Киров 2011

Нагрузки, статический расчёт, сечения стержней.

РАСЧЁТ СКВОЗНОГО РИГЕЛЯ СТАЛЬНОГО КАРКАСА ОДНОЭТАЖНОГО ПРОМЫШЛЕННОГО ЗДАНИЯ.

УДК 694.20

Рецензент: Крупин М.Н. – к.т.н., доцент кафедры «Архитектура и градостроительство».

.

Жандаров М.А. «Расчёт сквозного ригеля стального каркаса одноэтажного промышленного здания». Курсовое проектирование с применением компьютерных таблиц «Excel»: методические указания / М.А. Жандаров – Киров: Изд-во ВятГУ, 2011. – 32 с.

Методические указания предназначены студентам заочной формы обучения, для выполнения раздела курсового проекта - «Расчёт сквозного ригеля стального каркаса одноэтажного однопролётного промышленного здания», по дисциплине «Металлические конструкции», специальности 270102 «Промышленное и гражданское строительство».

© М.А. Жандаров 2011.

© Вятский государственный университет, 2011.

Содержание.

1. Цели и задачи методической разработки………………………..3

2. Определение компоновочных параметров фермы и узловые нагрузки……………………………………………………………4

3. Пример 1, расчёт симметричной фермы (фермы-8d ):

· Определение усилий от постоянной нагрузки…………12

· Определение усилий от снеговой нагрузки…………….13

· Определение усилий от опорных моментов M₁ и M₂…..14

· Определение усилий от опорных моментов M₃ и M₄, без учёта снеговой нагрузки………………………………….15

· Определение усилий в нижнем поясе от поперечной силы в стойках рам – (H₁; H₂) и (H₃; H₄)……………………….16

· Таблица расчётных усилий в стержнях фермы…………12

· Определение параметров стержней (A_тр; i_тр)…………...13

· Назначение сечений и их проверка ……………………..14

· Расчёт сварных швов в узлах соединения стержней…...16

4. Пример 2, расчёт симметричной фермы (фермы-10d ):

· Определение усилий от постоянной нагрузки……..17

· Определение усилий от снеговой нагрузки………..18

· Определение усилий от опорных моментов ригеля M₁ и M₂………………………………………………..19

· Определение усилий от опорных моментов M₃ и M₄, без учёта снеговой нагрузки…………………………20

· Определение усилий в нижнем поясе от поперечной силы в стойках рам – (H₁; H₂) и (H₃; H₄)……………27

· Таблица расчётных усилий в стержнях фермы……28

· Определение параметров стержней (A_тр; i_тр)……....29

· Назначение сечений и их проверка ………………...30

· Расчёт сварных швов в узлах фермы………………..31

5. Литература ………………………………………………………..32

І. Цель и задачи методической разработки.

Снижение трудоёмкости вычислительных операций при выполнении раздела «расчёт сквозного ригеля» в курсовом проекте «Стальной каркас одноэтажного производственного здания», по дисциплине «Металлические конструкции, для студентов ВЗФ по специальности 270102 «Промышленное и гражданское строительство».

Студенты – заочники, при индивидуальном изучении данной учебной дисциплины, иногда, не имеют возможности использовать лицензионное программное обеспечение для расчёта строительных конструкций. Поэтому, настоящая методическая разработка посвящена применению общедоступных компьютерных таблиц «Exсel» [5] в курсовом проекте по металлическим конструкциям.

Предлагаются шаблоны таблиц для определения усилий в стержнях статически определимых ферм. Задана трапециевидная форма фермы, как наиболее часто применимая в промышленном строительстве. Рассматриваются два примера расчёта: ферма с разделением верхнего пояса на 8панелей (ферма 8d ); ферма с разделением верхнего пояса на 10панелей (ферма 10d ). При этом, компоновочные размеры и нагрузки студент определяет самостоятельно. Мгновенная реализация статических расчётов создаёт возможность рассмотрения нескольких вариантов компоновочных решений ферм. Также, данная методика позволяет повторение примеров расчёта, приводимых в учебниках и методических пособиях. Тестирование примеров расчёта и рассмотрение различных вариантов в процессе курсового проектирования помогает наиболее полно изучить учебную дисциплину.

Разработанные шаблоны таблиц «Exсel» [5] могут применяться в дипломном проектировании и реальной практике проектирования строительных металлических ферм.

Основные условия применения предлагаемой методики в курсовом проектировании – наличие компьютера, элементарное знание работы с таблицами «Exсel» [5], знакомство с учебной литературой и нормами проектирования по Металлическим конструкциям [1]; [2]; [3].

Исходными данными для расчёта сквозного ригеля (фермы) стального каркаса производственного здания являются: сбор нагрузок, результаты статического расчёта поперечной рамы и таблица расчётных сочетаний нагрузок (РСН).

2. Расчёт сквозного ригеля поперечной рамы с помощью таблицы «Exсel».

Принимается трапециевидная форма сквозного ригеля (фермы), с равными панелями поясов, в соответствии с компоновкой поперечной рамы стального каркаса производственного здания. Длина опорной стойки фермы – h₀. Уклон верхнего пояса – i. Расчётный пролёт фермы считаем равным величине пролёта поперечной рамы – расстоянию между разбивочными продольными осями стоек. Конструктивная схема стержневой решётки (и расчётный файл) зависит от пролёта фермы:

· При пролёте до 26м., верхний пояс рекомендуется делить на 8 панелей (рис.1.,файл «ферма – 8d»);

· При пролёте до 32м., верхний пояс делить на 10 панелей (рис. 5.,файл «ферма – 10d»).

Вертикальная нагрузка прикладывается в узлах верхнего пояса фермы (рис. 1;3). Опорные моменты ригеля прикладываются в виде горизонтальных сил в опорных узлах фермы. Расчётные усилия в стержнях фермы определяются известными методами равновесия узлов и сечений, с помощью таблиц «Exсel», от каждой нагрузки отдельно:

1. Постоянной - q_п, (лист пост);

2. Снеговой - р_сн, (лист снег);

3. Опорных моментов (М₁ и М₂), по 1 варианту внешней нагрузки (лист М₁ М₂);

4. Опорных моментов (М₃; М₄ , по 2 варианту внешней нагрузки (лист М₃ М₄);

5. Рамного распора (H₁; Н₂) и (Н₃; Н₄), по 1и 2 варианту внешней нагрузки (H₁, H₂ и H₂, H₄)

Расчётные усилия для подбора стержней фермы, на основе расчётных сочетаний внешних нагрузок, определяются на листе 6, (сочетания).

Требуемые значения площади поперечного сечения и радиуса инерции каждого стержня определяются на листе 7 (сечения), первой группой предельных состояний: по прочности (растянутые стержни) и по устойчивости (сжатые стержни).

На листе 8 (проверки), проверяются прокатные профили заданной формы, принятые по сортаменту на основании значений А_тр и . В столбце σ вычисляются и проверяются значения расчётных напряжений:

· Для сжатых стержней – ,

· Для растянутых стержней – .

В таблицах 1 и 2 выполняется проверки по жёсткости:

, где, значения принимают по схемам горизонтальных связей (рис. 5;6).

Лист 9 (сварные швы) выполняет расчёт заводских сварных швов, соединяющих раскосы и стойки в узлах фермы.

d

d

d

d

d

d

d

d

α

i

М₃

М ₄

ℓ

Рис. 1. Геометрическая схема и нагрузки фермы – 8d.

d

d

d

d

d

d

d

d

ℓ

Рис. 2. Схема нумерации узлов фермы – 8d (номера 3; 7; 11; 15 условно не показаны). Схема нагрузок рамного распора.

d

d

d

d

d

d

d

d

d

d

α

i

М ₄

М₁ М₂

ℓ

Рис. 3. Геометрическая схема фермы -10d. Схема вертикальных нагрузок и опорных моментов действующих на узлы фермы.

d

d

d

d

d

d

d

d

d

d

ℓ

H₄

Рис. 4. Схема нумерации узлов фермы (для файла ферма-10d). Номера 3; 7; 11; 15; 21 условно не показаны. Схема нагрузок рамного распора.

Б

прогоны

Связи по верхним поясам ферм.

6000х15

А

Б

Связи по нижним поясам ферм.

А

Вертикальные связи по шатру и колоннам.

h_г.р.

(1 – 1)

6000х15

h_ф

(2 – 2)

Рис.5. Системы связей стального каркаса одноэтажного производственного здания при шаге колон 6м (для файла ферма-8 d ).

Б

прогоны

Связи по верхним поясам ферм.

6000х15

А

Б

Связи по нижним поясам ферм.

А

Вертикальные связи по шатру и колоннам.

h_г.р.

(1 – 1)

6000х15

h_ф

(2 – 2)

Рис.6. Системы связей стального каркаса при шаге колон 6м (для файла ферма 10d).

Рассмотрим примеры расчёта сквозного ригеля (фермы) поперечной рамы промздания.

Пример 1. Рассчитать трапециевидную ферму пролётом 24м., с длиной опорной стойки – 3.15м. и уклоном верхнего пояса – i=0.015. Шаг ферм – В=6м. Раскосная решётка делит верхний пояс на 8 панелей. Длина панели d – 3м. (рис 1.) Нагрузки: постоянная – 2кн/м²; снеговая 3.2кн/м²; М₁=; М₂=;

Р₁= q_кр· b · 0,5 · d = 2·6·0.5∙3 = 18.0кн.

Р₂= q_кр· b · d = 2·6·3 = 36.0кн.

F₁ = p_сн · b ·0.5 · d = 3.2 · 6 · 0.5 · 3.125 = 30кн.

F₂ = p_сн · b · d = 3.2 · 6 · 3.125 = 60кн

Дата добавления: 2015-07-13