Нагрузки и воздействия в проектировании. Общие понятия
Нагрузка как один из наименее изученных компонентов системы, который имеет большую изменчивость во времени и пространстве. Исследование некоторых моделей нагружения, которые традиционно используются при составлении расчетных моделей, а также их оценка.
| Рубрика | Строительство и архитектура |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 15.01.2021 |
| Размер файла | 57,6 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет (НИУ МГСУ)
Нагрузки и воздействия в проектировании. Общие понятия
Арутюнян А.А.,
бакалавр
Ануфриев Д.К.,
бакалавр
Саламатов А.А.,
бакалавр
Якубов Ш.Г.,
бакалавр
г. Москва
Аннотация
В статье анализируются нагрузки и воздействия при проектировании зданий и сооружений.
Ключевые слова: нагрузки, воздействия, строительство, расчет, конструкции.
Abstract
The article analyzes the load and impact in the design of buildings and structures.
Keywords: loads, impacts, construction, calculation, designs.
Основная часть
Понятие нагрузки является удобным способом описания влияния окружающей среды на конструкцию, хотя имеются воздействия не представимые в форме нагрузки (например, коррозионные воздействия).
Нагрузки являются одним из наименее изученных компонентов системы, они имеют большую изменчивость во времени и пространстве, и те расчетные модели, которыми оперирует проектная практика, достаточно условны.
Некоторые из моделей нагружения, которые традиционно используются при составлении расчетных моделей (равномерно распределенная нагрузка, сосредоточенная сила, гармоническая осцилляция) являются сильными физическими абстракциями, о чем надо помнить при анализе результатов расчета.
Особенно много ошибок в процессе идеализации нагрузок совершается в части описания их поведения во времени, что приводит к недостоверной картине реакции системы.
Любая конструкция окружена внешней средой и взаимодействует с ней. Необходимо указать на понятие взаимодействие, которое указывает не только на то, что внешняя среда влияет на конструкцию, но и на то, что конструкция может влиять на окружающую среду.
К числу характерных примеров взаимодействия нагрузки с конструкцией относятся многие режимы динамического нагружения. Именно в динамике наиболее ярко проявляется обратная связь между нагрузкой и сооружением, когда его поведение меняет сам характер динамически приложенных нагрузок (флаттер, галопирование, взаимовлияние различных форм колебаний и др.). При этом сооружение иногда выступает в роли некоторого фильтра, отбирающего из энергии внешнего воздействия те части, с которыми сооружение вступает в резонанс.
Пример взаимодействия нагрузки с сооружением является аэродинамическое нагружение. Его величина зависит от формы конструкции, обтекаемой ветровым потоком, и, если деформации конструкции эту форму заметно меняют, как это случается, например, в висячих системах, системах с опиранием на податливые конструкции, то меняются и действующие нагрузки.
В целом, следовало бы говорить не столько о нагрузках, сколько о воздействиях на сооружение.
В первом приближении воздействия можно разделить на внешние и внутренние - с одной стороны, а с другой стороны - на силовые и кинематические:
Но и эта классификация условна и неполна, так как не отражает таких, например, специфических условий взаимодействия с окружающей средой, как коррозия, химическое взаимодействие, выкрашивание, изменение схемы сооружения в результате деградации (удаление, разрыв) связей и т.п.
Рассчитываемая конструкция всегда является частью более общей системы и, выделяя конструкцию из окружающей среды, мы либо идеализируем ее влияние в форме абсолютного запрета на некоторые виды перемещений (присоединение системы к «земле»), либо описываем это влияние в форме внешней нагрузки на систему.
Но при использовании такого подхода очень важно понять, не влияет ли деформация системы на нагрузку.
Иными словами, рассматриваемая конструкция должна быть в некотором смысле несопоставимой по жесткости или другим параметрам с отброшенным окружением. Лишь тогда можно уверенно предполагать, что нагрузку можно рассматривать как не зависящую от деформаций системы.
Типичным примером является нагрузка от собственного веса, которая определяется взаимным тяготением массы Земли и массы конструкции, но деформации настолько мало меняют расстояние между центрами этих масс, что ими можно пренебречь.
Однако кольцо не может рассматриваться как самостоятельно нагруженная силами система, поскольку оно прогибается ровно настолько, насколько позволяет ему деформироваться стенка резервуара.
Опорное кольцо находится практически в условиях вынужденной деформации, а еще лучше сказать - кинематического воздействия.
Положительная обратная связь возникает при учете нагрузки от собственного веса, а также в случаях нагружения гибких конструкций весом слоя жидкости Прогибы конструкции увеличивают толщину слоя жидкости в середине пролета, что заметно меняет картину нагружения.
Нормы США (см. Load and Resistance Factor Specification for Structural Steel Buildings, Appendix K2) предусматривают расчет горизонтального кровельного перекрытия на нагрузку от такого скопления воды, чтобы более точно определить необходимую жесткость конструкции.
Кинематическое воздействие (аппроксимировано деформациями материала) не пропорционально росту напряжений.
В условиях реализации неупругой работы материала под нагрузкой увеличение деформаций на 50% генерирует рост напряжений на 10%.
нагружение проектирование модель
Зависимость напряжения от деформации
Особенно сильно сказывается различие между силовым и деформационным нагружением при рассмотрении вопроса о влиянии точности задания воздействия на результаты расчета. Так, в простейшем случае изгиба балки, который сводится к решению дифференциального уравнения:
(Е1у»)» = q(x)
можно рассмотреть два случая:
• нагрузка - причина изгиба, а прогиб - следствие;
• прогиб является причиной (изгиб по лекалу), а нагрузка (реакция) - следствием.
Если предполагать абсолютную точность задания исходных данных и способа решения задачи, то формального различия между указанными случаями нет.
Но в действительности это различие очень велико, поскольку малые изменения нагрузки приводят к малым изменениям прогибов, а если неточно задана форма лекала, то разброс в полученных значениях нагрузки может быть очень большим (мы практически не умеем находить даже первую производную от неточно заданной функции).
По сути, здесь нет ничего нового, чем другое прочтение закона Гука: если в упругой системе большие силы приводят к малым деформациям, то ее малые деформации могут быть связаны с большими усилиями.
Особенности нагрузок и воздействий
Для учета влияния времени нагружения конструкции (воздействия на конструкцию) необходимы данные о режиме нагружения.
Известны значимые особенности работы конструкционных материалов при различных режимах нагружения:
- Ползучесть бетона и дерева при длительном действии нагрузок;
- Пониженная деформативность бетона при кратковременном воздействии;
- Повышенная прочность бетона при кратковременном (динамическом) воздействии;
- Снижение величины разрушающей нагрузки при многоцикловом воздействии.
В целях учета режима нагружения в современных нормах введена классификация нагрузок по времени действия:
- Постоянные;
- Временные длительно действующие;
- Временные кратковременные.
Список литературы
1. Гордеев В.Н. и др. Нагрузки и воздействия на здания и сооружения. - С. 14-37.
2. Расчет сооружений на сейсмические воздействия с учетом взаимодействия с грунтовым основанием [Текст]: [монография] / А.Г. Тяпин. - Москва: Изд-во Ассоц. строительных вузов, 2013. - 399 с.: ил., табл.; 22 см.; ISBN 978-5-93093-971-2 (дата обращения: 05.06.2019).
3. Кудишин Ю.И., Беленя Е.И. Металлические конструкции. - С. 40-73.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Постоянные и временные нагрузки от подвижного состава и пешеходов. Горизонтальные поперечные удары. Ледовая и ветровая нагрузки, гидростатическое выталкивание. Определение нагрузки на голову сваи и несущей способности сваи. Нагрузка от толпы на тротуаре.
курсовая работа [54,9 K], добавлен 22.06.2012Зависимость динамической составляющей воздействия реальной нагрузки на мост от скорости движения автотранспорта. Определение амплитудно-частотной характеристики и напряжений, возникающих в середине пролета при проезде нагрузки с соответствующей скоростью.
статья [381,9 K], добавлен 12.02.2015Компоновка конструктивной схемы каркаса. Нагрузки и воздействия на него. Вес подкрановой балки. Расчетная величина сосредоточенной силы на уровне нижнего пояса фермы. Моменты от нагрузки на стойку. Расчёт на вертикальную нагрузку от мостовых кранов.
курсовая работа [1,4 M], добавлен 21.06.2015Возможность с помощью расчетных схем учесть все факторы, играющие существенную роль при расчете каркасов на горизонтальные нагрузки. Построение матрицы жёсткости. Возникновение максимального смещения в уровне подкрановой балки и в уровне покрытия.
контрольная работа [416,7 K], добавлен 02.09.2010Конструктивная схема одноэтажного каркасного здания. Расчетная схема рамы. Определение постоянной нагрузки от веса элементов покрытия, стен и колонн. Снеговая нагрузка, действие ветра на здание. Определение расчетных усилий. Конструирование узлов фермы.
курсовая работа [940,1 K], добавлен 19.01.2011Понятие процесса коммуникации и коммуникативных моделей, их роль и признаки. Значение архитектуры как явления массовой культуры, история ее развития. Архитектура с точки зрения коммуникации. Коммуникативная функция архитектуры и реализация таких моделей.
курсовая работа [33,3 K], добавлен 21.04.2011Сводная таблица физико-механических свойств грунта. Анализ инженерно-геологических условий строительной площадки. Определение расчетных нагрузок и расчетных характеристик грунтов. Определение сопротивления грунта основания по прочностным характеристикам.
курсовая работа [106,0 K], добавлен 24.11.2012Ограждающие конструкции покрытия для неотапливаемого здания. Определение нагрузки на м2 горизонтальной проекции здания. Расчет спаренного прогона, на который опирается двойной дощатый настил. Определение несущей конструкции покрытия в виде клееной балки.
курсовая работа [5,3 M], добавлен 12.03.2013Определение расчетных показателей здания. Расчетная мощность системы отопления, определение ее годовых показателей. Изучение способов снижения энергозатрат. Влияние объемно-планировочных решений, параметров остекления и утепления ограждающих конструкций.
практическая работа [504,9 K], добавлен 07.01.2016Вычисление расчетных пролетов плиты. Характеристики прочности бетона и арматуры. Сбор нагрузки на балку. Расчет прочности балки по сечениям, наклонным к продольной оси. Определение расчетных пролетов. Компоновка конструктивной схемы сборного перекрытия.
курсовая работа [3,0 M], добавлен 21.03.2015Компоновка конструктивной схемы каркаса. Поперечная и продольная система. Расчетная схема рамы: снеговая и ветровая нагрузка. Определение расчетных внутренних усилий. Расчет узлов и конструирование стропильной фермы. Стыка верхней части колонны с нижней.
курсовая работа [1,6 M], добавлен 13.05.2014Водоподпорные сооружения. Классификация плотин: из грунтовых материалов, бетонные, а также железобетонные. Воздействия водного потока на гидротехнические сооружения. Расчет и целесообразность построения эпюры избыточного давления на бетонную плотину.
курсовая работа [456,8 K], добавлен 09.01.2014Компоновка конструктивной схемы каркаса. Нагрузки и воздействия на каркас здания. Статический расчет поперечной рамы. Расчет на постоянную нагрузку, на вертикальную нагрузку от мостовых кранов. Расчет и конструирование стержня колонны, стропильной фермы.
курсовая работа [1,7 M], добавлен 27.05.2015Расчёт колонн на вертикальные и горизонтальные нагрузки. Подобр номера двутавров типа колонные для обоих вариантов. Исходя из сравнительного анализа видно, что для проектирования необходимо взять колонны сечением из расчёта на вертикальные нагрузки.
курсовая работа [1,5 M], добавлен 06.09.2010Подбор мостового крана. Определение нагрузки от снега и от ветра. Сбор нагрузок на раму каркаса. Расчетный вес верхней части колонны. Высота сечения нижней части колонны. Собственный вес металлических конструкций покрытия. Эквивалентные линейные нагрузки.
курсовая работа [237,7 K], добавлен 06.05.2013Оценка грузоподъемности моста. Определение расчетных усилий в главных балках от нагрузок А-11 и НК-80. Расчет требуемой площади ненапрягаемой арматуры. Технология ремонта выбоин и раковин в сжатой зоне бетона. Устранение коррозии железобетонных элементов.
курсовая работа [962,9 K], добавлен 23.03.2017Описание конструкции моста. Расчет и проектирование плиты проезжей части с учетом распределения нагрузки. Оценка выносливости элементов железобетонных конструкций с ненапрягаемой арматурой. Определение внутренних усилий. Построение эпюры материалов.
курсовая работа [3,2 M], добавлен 30.03.2014Разновидности централизованного теплоснабжения зданий. Тепловые нагрузки района города. Построение графиков расхода теплоты. Регулирование отпуска теплоты, определение расчетных расходов теплоносителя. Выбор трассы. Механический расчет теплопроводов.
курсовая работа [1,4 M], добавлен 17.05.2016Компоновка конструктивного решения здания. Определение сейсмичности строительной площадки. Оценка влияния продольных сил в сечении колонн на динамические характеристики каркаса. Горизонтальные нагрузки на здание, главные антисейсмические мероприятия.
курсовая работа [912,0 K], добавлен 14.11.2014Оценка инженерно-геологических условий площадки строительства. Сбор нагрузок, действующих на основание. Нагрузки на фундамент от внутренних несущих стен. Определение ширины опорной плиты. Расчет внецентренно-нагруженного фундамента при наличии подвала.
курсовая работа [411,8 K], добавлен 24.02.2014
