Спросить
Войти
Определение ветровой нагрузки на открытую этажерку
О.Г. Присс
Невинномысский Государственный гуманитарно-технический институт
Аннотация: В статье произведено определение ветровой нагрузки на открытую железобетонную этажерку, расположенную на отдельно стоящих фундаментах. Ветровая нагрузка на открытую этажерку определяется для двух направлений ветра: перпендикулярного направления оси этажерки и совпадающего с ее продольной осью. Определена зависимость между неблагоприятными колебаниями, возникающими при горизонтальных колебаниях сооружений и интенсивностью, спектрального состава пульсаций скоростного напора, и масс, сосредоточенных в уровне каждого перекрытия. Ключевые слова: ветровая нагрузка, открытая этажерка, горизонтальные колебания сооружения, состав пульсаций скоростного напора ветра.
При конструировании железобетонной этажерки требуется определение ветровой нагрузки на открытую этажерку [1-3].
Железобетонная этажерка выполнена из бетона марки 300. Оборудование расположение на отметки 12 м. Начальный модуль упругости бетона - 3,15 106т/м2. Модуль упругости вертикальных связей по колоннам
- 2,1 10 т/м . Место установки этажерки - IV район по скоростному напору ветра. Ветровая нагрузка с периодом свободных колебаний 0,25 сек определяется с учетом динамического воздействия пульсаций скоростного напора [4]. Динамическая добавка к статической ветровой нагрузке определяется инерционными силами, возникающими при горизонтальных колебаниях сооружений, и зависит от интенсивности и спектрального состава пульсаций скоростного напора и от периодов и форм свободных колебаний сооружения [5].
Ветровая нагрузка на открытую этажерку определяется для двух направлений ветра: перпендикулярного направления оси этажерки и совпадающего с ее продольной осью [6]. При определении ветровой нагрузки на этажерку косое направление ветра не рассматривается. Ветровая нагрузка определяется для наиболее неблагоприятного направления ветра [7,8].
Этажерка представляет собой каркасную конструкцию. Поперечные рамы каркасов образуются из железобетонных сборных колонн и ригелей, все узлы рамы - жесткие. Продольный каркас - шарнирно-связевой. Продольная жесткость каркаса обеспечивается установкой вертикальных стальных связей по колоннам. Направление ветра перпендикулярно продольной оси этажерки [9].
В качестве расчетной схемы этажерки принимаем плоскую раму, жестко заделанную на уровне обреза фундамента [10]. В таблице №1 приведены веса элементов перекрытия и оборудования на отметке 12 м.
Таблица №1
Вес элементов перекрытия и оборудования на отметке 12 м
Наименование элементов конструкций и оборудования Вес, т Количество элементов Общий вес, т
Колонна 0,4x0,4, 1=3 м 1,2 26 31,2
Колонна 0,4x0,6, 1=3 м 1,8 16 28,8
Ригель 0,3x0,8, 1=5,5 м 3,2 18 57,6
Доборный элемент 0,3x0,8, 1=0,4 м 0,24 16 3,8
Главная балка 0,35x0,80, 1=6м 3,3 14 46,2
Второстепенная балка 0,2x0,4, 1=2,5 м 0,5 18 9
Второстепенная балка 0,2x0,4, 1=4 м 0,8 2 1,6
Плита перекрытия 1,5x0,4, 1=6 м 2,4 49 117,6
Плита перекрытия 0,75x0,4, 1=2,5 м 0,68 18 12,2
Плита перекрытия 0,75x0,4, 1=4 м 1,08 1 1,1
Пол 0,22 540,8 119
Монолитные участки и заливка швов 27,9
Аппарат ё =1,5 И =4,8 16 6 96
Аппарат ё =1 И =4,5 18 6 108
Аппарат ё =3,8 И =12 63 1 63
Аппарат ё =2,3 И =9 7 6 42
Всего 765
Определение периода и формы свободных колебаний.
Вычисление периода и относительных ординат формы свободных колебаний этажерки приведены в таблице № 2.
Таблица №2
Вычисление периода и относительных ординат формы свободных
колебаний этажерки
№ перекрытий &—^ т а 3 т а &—^ н а * ^ 1 ^ СУ СУ Т, сек
Х= 318,3 6654,2
Массы, сосредоточенные в уровне каждого перекрытия:
т. , 560 2 /
М1 =- = 57 м сек /м
М2 =78 м сек2 /м
М3 =— — 23,4 м сек2 /м
Мл 5 =¿^1 —21.1 м сек2 /м
Нормативный скоростной напор ветра для IV района g0 =48 кг/м .
Расчетный скоростной напор ветра g0 п =0,048 1,2 = 0,0576 т/м . Коэффициент возрастания К1 и пульсации Ш] скоростного напора ветра этажерки на расчетной схеме рис.1.
(0,3x0,8)5 (0,3x0,8)5
Рис. 1 - Расчетная схема определения коэффициент возрастания К1 и пульсации Ш] скоростного напора ветра этажерки
Эти коэффициенты отнесены к отметке верха перекрытия, к которому крепятся аппараты. Значения периода Т = 0,92 сек соответствует коэффициент динамичности g=1,45.
Коэффициенты щ П2, Пз для элементов конструкций и оборудования: последующие ребра плит
=3,7 П1 =0,43
плита у монтажного проема
а= — =7,5 П1 =0,72 к 0,6 11
последующие главные балки
а = М = 2,9 П1 =0,43
к 0,8 11
-= — = 7,5 П1 =0,72
к 0,4 11
а = М = 4,8 П1 =0,46
к 0.8 11
аппараты 11,12,13,14,15,16
^ =1,7 П3 =1,13
а ср 1,5 & 13 &
аппараты 21,22,23,24 а= ^Т=1,5 П1 =0,43
аппарат 31
й ср 0,5(2,3+3,8)
аппараты 45,46
=2 П3 =1,1
— = —= 2,6 П3 =1,06 а ср 2,з 13
аппараты 41,43,44
— = —=2,6 П3 =0,78 а ср 2,з 13
Н1 =1,06
аппарат 42
а = ~=2,6 П3 =0,78
а ср 2,з
П3 =1,1
а ср 0,5(2,3+3,8)
Приведенный коэффициент заполнения
к /й / 6 42
Приведенный аэродинамический коэффициент
„ СаЬ _ 397.52 С л---— —--и,/9
Расчетная ветровая нагрузка в поперечном направлении показана в таблице № 3.
Таблица № 3
Расчетная ветровая нагрузка в поперечном направлении
Статистическое действие расчетного скоростного напора ветра <4-4 Л К £ 5? Динамическое воздействие порывов ветра Расчетная ветровая нагрузка на блок этажерки
Вычисление периода в относительных ординатах формы свободных колебаний этажерки приведены в таблице № 4.
Таблица №4
Вычисление периода в относительных ординатах формы свободных
колебаний этажерки
№ этажерки Уг б/ б/ У/ бХ2 а (х) I ш б! У! Т, сек
Из расчета ветровой нагрузки в поперечном направлении следует вывод, что наиболее неблагоприятные колебания, возникающие при горизонтальных колебаниях сооружений, зависят как от интенсивности и спектрального состава пульсаций скоростного напора, так и от масс, сосредоточенных в уровне каждого перекрытия.
Краснодарского края. Инженерный вестник Дона, 2019, №7. URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n6y2019/6025.
References
