Нагрузки от мостового крана, дополнительные сейсмические массы и различные R–D
В этой статье рассматриваются три темы, характерные для сборных промышленных зданий: дополнительные массы, участвующие в несущей системе только как сейсмическая масса, нагрузки от мостового крана и различные коэффициенты R и D для верхней и нижней частей в зданиях с промежуточным этажом. Порядок моделирования см. в статье Моделирование сборных конструкций.
1. Массы фасадных панелей и крана (дополнительная сейсмическая масса)
Для масс, которые должны участвовать в несущей системе не как вес, а только как сейсмическая масса, например для фасадных панелей, подвешенных к колоннам, или моста крана:
- Поместите предопределённый узел (joint) в точку приложения массы (например, на верх колонны на отметке желоба).
- Выделите joint и откройте окно Свойства предопределённого узла; в поле Дополнительная сейсмическая масса на вкладке Общие введите массу в тоннах (= кН·с²/м).
Дополнительная масса входит в сейсмическую массу этажа, на котором расположен joint, в матрицу масс модального анализа, в эквивалентную сейсмическую нагрузку, в показатель эффектов второго порядка и в отношения верхней/нижней частей. Поскольку она не является весом, к вертикальным нагрузкам и нагрузкам на фундамент она не добавляется. Привязка к этажу выполняется по отметке joint.
Если выбрано несколько joint и поле оставлено пустым, существующие значения сохраняются. Типичное применение: половина веса панели (доля, воспринимаемая верхним креплением) — на верх колонн на отметке желоба, доля моста крана, приходящаяся на колесо, — на колонны крана.
2. Нагрузки от мостового крана
Окно Макросы → Нагрузки от мостового крана... по реакциям колёс рассчитывает расчётные усилия подкрановой балки, вертикальные и горизонтальные усилия, передаваемые на колонны, и долю сейсмической массы; при желании нагрузки записываются в модель.
| Ввод | Описание | Пример значения |
|---|---|---|
| Грузоподъёмность (кН) | Грузоподъёмность крана | 200 |
| R1макс, R1мин, R2макс, R2мин (кН) | Реакции колёс по таблице изготовителя: нагруженная сторона (R1) и противоположная; наибольшая и наименьшая для двух положений тележки | 153 / 49 / 134 / 30 |
| База колёс a (м) | Расстояние между двумя колёсами на одной подкрановой балке | 3,84 |
| Динамический коэффициент ψ | Увеличивает вертикальные и горизонтальные усилия крана | 1,40 |
| Пролёт подкрановой балки L (м) | Расстояние между осями | 7,5 |
| Балка + рельс q (кН/м) | Собственный вес подкрановой балки и рельса | 5,1 |
| Верхняя отметка консоли Z (см, абсолютная) | Отметка консоли крана; нагрузки записываются на этой отметке на ось колонны | 800 |
| Эксцентриситет консоли e (см) | Расстояние от оси колонны до нагрузки колеса (создаёт момент M = V·e) | 0 |
| Целевое загружение | Пользовательское загружение, в которое будут записаны усилия | — |
| Горизонтальное усилие | Мост +/− (направление основной рамы, ψ·P/10), Рельс +/− (направление рельса, ψ·P/7) или отсутствует | — |
- Рассчитать: выводятся собственный вес моста, доля массы на колесо, моменты и поперечные силы подкрановой балки, огибающие реакций, передаваемых на колонну, и горизонтальные усилия. Подкрановая балка проектируется отдельно по этим значениям.
- Создать 4 загружения крана: определяет загружения КранX+, КранX−, КранY+, КранY−. Схема загружений и сочетаний должна быть пользовательской (Общие настройки проекта → Сочетания нагрузок).
- Применить к выбранным колоннам: создаёт или обновляет на оси выбранных колонн по одной точке нагрузки на отметке консоли: вертикальное усилие, момент от эксцентриситета и выбранное горизонтальное усилие записываются в целевое загружение. Если отмечено Записать также долю массы моста, вводится и дополнительная сейсмическая масса. При повторном выполнении команды значения перезаписываются (двойного суммирования не происходит). Для колонн противоположной оси примените команду второй раз со значениями R1мин/R2мин.
Сочетания, включающие загружения крана (например, 1,4G + 1,6Q ± Кран), определяются пользователем в окне Загружения; программа не формирует сочетания с краном для железобетона автоматически. Консоль крана (короткая консоль) в модели отдельно как стержень не создаётся и не проверяется.
3. Различные R и D в верхней и нижней частях (TBDY 4.3.6)
Для зданий, у которых нижняя часть (например, часть с промежуточным этажом) имеет несущую систему, отличную от верхней, используется окно Макросы → Различные R-D в верхней/нижней частях (TBDY 4.3.6).... Анализ для всего здания выполняется с коэффициентами верхней части (R, D из Общих настроек проекта); внутренние усилия в элементах нижней части корректируются коэффициентом ν, установленным нормами.
| Ввод | Описание | По умолчанию |
|---|---|---|
| Применять различные коэффициенты R и D в верхней/нижней частях | Включает параметр | отключено |
| Последний этаж нижней части (номер этажа) | Этот этаж и ниже считаются «нижней частью» | 1 |
| R нижней части (X), R (Y) | Коэффициент поведения несущей системы нижней части (TBDY, Таблица 4.1) | 8 |
| D нижней части (X), D (Y) | Коэффициент запаса прочности нижней части (TBDY, Таблица 4.1) | 3 |
| νверх (X), νверх (Y) | Отношение базового сдвига верхней части к полному базовому сдвигу; при вводе 0 вычисляется автоматически по весам и высотам этажей | 0 |
Кнопка Рассчитать / Показать выводит значения νверх, νниз, ν, (R̄a)низ и D̄низ.
В анализе: пластичные внутренние усилия в элементах нижней части от сейсмических загружений увеличиваются на ν, нехрупкое поведение (расчёты несущей способности на поперечную силу) выполняется с D̄низ, относительное смещение этажа нижней части вычисляется с (R̄a)низ. Настройка сохраняется вместе с проектом.
Пример (здание из книги): верхняя часть R = 3, D = 2; нижняя часть R = 5, D = 2,5; последний этаж нижней части 1; νверх = 0,408 (X) / 0,406 (Y) → ν = 0,763 / 0,762, (R̄a)низ = 3,93, D̄низ = 1,81. Если требуется точное сопоставление, значение νверх можно ввести и вручную.
4. Часто встречающиеся ситуации
| Признак | Решение |
|---|---|
| «Создать 4 загружения крана» не добавляет загружения. | Схема загружений и сочетаний должна быть пользовательской (Общие настройки проекта → Сочетания нагрузок). |
| Нагрузки крана как будто просуммированы дважды. | «Применить к выбранным колоннам» перезаписывает значения; для разных положений выбирайте отдельные целевые загружения. |
| Дополнительная масса не видна в нагрузках на фундамент. | Это ожидаемое поведение: дополнительная сейсмическая масса не является весом и участвует только в сейсмическом расчёте. |