|
Ветровая нагрузка
Ветровая нагрузка на здание определяется в соответствии со СНиП П-А. 11—62 с учетом изменений, утвержденных Госстроем СССР (приказ № 6 от 13 января 1965 г).
ьз
Рис 26 Схемы з
я Института технической информации б —монтажная схема диафрагмы по оси каркаса ш> оига^» ^«8» • п0 «™
Ветровая нагрузка представляет собой сумму статической и динамической составляющих. Статическая составляющая вычисляется по формуле
q = qtcnk, (13)
где qo — нормативный скоростной напор ветра для II района, равный 35 кг/м2; с — аэродинамический коэффициент, равный 1,4; п — коэффициент перегрузки, равный 1,2; k — высотный коэффициент, определяемый по табл. 10 СНиП II-A. Н— 62;
<7 = 35-1,4- 1,2/г = 58,7&, кг/см2. Динамическая составляющая ветровой нагрузки в соответствии с дополнением к СНиП П-А. 11—62 вычисляется по формуле
5ГИ = s mG„Xk , (14)
где е — динамический коэффициент;
т — коэффициент пульсации, равный 0,2; i — этаж здания;
3—2070 65
k — этаж, для которого вычисляется динамическая нагрузка;
S" и 5ДИН — статическая и динамическая ветровые нагрузки; G — вес этажа;
X — ордината первой формы колебаний системы.
Упрощенно динамическая составляющая ветровой нагрузки может быть получена при следующих допущениях: а) первая форма колебаний представляет собой прямую линию; б) масса здания равномерно распределена по высоте; в) статическая ветровая нагрузка заменяется трапецеидальной.
Исходя из этих предпосылок, динамическую составляющую ветровой нагрузки можно представить в виде треугольной эпюры с нулевой ординатой у низа и ординатой qmYI у верха здания, причем
здания.
В предварительных расчетах можно принять е=2,4 при т = = 0,2
<Г" = 0,24(7, +2ft). (16)
Период первой формы собственных колебаний здания вычисляется отдельно для продольного и поперечного направлений по формуле
Г=5'1//Гт' (17)
где / — прогиб верха здания под действием горизонтальной нагрузки, равной его весу; g — ускорение силы тяжести. Момент инерции диафрагм в поперечном направлении 1Х = = 90, в продольном /У=Ь25 мА. Жесткость диафрагм из бетона марки 300 при £ = 3,15Х Ю6 т/м2 В = 0,85-£У; ВЛ = 0,35-3,15-106-90 = 241,20- 10е т -л*а; Sy = 0,85-3,15-106-825 = 2211,0• 10е т -л*2. Прогиб верха здания от изгиба диафрагм (нагрузка — вес здания) (табл.18): в поперечном направлении
_ 9723-3,б3 ~ 241,2-10е
9723-3,63 1Q3==8J
Jx 941 0.1П6
в продольном
= 9723-3-6' . юз = о 20 м.
,у 9911 0-1П6
Эти прогибы увеличатся за счет деформаций основания в случае несовпадения центра тяжести с центром закручивания, а также за счет закручивания здания при колебаниях. Перекосы основания вычисляются по формулам (СНиП П-Б. 1—62): в продольном направлении
tgO,^*,^; (18)
в поперечном
где ц — коэффициент Пуассона для грунта, равный 0,3; Е — модуль деформации грунта, равный 5000 т/м2; I, Ь — размеры фундамента 38,4 и 20 ж соответственно; М — изгибающий момент, от которого вычисляется крен фундамента, равный 167899-3,6 = 605 000 т-м; ki и£2 — коэффициенты.
При высоте здания #=62,4 м прогиб верха здания от крена фундамента в поперечном направлении fx =62,4X0,0348 = 2,17 м, в продольном f'y =62,4-0,0123 = 0,77 м.
Прогибы центра тяжести и центра жесткости здания в случае несовпадения последних могут быть вычислены по формулам
8ц т
= kQ
(20)
8ц т =Бц..
2/, '
где k — коэффициент пропорциональности; Q — нагрузка на здание; /( — момент инерции f-той стены жесткости; а0 — расстояние от центра тяжести до центра изгиба; at — расстояние стен жесткости от центра тяжести. Угол поворота диска перекрытия.
Учитывая, что kQ==bu_m Е/, , получим
ц.ж.0,2 1, з
Дополнительное перемещение центра тяжести при закручивании
аналогично для продольного направления
8Ц ж /осч
" !/,<«,-«о)
Суммарное перемещение центра тяжести верха здания под действием веса, приложенного горизонтально
/, = 1,88 + 2,17 = 4,05 м; = 0,22 + 0,77 = 0,99 м.
Периоды первой формы собственных колебаний
7', = 51/ -= 3,25сек; 7"v = 5l/ -= 1,65 сек;
х У 9,8 у V 9,8
еЛ = 2,0; в, = 1,6.
Деформации здания. Прогибы здания с ветровой нагрузкой. Прогиб верха здания от изгиба диафрагмы вычисляется по формуле
_AYSf(h)
71 евп '
где А — ширина фасада;
В — жесткость диафрагмы; п — коэффициент перегрузки, равный 1,2; S — сосредоточенные ветровые нагрузки;.
/(Л) = (Я - fif + 3//2Л - Я3; #— высота здания (#=62,4 л); h — высота приложения силы. Все вычисления для нахождения члена HSf(h) сведены в табл.19
Прогибы верха здания для поперечного направления при А = = 62,4 м; В=241,2-106 т-м2
Прогибы верха здания для продольного направления при Л = = 14,4 ж; В = 221Ы06 т-м2
6-2211.10в.1,2
/Г" = »4,4-554903 = Q Q00502 JT ^ 0,05 см. J 6-221Ы06-1,2
Прогибы верха здания от деформаций основания: #=62,4; А = 37,4.
В поперечном направлении
^ ^ 1 — у? £ _1 — О.З2 п 0О ч/ Af-37,4-62,4_
=0,000113 Ж.
От статической ветровой нагрузки при М = 58,4-3,6: 1,2 = = 175,2 т-м
/2ст = 0,113-10-3-175 = 1,98 см. От пульсации ветра при М=24,0-3,6 : 1,2 = 72,0 т-м
/гин = 0,113-10-3-72 т-м -0,815 СЛ. В продольном направлении
, _l—y-*k ЦВН _ 1—0,3' Ai-l3,4-62,4_
Е Г ^J_J3 ^ _ 5000 ' ' ' 19.2М.2 ~~
= 0,000014 М.
От статической ветровой нагрузки
/" = 0,144- Ю-4 -175 = 0,25 см. От пульсации ветра
/2дин = 0,144-10-4-72 = 0,1 см. Значения вычисленных прогибов приведены в табл. 20. Ускорение верха здания при колебаниях. Уравнение гармонических колебаний
у = a sinto t, где а — амплитуда колебаний;
со — круговая частота колебаний. Его производные
у = ш a costo t; у = — to2 a sinto ^. Вторая производная у представляет собой ускорение колебаний. Максимальное значение ускорений при sin wt=—1
Учитывая, что—, получим
где Т — период первой формы собственных колебаний здания.
Для поперечного направления
4-3,14=-2,99
ах = 2,99; Тх = 3,25 сек; упоп =-=11,1;
для продольного
г. 1С т 1 сг 4-3,142.0,15 0 п
а„ = 0,15; 7\,= 1,65 сек; уиъол =-^— = 2,2.
у у упрод 1>652
Нормируемая величина ускорений [г/]<15 см/сек2. Жесткость диафрагм (рис. 27). Приведенные моменты инерции.
Бетон стен марки 300 . . £б=3,15-106 т1мг
Бетон колонн марки 400 . £6= 3,50-106 »
Арматура класса А-П . £а=20-106 »
В стенах по 60 0 10 А-П . . /v=47,l слгХ0,0047 м*
В колоннах по 12 0 36 А-П ^„=122 смг
В продольных стенах 74 0 10 А-П . . /v=58 »
Для нахождения момента инерции диафрагм принимаем, что центр жесткости здания лежит на пересечении осей симметрии, так как: 1) поперечные и продольная диафрагмы расположены симметрично относительно оси у; 2) поперечные диафрагмы рас-
положены симметрично относительно оси х, а смещением продольной диафрагмы относительно оси х пренебрегаем ввиду небольшого влияния этого смещения на величину момента инерции.
|
Меню
|
Рис 26 Схемы з
я Института технической информации б —монтажная схема диафрагмы по оси каркаса ш> оига^» ^«8» • п0 «™
Ветровая нагрузка представляет собой сумму статической и динамической составляющих. Статическая составляющая вычисляется по формуле
q = qtcnk, (13)
где qo — нормативный скоростной напор ветра для II района, равный 35 кг/м2; с — аэродинамический коэффициент, равный 1,4; п — коэффициент перегрузки, равный 1,2; k — высотный коэффициент, определяемый по табл. 10 СНиП II-A. Н— 62;
<7 = 35-1,4- 1,2/г = 58,7&, кг/см2. Динамическая составляющая ветровой нагрузки в соответствии с дополнением к СНиП П-А. 11—62 вычисляется по формуле
5ГИ = s mG„Xk , (14)
где е — динамический коэффициент;
т — коэффициент пульсации, равный 0,2; i — этаж здания;
3—2070 65
k — этаж, для которого вычисляется динамическая нагрузка;
S" и 5ДИН — статическая и динамическая ветровые нагрузки; G — вес этажа;
X — ордината первой формы колебаний системы.
Упрощенно динамическая составляющая ветровой нагрузки может быть получена при следующих допущениях: а) первая форма колебаний представляет собой прямую линию; б) масса здания равномерно распределена по высоте; в) статическая ветровая нагрузка заменяется трапецеидальной.
Исходя из этих предпосылок, динамическую составляющую ветровой нагрузки можно представить в виде треугольной эпюры с нулевой ординатой у низа и ординатой qmYI у верха здания, причем