Коэффициент динамичности при монтаже конструкций

Расчет конструкций на монтажные и транспортные нагрузки

Прочность сборных железобетонных конструкций необходимо проверять на нагрузки, возникающие при транспортировании конструкций и при их монтаже. Часто при транспортировании и монтаже меняется характер работы конструкции, например, колонны (которые обычно работают на сжатие) испытывают изгиб, в изгибаемых конструкциях меняется характер работы арматуры.

При расчете сборных железобетонных конструкций на нагрузки, возникающие при подъеме конструкции, ее транспортировании и монтаже, нагрузку от веса конструкции принимают с учетом коэффициента динамичности. При транспортировании коэффициент динамичности γ_д = 1,6; при подъеме и монтаже γ_д = 1,4. Следует также учитывать коэффициенты надежности по нагрузке γ_f (п. 1.9 Пособие по проектированию предварительно напряженных железобетонных конструкций из тяжелого бетона (к СП 52-102-2004)).

На расчет конструкций на нагрузки, возникающие при подъеме, и монтаже, влияет положение монтажных петель или монтажных отверстий. При транспортировании и складировании, под конструкцию подкладывают деревянные прокладки, которые обычно укладывают в местах расположения монтажных петель. Монтажные петли устанавливают на расстояниях от торцов элемента равных 1/5 – 1/7 длины конструкции.

Примеры расчета к параграфу 3.6.

Пример 3.18. Рассчитать на транспортные и монтажные нагрузки колонну, рассчитанную в примере 3.5 (см. рис. 3.5). Длина колонны l = 7730 мм, сечение b×h = 300×300 мм, колонна армирована четырьмя стержнями (ø 16 мм, А400), удельный вес железобетона γ_жб = 25 кН/м 3 .

Расчет на транспортные нагрузки

1. Назначаем расстояние от торцов колонны до монтажных петель

l₁ ≈ 1/5l = 1/5·7730 = 1546 мм, принимаем l₁ = 1500 мм, длина среднего участка l₂ = 4730 мм.

2. Определяем нагрузку от веса колонны с учетом коэффициента динамичности и с учетом коэффициента надежности по нагрузке

3. По схеме транспортирования колонны, определяем изгибающие моменты (рис. 3. 45): — опорные моменты М_оп = ql₁ 2 /2 = 3.96·1,5 2 /2 = 4,46 кН м = 446 кН см; — пролетный момент М_пр = ql₂ 2 /8 – М_оп = 3,96·4,73 2 /8 – 4,46 = 6,61 кН м = 661 кН см.

Рис.3.45. Транспортирование колонны. К примеру 3.18:

а – расчётная схема и эпюра моментов: М_оп, М_пр – опорные и пролётные моменты;

б – расчётные сечения колонны при её работе на изгиб

4. Определяем рабочую высоту колонны h₀ при ее работе на изгиб. По длине колонны меняются местами растянутая и сжатая зоны бетона. Над опорами, растянутая зона бетона расположена в верхней части, а в пролете — в нижней части сечения. Соответственно изменяется положение рабочей высоты h₀. Расстояние от края сечения колонны до центра тяжести арматуры а = а’ =2,8 см (см. рис. 3.5) h₀ = 30 – 2,8 = 27,2 см.

5. Расчетные сопротивления: R_b = 8,5 МПа = 0,85 кН/см 2 ; R_s = 355 МПа = 35,5 кН/см 2 ; над опорой и в пролете растянутыми оказываются два стержня ø16 мм, площадью сечения А_s = 4,02 см 2 . Из формулы (3.5) определяем относительную высоту сжатой зоны бетона ξ = R_sА_s/(R_bbh₀) = 35,5·4,02/(0,85·30·27,2) = 0,206; ξ 2 = 0,188·0,85·30·27,2 2 = 3547 кН см.

7. Сравниваем момент сечения с действующими моментами:

М_оп = 446 кН см 2 /2 = 3.47·0,6 2 /2 = 0,625 кН м = 62,5 кН см;

— пролетный момент М_пр = ql₂ 2 /8 – М_оп/2 = 3,47·7,13 2 /8 – 0,625/2 = 21,74 кН м = 2174 кН см.

11. Сравниваем максимальный пролетный момент с моментом сечения колонны (момент сечения см. п. 6 расчета): М_пр = 2174 кН см 3 . Монтажные петли расположены на расстояниях l₁ = 1,3 м от торцов плиты.

Задача 3.30. Рассчитать на транспортные и монтажные нагрузки колонну, Длина колонны l = 11400 мм, сечение b×h = 350×350 мм, колонна армирована четырьмя стержнями (ø 18 мм, А300), удельный вес железобетона γ_жб = 25 кН/м 3 .

Источник

Коэффициент динамичности при монтаже конструкций

Разъясните положения Пособия к СП 52-101-2003 «Пособие по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелого бетона без предварительного напряжения арматуры»:

• В пункте 1.9 указано: «При расчете элементов сборных конструкций на воздействие усилий, возникающих при их подъеме, транспортировании и монтаже, нагрузку от веса элемента следует принимать с коэффициентом динамичности, равным: 1,60 — при транспортировании, 1,40 — при подъеме и монтаже. В этом случае следует учитывать также коэффициенты надежности по нагрузке. Допускается принимать более низкие, обоснованные в установленном порядке, значения коэффициентов динамичности, но не ниже 1,25».
• В пункте 5.49 указано: «Диаметр стержня петли d рекомендуется принимать согласно табл. 5.4 в зависимости от массы изделия, приходящейся на петлю. Масса изделия определяется согласно указаниям п. 2.12. При подъеме плоских изделий за четыре петли масса изделия считается распределенной на три петли».

Учтён ли в таблице 5.4 коэффициент динамичности 1,4 при подъёме и монтаже (по пункту 1.9)?

При пользовании таблицей 5.4 Пособия к СП 52-101-2003 значение массы изделия, приходящейся при его подъеме на одну строповочную петлю, следует определять с учетом коэффициента динамичности, а также коэффициента надежности по нагрузке от собственного веса изделия.

Одновременно сообщаю, что с 2016 г. Пособие к СП 52-101-2003 заменено на «Методическое пособие по расчету железобетонных конструкций без предварительного напряжения арматуры (к СП 63.13330.2012)», в котором указания таблицы 5.4 остались без изменений.

Источник

РАСЧЕТ ЭЛЕМЕНТОВ КОНСТРУКЦИИ НА ДИНАМИЧЕСКИЕ НАГРУЗКИ ПО ПРЕДЕЛЬНЫМ СОСТОЯНИЯМ

При расчете элементов железобетонных конструкций на динамические нагрузки необходимо учитывать осо­бенность пульсирующих или вибрационных нагрузок, за­ключающуюся в том, что при совпадении частот свобод­ных и вынужденных колебаний возникает резонанс, сопровождающийся увеличением размаха колебаний. Необходимо считаться с тремя существенно важными факторами: 1) разрушительным действием вибрации на конструкцию, усталостным снижением прочности бетона и арматуры; 2) вредным влиянием вибрации на орга­низм людей, работающих в здании (человек чувствите­лен к вибрации и реагирует на нее снижением работоспо­собности, а иногда и болезненными явлениями — вибра­ционная болезнь); 3) нарушением нормальной работы технологического оборудования — машин, станков, точ­ных измерительных приборов.

Задача динамического расчета состоит в том, чтобы,

Во-первых, определить амплитуды динамических усилий и с учетом усилий от статических нагрузок проверить йесущую способность элементов конструкций; во-вторых, определить амплитуды вынужденных колебаний и уста­новить, являются ли они допустимыми по воздействию на людей и технологический процесс производства, т. е. проверить пригодность к нормальной эксплуатации эле­ментов конструкции.

Для расчета частот и форм свободных колебаний, амплитуд динамических усилий можно воспользоваться различными справочниками, пособиями, а также «Инст­рукцией по расчету несущих конструкций промышленных зданий и сооружений на динамические нагрузки» (Стройиздат, 1970).

Совместные статические и динамические нагрузки вы­зывают в конструкциях соответствующие усилия и пере­мещения. Несущая способность элементов должна быть подтверждена расчетом на прочность и выносливость по первой группе предельных состояний, а пригодность к нормальной эксплуатации — расчетом на трещиностой­кость и перемещения по второй группе предельных со­стояний.

Для железобетонных элементов, подвергающихся дей­ствию многократно повторяющейся нагрузки, рекоменду­ется принимать класс бетона по прочности на сжатие не ниже В15. Для предварительно напряженных элементов минимальные значения класса бетона (в зависимости от класса арматуры) увеличиваются на одну ступень (5МПа). Применение мелкозернистого бетона без спе­циальных экспериментальных обоснований для них не допускается.

Предельные состояния первой группы

Прочность изгибаемых элементов считается обеспе­ченной, если сумма моментов от расчетных статических нагрузок Mst и динамических нагрузок Md с учетом ко­эффициентов сочетаний не превосходит момента Мрег, Воспринимаемого сечением с учетом коэффициентов усло­вий работы бетона и арматуры, по условию

Площадь приведенного сечения определяют без учета растянутой зоны бетона.

В элементах, рассчитываемых на выносливость,, не допускается образование начальных трещин при изготов­лении, транспортировании и монтаже в зоне, которая впоследствии под действием внешней нагрузки будет сжата.

Коэффициенты условий работы бетона уы и условий работы растянутой арматуры ys, учитывают снижение прочности материалов при многократном приложении нагрузки до соответствующих пределов выносливости (см. гл. I). Коэффициент уы зависит от отношения попе-

Таблица VIM.3. Значения коэффициента условий работы бетона уьі при многократном нрилвжении нагрузки

Состояние по влажности

Характеристика цикла %тЫ]чЬтах

Ременно возникающих максимальных и минимальных нормальных напряжений в бетоне, т. е. от характеристи­ки ДИКЛа Pb==ZOb,Min/Ob,Maxt вида бетона и его состояния по влажности. Выносливость бетонов на пористых запол­нителях ниже выносливости тяжелого бетона; в водона — сыщенном состоянии выносливость бетонов снижается. Значения коэффициента уы приведены в табл. VIII.3.

Появление растягивающих напряжений в зоне, прове­ряемой по сжатому бетону, во время цикла изменения нагрузки не допускается, поэтому рь^О.

Коэффициент условий работы растянутой арматуры Ул зависит от отношения попеременно возникающих максимальных и минимальных напряжений в арматуре вида и класса арматуры. Значения ко­эффициента Ysi приведены в табл. VIII.4.

Выносливость растянутой арматуры со сварными сое­динениями в контактных стыковых соединениях, в пере­сечениях арматуры в каркасах и сетках и др. снижается, так как при многократном приложении нагрузки места сварных соединений становятся концентраторами напря­жений. В сварных соединениях расчетное сопротивление растянутой арматуры следует умножать на коэффициент условий работы yS5-

Наклонные сечения элементов рассчитывают на вы­носливость из условия, что равнодействующая главных растягивающих напряжений, действующая на уровне центра тяжести приведенного сечения, должна быть пол­ностью воспринята поперечной арматурой при напряже­ниях в ней, равных. расчетным сопротивлениям Rs, умно­женным на коэффициент условий работы ул и •

Таблиц. а VIII.4. Значения коэффициента условий работы растянутой арматуры у>і ПРИ многократном приложении нагрузки

Вид и класс арматуры

Го профиля класса:

Проволока периодического про­

Филя класса Вр-11

То же, гладкая класса B-II

Арматурные канаты класса

К-7 диаметром, мм:

При армировании элемента хомутами или поперечны­ми стержнями

Где и — амплитуда вынужденных колебаний, определяемая из дина­мического расчета; «о — предельная амплитуда вынужденных коле­баний, устанавливаемая по условиям нормальной работы людей, а также машин, станков, измерительных приборов и т. п.;

«О = а0/4я2п2 (VIII. 24)

Здесь п — частота вынужденных колебаний, Гц; Оо, «о — предельные амплитуды ускорения, мм/с2, и скорости, мм/с, для гармонических колебаний.

В качестве средних предельных параметров можно принимать ускорение ао=^50 мм/с2 при лгС10 Гц и у0= =2,4 мм/с при. п^Ю Гц. Более подробные данные о предельных значениях амплитуд вынужденных колеба­ний, скорости, ускорений, регламентируемых санитарно- гигиеническими и технологическими требованиями, при­ведены в упомянутых выше инструкциях.

Если условие (VIII.23) не выполняется, то необходи­мы конструктивные меры по уменьшению амплитуд вы­нужденных колебаний элементов. Неблагоприятный результат расчета в этом случае объясняется тем, что частота свободных колебаний элемента ю близка к час­тоте возмущения 0.

Конструктивные меры по уменьшению вибрации дол­жны быть направлены на возможное перемещение ис­точника вибрации, уравновешивание машины и т, п. или же на изменение частоты свободных колебаний элемен­тов. Последнее может быть достигнуто изменением жест­кости элементов, изменением схемы конструкции или размеров пролета. Если требуется увеличение частоты свободных колебаний, то следует повысить жесткость элемента. При этом снижается коэффициент динамично­сти р и уменьшается статический прогиб. Переход от свободно опертой балки к балке с упругозаделаннымн концами цовышает частоту свободных колебаний почти в 2 раза; добавление новых связей и повышение стати­ческой неопределимости всегда влияет на частоту сво­бодных колебаний конструкции и аналогично повыше­нию жесткости. Изменение размера пролета конструкции в меньшую сторону приводит к увеличению частоты сво­бодных колебаний.

Виброизоляция машин и установок является одной из наиболее эффективных мер борьбы с колебаниями конструкций. Активная виброизоляция заключается в изо­ляции возбудителей колебаний и уменьшении динамичес­ких нагрузок, передающихся машиной на конструкцию; пассивная виброизоляция состоит в защите приборов и оборудования, чувствительных к вибрациям, от колеба­ний несущих конструкций, на которых они находятся. Виброизоляторами служат системы подвесных стержней, стальных пружин, резиновых прокладок и т. п. Расчет и проектирование виброизоляции осуществляется согла­сно «Инструкции по проектированию и расчету вибро­изоляции машин с динамическими нагрузками и обору­дования, чувствительного к вибрации».

Применение виброизоляций без расчета и неправиль­ный выбор параметров виброизоляции могут привести не к снижению колебаний конструкции, а к их увеличению.

Источник

РАСЧЕТ ЭЛЕМЕНТОВ КОНСТРУКЦИИ НА ДИНАМИЧЕСКИЕ НАГРУЗКИ ПО ПРЕДЕЛЬНЫМ СОСТОЯНИЯМ

При расчете элементов железобетонных конструкций на динамические нагрузки необходимо учитывать осо­бенность пульсирующих или вибрационных нагрузок, за­ключающуюся в том, что при совпадении частот свобод­ных и вынужденных колебаний возникает резонанс, сопровождающийся увеличением размаха колебаний. Необходимо считаться с тремя существенно важными факторами: 1) разрушительным действием вибрации на конструкцию, усталостным снижением прочности бетона и арматуры; 2) вредным влиянием вибрации на орга­низм людей, работающих в здании (человек чувствите­лен к вибрации и реагирует на нее снижением работоспо­собности, а иногда и болезненными явлениями — вибра­ционная болезнь); 3) нарушением нормальной работы технологического оборудования — машин, станков, точ­ных измерительных приборов.

Задача динамического расчета состоит в том, чтобы,

Во-первых, определить амплитуды динамических усилий и с учетом усилий от статических нагрузок проверить йесущую способность элементов конструкций; во-вторых, определить амплитуды вынужденных колебаний и уста­новить, являются ли они допустимыми по воздействию на людей и технологический процесс производства, т. е. проверить пригодность к нормальной эксплуатации эле­ментов конструкции.

Для расчета частот и форм свободных колебаний, амплитуд динамических усилий можно воспользоваться различными справочниками, пособиями, а также «Инст­рукцией по расчету несущих конструкций промышленных зданий и сооружений на динамические нагрузки» (Стройиздат, 1970).

Совместные статические и динамические нагрузки вы­зывают в конструкциях соответствующие усилия и пере­мещения. Несущая способность элементов должна быть подтверждена расчетом на прочность и выносливость по первой группе предельных состояний, а пригодность к нормальной эксплуатации — расчетом на трещиностой­кость и перемещения по второй группе предельных со­стояний.

Для железобетонных элементов, подвергающихся дей­ствию многократно повторяющейся нагрузки, рекоменду­ется принимать класс бетона по прочности на сжатие не ниже В15. Для предварительно напряженных элементов минимальные значения класса бетона (в зависимости от класса арматуры) увеличиваются на одну ступень (5МПа). Применение мелкозернистого бетона без спе­циальных экспериментальных обоснований для них не допускается.

Предельные состояния первой группы

Прочность изгибаемых элементов считается обеспе­ченной, если сумма моментов от расчетных статических нагрузок Mst и динамических нагрузок Md с учетом ко­эффициентов сочетаний не превосходит момента Мрег, Воспринимаемого сечением с учетом коэффициентов усло­вий работы бетона и арматуры, по условию

Площадь приведенного сечения определяют без учета растянутой зоны бетона.

В элементах, рассчитываемых на выносливость,, не допускается образование начальных трещин при изготов­лении, транспортировании и монтаже в зоне, которая впоследствии под действием внешней нагрузки будет сжата.

Коэффициенты условий работы бетона уы и условий работы растянутой арматуры ys, учитывают снижение прочности материалов при многократном приложении нагрузки до соответствующих пределов выносливости (см. гл. I). Коэффициент уы зависит от отношения попе-

Таблица VIM.3. Значения коэффициента условий работы бетона уьі при многократном нрилвжении нагрузки

Состояние по влажности

Характеристика цикла %тЫ]чЬтах

Ременно возникающих максимальных и минимальных нормальных напряжений в бетоне, т. е. от характеристи­ки ДИКЛа Pb==ZOb,Min/Ob,Maxt вида бетона и его состояния по влажности. Выносливость бетонов на пористых запол­нителях ниже выносливости тяжелого бетона; в водона — сыщенном состоянии выносливость бетонов снижается. Значения коэффициента уы приведены в табл. VIII.3.

Появление растягивающих напряжений в зоне, прове­ряемой по сжатому бетону, во время цикла изменения нагрузки не допускается, поэтому рь^О.

Коэффициент условий работы растянутой арматуры Ул зависит от отношения попеременно возникающих максимальных и минимальных напряжений в арматуре вида и класса арматуры. Значения ко­эффициента Ysi приведены в табл. VIII.4.

Выносливость растянутой арматуры со сварными сое­динениями в контактных стыковых соединениях, в пере­сечениях арматуры в каркасах и сетках и др. снижается, так как при многократном приложении нагрузки места сварных соединений становятся концентраторами напря­жений. В сварных соединениях расчетное сопротивление растянутой арматуры следует умножать на коэффициент условий работы yS5-

Наклонные сечения элементов рассчитывают на вы­носливость из условия, что равнодействующая главных растягивающих напряжений, действующая на уровне центра тяжести приведенного сечения, должна быть пол­ностью воспринята поперечной арматурой при напряже­ниях в ней, равных. расчетным сопротивлениям Rs, умно­женным на коэффициент условий работы ул и •

Таблиц. а VIII.4. Значения коэффициента условий работы растянутой арматуры у>і ПРИ многократном приложении нагрузки

Вид и класс арматуры

Го профиля класса:

Проволока периодического про­

Филя класса Вр-11

То же, гладкая класса B-II

Арматурные канаты класса

К-7 диаметром, мм:

При армировании элемента хомутами или поперечны­ми стержнями

Где и — амплитуда вынужденных колебаний, определяемая из дина­мического расчета; «о — предельная амплитуда вынужденных коле­баний, устанавливаемая по условиям нормальной работы людей, а также машин, станков, измерительных приборов и т. п.;

«О = а0/4я2п2 (VIII. 24)

Здесь п — частота вынужденных колебаний, Гц; Оо, «о — предельные амплитуды ускорения, мм/с2, и скорости, мм/с, для гармонических колебаний.

В качестве средних предельных параметров можно принимать ускорение ао=^50 мм/с2 при лгС10 Гц и у0= =2,4 мм/с при. п^Ю Гц. Более подробные данные о предельных значениях амплитуд вынужденных колеба­ний, скорости, ускорений, регламентируемых санитарно- гигиеническими и технологическими требованиями, при­ведены в упомянутых выше инструкциях.

Если условие (VIII.23) не выполняется, то необходи­мы конструктивные меры по уменьшению амплитуд вы­нужденных колебаний элементов. Неблагоприятный результат расчета в этом случае объясняется тем, что частота свободных колебаний элемента ю близка к час­тоте возмущения 0.

Конструктивные меры по уменьшению вибрации дол­жны быть направлены на возможное перемещение ис­точника вибрации, уравновешивание машины и т, п. или же на изменение частоты свободных колебаний элемен­тов. Последнее может быть достигнуто изменением жест­кости элементов, изменением схемы конструкции или размеров пролета. Если требуется увеличение частоты свободных колебаний, то следует повысить жесткость элемента. При этом снижается коэффициент динамично­сти р и уменьшается статический прогиб. Переход от свободно опертой балки к балке с упругозаделаннымн концами цовышает частоту свободных колебаний почти в 2 раза; добавление новых связей и повышение стати­ческой неопределимости всегда влияет на частоту сво­бодных колебаний конструкции и аналогично повыше­нию жесткости. Изменение размера пролета конструкции в меньшую сторону приводит к увеличению частоты сво­бодных колебаний.

Виброизоляция машин и установок является одной из наиболее эффективных мер борьбы с колебаниями конструкций. Активная виброизоляция заключается в изо­ляции возбудителей колебаний и уменьшении динамичес­ких нагрузок, передающихся машиной на конструкцию; пассивная виброизоляция состоит в защите приборов и оборудования, чувствительных к вибрациям, от колеба­ний несущих конструкций, на которых они находятся. Виброизоляторами служат системы подвесных стержней, стальных пружин, резиновых прокладок и т. п. Расчет и проектирование виброизоляции осуществляется согла­сно «Инструкции по проектированию и расчету вибро­изоляции машин с динамическими нагрузками и обору­дования, чувствительного к вибрации».

Применение виброизоляций без расчета и неправиль­ный выбор параметров виброизоляции могут привести не к снижению колебаний конструкции, а к их увеличению.

Источник