 |
Расчет рам многоэтажных зданий на вертикальную нагрузку.
|
|
|
|
Постоянными нагрузками одновременно загружены все междуэтажные перекрытия. Вероятность одновременного загружения всех перекрытий максимальными временными нагрузками снижается с увеличением общей этажности здания. Поэтому постоянные нагрузки учитываются полностью, а величина временной нагрузки согласно СНиП 2.01.07-85* “Нагрузки и воздействия” могут снижаться путём домножения на коэффициент условия работы 
, который зависит:
-от назначения здания;
-грузовой площади приходящейся на вертикальные конструкции;
-количества перекрытий, располагаемых над располагаемых над рассматриваемым расчетным уровнем.
Для многоэтажных зданий жилого назначения, учебных заведений, административных зданий с офисами определяется по формуле
(1)
Для зданий, имеющих выставочные, читальные залы или торговые принимается коэффициент 
.
(2)
где 
- число перекрытий располагающихся над расчетным уровнем.
и 
- коэффициенты, учитывающие относительную грузовую площадь при загружении вертикальных конструкций
Для элементов с 
для зданий 1-й группы: 
.
Если 
, то 
Для элементов с 
для зданий 2-й группы: 
Если 
, то 
.
Как следует из выражения (1) и (2) при изменении расчетного уровня снижение временной нагрузки происходит на неодинаковую величину, т.е. при изменении расчетного уровня необходимо менять временные нагрузки на выше расположенных этажах.
При расчете пространственной системы с учетом сопротивления связей сдвига необходимо знать временную нагрузку не только от выше расположенных этажей, но и нагрузку ниже расчетного уровня. Анализ временных нагрузок, действующих на элементы многоэтажных гражданских зданий, позволил рекомендовать вместо выражения (1) и (2) единый коэффициент условия работы 
, одинаковый для всех расчетных уровней в зависимости от этажности здания.
|
|
|
Таблица 1. Зависимость коэффициента условий работы от этажности здания
| Общая этажность здания | 50 и более | ||||||||
| 0,57 | 0,54 | 0,51 | 0,49 | 0,47 | 0,45 | 0,44 | 0,43 | 0,42 |
Использование коэффициента позволяет считать вертикальную нагрузку как равномерно распределенную по высоте здания, если оно имеет монотонную структуру.
Тогда погонная временная нагрузка, действующая на i-тый вертикальный элемент, определяется следующим образом: 
, (3)
где 
- полная высота здания; 
- полная нагрузка от одного этажа, включая собственный вес конструкций.
Это сосредоточенная нагрузка, действующая на вертикальный элемент, собранный с соответствующей грузовой площади в пределах одного этажа.
- сосредоточенная постоянная нагрузка; 
- временная нагрузка.
Суммирование производится по всем перекрытиям и покрытиям здания. В общем случае погонная вертикальная нагрузка прикладывается к вертикальным элементам внецентренно. Тогда её можно привести к осевой распределенной силе и моменту.
 |
идеализированная эпюра фактическая эпюра
Рис. 5. Приведение погонной вертикальной нагрузки к распределённой силе и моменту
Окончательно для любого расчетного уровня полный расчетный изгибающий момент от вертикальной нагрузки будет изменяться линейно, и определяться по формуле:
, где 
-координата, отсчитываемая от верха здания.
Учитывая, что фактическая эпюра моментов имеет ступенчатый характер, то поперечная сила принимается равная нулю.
Если вертикальный элемент соединён с другими с помощью шарнирных связей, то осевая погонная нагрузка вызывает в нём лишь равномерное сжатие, что никак не сказывается на работе всей системы. Если же вертикальный элемент соединён с другими при помощи связи сдвига конечной жесткости, то осевая продольная сила может вызывать деформацию всей пространственной системы. Это происходит в том случае, если на соседние столбы действуют удельно-неравные нагрузки
|
|
|
приведенная площадь сечения.
Рис. 6. Схема соединения вертикального элемента с другим с помощью шарнирных связей
При этом столбы стремятся к различной осевой деформации, а связи деформируются сами и деформируют несущую систему.
В общем случае внецентренно приложенных погонных вертикальных нагрузок к столбам, соединённым связями сдвига можно свести нагрузку к удельно-равной осевой и моментам 2-х типов: 
(рис. 8).
Рис. 7. Схема соединения вертикального элемента с другими при помощи связи сдвига конечной жесткости.
Рис. 8. Схема центрального приложения погонной вертикальной нагрузки
; 
; 
,
где 
.
|
|
|
