Сбор постоянных нагрузок на покрытие здания

Таблица 2.2

Состав нагрузки	Нормативное значение  кПа	Коэффициент надежности	Расчетное значение  кПа
Защитный слой из битумной мастики с втопленным гравием	0,30	1,30	0,39
Гидроизоляционный 4-слойный рулонный ковер	0,15	1,30	0,20
Асфальтовая стяжка	0,36	1,30	0,47
Утеплитель пенобетон	1,20	1,30	1,56
Пароизоляция	0,05	1,30	0,07
Крупнопанельные ж/б плиты	1,60	1,10	1,76
Собственная масса металлических стропильных ферм при покрытии из ж/б плиты	0,30	1,05	0,30
Собственная масса металлических связей при шаге 6м	0,04	1,05	0,0042
∑

    Расчетная погонная нагрузка:

где .

    2.2. Временные нагрузки

    Снеговая нагрузка.

    Для данного варианта принимаем кПа, ,  м, тогда

кН/

    Нормативное значение снеговой нагрузки  определяем умножением расчетного значения на коэффициент 0,7

 

    Ветровая нагрузка.

    Расчетные погонные нагрузки на поперечные рамы зданий от активного давления  и отсоса :

где  - коэффициент надежности по нагрузке;

     –для проектируемого здания;

       кПа – для данного района строительства;

      - аэродинамический коэффициент;

      - аэродинамический коэффициент;

    Величина силы от активного давления W и отсоса W ’:

где  - высота фермы;

 

Крановая нагрузка

Расчетная крановая нагрузка определяется:

где  - коэффициент надежности по нагрузке для крановых нагрузок.

    Расчетная крановая нагрузка:

ПОКРЫТИЕ ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ЗДАНИЯ

 

    В задание указан тип покрытия. В курсовом проекте применяется покрытие по прогонам и беспрогонное покрытие производственных зданий.

    3.1. Покрытие по прогонам

    Покрытие по прогонам показано на рис.3.1 Прогоны устанавливают между стропильными фермами, затем уже по ним укладывают кровлю. В качестве прогоном используют прокатные или гнутые швеллеры (при пролетах 6 м), а при больших пролетах (12 м и более) – решетчатые прогоны.

     Для теплых кровельных покрытий производственного здания рационально использовать профилированный настил. Профилированный настил укладывают по прогонам, расположенным обычно в узлах стропильной фермы через 3 м. Листы крепят к прогонам с помощью самонарезающих болтов диаметром 5 или 6 мм, сами листы между собой соединяются вдоль длинной стороны специальными комбинированными заклепками или самонарезающими винтами.

Рис.3.1. Промежуточный узел фермы

1- самонарезающий винт; 2 – комбинированная заклепка.

Рис.3.2. Прогон. Разложение нагрузки на составляющие

 

    Расчет сплошного прогона

    Прогоны, работающие на наклонном верхнем поясе, подвержены косому изгибу. Расчет их производят на нагрузку от веса кровли и снега. Эту погонную нагрузку раскладывают на составляющие по главным осям сечения прогона (рис.3.2):

нормальному скату:

вдоль ската:         

    Погонную вертикальную нагрузку на прогон определяют по формулам:

где   нормативная и расчетная нагрузки в кПа от веса  кровли (таб.2.2);

  нормативная расчетная нагрузки в кПа от веса снегового покрова;

  угол наклона кровли;

  расстояние между прогонами в плане ();

  нормативная погонная нагрузка от собственного веса прогона (принимаем равной );

  расчетная погонная нагрузка от собственного веса прогона.

    Прогон имеет малую жесткость относительно оси , по этой причине даже небольшой изгибающий момент вдоль ската  вызывает в нем большие напряжения и требует значительного увеличения прогона. Между прогонами ставят тяжи, что и позволяет уменьшить неблагоприятное влияние скатных составляющих (нагрузки ).

    Расчетные изгибающие моменты в прогоне могут быть определены по формулам:

    Подбор сечения прогона удобно производить, задаваясь соотношением моментов сопротивления:

    В результате определяют требуемый момент сопротивления относительно оси наибольшей жесткости (ось ):

где   расчетное сопротивление для фасонной стали толщиной 20 мм.

    По приложению 5 подбираем сечение.

    Полученное сечение проверяют на прочность по нормальным напряжениям:

    Тяжи принимают конструктивно из круглой стали диаметром .

    Прогиб прогонов проверяют только в плоскости его наибольшей жесткости (относительно оси ):

где   предельный прогиб;

  нормативная нагрузка относительно оси .

    Если условие прочности и прогиба не выполнено, то необходимо увеличить сечение прогона и повторно сделать проверки.

Беспрогонное покрытие

    В случае беспрогонного покрытия для теплой кровли применяют крупнопанельные железобетонные плиты. Укладывают плиты на верхние пояса стропильных ферм.

    Размер плит составляет  и  м, данный размер зависит от шага ферм.

    В углах плиты имеют закладные детали, которые и приваривают к поясам ферм. По плитам укладывают утеплитель толщиной не менее 20 мм, выравнивающую асфальтовую стяжку и гидроизоляционный ковер.

Рис. 3.3. Промежуточный узел фермы с покрытием из железобетонных плит

РАСЧЕТ ПОПЕРЕЧНОЙ РАМЫ

    Расчётная схема поперечной рамы - статически непреодолимая система. Целью статического расчёта рамы является определение максимальных усилий (изгибающих моментов, продольных и поперечных сил), необходимых для подбора сечений элементов рамы, расчёта узлов сопряжения и других деталей.

       Поперечная рама одноэтажного каркасного промышленного здания испытывает воздействие постоянных нагрузок: от собственного веса покрытия и колонн и т.п., и различных временных нагрузок: от снегового покрова, ветрового давления, вертикальных и горизонтальных нагрузок кранов.

    При проектировании рамы необходимо выбрать расчетную схему, собрать нагрузки раздельно по видам (от собственного веса конструкции, снега, ветра и крана), выполнить статический расчёт, выявить комбинации нагрузок, дающие наибольшие расчетные усилия.

    Расчетная схема рамы показана на рис.2.2.

Расчетная схема рамы

В проекте рассматривается стальной каркас производственного здания с подвесными кранами. Поперечная рама каркаса состоит из колонн постоянного по высоте сечения, жестко заделанных в фундаменте, и ригелей (стропильных ферм), жестко скрепленных с колоннами.

Конструктивную схему рамы приводят к расчетной, в которой все элементы изображаются осевыми линиями с идеализированными сопряжениями в узлах. За геометрические оси колонн в расчетной схеме рамы принимают линии центров тяжести сечений колонн, закрепление (заделку) стержней колонн считают на уровне низа башмака, то есть

где  - расстояние от отметки пола до нижнего пояса ригеля;

      - заглубление колонны (расстояние от отметки пола до низа базы колонны).

    За геометрическую ось ригеля в рамах с жестким сопряжением его с колоннами принимают ось нижнего пояса фермы.

Пример расчета по разделу 4.1

Статический расчёт рамы

При статическом расчете рамы на вертикальные нагрузки необходимо знать не абсолютные значения моментов инерции элементов рамы, а только их соотношение. Для поперечных рам, рассматриваемых в курсовом проекте, соотношение моментов инерции ригеля и колонн при жестком их сопряжении можно назначать в пределах 25...35. Это связано с тем, что отношение  незначительно влияет на перераспределение усилий в элементах рамы.

Раму следует рассчитывать на каждый вид нагрузки в отдельности. В курсовом проекте расчет рамы выполняют практическими методами, используя вспомогательные формулы, приведенные в приложении 1.

Для расчета рам с жестким соединением ригеля с колонной предварительно следует определить коэффициент:

Величины изгибающих моментов М и продольных сил N находят обычными методами строительной механики. Усилия в расчетных сечениях рамы (сечения a, b, c, d) от каждого вида нагрузки удобно представить в табличной форме (таб.4.1).

Нагрузка от навесных стеновых панелей передается на стойки рамы в месте установки столиков для опирания панелей и вызывает только сжимающие продольные силы в стойках (изгибающими моментами, возникающими в раме вследствие опирания панелей с эксцентриситетом по отношению к оси стойки, можно пренебречь ввиду их малости).

Продольные сжимающие усилия в расчётных сечениях колонны от веса стеновых панелей будут равны:

сеч. a, b       

сеч. c, d         .

    Сжимающие усилия (в кН) в этих же сечениях от собственного веса колонны:

сеч. a, b       

сеч. c, d       

где  - толщина стеновой панели;

      - объёмный вес ячеистого бетона (таблица 2.2);

 - высота фермы на опоре, в фермах с параллельными поясами

Пример расчета по разделу 4.2.

Продольные сжимающие усилия в расчётных сечениях колонны от веса стеновых панелей будут равны:

сеч. a, b

сеч. c, d 

Сжимающие усилия (в кН) в этих же сечениях от собственного веса колонны:

сеч. a, b 

сеч. c, d 

    Постоянная нагрузка от веса шатр а:

    Снеговая нагрузка:

кН/

    Ветровая нагрузка

    Крановая вертикальная нагрузка

    При :

    При :

∑

∑

∑

∑

∑ ∑

∑ ∑

    Крановая горизонтальная нагрузка

Усилия в расчетных сечениях рамы (сечения a, b, c, d) от каждого вида нагрузки представим в табличной форме в таб. 4.1.