Проектирование стального каркаса одноэтажного промышленного здания

База.dwg

Расчетная схема по оси 3.
Расчетная схема по оси 7.
Расчетная схема (надстроенная) по оси 3.
Расчетная схема (надстроенная) по оси 7.

П5.1-5.6.doc

5. Проектирование составной внецентренно сжатой колонны сплошного сечения.
1. Подбор сечения колонны из условия общей устойчивости.
1.1. Расчетные длины.
При определении расчетной длины
колонн однопролетных рам предполагается
что обе колонны находятся в одинаковых условиях
и могут одновременно потерять устойчивость
(в запас прочности). Т.к. примыкание ригеля к
колоннам жесткое то верхний конец колонны
закреплен от поворота.
Т.о. расчетная длина колонны
однопролетного производственного здания в
плоскости изгиба (плоскости рамы) при
жестком креплении ригеля к колонне равна
[pic]- коэффициент приведения длины.
Установлено что для колонн постоянного по высоте сечения коэффициент
приведения длины [pic] зависит от способа закрепления колонны в фундаменте
и соотношения погонных жесткостей ригеля и колонны. При жестком закреплении
колонн в фундаментах коэффициент [pic] определяется по формуле [pic] где
[p [pic] - погонная жесткость
Для рам с жестким прикреплением ригеля к колоннам [pic].
Расчетная длина колонны из
плоскости рамы [pic] принимается
равной наибольшему расстоянию
между точками закрепления колонны
от смещения вдоль здания. Расчетная
лина определяется в зависимости
от конструктивной схемы каркаса.
В зданиях без мостовых кранов
такими точками является подошва башмака
и распорки по колоннам в уровне нижних поясов стропильных ферм. Для
сокращения расчетной длины колонны вдоль здания устанавливают промежуточные
распорки. При установке одной распорки по высоте колонны расчетная длина
будет уменьшена в два раза т.е. [pic].
Проверка устойчивости колонны из плоскости действия момента
производится на сочетания M и N средней трети расчетной длины колонны. При
расчетной длине [pic] значение M следует взять в сечении колонны отстоящим
от низа башмака на расстоянии [pic]. [pic] [pic] [pic].
1.2. Подбор двутаврового симметричного сечения сплошной колонны.
Сечение колонны подбираем из условия обеспечения ее устойчивости в
плоскости изгиба. Колонна будет выполнена из стали марки С255 с расчетным
сопротивлением по пределу текучести [pic].
Задаемся начальной гибкостью колонны в плоскости рамы [pic].
Определяем ориентировочную высоту сечения колонны [pic]
Для симметричного двутавра радиус инерции сечения равен
[pic] а радиус ядра сечения равен
[pic]. Вычисляем условную начальную гибкость
[pic]. Вычисляем начальный относительный эксцентриситет [pic].
Задаемся величиной коэффициента влияния формы сечения [pic]. Коэффициент
определяем по Таблице 1 методического пособия. В первом приближении
принимаем отношение площадей полки и стенки [pic]. Тогда [pic] -
коэффициент показывает распределение пластических деформаций по поперечному
Определяем величину приведенного относительного эксцентриситета
Зная [pic] и [pic] по Таблице 74 СНиП II-23-81* «Стальные конструкции»
определяем коэффициент [pic]. Вычисляем требуемую площадь сечения [pic].
По требуемой площади компонуем двутавровое сечение из трех стальных
листов. Назначаем высоту стенки двутавра [pic]. [pic]. Определяем толщину
стенки [pic]. По условию коррозийной стойкости [pic]. Принимаем [pic].
Определяем требуемую площадь полки двутавра
Для обеспечения общей устойчивости колонны из плоскости действия момента
ширину полки [pic] назначаем не менее [pic]. [pic].
Толщину полки принимаем из условий:
- из условия прочности [pic]
- по условию местной устойчивости
[pic] по сортаменту (Приложение 2 пособия) выбираем [pic]
Окончательно принимаем: [p [p [p [pic].
Вычисляем геометрические характеристики принятого сечения.
2. Проверка устойчивости колонны в плоскости действия момента.
Вычисляем фактическую гибкость колонны в плоскости рамы [pic]
Вычисляем условную гибкость [pic]
Определяем относительный эксцентриситет
Определяем коэффициент влияния формы сечения [pic]
Находим значение приведенного эксцентриситета
определяем коэффициент [pic].
Проверяем устойчивость по формуле [pic]
[pic]. Условие выполняется.
[pic] - коэффициент использования материала небольшой. Изменим [pic] и
[p [p [p [pic]. Принимаем выбранное сечение.
3. Проверка устойчивости колонны из плоскости действия момента.
Вычисляем гибкость колонны из плоскости действия момента [pic]
Определяем коэффициент продольного изгиба при центральном сжатии [pic] в
зависимости от гибкости [pic] по таблице Приложения 3 пособия или графику
Приложения 4 пособия. [pic].
Находим эксцентриситет [pic]
Определяем относительный эксцентриситет [pic]
Определяем коэффициент учитывающий ослабление сечения пластическими
деформациями и зависящий от формы сечения. При [pic] [pic]. Коэффициенты
[pic] и [pic] зависят от формы сечения. При [pic]
[pic]. При [pic] [pic]
Проверяем колонну на устойчивость из плоскости действия момента [pic]
4. Проверка прочности колонны.
Прочность при упругой работе.
Прочность с учетом развития пластических деформаций по сечению.
[pic] - коэффициент учитывающий развитие пластических деформаций.
[pic]. Проверка выполнена.
5. Проверка местной устойчивости стенки колонны.
На колонну действует изгибающий
момент продольная и перерезывающая сила. Часть
тенки колонны будет растянута – это не
вызывает опасений. Другая часть стенки будет
жата и может потерять местную устойчивость –
на будет выпучиваться. Таким образом она
ыключиться из статической работы и колонна
изменит расчетную схему.
Во всех прокатных профилях сечение
одобрано так что стенка сечения не теряет
местную устойчивость. В составных сечениях
проверка обязательна.
Вырежем элемент колонны вблизи расчетного сечения. [pic]
Введем коэффициент [pic] - коэффициент влияния полноты заполнения
эпюры напряжений. [pic].
Гибкость стенки определяется по формуле: [pic].
Условная гибкость определяется по формуле: [pic].
При [pic] предельное отношение определяется формулой:
[pic] но не более [pic] где
[pic]- параметр учитывающий что в стенке внецентренно сжатой колонны
кроме нормальных напряжений [pic] действуют и касательные напряжения [pic].
[pic]. Условие не выполняется. Устойчивость стенки обеспечивается
постановкой поперечных ребер жесткости расположенных с двух сторон стенки
на расстоянии [pic] одно от другого которые увеличивают жесткость колонны
6. Проверка местной устойчивости полки колонны.
Полка будет устойчива если выполняются соотношения:
Проверка выполняется. Местная устойчивость полки колонны обеспечена.

П6.1-6.5.doc

6. Конструирование и расчет базы внецентренно сжатой колонны.
База колонны- это конструктивное уширение нижней части колонны
предназначенная для передачи нагрузок от стержня колонны на фундамент.
База колонны состоит из следующих основных элементов: опорной плиты
передающей сжимающее усилие на фундамент; железобетонного фундамента;
траверсы передающей усилие от стержня колонны на опорную плиту ребер
жесткости диафрагм анкерных болтов передающих растягивающее усилие от
траверсы на фундамент.
Обычно проектирую один из двух типов базы колонн: с одностенчатой
траверсой состоящей из одного листа и с двухстенчатой состоящей из двух
Двухстенчатая траверса применяется как правило при значительных
изгибающих моментах имеет большую жесткость из плоскости действия момента.
Расчет базы колонны с двухстенчатой траверсой ведется на расчетные
усилия в сечениях у основания колонны. Из Таблицы 4.2. расчетные усилия от
первого сочетания в сечении А-А: [pic] [pic] [pic]. Расчетные усилия от
третьего сочетания нагрузок в сечении Б-Б: [pic] [pic] [pic].
Фундамент выполнен из бетона класса В7.5 с расчетным сопротивлением
1. Определение плановых размеров опорной плиты.
[pic] - ширина свеса плиты
[pic] - толщина траверсы
[pic] - ширина полки колонны [pic].
[pic]. Принимаем [pic].
Длина опорной плиты [pic] определяется расчетом
на прочность бетона фундамента. Определим
расчетное сопротивление бетона на местное
[pic] - коэффициент зависящий от отношения площади верхнего обреза
фундамента к площади опорной плиты и учитывающий повышение прочности бетона
при местном сжатии. На первой стадии проектирования принимаем [pic].
Значения наибольших сжимающих и наибольших растягивающих напряжений
определяются по формулам для внецентренного сжатия:
Примем [pic] получим:
2. Определение толщины опорной плиты.
Предполагаем что в пределах длины каждого из отсеков напряжения
[pic] распределяются равномерно и равны наибольшему значению в пределах
рассматриваемого отсека.
Отсек 1 – пластина шарнирно оперта
[pic] - длина свободной (неопертой) стороны отсека [pic].
[pic] - нагрузка на пластину со стороны фундамента [pic]. [pic].
[pic] - коэффициент зависящий от отношения сторон рассматриваемого отсека.
Принимается по Таблице 3 пособия. [pic].
Отсек 2 – пластинка шарнирно оперта по всему контуру (на четыре канта).
[pic] - коэффициент принимаемый по Таблице 4 пособия. [pic]. [pic]
Отсек 3 – рассматриваем как консоль.
Толщину опорной плиты [pic] назначают по наибольшему из вычисленных в
каждом отсеке моментов. [pic].
[p [pic]. Принимаем [pic].
3. Подбор сечения анкерных болтов и анкерных плиток.
Возникновение под плитой растягивающих напряжений [pic] не могут быть
компенсированы силами сцепления между плитой и бетоном и создается
опасность отрыва края базы колонны от фундамента. Прикрепление базы к
фундаменту осуществляется анкерными болтами один конец которых
забетонирован в фундамент на расчетную длину а другой (верхний) прикреплен
к базе. Анкерные болты работают только на растяжение и воспринимают усилие
отрывающее базы от фундамента.
Предполагаем что бетон на растяжение не работает. Усилие в анкерных
болтах [pic] находят из уравнения равновесия моментов всех сил относительно
центра тяжести сжатой зоны эпюры напряжений:
Длина сжатой зоны бетона: [pic]
Расстояние от оси колонны до ц.т. сжатой зоны эпюры напряжений [pic]
Расстояние от оси анкерных болтов до ц.т. сжатой зоны эпюры [pic] где
[pic]- расстояние от оси анкерных болтов до края плиты принимаемое равным
Определим теперь значения [pic] и [pic]. Из выражения для [pic]
видно что эти усилия тем больше чем больше разность в числителе этого
выражения поэтому при определении [pic] следует рассмотреть два возможных
расчетных сочетания нагрузок:
Собственный вес + ветер
собственный вес + снег + ветер
В этих формулах [pic] [pic] [pic] и [pic] [pic] [pic] - значения
изгибающего момента и продольной силы соответственно от постоянной
ветровой и снеговой нагрузок в нижнем сечении колонны найденные из
статического расчета. Т.к. постоянная нагрузка [pic] разгружает анкерные
болты то величины [pic] и [pic] следует определять при коэффициенте
перегрузки [pic] а не при [pic] как это было сделано при выполнении
статического расчета. Поэтому в приведенных формулах значения [pic] и [pic]
умножены на коэффициент [p [pic]- коэффициент сочетания нагрузок.
За расчетное принимаем усилие [pic].
Требуемая площадь ослабленного сечения болта (по резьбе) [pic] где
[pic] - расчетное сопротивления анкерного болта.
По Приложению 5 Пособия выбираем анкерные болты:
[pic] - несущая способность.
Сечения анкерных плиток подбирают из условия их прочности при изгибе
от усилий в анкерных болтах.
Расстояние [pic] определяют конструктивно [pic] диаметр отверстия [pic].
Ширину плитки назначают из условия [pic] [pic]. Принимаем [pic].
Момент сопротивления плитки по ослабленному сечению [pic]
Заменяем анкерные плитки на швеллера. Номер профиля выбираем из сортамента
по величине [pic]. Выбираем швеллера по ГОСТ 8240-89 № 10 с [pic].
Каждую траверсу можно рассматривать как двухконсольную балку
шарнирно опертую в местах крепления к колонне.
Расчет ведется на действие отпора фундамента и усилий от анкерных
болтов. Линейная нагрузка отпора фундамента [pic] где
[pic] - ширина грузовой полосы траверсы.
Условие прочности для траверсы по
нормальным напряжениям [pic]
[pic] Принимаем [pic].
Принятое сечение траверсы проверяем на срез от силы [pic].
По формуле Журавского: [pic]
5. Расчет крепления траверс к стволу колонны.
Сварные швы крепящие траверсы к полкам колонн воспринимают реакции
[pic] и [pic] балки загруженной внешними силами [pic] и линейной нагрузкой
отпора фундамента. Более просто определить силы действующие на сварные швы
Ш1 можно используя усилия в стержне колонны. Пользуясь принципом
независимости действия сил основную расчетную схему разложим на две:
Как видно из расчетной схемы расчетное усилие воспринимаемое двумя
сварными швами Ш1 от действия N и M совместно будет [pic].
Усилие воспринимаемое одним швом: [pic].
Назначаем катет шва [pic] где
[pic] - наименьшая из толщин [pic] или [pic]. [pic].
Проверяем шов на прочность: [pic]
[pic]. Проверка выполняется.
Проектирование стального каркаса одноэтажного промышленного здания.
Методические указания к курсовому проекту. СПб 1993.
Проектирование сплошной внецентренно-сжатой колонны. Методические
указания к курсовому проекту. Ленинград 1989.
СНиП II-23-81* «Стальные конструкции». М.:Стройиздат 1982.
Металлические конструкции. Общий курс: Учебник для вузов. Под ред.
Е.И. Беленя. М.:Стройиздат 1985.

Титульный лист оглавление.doc

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
ИНЖЕНЕРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ ФАКУЛЬТЕТ
КАФЕДРА ГРАЖДАНСКОГО СТРОИТЕЛЬСТВА И ПРИКЛАДНОЙ ЭКОЛОГИИ
Проектирование стального каркаса одноэтажного промышленного здания.
Компоновка конструктивной схемы каркаса здания.
1. Компоновка поперечной рамы.
Расчет поперечной рамы.
1. Расчетная схема рамы.
Определение нагрузок на поперечную раму.
1. Постоянная нагрузка.
1.1. Нагрузка от веса покрытия.
1.2. Постоянная нагрузка от веса колонн и стенового ограждения.
2. Временные нагрузки.
2.1. Временная нагрузка от веса снегового покрова.
2.2. Ветровая нагрузка.
Статический расчет рамы.
Проектирование составной внецентренно-сжатой колонны сплошного сечения.
1. Подбор сечения колонны из условия общей устойчивости.
1.1. Расчетные длины.
1.2. Подбор двутаврового симметричного сечения сплошной колонны.
2. Проверка устойчивости колонны в плоскости действия момента.
3. Проверка устойчивости колонны из плоскости действия момента.
4. Проверка прочности колонны.
5. Проверка местной устойчивости стенки колонны.
6. Проверка местной устойчивости полки колонны.
Конструирование и расчет базы внецентренно-сжатой колонны.
1. Определение плановых размеров опорной плиты.
2. Определение толщины опорной плиты.
3. Подбор сечения анкерных болтов и анкерных плиток.
5. Расчет крепления траверс к стволу колонны.

П1-П4.doc

1. Компоновка конструктивной схемы каркаса здания.
Проектирование каркаса производственного здания начинают с компоновки
его конструктивной схемы.
1. Компоновка поперечной рамы.
Компоновка поперечной рамы состоит в назначении ее основных
габаритных размеров (см. Рис. 1.1).
Рис. 1.1. Основные размеры рамы.
Отметки по высоте здания отсчитывают от уровня пола принимаемого за
нулевую отметку. Высота помещения определяется отметкой нижнего пояса
фермы: [pic]. Отметка верха колонны [pic] зависит от принятой конструкции
стропильной фермы и равна: [pic] где
[pic] - высота фермы на опоре [pic].
Заглубление опорной плиты базы колонны ниже нулевой отметки пола в
курсовом проекте примем [pic]. Общая высота колонны рамы от башмака колонны
до низа ригеля равна: [pic]
Отметка верха стены ориентировочно может быть принята равной: [pic]
[pic] - высота парапета [pic].
Привязку наружной грани колонны к разбивочной оси принимаем: [pic].
Расчет поперечной рамы.
Каркас промышленного здания представляет собой пространственную
конструкцию элементы которой работают совместно. Для упрощения расчета эту
конструкцию расчленяют на плоские элементы главным из которых является
поперечная рама состоящая из колонн жестко заделанных в основании и
решетчатого ригеля (стропильной фермы) жестко или шарнирно соединенного с
1. Расчетная схема рамы.
Для расчета рамы ее конструктивную схему нужно привести к расчетной
в которой конструктивные элементы изображаются осевыми линиями с
идеализированными сопряжениями в узлах.
Решетчатый ригель заменяют условным сплошным эквивалентной жесткости
ось которого совмещается с осью нижнего пояса решетчатого ригеля.
За геометрические оси колонн в расчетной схеме рамы принимают линии
центров тяжести сечений колонн. В колоннах симметричного поперечного
сечения геометрические оси проходящие через их центры тяжести будут
расположены по середине высоты сечения колонн. Расчетный пролет рамы [pic]:
[pic] - высота поперечного сечения колонны.
Принимая во внимание что расчетный пролет рамы [pic] отличается от
пролета здания [pic] не более чем на 25% в расчете будем принимать [pic].
Таким образом [pic].
Отметки по высоте отсчитывают от уровня пола здания совпадающего с
отметкой поверхности земли принимаемой за нулевую.
Закрепление стержня колонны полагаем расположенной на уровне опорной
плиты башмака колонны тогда высота колонны рамы от низа башмака до низа
[pic] - заглубление опорной плиты башмака колонны ниже нулевой отметки
Конструктивная и расчетная схемы рамы приведены на Рис. 2.1.
Рис. 2.1. Конструктивная и расчетная схема рамы.
Определение нагрузок на поперечную раму.
На поперечную раму каркаса производственного здания без кранового
оборудования действуют нагрузки: постоянная нагрузка от веса конструкций
кратковременные нагрузки от веса снегового покрова и давление ветра на
стеновое ограждение.
1. Постоянная нагрузка.
Для упрощения статического расчета рамы постоянную нагрузку удобно
разделить на две части:
- нагрузку от веса покрытия приложенную к ригелю;
- нагрузку от веса колонн и ограждающих стеновых конструкций
приложенную к колоннам.
1.1. Нагрузка от веса покрытия.
Постоянная нагрузка может быть определена в зависимости от вида
покрытия. В соответствии с исходными данными тип покрытия - беспрогонный.
На Рис. 3.1 представлена конструкция беспрогонного покрытия.
Рис. 3.1. Конструкция беспрогонного покрытия.
– защитный слой из гравия на битумной мастике (20 мм);
– четырехслойная рубероидная кровля;
– цементная стяжка (20 мм);
- утеплитель – пенополистирол (h = 50 мм)
- железобетонные плиты.
Нагрузки от веса покрытия собраны в Таблице 1.
Вес металлоконструкций стропильной фермы связей полагается приведенным к
одному кв. метру покрытия.
Для фермы с пролетом [pic]:
Таблица 1. Нормативная и расчетная нагрузка от веса покрытия.
Вид нагрузки Нормативная Коэффициент Расчетная
[pic] [pic] перегрузки [pic]
Защитный слой из гравия на битумной40 1.3 52
Четырехслойная рубероидная кровля 20 1.3 26
Цементная стяжка [pic] 40 1.3 52
Пенополистирол [pic] [pic] 1 1.2 1.2
Железобетонные плиты [pic] 160 1.1 176
Стропильные фермы 25 1.05 26.3
Связи покрытия 5 1.05 5.3
Линейная нагрузка на ригель рамы от веса покрытия собирается с
грузовой полосы ширина которой равна расстоянию между соседними колоннами.
Рис.3.2. Грузовая полоса.
Тогда линейная расчетная нагрузка на ригель рамы определяется по формуле
[pic]- ширина грузовой полосы [pic].
[pic] - коэффициент надежности по назначению принимается в зависимости от
класса ответственности здания. Для объектов 2-ого класса (объекты
промышленно – гражданского назначения) [pic].
1.2. Постоянная нагрузка от веса колонн и стенового ограждения.
Нагрузка от веса колонн.
В курсовом проекте колонна представляет собой сварной двутавр.
Собственный вес колоны принимаем из опыта проектирования (для шага 6м):
- нормативная линейная нагрузка от веса колонны [pic].
- расчетная нагрузка [pic] где
[pic]- коэффициент надежности по нагрузке [pic].
Нагрузка [pic] приложена по оси колонны.
Нагрузка от стенового ограждения.
Стеновые панели опираются на закладные части колонн
расположенные на наружных полках колонн что дает
дополнительный изгибающий момент. Для упрощения
расчетной схемы примем: нагрузка от веса стеновых панелей приложена по оси
колонн дополнительный момент отсутствует. Нагрузка от веса панелей
распределена равномерно по всей длине колонны (допустимо при ширине панели
(1.2-1.8м) много меньшей длины колонны).
В качестве ограждения применяются однослойные плиты из керамзито-
бетона ПКСН-12 или ПКСН-6 длиной 12 м и 6 м соответственно. Толщина плит
по стандарту = 0.2 м; = 0.25 м; = 0.3 м.
Плотность керамзито-бетона γ = 1300 кгм3.
Принимаем толщину стен =0.3 м. Длину плит 6 м.
Нормативная линейная нагрузка от веса стенового ограждения:
[pic] - коэффициент надежности по нагрузке [pic].
На Рис.3.3 показана схема приложения постоянных нагрузок на раму.
Рис.3.3. Схема приложения постоянных нагрузок на раму.
2. Временные нагрузки.
2.1. Временная нагрузка от веса снегового покрова.
Расчетная линейная нагрузка на ригель рамы от веса снегового покрова
в зданиях находится по формуле:
[pic] - вес снегового покрова [pic] зависящий от района строительства. Для
климатического района III [p
[pic] - коэффициент надежности по снеговой нагрузке. Принимается в
зависимости от отношения [p
[pic]- коэффициент учитывающий неравномерное распределение снега по
покрытию. [pic] зависит от конфигурации кровли. При угле наклона
[pic] - шаг стропильных ферм.
Схема приложения кратковременной снеговой нагрузки к раме каркаса
здания показана на Рис.3.4.
Рис.3.4. Схема приложения снеговой нагрузки к раме.
Отметим что в курсовом проекте пренебрегаются следующие факторы:
сдувание снега ветром образование снежных мешков у парапетов и в зонах
конденсации от выхлопа пара.
2.2. Ветровая нагрузка.
Расчетное ветровое давление на 1 кв.м. площади вертикальной стены
объекта на высоте H над уровнем поверхности земли определится по формуле:
[pic] - нормативный скоростной напор на высоте 10 м над поверхностью земли
принимаемый в зависимости от района строительства. Для ветрового района 5
Скоростной напор – давление воздушного потока
на H = 10 м над уровнем земли на плоскую поверхность
расположенную вертикально и нормально к направлению
потока. Нормативный скоростной напор определяется:
[pic]- наибольшая скорость ветра.
[pic] - аэродинамический коэффициент характеризующий аэродинамические
свойства сооружения и принятый по СНиП 2.01.07 – 85 «Нагрузки и
воздействия». Для активного давления на обычные здания [pic] (наветренная
сторона) для зоны пассивного давления или зоны отсоса (заветренная
[pic] - коэффициент учитывающий изменение скоростного напора по высоте и
зависящий не только от высоты но и от типа местности. Тип местности В (в
курсовом проекте) – территории малых и средних городов территории больших
крупных и крупнейших городов застроенных зданиями более 10 м леса. Для
определения [pic] используют СНиП 2.01.07.-85 «Нагрузки и воздействия».
Для промежуточных значений h при определении [pic] применяют
аппроксимирующие зависимости. Для интервала
[pic] м: [pic] значения приведены в Таблице 2.
Таблица 2. Значения [pic].
[pic][pic] [pic] [pic]
Расчетная линейная ветровая нагрузка на колонну с наветренной стороны
(активного давления): [pic].
Расчетная линейная ветровая нагрузка на колонну с заветренной стороны
(пассивного давления): [pic].
Таким образом на колонну действует нагрузка переменная по высоте – [pic].
Для упрощения расчетной схемы эпюру нагрузки [pic] заменяется ступенчатой
[pic] в которой усреднена нагрузка в пределах каждой из зон высотой до 10
Допускается еще большее усреднение по все высоте колонны тогда:
где [pic] - среднее значение коэффициента [pic] в пределах высоты колонны.
Для местности типа В и интервала [pic] м: [pic] значения приведены в
Таблица 3. Значения [pic].
Ветровая нагрузка действующая на здание выше оси ригеля заменяется
равнодействующими W и W’ которые прикладываются в верхних узлах рамы на
уровне оси нижнего пояса фермы:
[pic] - превышение парапета над кровлей [pic].
[pic] - значение коэффициента [pic] на отметке середины высоты [pic] т.е
Следует отметить что в курсовом проекте учитывается только
статическая составляющая ветровой нагрузки что справедливо для зданий с
высотой до 40 м. Схема приложения ветровой нагрузки к раме каркаса здания
показана на Рис.3.7.
Рис.3.7. Схема приложения ветровой нагрузки к раме.
Статический расчет рамы.
При жестком сопряжении ригеля с колоннами рама трижды статически
неопределима. Рама рассчитывается в расчетно-вычислительном комплексе SCAD.
Создаем расчетную схему имеющую размеры согласно пункту 2.1 данной
курсовой работы. Тип схемы: «Плоская рама». Тип КЭ: «Стержень плоской
Необходимо задать жесткость колоннам и ригелю рамы. Задаем эквивалентную
Эквивалентная жесткость колонн.
Поскольку в курсовом проекте принят вес 1 пог. м. колонны равный 150
кгм в качестве эквивалентного сечения выберем колонный двутавр по ГОСТ
020-83 с весом 1 пог. м. приблизительно равным принятому.
Двутавр 40К2. Характеристики:
[p [p [p [p [p [p [p [p [p [pic].
Продольная жесткость двутавра равна [pic].
Изгибная жесткость двутавра равна
Делаем замену фермы сплошным стержнем эквивалентной жесткости ось
которого совпадает с осью нижнего пояса фермы.
[pic] – момент инерции колонны на которую опирается ферма.
Для простоты расчетов принимаем Ар=356см2.
Продольная жесткость эквивалентного сечения равна
Изгибная жесткость эквивалентного сечения равна
Нагрузка на раму состоит из 4-х загружений:
Вес колонн и стенового ограждения;
Расчетная схема рамы приведена на Рис.4.1.
Рис.4.1. Расчетная схема рамы.
Характеристики расчетной схемы:
- количество КЭ – 7;
- количество узлов – 8;
- количество неизвестных – 18.
Статический расчет рамы производится на каждый вид нагрузки в
отдельности. Внутренние усилия M Q и N со своими знаками в расчетных
сечениях колонны от каждого вида нагрузки сводим в Таблицу 4.1. В рамах с
жестким сопряжением ригеля с колоннами расчетных сечений будет четыре – A-
А Б-Б В-В Г-Г (см Рис. 4.2).
Таблица 4.1. Усилия в расчетных сечениях колонн от каждого вида нагрузки.
[pic] 1-е сочетание -42.00 8.58 -81.97 42.00 -8.58 -81.97 84.07
58 -41.55 -84.07 -8.58 -41.55 2-е сочетание -2.90 1.24 -68.32
23 -10.19 -70.42 43.18 5.03 -27.90 -74.65 -7.34 -29.99 3-е
сочетание -17.00 4.05 -79.77 63.20 -12.11 -81.65 67.66 7.47 -39.34
-95.99 -9.55 -41.23 Анализ данных показывает что наиболее
загруженной является заветренная сторона рамы. Наибольшие усилия в
расчетных сечениях дает 3-е сочетание нагрузок. За расчетные значения
принимаем изгибающий момент и продольную силу в сечении Г-Г: [pic] и
соответствующее продольное усилие [pic]. И значение изгибающего момента и
продольной силы в сечении Б-Б: [pic] и соответствующий изгибающий момент
Определим расчетное сочетание дающее наибольшую сжимающую нагрузку.
За расчетное возьмем сечение Г-Г имеющее [pic] [pic] [pic].
Подбор сечения колонны проверка ее прочности и проверка местной
устойчивости колонны производится по этим усилиям.