Здания сооружения и их устойчивость при пожаре. Курсовой ЗСИУП. Здания, сооружения и их устойчивость при пожаре курсовая работа

• Название: Здания, сооружения и их устойчивость при пожаре курсовая работа
• Анкор: Здания сооружения и их устойчивость при пожаре
• Дата: 21.09.2022
• Размер: 304.78 Kb.
• Имя файла: Курсовой ЗСИУП.docx
• Тип: Курсовая; #688776
• страница: 3 из 5

2.Расчет фактического предела огнестойкости металлической фермы покрытия

Высокая теплопроводность металла позволяет выполнить расчет стальных несущих конструкций по времени прогрева конструкции до критической температуры. Для каждого из элементов фермы следует определить величину критической температуры, то есть решить статическую задачу, а затем решить теплотехническую задачу по определению предела огнестойкости конструкции.

2.1.Статический расчет

2.1.1 Расчет растянутых элементов заданного узла фермы

Расчет производится из условия снижения прочности (предела текучести стали) до величины напряжения, возникающего в элементе от внешней (нормативной, рабочей) нагрузки.

Рассматриваем узел 4.

Растянутыми элементами (в соответствие с табл. 3 прил. 1): О₃, О₄.

Расчет усилий, воспринимаемых элементами от нормативной нагрузки:

N_(О3) = - 911 кH



где N_(О3) – расчетные усилия, воспринимаемые элементами фермы, Н;

где – усредненное значение коэффициента надежности по нагрузке, = 1,2;

N_(О4) = - 988 кH



где N_(О4) – расчетные усилия, воспринимаемые элементами фермы, Н;

где – усредненное значение коэффициента надежности по нагрузке, = 1,2;

Рассчитаем коэффициент изменения предела текучести стали, соответствующий критической температуре нагрева растянутых элементов фермы:

А_(О3) = 7,39 см²



где А_(О3) – площади поперечного сечения элементов фермы, м², принимают с учетом количества профилей, на которые передается усилие от внешней нагрузки.

А_(О4) = 19,7 см²



где А_(О4) – площади поперечного сечения элементов фермы, м², принимают с учетом количества профилей, на которые передается усилие от внешней нагрузки.

В узлах фермы каждый элемент выполнен из двух уголков (рис 2.1.). Размеры уголка находятся (прил.2). См. Приложение 2. Сортимент прокатных стальных уголков ГОСТ 27772-88



Рисунок 3. Сечение элементов фермы

R_yn – нормативное сопротивление стали по пределу текучести определяется в зависимости от марки стали прил. 2 (приложение 2. Рис 6)

Несущая способность сжатых элементов исчерпывается при критических напряжениях, меньших, чем предел текучести. Это объясняется тем, что сжатые элементы теряют эксплуатационные качества не от разрушения сечения, а от потери устойчивости (выпучивания) стержня, поэтому сжатые элементы рассчитывают на устойчивость с учетом коэффициента φ (коэффициента продольного изгиба).

2.1.2. Расчет сжатых элементов заданного узла фермы

В связи с выше сказанным расчет производится по потере устойчивости (выпучивания) сжатых элементов. Этот расчет можно провести по двум методикам:

1. Расчет элементов на устойчивость с учетом коэффициента продольного изгиба φ.

2. Из условия снижения модуля упругости стали до критической величины (что приводит к недопустимому прогибу элемента).

Сжатыми элементами (в соответствие с табл. 3 прил. 1) являются стержни: С₁.
Расчет на устойчивость с учетом коэффициента продольного изгиба φ
Рассчитываем предел огнестойкости сжатых элементов фермы из условия устойчивости с учетом коэффициента продольного изгиба.

Определим гибкость в вертикальном направлении прогиба элементов фермы:



где радиус инерции сечения, 10 см

для P₄ = ,



где радиус инерции сечения, 10 см

для P₃ = ,

где – расчетная длина элемента в вертикальном направлении прогиба (табл.6), мм;

– радиус инерции поперечного сечения элемента относительно оси «x» (п.1.1.4. [5]), мм.

См.. Приложение 2. Сортимент прокатных стальных уголков ГОСТ 27772-88

Таблица 6

Расчетная длина элемента при его различных направлениях прогиба (п. 1.5.[5])

Направление прогиба	Расчетная длина элемента, мм
	P3,P4
Вертикальное
Горизонтальное

Определим гибкость в горизонтальном направлении прогиба элементов фермы:



где радиус инерции сечения, 10 см

для P₄ = ,



где радиус инерции сечения, 10 см

для P₃ = ,

где l_y – расчетная длина элемента в горизонтальном направлении прогиба (табл. 2.1), мм;

См.. Приложение 2. Сортимент прокатных стальных уголков ГОСТ 27772-88

i_y – радиус инерции поперечного сечения элемента относительно оси «y» (п. 1.1.4. [5]), мм. При определении i_y следует учесть, что расстояние между уголками, из которых составлен элемент фермы, равно толщине соединительной пластины (δ_f), к которой они приварены с двух сторон (п. 1.6. [5]).

Максимальная величина гибкости элемента фермы принимается равной наибольшей из гибкостей элемента в вертикальном и горизонтальном направлениях, то есть:

max(P₄) = ;

max(P₃) = ;

Коэффициент продольного изгиба элемента фермы принимается в зависимости от max (если max ≤ 40, то = 1; если max > 40, то = 0,95) и равен:

для max(P₃) = > 40 (P₃) = 0,95;

для max(P₄) = > 40 (P₂) = 0,95;

Таким образом,

(P₄) =0,95.

(P₃) =0,95.

Усилия, воспринимаемые элементами от нормативной нагрузки, равны





Определим коэффициент изменения предела текучести стали при критической температуре нагрева сжатых элементов фермы из условия прочности с учетом коэффициента продольного изгиба:





Еn – нормативное значение модуля упругости стали, равное 2,06 ∙ 10¹¹ Па ; Приложение 2. Рис.9.

J_min – минимальное значение момента инерции поперечного сечения элемента, м⁴, равное:

J_min(P₄) = i_min(P₃)² ∙ 2А(P₃) = (3,4 ∙ 10^-2)² ∙ ( ) = 1,7∙10^-6 м⁴

J_min(P₃) = i_min(P₄)² ∙ 2А(P₄) = (2,78 ∙ 10^-2)² ∙ ( ) = 3,04∙10^-6 м⁴

где i_min – минимальное значение радиуса инерции поперечного сечения элемента из значений i_x и i_y, м, то есть:

i_min(P₄) = 3,4 ∙ 10^-2 м (п.1.1.4 [5]);

i_min(P₃) = 2,78 ∙ 10^-2 м (п.1.1.4 [5]);

Для расчета определим коэффициент изменения модуля упругости стали элементов фермы:





См.. Приложение 2. Сортимент прокатных стальных уголков ГОСТ 27772-88.

По графику (прилож.2 рис.5) определяем числовые значения критической температуры t_cr в зависимости от величин и (для сжатых элементов).

Полученные данные сведем в таблицу 7:

Таблица 7.

Значения критической температуры t_cr в зависимости от величин и

	Элементы фермы
	Растянутые		Сжатые
	О3	О4	Р4	Р3
	0,42	0,45	0,52	0,22
	-----	----	0,031	0,017
tcr,	580 ----	560 -----	540 700	650 700

Результатом статической части расчета будут являться критические температуры рассматриваемых элементов конструкции полученные по графику (прилож.2 рис.6).

Для теплотехнического расчета берутся минимальные значения t_cr.