Расчет фермы из профилей гнутосварных квадратного и прямоугольного сечения, пролет 30 м, шаг 6 м. ПЗ КР. Конструктивные решения Исходные данные
 Скачать 0.49 Mb.
|
  Раздел 2. Конструктивные решения 2.1. Исходные данные Схема фермы – см. рис. 2.1. Пролет фермы – 30м Высота фермы – 3,10м Шаг ферм – 6,0м. Район строительства – г. Пермь Тепловой режим здания – отапливаемое. Тип покрытия – прогонное. Тип сечения элементов – профили гнутосварные квадратного и прямоугольного сечения по ГОСТ 30245-2003 Сталь поясов фермы – С345, решетки –С255. Длина здания – 96,0м.  Рисунок 2.1. – Схема фермы пролетом 30,0м. Статический расчет фермы Расчётная схема фермы – стержневая система с шарнирными узловыми соединениями. При расчете легких ферм предполагается, что оси всех стержней прямолинейны, расположены в одной плоскости и пересекаются в узле в одной точке (в центре узла). Сбор нагрузок На несущие конструкции здания действуют следующие нагрузки: 1) постоянные нагрузки – вес несущих и ограждающих элементов; 2) временные нагрузки – полезные технологические нагрузки, снеговые нагрузки, ветровые нагрузки. Постоянные нагрузки Постоянные нагрузки от веса несущих и ограждающих элементов определялись на основании проектной документации. Собственный вес конструкций учитывается в нагружении №1. Снеговые нагрузки Расчетное значение снеговой нагрузки на 1 м2 поверхности земли (V снеговой район) составляет Sg = 3,2 кПа (320кг/м2.) Снеговая нагрузка на конструкции покрытий принимается согласно формуле (10.1) п.10.1 и приложению Г [1], в соответствии с СП 20.13330.2011 «Нагрузки и воздействия». Сбор нагрузок выполнен в табличной форме (табл. 2.1, 2.2). При определении действующих нагрузок в таблицах приведены ссылки на соответствующие документы, по которым принимались данные нагрузки. Таблица 2.1. Cбор нагрузок (Постоянные нагрузки (Pd))
Узловая расчетная нагрузка (Рd) от загружения 2: а) прогон карнизный – 1.39 кН/м * 6м. = 8.34 кН. б) прогон рядовой – 2.18 кН /м * 6м. = 13.1 кН. в) прогон коньковый – 1.23 кН /м * 6м. = 7.38 кН. Таблица 2.2. Cбор нагрузок (Кратковременная нагрузка (Pt))
Узловая расчетная нагрузка (Рt) от загружения 3: а) прогон карнизный – 5.85 кН/м * 6м. = 35.1 кН. б) прогон рядовой – 9.33 кН /м * 6м. = 56 кН. в) прогон коньковый – 5.24 кН /м * 6м. = 31.4 кН. Определения усилий выполнено в расчетном комплексе ЛИРА-САПР 2017. Расчетная схема представляет собой пространственную систему с 3-мя степенями свободы (линейные перемещения по осям X, Z, угловым перемещениям UY), образованную стержневыми элементами типа 10 (универсальный пространственный стержневой КЭ). Для определения собственного веса фермы при помощи программы предварительно назначаем жесткость элементам фермы см. (таблица 2.3 и рисунок 2.2) Рассматривается два варианта загружения нормативное и расчетное. Результаты статического расчета фермы сводится в таблицу расчетных усилий (таблица 2.3).  Рисунок №2.2-Типы жесткости Таблица 2.3 Типы жесткости
 Рисунок №2.3-Загружения №1 (собственный вес фермы)  Рисунок №2.4-Загружения №2 (Кровля, связи, технологическая)  Рисунок №2.5-Загружения №3 (Снеговая нагрузка) Определения расчетных усилий Расчетные усилия определяем в расчетном комплексе ЛИРА-САПР 2017. Результаты сведены таблице 2.5 Таблица 2.4 Расчетные сочетания нагрузок
 Рисунок №2.6-Номер элемента Таблица 2.5 Усилия в элементах фермы
Конструктивный расчет фермы Усилия в симметричных элементах анализируются, выбираются наиболее неблагоприятные значения усилий для элемента. Расчёт производится для половины фермы. Конструктивный расчет стропильной фермы включает три этапа: Определение расчетных длин элементов фермы. Подбор сечений элементов фермы. Проектирование узлов фермы. Расчётные длины элементов определяются в соответствии с табл. 24 СП 16.13330.2011. Подбор сечений элементов фермы осуществляется в зависимости от их напряжённого состояния и расположения. Центрально-сжатые элементы Расчёт ведётся методом последовательных приближений. Предварительно задаются коэффициентом продольного изгиба: φз = 0,7 …0,8 для поясов и φз = 0,5 … 0,6 для элементов решетки. Требуемую площадь сечения находят из условия устойчивости:  ,где Ry– расчетное сопротивление стали по пределу текучести (табл. В.5 СП); γс – коэффициент условий работы конструкций (табл. 1 СП). По требуемой площади Атр подбирают по сортаменту сечение из гнутосварных труб и определяют его фактические геометрические характеристики: А = А, iх, iу. Радиус инерции iудля сечения из гнутосварных труб выписывают из сортамента. Определяют гибкости:  ;  .По   и проверяют сечение  .Если напряжение значительно отличается от расчетного сопротивления, то производят перекомпоновку сечения и снова проверяют устойчивость. Кроме того, гибкости сравнивают с предельными значениями. Предельная гибкость устанавливается нормами для сжатых стальных конструкций: Пояса и опорные раскосы  Прочие сжатые раскосы  Растянутые пояса и раскосы  . , но не менее 0,5.Центрально-растянутые элементы Определение требуемой площади сечения растянутого элемента:  ;По сортаменту подбирается сечение из гнутосварных труб и определяются его фактические геометрические характеристики. А, iх, iу . Для подобранного сечения определяют гибкости и сравнивают с предельными:  ;Прочность принятого сечения проверяют по формуле:  .Подбор сечений элементов фермы сведён в таблицу 2.6 .Таблица 2.6 Подбор сечений элементов ферм
 2.4. Результаты проверки фермы пролетом 30 м.  Рисунок №2.7-Результат проверки сечения по 1 предельному состоянию в расчетном комплексе «ЛИРА-САПР 2017»  Рисунок №2.8-Результат проверки сечения по 2 предельному состоянию в расчетном комплексе «ЛИРА-САПР 2017» м  Рисунок №2.9-Результат проверки сечения по местной устойчивости в расчетном комплексе «ЛИРА-САПР 2017» 2.5. Расчет и конструирование узлов фермы Сталь поясов и опорных раскосов - 345, раскосов – С255. Сварка полуавтоматическая сварочной проволокой Св-08Г2С без разделки кромок сечения.  кН/см [1, табл.Г.2]; ;  кН/см ;  мм;  кН/см ;  ;  [1, табл.39 УЗЕЛ 1  – – Условие: d/D=140/160=0,875<0,9 - выполняется Условие: с/b=25/200=0,125<0,25 - выполняется ʄ=(D-d)/2=(160-140)/2=10кн; Sin430=0,68; A=16,76 см2 (□200х∙160х7); A1-1= 26,36 см2 (□140х5) βʄ=0,7; kʄ=6 : Rωʄ=0.215 кН/мм2 (эл-д Э50); Ry=0.34 кН/мм2 (C345); Ɣd=1,2 Расчет на продавливание (вырывание) N1((0,4+1,8*∙с/b)ʄ Sin430)/(Ɣc∙Ɣp∙Ɣd∙Ry∙t2 (b+c+  ))<1500кН∙((0,4+1,8∙25/200)∙10∙0,68)/(1∙1∙1,2∙0.34 кг/мм2∙72∙(200+25+  ))<1500кН∙(4,25/5629.00)=0,38<1 Несущая способность боковой стенки пояса Раскос 1 d/D=140/160=0,875<0,9 Условие выполняется Несущая способность решетки N1-1∙((1,4+0,018∙D/t)Sinα)/Ɣc∙Ɣd∙K∙Ryd∙Aα<1 500 кН ∙((1,4+0,018∙(160/7))∙0,68)/( 1∙1∙1,2∙0.34 кг/мм2∙26,36∙100)<1 500 кН ∙(1,232/107549)=0,57<1 Условие выполняется Несущая способность сварных швов N1-1∙((1,06+0,014∙D/t) Sinα)/(βʄ∙ kʄ∙ Ɣʄ∙ Rωʄ∙(2db/Sinα+d))<1 500кН∙((1,06+0,014∙160/7)∙0,68)/(0,7∙6∙1∙0.215 кН/мм2(2∙140/0,68+140))= 500кН∙(0,94/498.24)=0,94<1 Условие выполняется Расчет прочности сварочного шва Опорное давление Fr=310кН Асмят=2см∙16см=32см2 βʄ=0,7; kʄ=0,8 см; Lω=72см; Rωʄ=21.50 кН/см2; Ry=3200 кН/см2 Ԏʄ=FR/(βʄ kʄ Lω)=310кН/(0,7∙0,8∙72 см)=7.70 кН/см2 ԎN=N/(βʄ kʄ Lω)=416кН/(0,7∙0,8∙72 см)=10.3 кНсм2 Ԏ=  = =12.86 кН/см212.86 кН/см2< Rωʄ=21.5 кН/см2    УЗЕЛ 2  – Условие: d/D=140/160=0,875<0,9; выполняется. Условие для 1-1: с/b=15/230=0,07<0,25; выполняется Условие для 1-2: с/b=15/200=0,075<0,25; выполняется ʄ=(D-d)/2=(160-140)/2=10 мм; Sin360=0,59 (1-1); Sin440=0,69 (1-2) Aα=26,36см2(□140 5); Аβ=41,16 см2(□160 7); βʄ=0,7; kʄ=6 : Rωʄ =21,5 кг/мм2 (элˑд)50); Ry=0.34 кН/мм2 (C345); Ɣd=1; Ɣd1-1=1,2; Ɣd1-2=1; Прочность на продавливание (вырыв) N1-1∙((0,4 1,8∙с/b)ʄ Sin360)/(Ɣc∙Ɣp∙Ɣd∙Ry∙t2 (b+c+ ))<1500кН∙((0,4+1,8∙15/230)∙10∙0,59)/(1∙1∙1,2∙0.34 кН/мм2∙72∙(230+15+ ))=500кН∙(3,05/6028.00)=0,3<1; выполняется N1-2∙((0,4 1,8∙с/b)ʄ Sin440)/(Ɣc∙Ɣp∙Ɣd∙Ry∙t2 (b+c+ ))<1406кН∙((0,4+1,8∙15/200)∙10∙0,69)/(1∙1∙1,2∙0.34 кН/мм2∙72∙(200+15+ ))=406кН∙(3,7/4524.33)=0,33<1; выполняется Несущая способность решетки: N1-1∙((1,4+0,018∙D/t)Sin360)/Ɣc∙Ɣd∙K∙Ryd∙Aα<1 500 кН ∙((1,4+0,018∙(160/7))∙0,59)/(1∙1,2∙1∙34 кг/мм2∙26,36∙100)<1 500 кН ∙(1,07/107550)=0,49<1 Условие выполняется N1-2∙((1,4+0,018∙D/t)Sin440)/Ɣc∙Ɣd∙K∙Ryd∙Aα<1 406 кН ∙((1,4+0,018∙(160/7))∙0,69)/(1∙1∙1∙0.34 кН/мм2∙26,36∙100)<1 500 кН ∙(1,25/896.24)=0,57<1 Условие выполняется Несущая способность сварных швов N1-1∙((1,06+0,014∙D/t) Sin360)/(βʄ∙ kʄ∙ Ɣʄ∙ Rωʄ∙(2db/Sin360+d))<1 500кН∙((1,06+0,014∙160/7)∙0,59)/(0,7∙6∙1∙0.215 кН/мм2(2∙140/0,59+140))= 500кН∙(0,82/555.00)=0,74<1 Условие выполняется N1-2∙((1,06+0,014∙D/t) Sin440)/(βʄ∙ kʄ∙ Ɣʄ∙ Rωʄ∙(2db/Sin440+d))<1 406кН∙((1,06+0,014∙160/7)∙0,69)/(0,7∙6∙1∙0.215 кН/мм2(2∙140/0,69+140))= 406кН∙(0,952/492.85)=0,784<1 Условие выполняется УЗЕЛ 3  – Условие: dr2/D=140/160=0,875<0,9; выполняется. Условие: с/b1-2=15/235=0,064<0,25; выполняется Условие: dr3/D=120/160=0,75<0,9; выполняется. Условие: с/b1-3=15/156=0,1<0,25; выполняется A=46,76см2(□200 160∙7); А1-2=26,36 см2; А1-3=18,15 см2; Ryd1-2=0.34 кН/мм2; Rωʄ1-2=0.215 кН/мм2; kʄ1-2=6; βʄ=0,7 Ryd1-3=0.245 кН/мм2; Rωʄ1-3=0.20 кН/мм2; kʄ1-3=4; βʄ=0,7 (Эл-д Э46) Прочность на продавливание (вырыв) N1-1∙((0,4 1,8∙с/b)ʄ Sin370)/(Ɣc∙Ɣp∙Ɣd∙Ry∙t2 (b+c+ ))<1406кН∙((0,4+1,8∙15/235)∙10∙0,6)/(1∙1∙1∙0.34 кН/мм2∙72∙(235+15+ ))=406кН∙(3,1/5107.40)=0,25<1; выполняется N1-3∙((0,4 1,8∙с/b)ʄ Sin500)/(Ɣc∙Ɣp∙Ɣd∙Ry∙t2 (b+c+ ))<1220кН∙((0,4+1,8∙15/156)∙20∙0,77)/(1∙0,94∙1,2∙0.34 кН/мм2∙72∙(156+15+  ))=220кН∙(8,83/4716.90)=0,41<1; выполняется Несущая способность решетки N1-2∙((1,4+0,018∙D/t)Sin370)/Ɣc∙Ɣd∙K∙Ryd∙Aα<1 406 кН ∙((1,4+0,018∙(160/7))∙0,6)/(1∙1∙1∙34 кг/мм2∙26,36∙100)<1 406 кН ∙(1,09/89624)=0,494<1 Условие выполняется N1-3∙((1,4+0,018∙D/t)Sin500)/Ɣc∙Ɣd∙K∙Ryd∙Aα<1 406 кН ∙((1,4+0,018∙(160/7))∙0,77)/(1∙1,2∙1∙0.20 кН/мм2∙18,15∙100)<1 500 кН ∙(1,4/435.60)=0,71<1 Условие выполняется Несущая способность сварных швов N1-2∙((1,06+0,014∙D/t) Sin370)/(βʄ∙ kʄ∙ Ɣʄ∙ Rωʄ∙(2db/Sin370+d))<1 406кН∙((1,06+0,014∙160/7)∙0,6)/(0,7∙6∙1∙0.215 кН/мм2(2∙140/0,6+140))= 406кН∙(0,828/547.82)=0,62<1 Условие выполняется N1-3∙((1,06+0,014∙D/t) Sin500)/(βʄ∙ kʄ∙ Ɣʄ∙ Rωʄ∙(2db/Sin500+d))<1 220кН∙((1,06+0,014∙160/7)∙0,77)/(0,7∙4∙1∙0.20 кН/мм2(2∙120/0,77+120))= 220кН∙(1,06/241.75)=0,96<1 Условие выполняется Список использованных источников к Разделу 2 2.1. СП 20.13330.2011. Нагрузки и воздействия. Актуализированная ре-дакция СНиП 2.01.07-85*./ М.: ГУП ЦПП, 2011. 2.2. СП 16.13330.2011. Стальные конструкции. Актуализированная редак-ция СНиП II-23-81*. / М.: ГУП ЦПП, 2011. 2.3. Мандриков А.П. Примеры расчета металлических конструкций: Учеб.пособие для техникумов. 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Стройиздат, 1991. 2.4. Расчет стальных балочных клеток: учебное пособие/ Л.П. Абашева, М.Н. Кочепанова, И.И. Зуева.– Пермь: Изд-во Пермь. исслед. политехн. ун-та, 2016г. –128с. 2.5. Металлические конструкции: учебник для студ. высш. учеб. заведений/[Ю.И.Кудишин, Е.и.Беленя, В.С.Игнатьева и др.]; под ред.Ю.И. Кудишина. – 8-е изд., перераб. и доп. – М.: Издательский центр «Академия», 2006. – 688с.
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
