СТАЛЬНОЙ КАРКАС ОДНОЭТАЖНОГО

СТАЛЬНОЙ КАРКАС ОДНОЭТАЖНОГО

ПРОМЫШЛЕННОГО ЗДАНИЯ

 

Методические указания

к выполнению курсовой работы №2

по металлическим конструкциям

для студентов специальности

270102 – «Промышленное и гражданское строительство»

270114 – «Проектирование зданий »

 

Брянск 2012

ФГБОУ ВПО

Брянская государственная инженерно-технологическая академия

 

 

Кафедра «Строительные конструкции»

 

 

Утверждены

научно-методическим советом БГИТА

Протокол №___от_________ 2012 г.

 

СТАЛЬНОЙ КАРКАС ОДНОЭТАЖНОГО

ПРОМЫШЛЕННОГО ЗДАНИЯ

 

Методические указания

к выполнению курсовой работы №2

по металлическим конструкциям

для студентов специальности

270102 – «Промышленное и гражданское строительство»

270114 – «Проектирование зданий »

 

 

дневной формы обычного обучения (ПГС, ПрЗ)

 

Брянск 2012

Составитель: Пикин Д.Ю., ст. преподаватель.

Рецензент: Амелин А.А., к.т.н., доцент БГИТА

 

 

 

 

Рекомендованы учебно-методической комиссией

строительного факультета

 

Протокол № ____от_____________2012 г.

 

Оглавление

1 Компоновка конструктивной схемы каркаса. 5

1.1 Разбивка сетки колонн. 5

1.2 Компоновка поперечной рамы.. 5

1.2.1 Вертикальные размеры колонны.. 8

1.2.2 Горизонтальные размеры колонны.. 10

1.3 Разработка схемы связей по шатру здания и колоннам. 12

1.3.1 Связи по покрытию.. 12

1.3.2 Связи по колоннам. 13

1.4 Выбор схемы стропильной фермы.. 13

2 Проверочный расчет типовой подкрановой балки. 15

2.1 Нагрузки на подкрановую балку. 15

3 Нагрузки на поперечную раму. 16

3.1 Постоянная нагрузка. 16

3.2 Снеговая нагрузка. 19

3.3 Нагрузки от мостовых кранов. 19

3.4 Ветровая нагрузка. 22

4 Расчет колонны.. 25

4.1 Определение расчетных длин колонны в плоскости действия момента 26

4.2 Подбор сечения верхней колонны.. 26

4.3 Проверка устойчивости верхней части колонны в плоскости действия момента 30

4.4 Проверка устойчивости из плоскости действия момента. 31

4.5 Проверяем устойчивость стенки. 33

4.6 Проверка прочности (в упругой стадии) 33

4.7 Подбор сечения нижней части колонны.. 33

4.8 Подбор сечения ветвей колонны.. 34

4.9 Расчет и конструирование узла сопряжения верхней и нижней частей колонны 39

4.10 Расчет и конструирование базы колонны.. 43

5 Расчет и конструирование стропильной фермы.. 46

5.1 Расчетная схема ригеля. 46

5.2 Сбор нагрузок на ферму. 47

5.3 Определение усилий в стержнях фермы.. 49

5.4 Подбор и проверка сечений стержней ферм. 50

5.4.1 Подбор сечений верхнего пояса. 50

5.4.2 Подбор сечений нижнего пояса. 51

5.4.3 Подбор сечения опорного раскоса. 52

5.4.4 Подбор сечений раскосов и стоек. 52

5.5 Расчет сварных швов прикрепления раскосов и стоек к фасонкам и поясам фермы.. 53

ПРИЛОЖЕНИЕ 1. 55

ПРИЛОЖЕНИЕ 2. 64

ПРИЛОЖЕНИЕ 3. 70

Список литературы.. 79

 

 

Компоновка конструктивной схемы каркаса

Примечание. Компоновочная часть курсового проекта должна содержать конструктивное решение каркаса здания, схематичное решение его фасада, схемы связей жесткости и схемы фахверков продольных и торцевых стен.

Разбивка сетки колонн

Примечание. В соответствии с требованиями унификации (СТ СЭВ 1001-78) продольный шаг колонн должен быть кратным М = 6м. В однопролетном здании целесообразно назначать шаг колонн и ферм одинаковым, что исключает необходимость подстропильных ферм. Разделение здания на температурные блоки производится в соответствии с указаниями табл.6, прил.2 [1].

Шаг колонн в плане с учетом задания В = 12м, L = 36м. Размещение колонн показано на рис.1.

 

Компоновка поперечной рамы

Примечание. При назначении размеров поперечной рамы каркаса следует руководствоваться заданием на проектирование и указаниями по назначению габаритных схем ГОСТ 23837-79 и ГОСТ 23838-79. Вертикальные размеры рамы следует привязывать к условной нулевой отметке, в качестве которой принимается уровень чистого пола, горизонтальные - к разбивочным осям здания. Все размеры должны соответсвовать унифицированным параметрам несущих и ограждающих конструкций.

Схема поперечной рамы и ее элементов показана на рис.3. Параметры и схема мостового крана принимаем по ГОСТ 7464-55 (табл. П1.1) в зависимости от заданной грузоподъемности крана Q = 125/20 тс и пролета цеха L = 36 м приведены на рис.2.

Габариты крана (табл. П1.1):

- высота крана Н_к = 4000 мм;

- ширина крана В₂ = 9350 мм;

- база крана К = 4600 мм;

- свес крана В₁ = 400 мм;

- число колес на одной стороне крана n = 4;

- число колес тележки n' = 4;

- число тормозных колес тележки n'_o = 2;

- высота подкрановой балки h_б = 1790+20+20=1830 мм (табл. П2.1…П1.5).

Силовые характеристики крана:

- максимальное давление колеса на подкрановые рельсы F_к1max = Р₁ =550кН; F_к2max = Р₁ =580 кН;

- вес тележки G_т = 430 кН;

- вес крана с тележкой G_к = 1750 кН;

- тип кранового рельса КР-120;

- высота и момент инерции рельса h_р = 170 мм; I_x= 4924см² (табл. П1.7).

 

Связи по покрытию

Примечание. Связи по покрытию располагают:

- в плоскости верхних поясов ферм – поперечные связевые фермы по торцам здания (температурного отсека) и промежуточные по длине здания (не реже 72м), а также продольные элементы между ними (прогоны или при беспрогонном решении кровли распорки, устанавливаемые для обеспечения предельной гибкости [220] верхних поясов ферм из своей плоскости на период монтажа конструкций);

- в плоскости нижних поясов ферм – поперечные (в местах расположения связевых ферм по верхним поясам) и продольные (вдоль рядов колонн) связевые фермы, а также продольные распорки между ними, устанавливаемые по середине пролета ферм;

- между фермами – продольные вертикальные связи, устанавливаемые по длине здания в местах расположения поперечных связевых ферм, а поперечном направлении – в коньке, на опоре и при пролетах ферм более 30 м в четвертях пролета.

При наличии жесткого диска кровли (железобетонные плиты покрытия) горизонтальные поперечные связи можно размещать только в уровне нижних поясов, предусматривая инвентарные съемные связи в уровне верхнего пояса для выверки конструкций и их устойчивость в период монтажа. Вертикальные связи в этом случае следует размещать поперек пролета с шагом 6м. Варианты размещения связей приведены [5].

 

Связи по колоннам

Примечание. В зданиях с мостовыми кранами связи между колоннами размещают в двух ярусах – выше и ниже подкрановых балок (рис.4):

- ниже подкрановых балок – в средней части здания (температурного отсека). Предельные расстояния между связями нижнего яруса приведены в табл.42 [4] в зависимости от характеристики здания и расчетной температуры наружного воздуха.

- выше подкрановых балок – в средней части длины здания (температурного отсека) и по торцам.

 

Нагрузки на поперечную раму

Примечание. Данные о весе конструктивных элементов покрытия приведены в табл. П1.2. Данные о весе снегового покрова земли в [4].

Все нагрузки на поперечную раму подсчитываются с учетом коэффициента надежности по назначению g_n = 0, 95 (класс ответственности здания 2).

Постоянная нагрузка

Определяем величину постоянной нагрузки на 1 м² покрытия здания.

 

Таблица 1

Номер конструктивных элементов по таблице	Характеристики здания и конструкции покрытия	Коэффициент надежности по нагрузке,	Нагрузка, кН/м2
			нормативная, gn	расчетная, g
	Защитный слой d =20 мм из гравия, втопленного в мастику Водоизоляционный ковер из 3 слоев рубероида Утеплитель 120 мм из плитного пенопласта g =50 кг/м3 Пароизоляция из одного слоя фольгонзона Профилированный настил из стали толщиной 1 мм Стальной каркас комплексной панели 3 х 12 м Конструкция фонаря, включая бортовые стенки и остекления Связи покрытия	1, 3   1, 3   1, 3   1, 3   1, 05   1, 05   1, 05 1, 05	0, 40   0, 15   0, 06   0, 05   0, 15   0, 18   0, 18 0, 05	0, 52   0, 20   0, 08   0, 06   0, 16   0, 19   0, 19 0, 06
	Итого		gn= 1, 22	1, 46
	Стропильные фермы (6…9%)× ( gn+S0) = 09(1, 22+1, 5)	1, 05	0, 24	0, 25
	Всего		1, 46	1, 71

Примечание: S₀ – нормативное значение веча снегового покрова на 1 м² горизонтально поверхности [4].

Расчетная равномерно распределенная погонная нагрузка на ригель:

q = g_n× g × b_ф/cos a = 0, 95× 1, 71× 12/1 = 19, 5 кН/м.

Опорная реакция ригеля рамы:

F_ф = q × L/2 =19, 5× 36/2 = 351 кН.

Расчетный вес колонны (см.(22.6) [1]):

- кН - верхняя часть (20% веса)

кН - нижняя часть (80% веса)

Поверхностная масса стен g_с=50 кг/м²; вес крыши и оборудования g_к=0, 55 кг/м; ²переплетов с остеклением - 35 кг/м².

Нагрузка на верхнюю часть колонны от массы стен и остекления, лежащих выше отметки 10, 80 м (см.рис.5):

F_в.с. = g × h_с.в. × b× g_n× g_f = 0, 5× 12× 12× 0, 95× 1, 1 = 75, 24 кН.

Рис.5 Схема стенового ограждения

Полная постоянная нагрузка F₁, приложенная в верхней части колонны на уровне отметки 10, 80 м (см.рис.5):

F₁ = F_в + F_в.с. = 24 + 75, 24 = 99, 24 кН.

Нагрузка на нижнюю часть колонны от массы стен и остекления:

F_н.с. = g_с × h_с.н.× В× g_n× g_f = 0, 5× 4, 6× 12× 0, 95× 1, 1 = 28, 84 кН.

Продольная постоянная нагрузка F₂, приложенная к нижней части колонны на уровне верхнего обреза фундамента по оси сечения колонны (рис.5):

F₂ = F_н + F_н.с. = 96 + 28, 84 = 124, 84 кН.

Снеговая нагрузка

Расчетная снеговая нагрузка для статического расчета рамы принимается равномерно распределенной по длине ригеля. По табл.4 [3] нормативное значение веса снегового покрытия S_о на 1 м² горизонтальной поверхности для IV снегового района (г. Златоуст) составляет 1, 5 кПа. Линейная распределенная нагрузка от снега на ригель:

S = g_f × g_n× m × S_o× B_ф = 1, 40× 0, 95× 1× 1, 5× 12 = 24 кН/м.

Опорная реакция ригеля от снеговой нагрузки (рис.6):

F₃ = S× L/2 = 24× 36/2 = 432 кН.

Рис.6 Постоянная и снеговая нагрузка на раму

 

Нагрузки от мостовых кранов

Вертикальное давление кранов (D_max и D_min) определяем по линиям влияния от установки двух сближенных кранов, при их невыгоднейшем для колонны положении на подкрановых балках, расположенных на одной линии, т.е. колеса одного крана ставятся над опорой, а другой вплотную к первому (рис.7).

Расчетное давление на колонну, к которой приближена тележка крана:

где кН - нормативное вертикальное усилие колеса, см. п.2.1;

у - ординаты линии влияния (рис.10);

g_т = 1, 5 кН/м² - полезная нормативная нагрузка на тормозной площадке;

b = 1, 5 м - ширина тормозной площадки;

y - коэффициент сочетаний (y = 0, 85 - для групп режимов работы кранов 1К...6К);

y=0, 95 - для групп режимов работы кранов 7К, 8К);

G_n = g_п.б.× BL/2 = 0, 4× 12× 36/2 = 86, 4 кН –нормативный вес подкрановых конструкций, условно включенный во временную нагрузку.

Рис.7 К определению нагрузок на раму от мостовых кранов, Q=125/20 тс

1 – подкрановая балка; 2 – колонны; 3 – тележка крана; 4 – крановый мост; 5 - груз

 

Нормативное усилие, передаваемое колесами другой стороны крана:

кН.

Расчетное давление на противоположную колонну:

Вертикальное давление кранов приложено с эксцентриситетоме =0, 5× h_н = =0, 5× 1, 5 = 0, 75 м по отношению к геометрической оси колонны и в этом сечении возникают сосредоточенные моменты:

M_max = e× D_max = 0, 75× 2853 = 2140 кН× м;

M_min = e× D_min = 0, 75× 923 = 736, 5 кН× м.

Нормативнаое значение горизонтальной нагрузки, направленной поперек кранового пути и вызванной торможением тележки, передаваемое одним колесом:

кН.

Наибольшее горизонтальное давление от двух кранов на поперечную раму, вызванное торможением тележки, определяем при том же положении их, что и при определении вертикального давления:

кН.

Ветровая нагрузка

Нормативное значение ветрового давления для II-го ветрового района (принимается по карте 3 обязательного прил.5 СНиП 2.01.07-85) w=0, 3кПа. Для типа местности В коэффициенты k, учитывающие изменение ветрового давления по высоте z, определяем по табл.6 [5], составляют:

z = 10 м - k = 0, 65;

z = 20 м - k = 0, 85;

z = 40 м - k = 1, 1.

Расчетные значения средних составляющих ветровой нагрузки w_m на высоте z над поверхностью земли определяем по формуле:

w_m = g_n × g_f × w_o× k× c× B = 0, 95× 1, 4× 0, 3× k× 0, 8× 12 = 3, 83× k кН/м,

где с - аэродинамический коэффициент, для наветренной стороны - с = +0, 8, для подветренной стороны - с = -0, 6;

В = 12 - шаг рам;

g_f – коэффициент надежности по ветровой нагрузке, п.6.11 [5].

Линейная распределенная нагрузка при высоте:

z = 10 м - w₁₀ = 3, 83× 0, 65 = 2, 48 кН/м;

z = Н_о = 16, 8 м - w_{16, 8} = 3, 83× 0, 786 = 3, 0 кН/м,

z = 23, 3 м - w_{23, 3} = 3, 83× 0, 891 = 3, 4 кН/м,

где Н_о - отметки низа строительной конструкции, Н_о = 16, 8 м, (см.п.1.2.);

k = 0, 786 - коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте для z=H₀, определяется по линейной интерполяции;

23, 3 м - отметка верха фонаря (см.рис.3);

0, 891 - коэффициент k, соответствующий отметки 23, 3 м.

Изгибающий момент в защемленной стойке (колонне) от фактической ветровой нагрузки (рис.8).

Рис.8 К определению ветровой нагрузки

Эквивалентная равномерно распределенная нагрузка с наветренной стороны:

кН/м.

Эквивалентная равномерно распределенная нагрузка с подветренной стороны:

кН/м.

Ветровую нагрузку, действующую на участке от низа стропильной фермы до конька фонаря, заменяем сосредоточенными силами (W, W'), приложенными на уровне нижнего пояса фермы:

кН,

кН.

Схема приложения ветровой нагрузки показана на рис.9.

 

Рис.9 Схема приложения ветровой нагрузки

 

Для расчета на ПК необходимы следующие показатели:

1 - расчетная равномерно распределенная постоянная нагрузка на ригель, q = 1.95 тс/м, п.3.1;

2 – продольная постоянная нагрузка, приложенная в верхней части колонны, F₁ = 9.92 тс, п.3.1;

3 – продольная постоянная нагрузка на уровне верхнего обреза фундамента, F₂= 14.48 тс, п.3.1;

4 - расчетная равномерно распределенная нагрузка на ригель от снега, s =2.4 тс/м, п.3.2;

5 – сосредоточенный момент, M_max = 214 тс× м, п.3.3;

6 - сосредоточенный момент, M_min = 73.65 тс× м, п.3.3;

7 – расчетное давление на колонну, D_max = 285.3 тс, п.3.3;

8 - расчетное давление на колонну, D_min = 92.3 тс, п.3.3;

9 – наибольшее горизонтальное давление от двух сближенных кранов на поперечную раму, вызванное торможение тележки, T = 10.02 тс, п.3.3;

10 – эквивалентная равномерно распределенная нагрузка на раму с наветренной стороны, q_э = 0.264 тс/м, п.3.4;

11 – то же, подветренной стороны, q_э^¢ = 0.2 тс/м, п.3.4;

12 – ветровая нагрузка с наветренной стороны, действующая на участке от низа стропильной фермы до конька фонаря, W = 2.08 тс, п.3.4;

13 – то же, с подветренной стороны, W^¢ = 1.56 тс, п.3.4.

Полученные данные заносят в табл. П3.1.

Расчет колонны

Расчетные усилия в сечениях левой колонны приведены в табл. П3.1. Для верхней части колонны в сечении 1-1 М = 1116 кН× м; N = 849 кН; в сечении 2-2 при том же сочетании нагрузок (1, 2, 4, 6, 8) М = 169 кН× м. Для нижней части колонны М₁ = 950 кН× м; N₁ = -3454 кН (сечение 3-3 изгибающий момент догружает подкрановую ветвь); М₂ = -1861 кН× м; N₂ = -1894 кН (сечение 4-4 изгибающий момент догружает наружную ветвь); Q_max = 201, 5 кН.

Соотношение жесткостей верхней и нижней частей колонны J_в/J_н = 1/5; материал колонны - сталь С 245, бетон фундамента - В 12, 5. Конструктивная схема колонны показана на рис. 10.

 

Условная гибкость стенки

;

коэффициент

k = 1, 2+0, 15× = 1, 2+0, 15× 1, 66 = 1, 45 (при > 3, 5 следует принимать =3, 5).

h_red вычисляем в соответсвии с п.7.20 по формуле (92, б) [4]

Требуемая площадь поясов:

см².

Принимаем полки из широкополочной универсальной стали 450 х 16; А_f = 72 см² ≈ А_f.тр = 72, 7 см².

Из условия местной устойчивости по табл.29* [4]:

т.е. устойчивость обеспечена.

Геометрические характеристики сечения (рис. 10):

Полная площадь сечения:

А_о = 2× b_f× t_f + t_w× h_w = 2× 45× 1, 6 + 0, 8× 86, 8 = 213, 4 см²;

расчетная площадь сечения с учетом только устойчивой части стенки:

А = 2× b_f× t_f + h_red × t_w = 2× 45× 1, 6 + 42× 0, 8 = 177, 6 см².

Момент инерции сечения относительно оси х-х:

Момент инерции сечения относительно оси y-y:

Момент сопротивления:

см³

Ядровое расстояние:

см

Радиусы инерций:

 

Напряжения под плитой

МПа.

Из условия симметричного расположения траверс относительно центра тяжести ветви расстояния между траверсами в свету равно:

d = 2× (b_f + t_w - z_o) = 2× (18 + 1, 6 - 4, 5) = 30, 2 см.

При толщине траверсы 14 мм

с₁ = (L - d - 2× t_тр)/2 = (50 - 30, 2 - 2× 1, 4)/2 = 8, 5 см.

Рис.13 База колонны

 

Определяем изгибающие моменты на отдельных участках плиты (рис.13):

участок 1 (консольный свес с = с₁ = 8, 5 см)

Н× см;

участок 2 (консольный свес с = с₂ = 7, 2 см)

с₂ = (В – b)/2 = (640 – 496)/2 =72 мм.

Н× см;

участок 3 (плита, опертая на четыре канта)

b/а = 46, 8/10, 6 = 4, 4 > 2; a = 0, 125

Н× см;

участок 4 (плита, опертая на четыре канта)

b/а = 46, 8/18 = 2, 6 > 2; a = 0, 125

Н× см.

Принимаем для определения толщины плиты М_max = М₄ = 29889 Н× см.

Требуемая толщина плиты:

мм.

Здесь R_y = 220 МПа для стали С 235 толщиной 20...40 мм.

Принимаем t_пл = 30 мм (2 мм - припуск на фрезеровку).

Высоту траверсы определяем из условия размещения шва крепления траверсы к ветви колонны. В запас прочности все усилия в ветви передаем на траверсу через четыре угловых шва. Сварка полуавтоматическая проволокой марки Св-08А; d = 1, 4... 2 мм; катет углового шва k_f = 8 мм; R_wf =180 Мпа; R_wz= 0, 45·R_un = 0, 45·360 = 162 Мпа. По табл.34^* β _f = 0, 9; β _z = 1, 05. Тогда β _f·R_wf= 0, 9·180 = 162 МПа < β _z R_wz = 1, 05·162 = 170 Мпа.

Требуемая длина шва:

см < 85· β _f··k_f = =85·0, 9·0, 8=61, 2см.

Принимаем h_тр = 48 см > l_w + 1 см = 45, 5 + 1 = 46, 5 см.

Расчетная схема ригеля

Решетчатый ригель поперечной рамы при жестком его сопряжении с колоннами работает как упругозащемленная на опорах однопролетная балочная конструкция. Статический расчет ригеля на вертикальную нагрузку (вес шатра g и снеговая нагрузка S) производится как свободно опертой балочной конструкции. Момент, возникающий от защемления ригеля в колоннах, учитывается как нагрузки, приложенные на опорах свободно опертой балочной конструкции(момент приводится к парам сил). Определение усилий в стержнях ферм может быть выполнен путем построения диаграммы Масквелла – Кремоны или с помощью ЭВМ.

 

Сбор нагрузок на ферму

При определении усилий в стержнях фермы (ригеля) должны быть рассмотрены следующие загружения:

 

Рис.14 К определению усилий в ферме:

а – схема постоянной нагрузки; б, в – схемы снеговой нагрузки

 

Рис.15 Схема приложения опорных моментов и распора

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

Таблица П1.1

Справочные данные по мостовым кранам

 

Q в тс	Пролет здания	Размеры, в мм	Максимальное давление колеса	Вес тележки	Вес крана (с тележкой)
	L в м	hк	В1	В2	К	Р1 в тс	Р2 в тс	Gт в тс	Gкр в тс
30/5						31, 5 (32, 5) 34, 5 (35, 5) 38 (39)		12 (12, 5)	52 (56) 62 (68) 74 (80)
50/10						47 (47) 50 (51) 54 (55)		18 (18, 5)	66, 5 (69) 78 (79, 5) 90 (92)
80/20
100/20
125/32

*Числа в скобках относятся к кранам группу режимов работы 7К и 8К

 

Таблица П1.2

Данные о весе конструктивных элементов покрытия

(нормативная нагрузка)

№	Конструктивные элементы	Вес, кН/м2
	Защитный слой 15-20 мм из гравия, втопленного в мастику	0, 3 - 0, 4
	Водоизоляционный ковер из 3-4 слоев рубероида	0, 15 - 0, 2
	Выравнивающий слой 20 мм (асфальтовая или цементная стяжка)	0, 4
	Утеплитель 80-120 мм из плитного пенопласта плотностью 50 кг/м3	0, 04 - 0, 06
	Утеплитель 80-160 мм из пенобетонных плит плотностью 500 кг/м3	0, 4 - 0, 8
	Пароизоляция из 1 слоя рубероида или фольгоизона	0, 05
	Стальной профилированный настил из листа d = 1-1, 5 мм	0, 16 - 0, 24
	Плоский стальной настил на листе d = 3-4 мм	0, 24 - 0, 32
	Асбестоцементные волнистые листы	0, 2
	Стальной каркас комплексной панели 3х6 м (для I-V районов снегового покрова)	0, 1 - 0, 15
	Тоже для панели 3х12 м	0, 13 - 0, 2
	Стальные прогоны из прокатных профилей, l = 6 м (для I-V районов снегового покрова)	0, 05 - 0, 08
	Тоже, l = 12 м	0, 1 - 0, 15
	Тоже, сквозные l = 12 м	0, 08 - 0, 15
	Железобетонная панель 3х6 м	1, 45
	Тоже, 3х12 м	1, 8
	Конструкции фонаря, включая бортовые стенки и остекление	0, 15 - 0, 18
	Связи покрытия	0, 04 - 0, 06
	Стропильные фермы L = 24-36 м, из стали класса С 38/23 - от 6 до 9% нормативной нагрузки от веса всех вышеуказанных конструкций и снегового покрова земли

 

 

Таблица П1.3

Определение величины постоянной нагрузки на кв.м. покрытия здания

Номера конструк-тивных 1	Характеристика здания и конструкции покрытия	Коэфф. надежности	Нагрузка, кН/м2
элементов по табл.2		по нагрузке	норма-тивная gн	расчет-ная g
	Пример 1. Здание отапливаемое, без фонаря, в IV районе по снеговому покрову (Ро=1, 5 кН/м2) L=30 м, В=12 м. Покрытие с рулонной кровлей по комплексным утепленным панелям со стальным профилированным настилом.
	Защитный слой - 20 мм из гравия, втопленного в мастику	1, 3	0, 40	0, 52
	Водоизоляционный ковер из 3 слоев рубероида	1, 3	0, 15	0, 19
	Утеплитель 120 мм из плитного пенопласта плотностью 50 кг/м3	1, 3	0, 06	0, 08
	Пароизоляция из 1 слоя фольгоизона	1, 3	0, 05	0, 06
	Профилированный настил из стали d = 1 мм	1, 1	0, 15	0, 17
	Стальной каркас комплексной панели 3х12 м	1, 1	0, 18	0, 20
	Связи покрытия	1, 1	0, 05 1, 04	0, 06
	Стропильные фермы 0, 08 (1, 04+1, 50)	1, 1	0, 20 1, 34	0, 22 1, 50
	Пример 2. Здание отапливаемое, с фонарем, в IV районе по снеговому покрову (Ро=1, 5 кН/м2) L=30 м, В=12 м. Покрытие беспрогонное с рулонной кровлей по железобетонным панелям.
	Защитный слой - 20 мм из гравия, втопленного в мастику	1, 3	0, 40	0, 52
	Водоизоляционный ковер из 3 слоев рубероида	1, 3	0, 15	0, 19
	Выравнивающий слой 20 мм (цементная стяжка)	1, 3	0, 40	0, 52
	Утеплитель 120 мм из пенобетонных плит плотностью 500 кг/м3	1, 2	0, 60	0, 72
	Пароизоляция из 1 слоя рубероида	1, 3	0, 05	0, 06
	Железобетонная панель из тяжелого бетона 3х12 м с заливкой швов раствором	1, 1	1, 80	1, 98
	Конструкция фонаря	1, 1	0, 20	0, 22
	Связи покрытия	1, 1	0, 05 3, 65	0, 06
	Стропильные фермы 0, 08 (3, 65+1, 5)	1, 1	0, 41 4, 06	0, 45 4, 72

Таблица П1.4

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

ПРИЛОЖЕНИЕ 3

Выбор метода расчета

Расчет поперечной рамы следует выполнять вычислительным комплексом ЛИРА-ПК. Расчетная схема рамы, которая рассчитывается в ЛИРЕ-ПК, является ее идеализированная модель, приспособленная для использования метода перемещений в виде конечного набора деформируемых стержневых элементов, присоединенных в узлах системы.

Общие сведения о вычислительном комплексе ЛИРА-ПК и порядок расчета стальных рам с использованием этой программного комплекса приведены в [8].

 

2 Выбор расчетной схемы рамы и подготовка ее к кодированию

В соответствии с принятой методикой статического расчета рамы принимается расчетная схема, в которой колонны и ригель заменяются идеальными конечными элементами (стержнями, тип КЭ 2- стержень плоской фермы), а реальные узловые сопряжения – идеализированными (под идеализированным узлом понимается материальная точка, не имеющая линейных размеров).

Работа по назначению схемы задачи и подготовки ее к кодированию включает в себя следующие этапы:

1. Оси идеальных стержней, заменяющих колонны, проводят через центры тяжести поперечных сечений колонн, предполагая, что центры тяжести сечений совпадают с серединами их высот (рис. П3.1).

2. Расстояние между осями идеальных продольных стержней (горизонтальный участок) определяют по формуле (рис. П3.1)

3. Идеальный стержень, заменяющий ригель, совмещают с осью нижнего пояса фермы (рис. П3.1).

4. Идеальный стержень, заменяющий одноступенчатую траверсу, совмещают с верхним ее обрезом (рис. П3.1).

5. Наносят глобальную систему координат. Для этого совмещают ось OZ с осью идеального стержня, заменяющего подкрановую часть левой колонны, а ось OX проводят на уровне заделки идеальных стальных стержней, заменяющих подкрановые части колонны, в фундаментах (рис. П3.1).

6. Производят нумерацию узлов системы целыми десятичными числами, начиная с 1, и нумерация упругих элементов (обведенные числа) и заполняются таблицы исходных данных.

7. Назначают опорные закрепления рамы, запрещающие перемещения в направлении глобальных осей системы X и Y и поворот вокруг оси Y для нижних концов стоек рамы (узлы 1 и 2 рис. П3.1).

8. Задают численное значение момента инерции сечения подкрановой части колонны (из практики проектирования) и определяются размеры эквивалентного, прямоугольного сечения:

; ;

9. Определяют момент инерции, и эквивалентные размеры подкрановой части колонны:

;

10. Вычисляют момент инерции и эквивалентные размеры ригеля:

;

11. Момент инерции сечения уступа (траверсы) колонны и его эквивалентные размеры приближенно принимают равные соответствующим геометрическим характеристикам ригеля.

 

Результаты счета

Следует распечатывать только «Усилия и напряжения в элементах». Печать усилий производится в виде таблицы. Для групп элементов, помещающихся в одной строке, производится печать усилий сразу для всех пяти загружений:

1 – постоянная нагрузка;

2 – снеговая нагрузка (по всему пролету);

3 – давление на левую колонну, к которой приближена тележка крана (D_max);

4 – торможение тележки крана у левой колонны вправо;

5 – ветровая нагрузка слева;

Результатами счета для стержневых элементов являются усилия (N, M и Q) по концам упругой части стержня и в середине его длины (n-1 – начало стержня, n-2 – середина стержня, n-3 – конец стержня, где n – номер конечного элемента), при этом:

- положительный знак продольного усилия означает растяжение;

- положительный знак изгибающего момента означает, что момент вращает стержень, закрепленный в противоположном узле по часовой стрелке;

- положительный знак перерезывающей силы означает, что ее направление совпадает с направлением соответствующей оси локальной системой координат (связанной с каждым стержневым элементом).

Результаты статического расчета рамы сведены в табл. П3.1. Рама симметричная, поэтому табл. П3.1 составляется для характерных сечений одной (левой) стойки.

Расчетные усилия в сечениях левой стойки (изгибающий момент, кН× м, нормальная и поперечная сила, кН).

Таблица П3.1

12345678910Следующая ⇒

Поделиться: