ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?

Компоновка конструктивной схемы каркаса здания



Исходные данные

1. Пролет здания L = 30 м.

2. Длина здания l = 96 м.

3. Шаг поперечных рам B = 12м.

4. Район строительства г.Воронеж.

5. Здание отапливаемое.

6. Тип кровли – утепленная.

7. Утеплитель – пенопласт.

8. Высота до низа фермы H1=21 м.

9. Класс бетона фундамента B15.


Компоновка конструктивной схемы каркаса здания

Компоновку поперечной рамы начинают с установления габаритных основных размеров элементов конструкций в плоскости рамы. Размеры по вертикали привязывают к отметке уровня пола, принимая ее нулевой. Размеры по горизонтали привязывают к продольным осям здания. Вертикальные габариты здания зависят от технологических условий производства и определяются расстояниями от уровня пола до низа несущих конструкций покрытия H1.

Определяем полезную высоту цеха Но:

Ho = H1 = 21000мм

При высоте Н0 > 10800 м Н0 должно быть кратно 600 мм из условия соизмеряемости со стандартными ограждающими конструкциями.

Устанавливаем общую высоту колонны Нк:

Hкол = Hо + hзагл

Принимаем hзагл = 600 мм.

Hкол = 21000 + 600 = 21600 мм.

Устанавливаем высоту верхней части колонны Нв:

Hв = (1/3÷1/4)Hкол

Нв = 1/3 * 21600 = 7200 мм.

Определяем высоту нижней части колонны Нн:

Hн = Hкол - Hв

Нн = 21600 – 7200 = 14400 мм.

Ширину верхней части колонны hв принимаем 700 мм.

Должно выполняться условие:

hв ≥ 1/12 Hв

700 ≥ 1/12 * 7200

700 ≥ 600 (мм) – условие выполняется.

Ширину нижней части колонны hн принимаем 1200 мм.

Должно выполняться условие:

hн ≥ 1/20 Hкол

1200 ≥ 1080 (мм) – условие выполняется.

Размеры фонаря выбирают в зависимости от пролета рамы. Для пролета 30000 мм– Lфон = 12000 мм.

Для фонаря шириной 12000 мм принимают две ленты остекления высотой по 1250 мм, суммарно 2500 мм. Карниз фонаря должен быть таким, чтобы суммарная высота борта и карниза фонаря была 900-1000 мм. Высоту фонаря определяем:

Нфон = 2 * 1250 + 1000 = 3500 мм.

При плоских кровлях и фермах с элементами из парных уголков высота Нф (по обушкам уголков) принимается равной равной 3150 мм при пролетах 30000 мм.

 

Схема поперечной рамы

Расчётно-конструктивная часть

Для однопролетного одноэтажного производственного здания принимаем расчетную схему с жестким закреплением ригеля с колонной. При небольших уклонах пояса ферм ригель принимается прямолинейным и расположенным в уровне нижнего пояса ферм. При горизонтальных нагрузках и изгибающих моментах можно пренебречь малыми углами поворота верхних узлов рамы, то есть принять ригель абсолютно жестким. Известно, что расстояние между центрами тяжести верхнего и нижнего участков колонн:

eo = (0,45÷0,55)(hн - hв),

где hн и hв ширина сечения нижнего и верхнего участков колонны.

Для статического расчета рамы задаются отношением моментов инерции элементов рамы, а не их абсолютными значениями:

Iн/ Iв = 5/1,

Iр/ Iн = 20/5,

где Iн, Iв, Iр – моменты инерции нижнего и верхнего участков колонны и ригеля.

 

Iн=5, Iр=20, Iв=1.

ео = 0,5 * (1200 - 700) = 250 мм

 

 

Сбор нагрузок на раму

На поперечную раму действуют постоянные нагрузки массы ограждающих и несущих конструкций здания, атмосферные – от воздействия снега и ветра. Иногда учитывают особые нагрузки, например сейсмические.

 

Постоянные нагрузки

Постоянные нагрузки по длине ригеля принимают равномерно-распределенными. Величина расчетной постоянной нагрузки на 1м2 покрытия:

Состав покрытия Нормативная нагрузка, кН/м2 Коэффициент надёжности по нагрузке Расчётная нагрузка, кН/м2
1. Защитный слой – битумная мастика 0,4 1,3 0,52
2. Гидроизоляция – 4 слоя рубероида 0,2 1,3 0,26
3. Утеплитель минеральные плиты пенобетон пенопласт   0,18 0,74 0,03   1,2 1,2 1,2   0,22 0,89 0,04
4. Пароизоляция – 1 слой рубероида 0,05 1,3 0,07
5. Стальная панель из профнастила 0,35 1,05 0,37
6. Собственная масса металлических конструкций 0,3 1,05 0,32

 

gнорм = 0,4 + 0,2 + 0,03 + 0,05 + 0,35 + 0,3 = 1,33 кН/м2

gрас = 0,52 + 0,26 + 0,04 + 0,07 + 0,37 + 0,32 = 1,58 кН/м2

Расчетную равномерно – распределенную линейную нагрузку вычисляем по формуле:

gрас = 1,58 кН/м2

В = 12 м

cosα = 1, так как α ~ 0.

qпост = 1,58 * 12 / 1 = 18,96 кН/м2

Опорная реакция ригеля рамы определяем по формуле:

Fригеля = 18,96 * 30 / 2 = 284,4 кН

Расчетный вес нижней части колонны определяем по формуле:

где γn – коэффициент надежности по назначению, равный 0,95.

γ­f – коэффициент надежности по нагрузке, равный 1,05.

qi - расход стали на колонну, qi = 0.3 кН/м.

L = 30 м, В = 12 м.

Gкол = 0,95 * 1,05 * 0,3 * (30/2) * 12 = 53,86 кН.

Так как стены приняты самонесущими, нагрузки от стенового ограждения и остекления не учитываем.

Снеговая нагрузка

Снеговая нагрузка зависит от района строительства. Расчетное значение веса снегового покрова принимаем по СНиПу «Нагрузки и воздействия». Вертикальная линейно-распределенная нагрузка на ригель рамы от снега определяется:

qs = µ Sg B,

где µ – коэффициент перехода от нагрузки на земле к нагрузке на 1 м2 проекции кровли равный 1, при α< 25°.

Sg – нормативное значение веса снегового покрова на 1 м2 горизонтальной поверхности земли.

Sg = 1,8 кН/м2 (III район строительства г.Воронеж).

В = 12 м.

qs = 1 * 1,8 * 12 = 21,6 кН/м2.

Опорная реакция ригеля от снеговой нагрузки:

Fригеля = 21,6 * 30 / 2 = 324 кН.

 

Ветровая нагрузка

Давление на высоте 10 м над поверхностью земли в открытой местности называется скоростным напором ветра и обозначается q0(w0). Увеличение при большей высоте учитывается коэффициентом k. За зданием (по направлению ветра) возникает зона пониженного давления и появляется нагрузка q0, направленная также как q0. Условие обтекания ветром учитывает аэродинамический коэффициент с.

n – коэффициент перегрузки, n=1,2.

w0 = 0,3 кН/м2 – ветровое давление (II ветровой район строительства, г.Воронеж).

k принимается для городов с окраинами:

Высота k

10м 0.65

20м 0.85

30м 0.98

40м 1.1

с – аэродинамический коэффициент с наветренной стороны с=0.8, с подветренной с=0.6.

В – шаг поперечных рам, В=12 м.

Расчетная нагрузка с наветренной стороны:

qв = 1,2 * 0,3 * k * 0,8 * 12 = 3,456k

С подветренной стороны:

qв = 1,2 * 0,3 * k * 0,6 * 12 = 2,592k

Нагрузка с учетом коэффициента k.

С наветренной стороны:

Высота qв

10 м qв = 3,456 * 0,65 = 2,246 кН/м

20 м qв = 3,456 * 0,85 = 2,938 кН/м

30 м qв = 3,456 * 0,98 = 3,387 кН/м

40 м qв = 3,456 * 1,1 = 3,802 кН/м

Общая высота здания складывается из высоты колонны, высоты фермы и фонаря:

Hобщ = Нв + Нн + Нфон + Нф

Hобщ = 7,2 + 14,4 + 3,5 + 3,15 = 28,25 м

Нагрузка на этой высоте q1:

Нагрузка на высоте колонны Нкол = 21,6 м q2:

С подветренной стороны:

Высота qв

10 м qв = 2,592 * 0,65 = 1,685 кН/м

20 м qв = 2,592 * 0,85 = 2,203 кН/м

30 м qв = 2,592 * 0,98 = 2,54 кН/м

40 м qв = 2,592 * 1,1 = 2,851 кН/м

Нагрузка на высоте 28,25 м:

Нагрузка на высоте 18 м:

Сосредоточенные силы от ветровой нагрузки с наветренной стороны:

h = Hф + Нфон = 3,15 + 3,5 = 6,65 м

Сосредоточенная сила с подветренной стороны:

Для удобства расчета фактическую линейную нагрузку (в виде ломаной прямой) заменяем эквивалентной равномерно-распределенной по всей длине:

qэ = qв10 * a

qэ = qв10 * a

qв10, qв10 – расчетная ветровая нагрузка на высоте 10м.

С наветренной стороны: qв10 = 2,246 кН/м

С подветренной стороны: qв10 = 1,685 кН/м

а = kэ – коэффициент, который принимается в зависимости от высоты Нкол, Нкол = 21,6 м.

Высота а

10 м 1

15 м 1.04

20 м 1.1

25 м 1.17

30 м 1.23

35 м 1.29

При высоте Н = 21,6 м:

qэ = 2,246 * 1,122 = 2,52 кН/м

 

qэ = 1,685 * 1,122 = 1,891 кН/м

 

ЭЛЕМЕНТЫ ФЕРМ

Общие характеристики

Группа конструкции по таблице 50* СНиП: 1

Сталь: C255 - лист 4-10 мм

Расчетное сопротивление стали Ry= 24,0 kN/см2

Коэффициент надежности по назначению 1,15

 

 

При подборе и проверке элементов ферм приняты следующие значения коэффициента условий работы:

- поясов, опорных раскосов, растянутых элементов решетки, сжатых элементов решетки крестового сечения - 0.95

- сжатых элементов решетки таврового сечения при гибкости их больше 60 - 0.8

 

Тип фермы

Пролет фермы L = 30,0 м

Высота фермы H = 3,15 м

Количество панелей верхнего пояса 10

 

Раскрепления из плоскости

Узлы верхнего пояса: все

Узлы нижнего пояса: только крайние

 

 

Сечение верхнего пояса - Уголок равнополочный по ГОСТ 8509-93 L150x18

Сечение нижнего пояса - Равнополочный уголок по Euronorm 56-77 L180x180x16

Сечение раскосов - Равнополочный уголок по Euronorm 56-77 L120x120x15

Сечение стоек - Равнополочный уголок по Euronorm 56-77 L110x110x12

Сечение опорных раскосов - Равнополочный уголок по Euronorm 56-77 L90X90x9

 

Сечение верхнего пояса

 

Сечение: Уголок равнополочный по ГОСТ 8509-93 L150x18

 

Загружения

Загружение 1 - Постоянное

Пояс, к которому приложена нагрузка: верхний

 

Загружение 2 - Снеговое

Пояс, к которому приложена нагрузка: верхний

 

 

Усилия в элементах фермы

 

(Значения усилий приведены в kN)

 

№ эл. Комбинации Загружения
  Nmin Nmax
Верхний пояс
-614,069 -295,879 -257,286 -276,688
-614,069 -295,879 -257,286 -276,688
-1427,157 -713,164 -620,143 -620,863
-1427,157 -713,164 -620,143 -620,863
-1673,217 -837,364 -728,143 -726,829
-1673,217 -837,364 -728,143 -726,829
-1443,769 -713,164 -620,143 -635,309
-1443,769 -713,164 -620,143 -635,309
-628,84 -295,879 -257,286 -289,531
-628,84 -295,879 -257,286 -289,531
Нижний пояс
0,0 0,0 0,0 0,0
533,6 1089,788 464,0 483,642
806,314 1609,625 701,143 698,531
806,314 1617,932 701,143 705,754
533,6 1110,096 464,0 501,301
5,44205e-15 1,14561e-14 9,96181e-15 -5,22959e-15
Раскосы
429,024 890,401 373,064 401,197
-689,792 -344,696 -299,736 -300,084
260,368 489,184 226,407 198,97
-264,58 -135,067 -117,45 -112,619
45,023 92,208 39,15 41,031
45,023 80,164 39,15 30,558
-252,536 -135,067 -117,45 -102,146
260,368 483,826 226,407 194,311
-697,822 -344,696 -299,736 -307,066
429,024 911,818 373,064 419,821
Стойки
-644,773 -310,673 -270,15 -290,522
-145,268 -61,065 -53,1 -73,22
-162,644 -90,735 -78,9 -62,53
-124,821 -65,205 -56,7 -51,84
-167,486 -90,735 -78,9 -66,74
-154,963 -61,065 -53,1 -81,65
-660,282 -310,672 -270,15 -304,008

 

Результаты расчета

Проверено по СНиП Фактор Коэффициент использования
п.5.1 прочность верхнего пояса 0,71821
п.5.3 устойчивость верхнего пояса в плоскости фермы 0,92596
п.5.3 устойчивость верхнего пояса из плоскости фермы 0,817336
пп. 6.1-6.4,6.15 гибкость верхнего пояса 0,529303
п.5.1 прочность нижнего пояса 0,642306
пп. 6.1-6.4,6.16 гибкость нижнего пояса 0,925351
п.5.1 прочность раскосов 0,45102
п.5.3 устойчивость раскосов в плоскости фермы 0,941865
п.5.3 устойчивость раскосов из плоскости фермы 0,775637
пп. 6.1-6.4,6.15 гибкость раскосов 0,557816
п.5.1 прочность стоек 0,575969
п.5.3 устойчивость стоек в плоскости фермы 0,994109
п.5.3 устойчивость стоек из плоскости фермы 0,728177
пп. 6.1-6.4,6.15 гибкость стоек 0,785765
п.5.1 прочность опорных раскосов 0,606213
пп. 6.1-6.4,6.15 гибкость опорных раскосов 0,398238

 

Список используемой литературы

1. Металлические конструкции / Под ред. Горева В.В- М.: Высш. шк., 2001.

2. СНиП 2.01.-85*. Нагрузки и воздействия.-М.: Стройиздат,1996.

3. СНиП ІІ-23-81*. Стальные конструкции.-М.: Стройиздат, 1998.

4. Металлические конструкции: Учеб. Пособие для техникумов/ А.А. Васильев. – М: Стройиздат, 1979.

 

Исходные данные

1. Пролет здания L = 30 м.

2. Длина здания l = 96 м.

3. Шаг поперечных рам B = 12м.

4. Район строительства г.Воронеж.

5. Здание отапливаемое.

6. Тип кровли – утепленная.

7. Утеплитель – пенопласт.

8. Высота до низа фермы H1=21 м.

9. Класс бетона фундамента B15.


Компоновка конструктивной схемы каркаса здания

Компоновку поперечной рамы начинают с установления габаритных основных размеров элементов конструкций в плоскости рамы. Размеры по вертикали привязывают к отметке уровня пола, принимая ее нулевой. Размеры по горизонтали привязывают к продольным осям здания. Вертикальные габариты здания зависят от технологических условий производства и определяются расстояниями от уровня пола до низа несущих конструкций покрытия H1.

Определяем полезную высоту цеха Но:

Ho = H1 = 21000мм

При высоте Н0 > 10800 м Н0 должно быть кратно 600 мм из условия соизмеряемости со стандартными ограждающими конструкциями.

Устанавливаем общую высоту колонны Нк:

Hкол = Hо + hзагл

Принимаем hзагл = 600 мм.

Hкол = 21000 + 600 = 21600 мм.

Устанавливаем высоту верхней части колонны Нв:

Hв = (1/3÷1/4)Hкол

Нв = 1/3 * 21600 = 7200 мм.

Определяем высоту нижней части колонны Нн:

Hн = Hкол - Hв

Нн = 21600 – 7200 = 14400 мм.

Ширину верхней части колонны hв принимаем 700 мм.

Должно выполняться условие:

hв ≥ 1/12 Hв

700 ≥ 1/12 * 7200

700 ≥ 600 (мм) – условие выполняется.

Ширину нижней части колонны hн принимаем 1200 мм.

Должно выполняться условие:

hн ≥ 1/20 Hкол

1200 ≥ 1080 (мм) – условие выполняется.

Размеры фонаря выбирают в зависимости от пролета рамы. Для пролета 30000 мм– Lфон = 12000 мм.

Для фонаря шириной 12000 мм принимают две ленты остекления высотой по 1250 мм, суммарно 2500 мм. Карниз фонаря должен быть таким, чтобы суммарная высота борта и карниза фонаря была 900-1000 мм. Высоту фонаря определяем:

Нфон = 2 * 1250 + 1000 = 3500 мм.

При плоских кровлях и фермах с элементами из парных уголков высота Нф (по обушкам уголков) принимается равной равной 3150 мм при пролетах 30000 мм.

 

Схема поперечной рамы





Последнее изменение этой страницы: 2016-04-07; Нарушение авторского права страницы

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 3.216.79.60 (0.025 с.)