момент , МН·м, действующий на резервуар в результате ветрового воздействия, рекомендуется вычислять по формуле:

, (41)

где опрокидывающий момент от действия ветра на стенку , МН·м, определяется по формуле:

. (42)

Опрокидывающий момент от действия ветра на крышу определяется по формуле:

, (43)

где = 10 м — базовый параметр;

— коэффициент надежности по опасности;

— высота стенки, м;

D — диаметр резервуара, м;

— нормативное значение ветрового давления, МПа.

5.4.6. Расчетная погонная нагрузка по контуру стенки характеризуется максимальным и минимальным значениями, соответствующими диаметрально противоположным участкам фундамента в соответствии с рисунком 28 настоящего Руководства по безопасности. Максимальная и минимальная нагрузки определяются соответственно как сумма и разность максимальных нагрузок первого и второго типа (с учетом знаков). Расчетную нагрузку по контуру стенки в основании резервуара рекомендуется определять по формулам:

, . (44)

Рисунок 28 (не приводится)

5.4.7. Расчетная вертикальная нагрузка , МН на фундамент резервуара, соответствующая расчетному сочетанию нагрузок 1 (см. таблицу 19), составляет:

, (45)

где — коэффициент надежности по опасности;

— вес листов настила крыши, МН;

— вес стенки, МН;

— вес оборудования на стенке, МН;

— вес оборудования на крыше, МН;

— вес теплоизоляции на стенке, МН;

— вес крыши, МН;

— вес теплоизоляции на крыше, МН;

— расчетная снеговая нагрузка на поверхности земли, МПа, определяемая по СП 20.13330.2011 «Свод правил «СНиП 2.01.07-85*. Нагрузки и воздействия», утвержденному приказом Минрегиона РФ от 27 декабря 2010 г. N 787;

— нормативное значение вакуума, МПа;

= 0,85 при D 60 м;

= 1,0 при D > 100 м;

= 0,85 + 0,00375 x (D — 60) — в промежуточных случаях;

D — диаметр резервуара, м;

, , — коэффициенты сочетаний для длительных нагрузок, назначаемые в соответствии с СП 20. 13330.2011 «Свод правил «СНиП 2.01.07-85*. Нагрузки и воздействия», утвержденным приказом Минрегиона РФ от 27 декабря 2010 г. N 787, (пп. 6.2, 6.3) для основной по степени влияния нагрузки = 1, для остальных = 0,95.

5.4.8. Нагрузки на центральную часть днища определяются исходя из величины внутреннего избыточного давления, максимального проектного уровня налива и плотности продукта (эксплуатация) или воды (гидро- и пневмоиспытания). Эту нагрузку рекомендуется определять по формулам:

а) нагрузка , МПа, на основание под центральной частью днища при эксплуатации:

, (46)

б) нагрузка , МПа, на основание под центральной частью днища при гидро- и пневмоиспытаниях:

, (47)

где — коэффициент надежности по ответственности;

g — ускорение свободного падения, м/;

— плотность продукта, т/;

— плотность воды, используемой для гидравлических испытаний, т/;

— плотность металла, т/;

H — высота налива продукта при эксплуатации, м;

— высота налива воды при гидравлических испытаниях, м;

p — нормативное избыточное давление в газовом пространстве, МПа;

— номинальная толщина центральной части днища резервуара, м.

5.4.9. Рекомендации по установке анкеров.

5.4.9.1. Анкеровка корпуса резервуара рекомендуется, если:

происходит отрыв окраек днища от фундамента при действии внутреннего избыточного давления;

момент от сил, вызванных ветровым воздействием, превышает момент от вертикальных удерживающих сил, действующих на пустой резервуар.

5.4.9.2. В случаях, указанных в подпункте 5.4.9.1, стенка резервуара прикрепляется к фундаменту анкерными устройствами, шаг установки и размеры которых определяются расчетом.

5.4.9.3. Рекомендуется установка анкеров, если выполняются следующие неравенства, соответствующие условиям подпункта 5.4.9.1:

. (48)

Левая часть второго неравенства представляет момент от удерживающих сил, а правая — опрокидывающий момент, определяемый по пункту 5.4.5.

5.4.9.4. Подъемную силу , МН, от действия ветра на крышу рекомендуется определять по формуле:

, (49)

где — коэффициент надежности по опасности;

r — радиус резервуара, м;

— нормативное значение ветрового давления, МПа, определяется по СП 20. 13330.2011 «Свод правил «СНиП 2.01.07-85*. Нагрузки и воздействия», утвержденному приказом Минрегиона РФ от 27 декабря 2010 г. N 787, (таблица 11.1).

Для конических крыш с углом наклона 5° и сферических крыш высотой 0,1D, а также для резервуаров с плавающими крышами следует принять = 0.

5.4.9.5. Расчетную минимальную вертикальную нагрузку на фундамент резервуара , МН, рекомендуется вычислять для расчетного сочетания нагрузок 3 (см. таблицу 19) составляет:

, (50)

где — коэффициент надежности по опасности;

r — радиус резервуара, м;

— вес стенки, МН;

— вес стенки, МН;

— вес оборудования стенки, МН;

— вес оборудования крыши, МН;

— вес теплоизоляции на стенке, МН;

— вес теплоизоляции на крыше, МН;

p — нормативное избыточное давление в газовом пространстве, МПа.

5.4.9.6. Расчетное усилие , МН, в одном анкерном болте рекомендуется определять по формуле:

, (51)

где — диаметр установки анкерных болтов, м;

— количество анкерных болтов.

%PDF-1.4
%
1 0 объект
>поток
2022-01-26T03:07:08-08:002022-01-26T03:07:08-08:002019-07-04T06:41:31+05:30uuid:5f624143-e66c-4916-ab22-4452df6bf3f9xmp.did: CD7A1AA7F89DE911A78C8D8148F4B05CXMP.DID: CD7A1AA7F89DE911A78C8D89DE911A78C8D8148F4B05C

  • SAVEDXMP.IID: CD7A1AA7F89DE911A78C8D8148F4B05C2019-07-04T06: 41: 31 + 05: 30Adobe Bridge CS6 (Windows) / MetaData
  • application/pdf

  • Мэтью Дж. Эмес
  • Азаде Джафари
  • Фарзин Ганади
  • Мазиар Арджоманди
  • конечный поток
    эндообъект
    2 0 объект
    >
    эндообъект
    3 0 объект
    >поток
    xX͎7)H~»koAN)K/)Y#4㙑(«}yKw|KOg8xPgq>,’Ϣ-mI]5`U%6Yv\+. .=V l-(dä:ieIR(ʱN9Nӊ=p%c B:8yLgjbI#Tѽ**4]h :`_憼b:i’!5LiMDPOM»@*/TJ˖uR\z.?In/ yhL6|;hX礡 1!jS+R45/vW1 }1YO\Sz!Z?*/:\Z`w11T{Fc9J}ۭ]NP\uj’Z3뾩jM㪪ZW-Ɨ9
    юф
    конечный поток
    эндообъект
    4 0 объект
    >/ProcSet[/PDF/ImageB/ImageC/Text]/Шрифт>/XObject>>>
    эндообъект
    7 0 объект
    [/ICCBased 17 0 R]
    эндообъект
    17 0 объект
    >поток
    xwXSsN`$!l{@

    Расчет ветровой нагрузки на прямоугольные вывески

    Подсказка: Выберите «Пользовательское давление пиковой скорости» в раскрывающемся списке категории местности, чтобы вручную указать давление пиковой скорости.

    Категория местности

    0IIIIIIIVCПользовательское давление пиковой скорости

    Категории местности показаны в EN1991-1-4, Приложение A. Переходные зоны между категориями местности указаны в EN1991-1-4 §A.2.

    Иллюстрация категорий местности, воспроизведенная из EN1991-1-4, Приложение A

    Базовая скорость ветра

    в б

    РС

    Базовая скорость ветра дана как V B = V = V B, 0 C DIR C сезон , где фундаментальное значение основной скорости ветра V B, 0 определен в EN1991-1-4 §4. 2(1)P, а его значение указано в Национальном приложении. Поправка на высоту также может быть указана в Национальном приложении к EN1991-1-4 §4.2(2)P. Факторы направления и сезона обычно равны c dir = 1,0 и c сезон = 1,0. Для особых случаев значения меньше 1,0 могут быть указаны в Национальном приложении к EN1991-1-4 §4.2(2)P.

    Пиковое скоростное давление на контрольной высоте

    q p (z e )

    кПа

    Ширина ветровой нагрузки вывески

    б

    м

    Высота ветровой нагрузки вывески

    час

    м

    Высота отрыва ветровой нагрузки вывески от земли

    г г

    м

    Обозначения для вывесок, воспроизведенные из EN1991-1-4, рис.

    7.21


    Коэффициент орографии на исходной высоте z e

    с 0 (z и )

    Коэффициент орографии больше 1,0 может применяться к изолированным холмам и откосам. Дополнительную информацию см. в EN1991-1-4 §4.3.3 и §A.3.

    Структурный фактор

    в с в г

    Структурный коэффициент c s c d в соответствии с EN1991-1-4 Раздел 6.Значение c s c d = 1,0 обычно является консервативным для небольших конструкций, не подверженных влиянию ветровой турбулентности, таких как здания высотой менее 15 м.

    Нагрузка в соответствии с EN 1991-1-4 и безопасностью от опрокидывания круглых цилиндров

    Коэффициент безопасности от опрокидывания Конструктивный элемент имеет риск опрокидывания.
    Коэффициент безопасности от опрокидывания = 1: Момент устойчивости и опрокидывающий момент равны.Модель неустойчива и не исключено ее опрокидывание.
    Коэффициент безопасности от опрокидывания 1: Модель не подвержена риску опрокидывания.

    Пример

    В качестве примера имеется круглый цилиндр диаметром 2,5 м и высотой 6 м. Расположен в зоне ветровой нагрузки 2 с категорией местности 3.

    Pисунок 01 — Ветровая нагрузка

    Основное значение основной скорости:
    v b0 = 25.0 м/с

    Коэффициент направления:
    c dir = 1

    Сезонный коэффициент:
    c сезон = 1

    Плотность воздуха при атмосферном давлении 1013 гПа и T = 10°C:
    ρ KG / M³

    Кинематическая вязкость воздуха:
    ν = 15 ∙ 10 -6 M 2 / S

    Основная скорость:
    V B = C DIR ∙ C сезон ∙ V b0 = 25,0 м/с

    Основная скорость давление:
    q b = 1/2 ∙ ρ ∙ v b 2 = 0. 391 кН/м²

    Пиковая скорость давления:
    q p = 1,5 ∙ q b = 0,586 кН/м²

    Пиковая скорость:

    Формула 1

    vze = 2 · qpρ = 30,619 м/с

    Эквивалентная шероховатость поверхности:
    k = 0,2 мм (оцинкованная сталь)

    Отношение эквивалентной шероховатости поверхности к ширине:
    k/b = 8∙10 -5

    Число Рейнольдса:

    Формула 2

    Re = b · vzev = 5.1 · 106

    Коэффициент силы цилиндров без свободного потока:

    Формула 3

    cf0 = 1,2 + 0,18 · log (10 · kb)1 + 0,4 · log (Re106) = 0,7666

    Эффективная стройность:
    λ = l / b = 2.4

    Коэффициент конечного эффекта:
    ψ λ = 0,65

    Коэффициент структуры:

    5 C S C D = 1

    Эталонная площадь:
    A ref = l ∙ b = 15 м²

    Коэффициент силы:
    c f = c f0 ∙ ψ λ = 0. 498

    Ветровая сила:
    F W = C S C D ∙ C F ∙ C F ∙ Q P ∙ ∙ Q P ∙ A REF ∙ A REF = 4,377 KN

    Нагрузка на поверхность Из-за ветра:
    F w = F w / A ref = 0,29 кН/м²

    Коэффициент устойчивости при опрокидывании

    Высота круглого цилиндра:
    h = 6 м

    90,5 м15

    Собственный вес:
    F G = 18.495 кН

    Облицовок момента:
    м К = F W = F W ∙ H / 2 = 13.13 KNM

    Момент стабильности:
    м S = F G ∙ A / 2 = 12,48 KNM

    Фактор безопасность от опрокидывания:
    η = M S / M K = 0,95

    Если вы используете RFEM для расчета, вы можете определить по положению результирующих, что они находятся в пределах его расширения за опрокидывающейся кромкой круглого цилиндр. Таким образом, модель была бы неустойчивой, если бы опоры не были дополнительно защищены от выдергивания.

    Pисунок 02 — Положение результатов

    Литература
    [1] Еврокод 1: Воздействия на конструкции — Часть 1-4: Общие воздействия — Воздействия ветра; EN 1991-1-4:2005 + A1:2010 + AC:2010
    [2] Национальное приложение — Параметры, определяемые на национальном уровне — Еврокод 1: Воздействия на конструкции — Часть 1-4: Общие действия — Воздействия ветра

    1.2: Структурные нагрузки и система нагружения

    2.1.4.1 Дождевые нагрузки

    Дождевые нагрузки — это нагрузки из-за скопления массы воды на крыше во время ливня или сильных осадков. Этот процесс, называемый затоплением, в основном происходит на плоских крышах и крышах с уклоном менее 0,25 дюйма на фут. Запруды на крышах возникают, когда сток после осадков меньше, чем количество воды, удерживаемой на крыше. Вода, скопившаяся на плоской или пологой крыше во время ливня, может создать большую нагрузку на конструкцию.Поэтому это необходимо учитывать при проектировании здания. Международный совет по нормам и правилам требует, чтобы крыши с парапетами имели первичные и вторичные водостоки. Первичный водосток собирает воду с крыши и направляет ее в канализацию, а вторичный водосток служит резервом на случай засорения основного водостока. На рис. 2.3 изображена крыша и эти дренажные системы. Раздел 8.3 ASCE7-16 определяет следующее уравнение для расчета дождевых нагрузок на непрогибаемую крышу в случае, если первичный водосток заблокирован:

    где

    • R = дождевая нагрузка на непрогибаемую крышу, в фунтах на квадратный дюйм или кН/м 2 .
    • d s = глубина воды на непрогибаемой кровле до входа вторичной дренажной системы (т. е. статического напора), в дюймах или мм.
    • d h = дополнительная глубина воды на непрогибаемой кровле над входом во вторичную дренажную систему (т. е. гидравлический напор), в дюймах или мм. Это зависит от скорости потока, размера дренажа и площади, дренируемой каждым дренажом.

    Расход Q в галлонах в минуту можно рассчитать следующим образом:

    Q (гал/мин) = 0.0104 Ай

    где

    • A = площадь крыши в квадратных футах, осушенная дренажной системой.
    • i = 100 лет, 1 час. интенсивность осадков в дюймах в час для места расположения здания, указанного в сантехнических нормах.

    Рис. 2.3. Водосточная система крыши (адаптировано из Международного совета по нормам).

    2.1.4.2 Ветровые нагрузки

    Ветровая нагрузка – это давление, оказываемое на конструкции ветровым потоком.Силы ветра были причиной многих структурных разрушений в истории, особенно в прибрежных районах. Скорость и направление ветрового потока постоянно меняются, что затрудняет прогнозирование точного давления, оказываемого ветром на существующие конструкции. Это объясняет причину значительных усилий по исследованию влияния и оценки сил ветра. На рис. 2.4 показано типичное распределение ветровой нагрузки на конструкцию. Основываясь на принципе Бернулли, связь между динамическим давлением ветра и скоростью ветра может быть выражена следующим образом, если визуализировать поток ветра как поток жидкости:

    где

    • q = динамическое давление ветра в фунтах на квадратный фут.
    • ρ = массовая плотность воздуха.
    • V = скорость ветра в милях в час.

    Базовую скорость ветра для определенных мест в континентальной части США можно получить из контурной карты базовой скорости в ASCE 7-16 .

    Предполагая, что единица веса воздуха для стандартной атмосферы составляет 0,07651 фунт/фут 3 и подставляя это значение в ранее сформулированное уравнение 2.1, можно использовать следующее уравнение для статического давления ветра:

    Чтобы определить величину скорости ветра и его давления на различных высотах над уровнем земли, ASCE 7-16 изменил уравнение 2. 2 путем введения некоторых факторов, учитывающих высоту конструкции над уровнем земли, важность конструкции с точки зрения жизни людей и имущества, а также топографию ее расположения, а именно:

    где

    K z = коэффициент давления скорости, который зависит от высоты конструкции и условий воздействия. Значения K z приведены в таблице 2.4.

    K zt = топографический фактор, который объясняет увеличение скорости ветра из-за внезапных изменений топографии, где есть холмы и откосы.Этот коэффициент равен единице для строительства на ровной местности и увеличивается с высотой.

    K d = коэффициент направленности ветра. Он учитывает пониженную вероятность максимального ветра, приходящего с любого заданного направления, и уменьшенную вероятность развития максимального давления при любом направлении ветра, наиболее неблагоприятном для сооружения. Для конструкций, подвергающихся только ветровым нагрузкам, K d = 1; для конструкций, подвергающихся другим нагрузкам, кроме ветровой, значения К d приведены в табл. 2.5.

    • K e = коэффициент высоты земли. Согласно разделу 26.9 в ASCE 7-16 , это выражается как K e = 1 для всех отметок.
    • V = скорость ветра, измеренная на высоте z над уровнем земли.

    Три условия воздействия, обозначенные как B, C и D в таблице 2.4, определяются с точки зрения шероховатости поверхности следующим образом:

    Воздействие B: шероховатость поверхности для этой категории включает городские и пригородные районы, лесные массивы или другую местность с близко расположенными препятствиями.Эта категория применяется к зданиям со средней высотой крыши ≤ 30 футов (9,1 м), если поверхность простирается в направлении против ветра на расстояние более 1500 футов. Для зданий со средней высотой крыши более 30 футов (9,1 м) эта категория будет применяться, если шероховатость поверхности в направлении против ветра превышает 2600 футов (792 м) или 20-кратную высоту здания, в зависимости от того, что больше.

    Воздействие C: Воздействие C применяется, когда преобладает шероховатость поверхности C. Шероховатость поверхности C включает открытую местность с разбросанными препятствиями высотой менее 30 футов.

    Воздействие D: шероховатость поверхности для этой категории включает равнины, гладкие илистые отмели, солончаки, сплошной лед, участки без препятствий и водные поверхности. Воздействие D применяется, когда шероховатость поверхности D простирается в направлении против ветра на расстояние, превышающее 5000 футов или 20-кратную высоту здания, в зависимости от того, что больше. Это также применимо, если шероховатость поверхности с наветренной стороны составляет B или C, а площадка находится в пределах 600 футов (183 м) или 20-кратной высоты здания, в зависимости от того, что больше.

    Таблица 2.4. Коэффициент воздействия давления скорости, K z , как указано в ASCE 7-16 .

    Таблица 2.5. Коэффициент направления ветра, K d , как указано в ASCE 7-16 .

    Тип конструкции

    К д

    Система сопротивления основному ветру (MWFRS)

    Компоненты и облицовка

    0.85

    0,85

    Арочные крыши

    0,85

    Дымоходы, резервуары и аналогичные конструкции

    Квадрат

    Шестигранник

    Раунд

     

    0.9

    0,95

    0,95

    Сплошные отдельно стоящие стены и сплошные отдельно стоящие и прикрепленные знаки

    0,85

    Открытые знаки и решетчатый каркас

    0,85

    Ферменные башни

    Треугольный, квадратный, прямоугольный

    Все остальные сечения

     

    0. 85

    0,95

    Чтобы получить окончательные внешние давления для расчета конструкций, уравнение 2.3 дополнительно модифицируется следующим образом:

    где

    • P z = расчетное ветровое давление на фасад конструкции на высоте z над уровнем земли. Она увеличивается с высотой на наветренной стенке, но постоянна с высотой на подветренной и боковой стенках.
    • G = коэффициент влияния порыва ветра. G = 0,85 для жестких конструкций с собственной частотой ≥ 1 Гц. Коэффициенты порыва ветра для гибких конструкций рассчитываются с использованием уравнений из стандарта ASCE 7-16 .
    • C p = коэффициент внешнего давления. Это доля внешнего давления на наветренные стены, подветренные стены, боковые стены и крышу. Значения C p представлены в таблицах 2.6 и 2.7.

    Чтобы рассчитать ветровую нагрузку, которая будет использоваться при расчете стержня, объедините внешнее и внутреннее ветровое давление следующим образом:

    где

    GC pi = коэффициент внутреннего давления из ASCE 7-16 .

    Рис. 2.4. Типичное распределение ветра на стенах конструкции и крыше.

    Таблица 2.6. Коэффициент давления на стенку, C p , как указано в ASCE 7-16 .

    Примечания:

    1. Положительные и отрицательные знаки указывают на ветровое давление, воздействующее на поверхности и от них.

    2. L — размер здания по нормали к направлению ветра, а B — размер, параллельный направлению ветра.

    Таблица 2.7. Коэффициенты давления крыши, C p , для использования с q h , как указано в ASCE 7-16 .

    Пример \(\PageIndex{1}\)

    Двухэтажное здание, показанное на рисунке 2.5 — начальная школа, расположенная на равнинной местности в пригородной зоне, скорость ветра 102 мили в час и категория воздействия B. Каково давление скорости ветра на высоте крыши для системы сопротивления главной ветровой силе (MWFRS)?

    Рис. 2.5. Двухэтажное здание.

    Раствор

    Средняя высота крыши ч = 20 футов

    В таблице 26.10-1 из ASCE 7-16 указано, что если категория воздействия равна B и коэффициент воздействия скорости и давления в течение ч = 20′, то K z = 0.7.

    Фактор топографии из раздела 26.8.2 стандарта ASCE 7-16 равен K zt = 1,0.

    Коэффициент направленности ветра для MWFRS согласно таблице 26.6-1 в ASCE 7-16 составляет K d = 0,85.

    Используя уравнение 2.3, скоростное давление на высоте крыши 20 футов для MWFRS будет следующим:

     

    В некоторых географических регионах сила, оказываемая скопившимся снегом и льдом на крыши зданий, может быть весьма огромной и может привести к разрушению конструкции, если ее не учитывать при проектировании конструкции.

    Предлагаемые расчетные значения снеговых нагрузок приведены в нормах и технических условиях. Основой для расчета снеговой нагрузки является так называемая снеговая нагрузка на грунт. Снеговая нагрузка на грунт определяется Международными строительными нормами (IBC) как вес снега на поверхности земли. Снеговые нагрузки на грунт для различных частей Соединенных Штатов можно получить из контурных карт в ASCE 7-16 . Некоторые типичные значения снеговых нагрузок на грунт из этого стандарта представлены в таблице 2.8. После того, как эти нагрузки для требуемых географических зон установлены, их необходимо изменить для конкретных условий, чтобы получить снеговую нагрузку для расчета конструкции.

    В соответствии со стандартом ASCE 7-16 расчетные снеговые нагрузки для плоских и наклонных крыш можно получить с помощью следующих уравнений:

    где

    • р f = расчетная снеговая нагрузка плоской кровли.
    • р s = расчетная снеговая нагрузка для скатной крыши.
    • р г = снеговая нагрузка на грунт.
    • I = фактор важности. В Таблице 2.9 приведены значения факторов важности в зависимости от категории здания.
    • C e = коэффициент воздействия. См. Таблицу 2.10 для значений коэффициента воздействия в зависимости от категории местности.
    • C t = тепловой коэффициент. Типичные значения см. в Таблице 2.11.
    • C s = коэффициент наклона.Значения C s приведены в разделах с 7.4.1 по 7.4.4 стандарта ASCE 7-16 в зависимости от различных факторов.

     

    Таблица 2.8. Типичные снеговые нагрузки на грунт, как указано в ASCE 7-16.

    Местоположение

    Нагрузка (PSF)

    Ланкастер, Пенсильвания

    Якутат, АК

    Нью-Йорк, Нью-Йорк

    Сан-Франциско, Калифорния

    Чикаго, Иллинойс

    Таллахасси, Флорида

    30

    150

    30

    5

    25

    0

     

    Таблица 2. 9. Коэффициент важности снеговой нагрузки, Is, как указано в ASCE 7-16.

    Категория риска структуры

    Фактор важности

    я

    II

    III

    IV

    0.8

    1,0

    1.1

    1,2

    Таблица 2.10. Коэффициент воздействия, C e , как указано в ASCE 7-16 .

     

    Таблица 2.11. Термический коэффициент, C t , как указано в ASCE 7-16 .

    Тепловое состояние

    Тепловой фактор

    Все конструкции, кроме указанных ниже

    1. 0

    Конструкции, находящиеся чуть выше точки замерзания, и другие конструкции с холодными вентилируемыми крышами, в которых термическое сопротивление (коэффициент R) между вентилируемым помещением и отапливаемым помещением превышает 25 ° F × h × ft 2 /Btu (4,4 K × м 2 /Ш)

    1.1

    Неотапливаемые и открытые конструкции

    1.2

    Конструкции, намеренно удерживаемые ниже точки замерзания

    1,3

    Теплицы с непрерывным отоплением и крышей с тепловым сопротивлением (коэффициентом R) менее 2,0 °F × h × ft 2 /Btu

    0,85

    Пример 2. 4

    Одноэтажный отапливаемый жилой дом, расположенный в пригородной зоне г. Ланкастер, Пенсильвания, считается частично незащищенным. Крыша здания имеет уклон 1 на 20, без нависающих карнизов. Какова расчетная снеговая нагрузка на крышу?

    Решение

    Согласно рисунку 7.2-1 в ASCE 7-16 снеговая нагрузка на грунт для Ланкастера, штат Пенсильвания, составляет

    .

    р г = 30 шт.

    Поскольку 30 фунтов на квадратный фут > 20 фунтов на квадратный фут, дополнительная плата за дождь со снегом не требуется.

    Чтобы найти уклон крыши, используйте θ = arctan

    Согласно ASCE 7-16 , поскольку 2,86° < 15°, крыша считается пологой. Таблица 7.3-2 в ASCE 7-16 указывает, что тепловой коэффициент для отапливаемой конструкции составляет C t = 1,0 (см. Таблицу 2.11).

    В соответствии с таблицей 7.3-1 в ASCE 7-16 , коэффициент воздействия для категории местности B, частично открытый, составляет C e = 1. 0 (см. табл. 2.10).

    Таблица 1.5-2 в ASCE 7-16 указывает, что коэффициент важности I s = 1,0 для категории риска II (см. Таблицу 2.9).

    Согласно уравнению 2.6 снеговая нагрузка на плоскую крышу будет следующей:

    Поскольку 21 фунт/фут > 20 I s = (20 фунт/фут)(1) = 20 фунт/фут. Таким образом, расчетная снеговая нагрузка на плоскую крышу составляет 21 фунт/фут.

    2.1.4.4 Сейсмические нагрузки

    Движение грунта, вызванное сейсмическими силами, во многих географических регионах мира может быть весьма значительным и часто приводит к повреждению сооружений.Это особенно заметно в регионах вблизи активных геологических разломов. Таким образом, большинство строительных норм и стандартов требуют, чтобы конструкции были рассчитаны на сейсмические нагрузки в таких районах, где вероятны землетрясения. Стандарт ASCE 7-16 предоставляет многочисленные аналитические методы для оценки сейсмических сил при проектировании конструкций. Один из этих методов анализа, который будет описан в этом разделе, называется процедурой эквивалентной боковой силы (ELF). Боковой базовый сдвиг V и боковая сейсмическая сила на любом уровне, рассчитанные с помощью ELF, показаны на рисунке 2.6. В соответствии с методикой полный статический поперечный сдвиг основания, V , в определенном направлении для здания определяется следующим выражением:

    где

    V = боковой сдвиг основания здания. Расчетное значение V должно удовлетворять следующему условию:

    Вт = эффективный сейсмический вес здания. Он включает в себя полную собственную нагрузку здания и его основного оборудования и перегородок.

    T = основной естественный период здания, который зависит от массы и жесткости конструкции. Он рассчитывается по следующей эмпирической формуле:

    C t = коэффициент периода строительства. Величина C t = 0,028 для резистивных рам из конструкционной стали, 0,016 для жестких железобетонных рам и 0,02 для большинства других конструкций (см. табл. 2.12).

    n = высота самого высокого уровня здания, а x = 0.8 для стальных жестких моментных рам, 0,9 для железобетонных жестких рам и 0,75 для других систем.

    Таблица 2.12. C t значения для различных структурных систем.

    Структурная система

    С т

    х

    Стальные рамы сопротивления моменту

    Рамы с эксцентриковыми связями (EBF)

    Все прочие структурные системы

    0.028

    0,03

    0,02

    0,8

    0,75

    0,75

    S DI = расчетное спектральное ускорение. Он оценивается с помощью сейсмической карты, которая обеспечивает расчетную интенсивность землетрясения для конструкций в местах с T = 1 секунда.

    S Ds = расчетное спектральное ускорение.Он оценивается с помощью сейсмической карты, которая обеспечивает расчетную интенсивность землетрясения для конструкций с T = 0,2 секунды.

    R = коэффициент модификации отклика. Это объясняет способность структурной системы противостоять сейсмическим силам. Значения R для нескольких распространенных систем представлены в таблице 2.13.

    I = фактор важности. Это мера последствий для жизни людей и ущерба имуществу в случае отказа конструкции.Значение фактора важности равно 1 для офисных зданий, но равно 1,5 для больниц, полицейских участков и других общественных зданий, где в случае разрушения конструкции ожидается гибель большего числа людей или материальный ущерб.

     

    Таблица 2. 13. Коэффициент модификации отклика, R, как указано в ASCE 7-16.

    Сейсмостойкая система

    Р

    Системы несущих стен

    Стены жесткости из обычного железобетона

    Рядовые армированные стены жесткости из каменной кладки

    Легкие каркасные стены (из холодногнутой стали), обшитые конструкционными панелями, рассчитанными на сопротивление сдвигу, или стальными листами

    4

    2

    Каркасные системы зданий

    Стены жесткости из обычного железобетона

    Рядовые армированные стены жесткости из каменной кладки

    Стальные рамы с защитой от продольного изгиба

    5

    2

    8

    Рамные системы с сопротивлением моменту

    Рамы из стали с особым моментом

    Рамы стальные обычные моментные

    Моментные рамы обычные железобетонные

    8

    3

    После того, как общая сейсмическая статическая боковая сила сдвига основания в заданном направлении для конструкции была рассчитана, следующим шагом является определение боковой сейсмической силы, которая будет приложена к каждому уровню пола, используя следующее уравнение:

    где

    F x = боковая сейсмическая сила, приложенная к уровню x .

    W i и W x = эффективные сейсмические веса на уровнях i и x .

    i и x = высоты от основания конструкции до этажей на уровнях i и x .

    = суммирование произведения Вт i и по всей структуре.

    k = показатель распределения, связанный с основным естественным периодом конструкции.Для T ≤ 0,5 с, k = 1,0, а для T ≥ 2,5 с, k = 2,0. Для T , лежащего между 0,5 с и 2,5 с, k можно вычислить, используя следующую зависимость:

    Рис. 2.6. Процедура эквивалентной боковой силы

    Пример 2.5

    Пятиэтажное стальное офисное здание, показанное на рис. 2.7, скреплено с боков стальными рамами, устойчивыми к особому моменту, и имеет размеры 75 футов на 100 футов в плане.Здание находится в Нью-Йорке. Используя процедуру, эквивалентную поперечной силе ASCE 7-16 , определите боковую силу, которая будет приложена к четвертому этажу конструкции. Постоянная нагрузка на крышу составляет 32 фунта на фут, статическая нагрузка на пол (включая нагрузку на перегородки) составляет 80 фунтов на фут, а снеговая нагрузка на плоскую крышу составляет 40 фунтов на фут. Не обращайте внимания на вес облицовки. Расчетные параметры спектрального ускорения: S DS = 0,28 и S D 1 = 0.11.

    Рис. 2.7. Пятиэтажное офисное здание.

    Решение

    S DS = 0,28 и S D 1 = 0,11 (дано).

    R = 8 для стальной рамы, устойчивой к особому моменту (см. табл. 2.13).

    Офисное здание относится ко II категории риска проникновения, поэтому I e = 1,0 (см. Таблицу 2.9).

    Расчет приблизительного основного естественного периода здания T a .

    C t = 0,028 и х = 0,8 (из табл. 2.12 для стальных рам, сопротивляющихся моменту).

    n = Высота крыши = 52,5 фута

    Определите постоянную нагрузку на каждом уровне. Поскольку снеговая нагрузка на плоскую крышу офисного здания превышает 30 фунтов на квадратный фут, 20 % снеговой нагрузки должны быть включены в расчеты статической сейсмической нагрузки.

    Вес, присвоенный уровню крыши, следующий:

    Вт крыша = (32 фунта на квадратный фут)(75 футов)(100 футов) + (20%)(40 фунтов на квадратный фут)(75 футов)(100 футов) = 300 000 фунтов

    Вес, присвоенный всем остальным уровням, следующий:

    Вт i = (80 фунтов на квадратный фут)(75 футов)(100 футов) = 600 000 фунтов

    Общая статическая нагрузка:

    Вт Итого = 300 000 фунтов + (4)(600 000 фунтов) = 2700 тыс.

    Рассчитать коэффициент сейсмической реакции C s .

    Следовательно, C с = 0,021 > 0,01

    Определить базовый сейсмический сдвиг В .

    В = C с Вт = (0,021)(2700 тысяч фунтов) = 56,7k

    Рассчитайте боковую силу, приложенную к четвертому этажу.

    2.1.4.5 Гидростатическое давление и давление грунта

    Подпорные конструкции должны быть рассчитаны на опрокидывание и скольжение, вызванное гидростатическим давлением и давлением грунта, чтобы обеспечить устойчивость их оснований и стен.Примеры подпорных стен включают гравитационные стены, консольные стены, контрфорс-стены, резервуары, переборки, шпунтовые сваи и другие. Давление, развиваемое удерживаемым материалом, всегда перпендикулярно контактирующим с ним поверхностям удерживающей конструкции и изменяется линейно с высотой. Интенсивность нормального давления Р и результирующая сила Р на подпорную конструкцию вычисляется следующим образом:

    Где

    γ = удельный вес удерживаемого материала.

    = расстояние от поверхности удерживаемого материала до рассматриваемой точки.

    2.1.4.6 Прочие нагрузки

    Существует множество других нагрузок, которые также можно учитывать при проектировании конструкций в зависимости от конкретных случаев. Их включение в сочетания нагрузок будет основываться на усмотрении проектировщика, если предполагается, что в будущем они окажут значительное влияние на целостность конструкции. К таким нагрузкам относятся термические силы, центробежные силы, силы из-за неравномерной осадки, ледовые нагрузки, затопления, взрывные работы и многое другое.

    2.2 Комбинации нагрузок для расчета конструкции

    Конструкции разработаны с учетом требований прочности и удобства эксплуатации. Требование прочности обеспечивает безопасность жизни и имущества, а требование эксплуатационной пригодности гарантирует удобство проживания (людей) и эстетику конструкции. Для выполнения вышеуказанных требований конструкции проектируют на критическую или наибольшую нагрузку, которая будет на них воздействовать. Критическая нагрузка для данной конструкции находится путем объединения всех различных возможных нагрузок, которые конструкция может нести в течение своего срока службы. В разделах 2.3.1 и 2.4.1 стандарта ASCE 7-16 приведены следующие комбинации нагрузок для использования при проектировании конструкций методами расчета коэффициента нагрузки и сопротивления (LRFD) и расчета допустимой прочности (ASD).

    Для LRFD сочетания нагрузок следующие:

    1.1.4 Д

    2.1.2 D + 1,6 L + 0,5( L r orS или R )

    3.1.2 D + 1,6( L r или S или R ) + ( L или 0.5 Вт )

    4.1.2 D + 1,0 W + L + 0,5( L r или S или R )

    5.0.9 Г + 1,0 Ш

    Для ASD сочетания нагрузок следующие:

    1. Д

    2. Д + Д

    3. D + ( L r или S или R )

    4. Д + 0,75 Д + 0.75( L r или S или R )

    5. Д + (0,6 Вт )

    где

    D = статическая нагрузка.

    L = динамическая нагрузка из-за занятости.

    L r = динамическая нагрузка на крышу.

    S = снеговая нагрузка.

    R = номинальная нагрузка из-за первоначальных дождевых вод или льда, за исключением взносов в пруд.

    Вт = ветровая нагрузка.

    E = сейсмическая нагрузка.

    Пример 2.6

    Система перекрытий, состоящая из деревянных балок, расположенных на расстоянии 6 футов друг от друга по центру, и деревянной обшивки в виде шпунта и паза, как показано на рис. 2.8, выдерживает постоянную нагрузку (включая вес балки и обшивки) в 20 фунтов на квадратный фут и временную нагрузку. из 30 фунтов на квадратный фут. Определите максимальную учитываемую нагрузку в фунтах на фут, которую должна поддерживать каждая балка перекрытия, используя комбинации нагрузок LRFD.

    Рис. 2.8. Этажная система.

    Решение

    Статическая нагрузка D = (6)(20) = 120 фунтов/фут

    Активная нагрузка л = (6)(30) = 180 фунтов/фут

    Определение максимальных учтенных нагрузок Вт u с использованием комбинаций нагрузок LRFD и пренебрежением членами, которые не имеют значений, дает следующее:

    Вт u = (1,4)(120) = 168 фунт/фут

    Вт u = (1,2)(120) + (1,6)(180) = 288 фунт/фут

    Вт u = (1. 2)(120) + (0,5)(180) = 234 фунт/фут

    Вт u = (1,2)(120) + (0,5)(180) = 234 фунт/фут

    Вт u = (1,2)(120) + (0,5)(180) = 234 фунт/фут

    Вт u = (0,9)(120) = 108 фунт/фут

    Регулирующая факторизованная нагрузка = 288 фунтов/фут

    2.3 Ширина и площадь притока

    Площадь притока — это площадь нагрузки, которая будет восприниматься конструктивным элементом. Например, рассмотрим внешнюю балку B1 и внутреннюю балку B2 односторонней системы перекрытий, показанную на рисунке 2.9. Ширина притока для B1 — это расстояние от осевой линии луча до половины расстояния до следующего или соседнего луча, а площадь притока для луча — это площадь, ограниченная шириной притока и длиной луча, как заштриховано на рисунке. Для внутренней балки B2-B3 ширина притока W T составляет половину расстояния до соседних балок с обеих сторон.

    Рис. 2.9. Район притока.

    2.4 Зоны влияния

    Области влияния — это области нагрузки, которые влияют на величину нагрузки, воспринимаемой конкретным элементом конструкции.В отличие от притоков, где нагрузка в области воспринимается элементом, все нагрузки в зоне влияния не воспринимаются рассматриваемым элементом.

    2.5 Снижение динамической нагрузки

    Большинство норм и стандартов допускают снижение временных нагрузок при проектировании больших систем перекрытий, поскольку очень маловероятно, что такие системы всегда будут выдерживать расчетные максимальные временные нагрузки в каждом случае. Раздел 4.7.3 стандарта ASCE 7-16 допускает снижение временных нагрузок для элементов с площадью влияния A I ≥ 37.2 м 2 (400 футов 2 ). Площадь влияния является произведением площади притока и коэффициента элемента динамической нагрузки. Уравнения ASCE 7-16 для определения приведенной динамической нагрузки на основе зоны влияния следующие:

    где

    L = приведенная расчетная временная нагрузка на фут 2 (или м 2 ).

    ≥ 0,50 L o для конструктивных элементов, поддерживающих один этаж (например, балки, фермы, плиты и т. д.).

    ≥ 0,40 L o для конструктивных элементов, поддерживающих два или более этажей (например, колонны и т. д.).

    Уменьшение допустимой нагрузки на пол превышает 4,79 кН/м 2 (100 фунтов/фут 2 ) или на пол общественных мест, таких как стадионы, зрительные залы, кинотеатры и т. д., поскольку большая вероятность того, что такие этажи будут перегружены или использованы в качестве автомобильных гаражей.

    L o = неуменьшенная расчетная временная нагрузка на фут 2 (или м 2 ) из таблицы 2.2 (таблица 4.3-1 в ASCE 7-16 ).

    A T = площадь притока элемента в футах 2 (или м 2 ).

    K LL = A I / A T = коэффициент элемента динамической нагрузки из таблицы 2. 14 (см. значения, приведенные в таблице 4.7-1 в ASCE ).

    A I = K LL A T = зона влияния.

    Таблица 2.14. Коэффициент элемента динамической нагрузки.

    Строительный элемент

    К ЛЛ

    Внутренние колонны и наружные колонны без консольных плит

    4

    Наружные колонны с консольными плитами

    3

    Колонны угловые с консольными плитами

    2

    Внутренние балки и краевые балки без консольных плит

    2

    Все остальные элементы, включая панели в двусторонних плитах

    1

    Пример 2. 7

    Колонны четырехэтажного школьного здания, используемого для классных комнат, расположены так, как показано на рис. 2.10. Нагрузка на плоскую крышу конструкции оценивается в 25 фунтов/фут 2 . Определите приведенную динамическую нагрузку, поддерживаемую внутренней колонной на уровне земли.

    Рис. 2.10. Четырехэтажное здание школы.

    Решение

    Любая внутренняя колонна на уровне земли поддерживает нагрузку на крышу и динамические нагрузки на втором, третьем и четвертом этажах.

    Площадь притока внутренней колонны составляет A T = (30 футов)(30 футов) = 900 футов 2

    Временная нагрузка на крышу составляет F R = (25 фунтов/фут 2 )(900 футов 2 ) = 22 500 фунтов = 22,5 к

    Для временных нагрузок на пол используйте уравнения ASCE 7-16 , чтобы проверить возможность уменьшения.

    L o = 40 фунтов/фут 2 (из таблицы 4. 1 в ASCE 7-16 ).

    Если внутренняя колонна K LL = 4, то площадь влияния A 1 = K LL A T = (4) (900 футов 2 ) = 3600 футов 2 .

    Поскольку 3600 футов 2 > 400 футов 2 , динамическая нагрузка может быть уменьшена с помощью уравнения 2.14 следующим образом:

    В соответствии с таблицей 4.1 стандарта ASCE 7-16 приведенная нагрузка как часть не приведенной временной нагрузки на пол для классной комнаты составляет Таким образом, приведенная временная нагрузка на пол выглядит следующим образом:

    F F = (20 фунтов/фут 2 )(900 футов 2 ) = 18 000 фунтов = 18 к

    Общая нагрузка, воспринимаемая внутренней колонной на уровне земли, составляет:

    F Итого = 22.5 к + 3 (18 к) = 76,5 к

    Краткое изложение главы

    Структурные нагрузки и системы нагрузки: Структурные элементы рассчитаны на наихудшие возможные сочетания нагрузок. Некоторые нагрузки, которые могут воздействовать на конструкцию, кратко описаны ниже.

    Постоянные нагрузки : Это нагрузки постоянной величины в конструкции. Они включают в себя вес конструкции и нагрузки, постоянно прикрепленные к конструкции.

    Временные нагрузки : Это нагрузки различной величины и положения.Они включают подвижные нагрузки и нагрузки, связанные с занятостью.

    Ударные нагрузки : Ударные нагрузки представляют собой внезапные или быстрые нагрузки, прикладываемые к конструкции в течение относительно короткого периода времени по сравнению с другими структурными нагрузками.

    Дождевые нагрузки : Это нагрузки из-за скопления воды на крыше после ливня.

    Ветровые нагрузки : Это нагрузки из-за давления ветра на конструкции.

    Снеговые нагрузки : Это нагрузки, воздействующие на конструкцию из-за накопления снега на крыше.

    Сейсмические нагрузки : Это нагрузки, воздействующие на конструкцию в результате движения грунта, вызванного сейсмическими силами.

    Гидростатическое давление и давление грунта : Это нагрузки на подпорные конструкции из-за давления, создаваемого удерживаемыми материалами. Они изменяются линейно в зависимости от высоты стен.

    Комбинации нагрузок: Двумя методами расчета здания являются метод расчета коэффициента нагрузки и сопротивления (LRFD) и метод расчета допустимой прочности (ASD).Некоторые комбинации нагрузок для этих методов показаны ниже.

    ДРФД:

     

    1.1.4 Д

     

    2.1.2 D + 1,6 L + 0,5( L r orS или R )

     

    3.1.2 D + 1,6( L r или S или R ) + ( L или 0,5 W )

     

    4.1.2 Г + 1,0 Ш + Д + 0.5( L r или S или R )

     

    5.0.9 Г + 1,0 Ш

    ASD:

    1. Д

     

    2. Д + Д

     

    3. D + ( L r или S или R )

     

    4. D + 0,75 L + 0,75( L r или S или R )

     

    5. Д + (0,6 Вт )

    Ссылки

    ACI (2016), Требования строительных норм и правил к конструкционному бетону (ACI 318-14), Американский институт бетона.

    ASCE (2016), Минимальные расчетные нагрузки для зданий и других сооружений, ASCE 7-16, ASCE.

    ICC (2012 г.), Международные строительные нормы и правила, Совет по международным нормам.

    Практические задачи

    2.1 Определите максимальный факторизованный момент для балки крыши, подверженной следующим моментам рабочей нагрузки:

    M D = 40 фунтов на квадратный фут (момент статической нагрузки)

    M L r = 36 фунтов на квадратный фут (момент временной нагрузки крыши)

    M с = 16 фунтов на квадратный фут (момент снеговой нагрузки)

    2. 2 Определите максимальную расчетную нагрузку, выдерживаемую колонной при следующих эксплуатационных нагрузках:

    P D = 500 тысяч фунтов (постоянная нагрузка)

    P L = 280 тысяч фунтов (временная нагрузка на пол)

    P S = 200 тысяч фунтов (снеговая нагрузка)

    P E = ±30 тысяч фунтов (нагрузка от землетрясения)

    P w = ±70 тысяч фунтов (ветровая нагрузка)

    2.3 Типовая компоновка сталежелезобетонного композитного перекрытия здания библиотеки показана на рисунке P2.1. Определите постоянную нагрузку в фунтах на фут, действующую на типичную внутреннюю балку B 1- B 2 на втором этаже. Все лучи Вт 12 × 44, разнесены на 10 футов o.c. Распределенные нагрузки на втором этаже следующие:

    Песчано-цементная стяжка толщиной 2 дюйма

    = 0. 25 фунтов на квадратный фут

    Железобетонная плита толщиной 6 дюймов

    = 50 фунтов на квадратный фут

    Подвесной потолок из металлических реек и гипсокартона

    = 10 фунтов на квадратный фут

    Электрические и механические услуги

    = 4 шт

    Типовой план этажа

    Рис.П2.1. Сталежелезобетонная композитная система перекрытий.

    2.4 Планировка второго этажа здания начальной школы показана на рисунке П2.1. Отделка пола такая же, как и в практической задаче 2.3, за исключением того, что потолок представляет собой акустическую фибровую плиту с минимальной расчетной нагрузкой 1 фунт/фут. Все балки Вт 12 × 75 с весом 75 фунтов/фут, а все балки Вт 16 × 44 с собственным весом 44 фунта/фут. Определите постоянную нагрузку на типовую внутреннюю балку A 2- B 2.

    2.5 Планировка второго этажа офисного помещения показана на рисунке П2.1. Отделка пола аналогична практической задаче 2.3. Определить общую статичную нагрузку, приложенную к внутренней колонне B 2 на втором этаже. Все балки Вт 14 × 75, а все балки Вт 18 × 44.

    2.6 Четырехэтажное здание больницы с плоской крышей, показанное на рис. P2.2, имеет концентрически раскрепленные рамы в качестве системы сопротивления поперечной силе. Вес на каждом уровне пола указан на рисунке.Определить сейсмический сдвиг основания в тысячах фунтов, учитывая следующие расчетные данные:

    S 1 = 1,5 г

    S с = 0,6 г

    Класс площадки = D

    Рис. P2.2. Четырехэтажное здание с плоской крышей.

    2.7 Используйте ASCE 7-16 для определения снеговой нагрузки (psf) для здания, показанного на рисунке P2.3. К зданию относятся следующие данные:

    Снеговая нагрузка на грунт = 30 фунтов на квадратный фут

    Крыша полностью покрыта битумной черепицей.

    Угол ската крыши = 25°

    Открытая местность

    Категория размещения I

    Неотапливаемая конструкция

    Рис. P2.3. Образец крыши.

    2.8. В дополнение к расчетной снеговой нагрузке, рассчитанной в практической задаче 2.7, крыша здания на рисунке P2.3 подвергается постоянной нагрузке 16 фунтов на квадратный фут (включая вес фермы, доски крыши и битумной черепицы) на горизонтальной поверхности. самолет. Определите равномерную нагрузку, действующую на внутреннюю ферму, если фермы имеют центральное расстояние 6 футов-0 дюймов.

    2.9 Ветер дует со скоростью 90 миль в час на закрытое хранилище, показанное на рисунке P2.4. Объект расположен на ровной местности с категорией воздействия B. Определить давление скорости ветра в фунтах на квадратный фут на высоте крыши объекта. Топографический коэффициент равен K zt = 1,0.

    Рис. P2.4. Закрытое складское помещение.

    (PDF) Оценка ветровых нагрузок на сверхвысокие здания на основе полевых измерений реакции ускорения, вызванного ветром

    ССЫЛКИ

    Boore DM.2001. Влияние поправок базовой линии на смещения и спектры отклика для нескольких записей землетрясения Чи-Чи 1999 г.,

    Тайвань, Тайвань. Бюллетень сейсмологического общества Америки 91:1199–211.

    Cluni F, Gusella V, Spence SMJ, Bartoli G. 2011. Воздействие ветра на правильные и неправильные высотные здания: статистический анализ момента высокого порядка

    с помощью измерений HFFB и SMPSS. Журнал ветроэнергетики и промышленной ареодинамики 99:

    682–690.

    Denoon RO, Квок KCS.1996. Натурные измерения реакции на ветер бетонной диспетчерской вышки высотой 84 м.

    Журнал ветроэнергетики и промышленной аэродинамики 60: 155–165.

    Fu JY, Li QS, Wu JR, Ni ZH, Xie ZN, Gu M. 2008. Спектральные характеристики и корреляция динамических сил ветра на сверхвысоком

    здании. Конструктивное проектирование высотных и специальных зданий 17: 471–489.

    Fu JY, Wu JR, Xu A. 2012. Полномасштабные измерения воздействия ветра на Западную башню Гуанчжоу.Инженерные сооружения 35:

    120–139.

    Hide C, Blake S, Meng X, Roberts G, Moore T, Park D. 2005. Исследование использования датчиков GPS и INS для мониторинга состояния конструкций

    . Протокол 18-го межд. Техническое совещание отдела спутников Института навигации ION GNSS.

    2029–38.

    Холмс Дж. 2007. Ветровая нагрузка конструкций. Tylor & Francis Group: Лондон и Нью-Йорк.

    Хуан Н.Э., Чжэн С., Лонг С.Р. 1998. Разложение по эмпирическим модам и спектр Гильберта для анализа нелинейных и нестационарных

    временных рядов.Труды Лондонского королевского общества, серия A 454: 903–995.

    Ирвин Пенсильвания. 2009. Проблемы ветроэнергетики нового поколения сверхвысоких зданий. Журнал ветроэнергетики и

    Промышленная ареодинамика 97: 328–334.

    Иван В.Д., Мозер М.А., Пэн С.Ю. 1985. Некоторые наблюдения по измерению сильных землетрясений с использованием цифрового акселерографа.

    Бюллетень сейсмологического общества Америки 75: 1225–1246.

    Като Н., Ниихори Ю., Курита Т., Окума Т.1997. Натурные измерения внутреннего давления, вызванного ветром, в высотном здании

    . Журнал ветроэнергетики и промышленной аэродинамики 69: 619–630.

    Лам К.М., Ли А. 2009. Коррекция формы моды для динамических характеристик высотных зданий, вызванных ветром, с использованием вычислений

    во временной области и испытаний в аэродинамической трубе. Журнал звука и вибрации 322: 740–755.

    Lee HK, Wang J, Rizos C, Grejner-Brzezinska D. 2004. Анализ влияния интеграции наблюдаемых псевдолитов в систему GPS/

    INS.Журнал геодезической инженерии 130: 95–103.

    Li QS, Fang JQ, Jeary AP, Wong CK, Liu DK. 2000. Оценка воздействия ветра на сверхвысокое здание на основе натурных измерений

    . Землетрясение и динамика конструкций 29: 1845–1862.

    Ли К.С., Сяо Ю.К., Вонг К.К., Джери А.П. 2003. Полевые измерения воздействия ветра на самое высокое здание в Гонконге.

    Конструктивное проектирование высотных и специальных зданий 12: 67–82.

    Ли К.С., Сяо Ю.К., Вонг К.К., Джери А.П.2004а. Полевые измерения воздействия тайфуна на сверхвысокое здание. Машиностроение

    Сооружения 26: 233–244.

    Li QS, Wu JR, Liang SG, Xiao YQ, Wong CK. 2004б. Натурные измерения и численная оценка ветровой вибрации

    63-этажного железобетонного высотного здания. Инженерные сооружения 26: 1779–1794.

    Gu M, Quan Y. 2011. Поперечные ветровые нагрузки и воздействия сверхвысоких зданий и сооружений. Наука Китай 54: 2531–2541.

    Руццене М., Фасана А., Гарибальди Л., Пьомбо Б.1997. Идентификация собственных частот и затухания с помощью вейвлет-преобразования:

    приложение к реальным данным. Механические системы и обработка сигналов 11: 207–218.

    Семенюк Л., Нурельдин А. 2006. Преодоление сбоев GPS с использованием оценок нейронной сети ошибок положения и скорости ИНС.

    Наука и техника измерений 17: 2783–2798.

    Simu E, Scanlan PH. 1996. Воздействие ветра на конструкции: основы и приложения к проектированию.

    Стирос СТ. 2008.Ошибки скорости и смещения, полученные с помощью акселерографов: подход, основанный на теории распространения ошибок

    . Динамика грунта и сейсмостойкость 28: 415–420.

    Thong Y, Woolfson M, Crowe J, Hayes-Gill B, Jones D. 2004. Численное двойное интегрирование измерений ускорения в шуме

    . Наука и техника измерений 36:73–92.

    Trifunac MD. 1971. Коррекция нулевой базовой линии акселерограмм сильного движения. Бюллетень сейсмологического общества Америки

    61: 1201–11.

    Трифунак М., Ли В. 1974. Замечание о точности расчета смещения грунта по акселерограммам сильных движений. Бюллетень

    Сейсмологического общества Америки 64: 1209–1219.

    Трухильо Д.М., Картер А.Л. 1982. Новый подход к интеграции данных акселерометра. Сейсмостойкое проектирование и строительство

    Динамика 10: 529–535.

    Чанц Т., Давенпорт АГ. 1983. Базовый балансовый метод определения динамических ветровых нагрузок. 13: 429–439.

    Ян Дж. Н., Лей И., Линь С., Хуан NE. 2004. Определение собственных частот и демпфирования высотных зданий на месте с использованием данных о вибрации окружающего ветра

    . Журнал инженерной механики-ASCE 130: 570–577.

    Ян Дж., Ли Дж. Б., Лин Г. 2006. Простой подход к интеграции данных ускорения для динамического анализа взаимодействия грунт-конструкция.

    Динамика грунтов и сейсморазведка 26: 725–734.

    Zhou Y, Zhang W, Yu H. 1997. Анализ долгопериодной ошибки для акселерограмм, записанных цифровыми сейсмографами.Землетрясение

    Инженерное дело и вибрация 17:1–9.

    662 А. СЮ И ДР.

    Copyright © 2012 John Wiley & Sons, Ltd. Struct. Дизайн Высокий Спец. Строить. 23, 641–663 (2014)

    DOI: 10.1002/tal

    Перспектива класса A для оценки ветровой нагрузки | OTC Offshore Technology Conference

    В этом исследовании описываются цель, объем и критерии приемлемости для оценок ветровой нагрузки, которые используются в Классификации морских установок и установок. Ветровые нагрузки применяются как силы внешней среды при оценке остойчивости на плаву, прочности конструкции и целостности системы швартовки мобильных морских установок и специальных установок.Определены существующие критерии в Правилах и отраслевых стандартах, чтобы показать использование ветровых нагрузок и их различную характеристику в зависимости от назначения, таких как период осреднения по времени и распределение вертикальной скорости. Текущие требования помещаются в исторический контекст, основанный на разработке правил классификации морских месторождений за последние 50 лет, и обсуждается эволюция инструментов и технологий для выполнения вычислений за этот период.

    Практические аспекты расчета и независимого анализа проиллюстрированы путем применения стандартных методологий в примерах расчетов с использованием геометрической модели, которая имеет аналогичную компоновку и сложность по сравнению с существующими морскими установками.Примерные расчеты представлены так, как это обычно выполняется Class в независимо разработанной модели, а анализ чувствительности используется для указания областей, в которых результаты могут отличаться в зависимости от подхода оценщика. Влияние этих решений по моделированию на оценку ветрового момента рассматривается в перспективе, показывая изменение допустимого вертикального центра тяжести, которое напрямую связано с грузоподъемностью платформы.

    Результатом является объединенная иллюстрация методологии классификации для анализа ветровой нагрузки, которая применялась к большому количеству морских единиц и установок в течение значительного периода времени.Подчеркивается важность общих допущений и подходов, основанных на влиянии изменения определенных параметров на общие результаты расчета ветровой нагрузки. В дальнейшем будет показано результирующее влияние изменений ветровой нагрузки на остойчивость, швартовку или структурный анализ. Это поможет обеспечить понимание промышленностью того, что представляет собой полный отчет о ветровых нагрузках для целей классификации, насколько подробной должна быть модель для целей базового и детального проектирования и как повысить достоверность процесса представления и утверждения во время проектирования.

    %PDF-1.6
    %
    3653 0 объект
    >
    эндообъект

    внешняя ссылка
    3653 110
    0000000016 00000 н
    0000006338 00000 н
    0000006543 00000 н
    0000006676 00000 н
    0000006714 00000 н
    0000006932 00000 н
    0000007144 00000 н
    0000007529 00000 н
    0000007949 00000 н
    0000007988 00000 н
    0000008239 00000 н
    0000008294 00000 н
    0000008348 00000 н
    0000011420 00000 н
    0000014521 00000 н
    0000017657 00000 н
    0000017830 00000 н
    0000018281 00000 н
    0000018349 00000 н
    0000018606 00000 н
    0000021734 00000 н
    0000024615 00000 н
    0000027530 00000 н
    0000030493 00000 н
    0000033317 00000 н
    0000036012 00000 н
    0000048865 00000 н
    0000064719 00000 н
    0000065581 00000 н
    0000072395 00000 н
    0000072653 00000 н
    0000075665 00000 н
    0000075922 00000 н
    0000101090 00000 н
    0000101131 00000 н
    0000101192 00000 н
    0000101316 00000 н
    0000101464 00000 н
    0000101628 00000 н
    0000101779 00000 н
    0000101878 00000 н
    0000101995 00000 н
    0000102166 00000 н
    0000102267 00000 н
    0000102379 00000 н
    0000102559 00000 н
    0000102660 00000 н
    0000102786 00000 н
    0000102974 00000 н
    0000103060 00000 н
    0000103225 00000 н
    0000103326 00000 н
    0000103439 00000 н
    0000103613 00000 н
    0000103714 00000 н
    0000103827 00000 н
    0000103998 00000 н
    0000104101 00000 н
    0000104213 00000 н
    0000104400 00000 н
    0000104501 00000 н
    0000104626 00000 н
    0000104792 00000 н
    0000104906 00000 н
    0000105016 00000 н
    0000105161 00000 н
    0000105285 00000 н
    0000105409 00000 н
    0000105532 00000 н
    0000105659 00000 н
    0000105783 00000 н
    0000105909 00000 н
    0000106037 00000 н
    0000106163 00000 н
    0000106297 00000 н
    0000106421 00000 н
    0000106547 00000 н
    0000106682 00000 н
    0000106810 00000 н
    0000106935 00000 н
    0000107071 00000 н
    0000107196 00000 н
    0000107327 00000 н
    0000107463 00000 н
    0000107601 00000 н
    0000107716 00000 н
    0000107835 00000 н
    0000107960 00000 н
    0000108086 00000 н
    0000108216 00000 н
    0000108353 00000 н
    0000108488 00000 н
    0000108620 00000 н
    0000108750 00000 н
    0000108895 00000 н
    0000109044 00000 н
    0000109175 00000 н
    0000109307 00000 н
    0000109431 00000 н
    0000109584 00000 н
    0000109698 00000 н
    0000109799 00000 н
    0000109927 00000 н
    0000110085 00000 н
    0000110201 00000 н
    0000110318 00000 н
    0000110435 00000 н
    0000110555 00000 н
    0000110667 00000 н
    0000002496 00000 н
    трейлер
    ]>>
    startxref
    0
    %%EOF

    3762 0 объект
    >поток
    xZ[T׵

    .

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

    *

    *

    *