2. Сбор нагрузок
2.1. Расчётная схема поперечной рамы каркаса
Пространственный каркас представляет систему, достаточно сложную для расчета при точном учете всех ее параметров. Поэтому для определения усилий в элементах каркаса с помощью известных методов строительной механики используют расчетную схему. К ее составлению приступают после того, как сформирована конструктивная схема здания. Расчетная схема представляет собой идеализированное изображение несущих конструкций и их опорных частей и должна быть максимально приближена к фактическим условиям работы сооружения. Расчетная схема учитывает только основные параметры конструкции: форму и размеры отдельных элементов рамы, условия примыкания элементов каркаса друг к другу и условия закрепления к фундаментам, значение, характер и расположение нагрузок. Пространственная многостержневая конструкция каркаса при замене ее расчетными схемами с достаточной степенью точности может быть разбита на плоские системы – поперечные рамы и продольные элементы. Поскольку длина несущих элементов каркаса значительно превышает поперечные размеры сечений, их в расчетной схеме заменяют стержнями, оси которых проходят через центры тяжести поперечных сечений. Расчётная схема поперечной рамы однопролётного здания, рассматриваемого в настоящем курсовом проекте, приведена на рис. 2.1. Анализируя расчетную схему, можно отметить, что:
- стропильная ферма шарнирно примыкает к колонне, а колонна – жёстко сопряжена с фундаментами;
- нагрузки на покрытие приведены к сосредоточенным силам в узлах верхнего пояса фермы, ветровая нагрузка – к равномерно распределенной по всей высоте стойки.
Рис. 2.1. Расчётная схема поперечной рамы каркаса
2.2. Сбор нагрузок на поперечную раму каркаса
Нагрузки – внешние активные силы, приложенные к конструкциям и вызывающие в них напряженное состояние, характеризуются в каждой точке числовым значением (интенсивностью) и направлением. Интенсивность может быть отнесена к единице объёма, единице площади или единице длины. Поскольку расчетная схема рамы представляет плоскую стержневую систему, интенсивность нагрузки может быть отнесена к единице длины стержней или приложена в виде сосредоточенных сил (см. рис.2.1).
В зависимости от продолжительности действия приложенные к раме нагрузки делятся на постоянные Pd и временные (длительные Pl , кратковременные Pt , особые Ps). По характеру изменения во времени различают статические и динамические нагрузки. В данном курсовом проекте все действующие на раму нагрузки приводятся к статическим.
Основными характеристиками нагрузок являются их нормативные величины, приведенные в [3]. Нормативные нагрузки климатического характера (ветровая, снеговая) установлены на основе статистического анализа данных длительного наблюдения за ними. Нормативные нагрузки от собственного веса конструкций определяются по проектным размерам и объемным массам материалов. В отдельные периоды эксплуатации нагрузка может быть превышена или занижена по сравнению с нормативной, что создает опасность для несущей способности конструкции. Эту возможную изменчивость нагрузки учитывают коэффициентом надежности по нагрузке γf. Нормативную нагрузку, умноженную на коэффициент γf , называют расчетной. Так как различные нагрузки изменяются не одинаково, коэффициенты γf для них также различны.