Статический расчет поперечной рамы - Разработка проекта строительства лесопильного цеха в г. Вытегра

схема поперечной рамы

Рисунок 2.3 - Схема поперечной рамы

Нагрузками, действующими на поперечную раму являются:

    - постоянная нагрузка от массы кровли, собственной массы несущих конструкций покрытия со связями, колонн; - снеговая нагрузка; - давление ветра на продольные стены и на конструкцию покрытия здания.

Определение постоянной нагрузки.

Постоянная нагрузка на ригель рамы складывается из нагрузки от массы кровли, массы строительных ферм и массы связей.

Соберем постоянную нагрузку, действующую на ригель рамы, в табличной форме.

Таблица 2.3 - Определение постоянной нагрузки на ригель рамы

Состав нагрузки

Норматив нагрузка gn, кН/м2

Коэфф. надежности по нагрузке гf

Коэфф. надежности по зданию гn

Расчетная нагрузка g, кН/м2

1) Профилированный лист НС44-1000-0,7

0,083

1,05

0,95

0,087

2) Утеплитель (URSA t = 150 мм, с = 50кг/м3)

0,075

1,3

0,95

0,098

3) Прогоны c шагом a=1,5м, р=18,4 кг/м, g=18,4/1,5

0,13

1,05

0,95

0,14

4) Профилированный лист С21-1000-0,7

0,074

1,05

0,95

0,078

5) Стропильные фермы

0,14

1,05

0,95

0,15

6) Связи по покрытию

0,03

1,05

0,95

0,03

Всего

0,523

0,574

А) Кровля, собственный вес фермы:

G *b1*l=(0,574х7х18)/2=36,2 кН

Б) Собственный вес колонны:

Nкол==8 кН.

Таблица 2.4 - Собственный вес стенового ограждения

Состав нагрузки

Нормативн. Нагрузка gn, кН/м2

Коэфф. надежности по нагрузке гf

Коэфф. надежности по зданию гn

Расчетная нагрузка g, кН/м2

1) Профилированный лист С21-1000-0,7

0,074

1,05

0,95

0,078

2) Утеплитель (ИЗОВЕР t = 100 мм, с = 50кг/м3)

0,05

1,3

0,95

0,065

3) Профилированный лист С21-1000-0,7

0,074

1,05

0,95

0,078

Всего

0,198

0,221

Nстен=gЧb1Чh =0,221Ч7Ч8,6=13,3 кН.

Так как стеновое ограждение является навесным, то возникает момент равный:

Мстен=еЧ Nстен е - эксцентриситет 0,25м.

Мстен=0,25Ч 13,3 = 3,3 кН.

.

.

.

.

Полное расчетное значение снеговой нагрузки для V района (г. Вытегра) согласно изм. № 2 СНиП 2.01.07- 85* составляет 320 кгс/м2.

При, уклон верхних поясов ферм 9,50.

Определим снеговую расчетную нагрузку:

Qsn= S x Bстр. к.x b = 3,2х7х9=202 кН;

Где Встр. к.- шаг ферм, b - половина пролета фермы (согласно п. 5.3 СНиП 2.01.07- 85*, случай, когда более неблагоприятные условия работы рамы возникают при частичном загружении половины пролета фермы).

Определение ветровой нагрузки.

Ветровая нагрузка на раму складывается из:

    - нагрузки, действующей непосредственно на колонны (от уровня земли до низа карниза); - нагрузки, действующие выше низа ригеля.

Интенсивность распределенной ветровой нагрузки определяется по формулам:

- с наветренной стороны (активное давление):

- с заветренной стороны (отсос):

Где с=0,8 и с'=0,6 - аэродинамические коэффициенты для вертикальных поверхностей (прил. 4 СНиП 2.01.07- 85*);

W0 = 23 кгс/м2 - нормативное значение ветрового давления w0 для I ветрового района (г. Вытегра) согласно табл. 5 СНиП 2.01.07- 85*;

В - шаг поперечных рам, составляющий 7 м;

К - коэффициент, учитывающий изменение скоростного напора в зависимости от высоты и типа местности (табл. 6 СНиП 2.01.07- 85*;), для типа местности А:

При высоте свыше 5 метров величина коэффициента "к" возрастает, а следовательно, возрастает скоростной напор ветра, w и w/ вычисляют для отметки верха ригеля (Нв. с.) и отметки низа ригеля (Нн. р.).

В практике инженерных расчетов такую меняющуюся с высотой нагрузку, действующую на колонну, обычно заменяют эквивалентной равномерно распределенной. За эквивалентную нагрузку на колонны рамы можно принять равномерно распределенную нагрузку wэкв., вызывающую в нижнем сечении колонны такой же изгибающий момент, что и действующая неравномерно распределенная.

Выше отметки низа ригеля распределенная нагрузка заменяется сосредоточенной силой W, приложенной в уровне нижнего пояса ригеля:

Расчетная схема рамы.

На основании конструктивной схемы рамы составим расчетную схему. Соединение колонн с фундаментом - жесткое, колонн с ригелем рамы (фермой) - шарнирное.

расчетная схема рамы

Рисунок 2.4 - Расчетная схема рамы

Статический расчет поперечной рамы.

Статический расчет поперечной рамы выполнен в программе SCAD. Поперечная рама задается в декартовой системе координат по узлам рамы. В расчетной схеме произведена разбивка каждой колонны на три отдельных элемента. Цифрами обозначены узлы элементов, цифрами в кружках - сами элементы, а цифрами в прямоугольниках - типы жесткостей. Расчетная схема рамы имеет 8 узлов. Между двумя узлами размещается элемент. В раме - 7 элементов, 2 опорных закрепления и 2 типа жесткости (I тип - для колонн, II тип - для ригеля). Элементы рамы соединены жестко, за исключением узлов 4 и 5 (опирание стропильной фермы на колонны шарнирное).

к статическому расчету поперечной рамы

Рисунок 2.5 - К статическому расчету поперечной рамы

Поперечная рама имеет 4 загружения:

    1. от действия постоянной нагрузки; 2. от действия снеговой нагрузки; 3. от действия ветровой нагрузки слева направо; 4. от действия ветровой нагрузки справа налево.

Для описания типов жесткости определим площадь поперечного сечения А, момент инерции J и модуль упругости материала.

Таблица 2.5 - Жесткости элементов

Тип

Е, МПа

А, м2

J, м4

I

2,1*105

0,068

0,000104

II

2,1*105

0,02309

0,02632

Для описания типа жесткости колонны по ГОСТ 26020-83 для двутавра № 30Ш1 принимаем площадь поперечного сечения А=0,068 м2, J=0,000104 м4.

Для описания типа жесткости ригеля:

;

.

По результатам статического расчета поперечной рамы строим для каждого вида загружения эпюры изгибающих моментов М, продольных N и поперечных Q сил:

1. От действия постоянной нагрузки:

эпюра м

Рисунок 2.6 - Эпюра М

эпюра n

Рисунок 2.7 - Эпюра N

эпюра q

Рисунок 2.8 - Эпюра Q

2. От действия снеговой нагрузки:

эпюра m

Рисунок 2.9 - Эпюра M

эпюра n

Рисунок 2.10 - Эпюра N

эпюра q

Рисунок 2.11 - Эпюра Q

3. От действия ветровой нагрузки слева направо:

эпюра m

Рисунок 2.12 - Эпюра M

эпюра n

Рисунок 2.13 - Эпюра N

эпюра q

Рисунок 2.14 - Эпюра Q

Эпюры М, Q от действия ветровой нагрузки справа налево - зеркальное отображение соответствующих эпюр от действия ветровой нагрузки слева направо, эпюры N данных нагрузок одинаковы.

Определение расчетных усилий в колонне.

Таблица 2.6 - Усилия и их сочетания в сечениях колонны

Нагрузки

Ш

Усилия в сечениях (кН*м) (кН)

Индекс

Наименование

4

3

2

1

М

N

M

N

M

N

M

N

1

Постоянная

1

0

-35,49

0

-35,49

0

-46,09

0

-56,68

2

Снеговая

1

0

-197,7

0

-197,7

0

-197,7

0

-197,7

2/

0,9

0

-177,9

0

-177,9

0

-177,9

0

-177,9

3

Ветровая слева

1

0

0

9,41

0

28,83

0

52,27

0

3/

0,9

0

0

8,47

0

25,95

0

47,04

0

4

Ветровая справа

1

0

0

-10,58

0

-27,29

0

-50,18

0

4/

0,9

0

0

-9,52

0

-24,56

0

-45,12

0

Таблица 2.7 - Определение невыгодных сочетаний в сечениях колонны

Сечения и элементы

Усилия

Наружная ветвь

Внутренняя ветвь

N, кН

M, кН*м

N/2

M/h

Nпр

N/2

M/h

Nпр

4

-233,2

0

-116,6

0

-116,63

-116,6

0

-116,63

3

-35,49

9,41

-17,74

4,04

-21,785

-17,74

4,04

-13,705

-35,49

-10,58

-17,74

-4,54

-13,205

-17,74

-4,54

-13,205

-233,2

0

-116,6

0

-116,63

-116,6

0

-116,63

2

-46,09

28,83

-23,04

12,37

-35,41

-23,04

12,37

-10,67

-46,09

-27,29

-23,04

-11,71

-11,33

-23,04

-11,71

-34,75

-243,86

0

-121,9

0

-121,93

-121,9

0

-121,93

1

-56,68

52,27

-28,34

22,43

-50,77

-28,34

22,43

-5,91

-56,68

-50,18

-28,34

-21,53

-6,81

-28,34

-21,53

-49,87

-254,45

0

-127,2

0

-127,22

-127,2

0

-127,22

Анкерные болты

-56,68

52,27

-28,34

22,43

-50,77

-28,34

22,43

-5,91

-56,68

52,27

-28,34

22,43

-50,77

-28,34

22,43

-5,91

-56,68

-50,18

-28,34

-21,53

-6,81

-28,34

-21,53

-49,87

Похожие статьи




Статический расчет поперечной рамы - Разработка проекта строительства лесопильного цеха в г. Вытегра

Предыдущая | Следующая