Проектирование элементов каркаса одноэтажного, однопролетного здания - файл n1.docx

Проектирование элементов каркаса одноэтажного, однопролетного здания
Скачать все файлы (668.5 kb.)

Доступные файлы (1):
n1.docx669kb.01.04.2014 05:57скачать

n1.docx

  1   2   3
ЗАДАНИЕ

Скомпоновать конструктивную схему стального каркаса одноэтажного однопролетного здания павильонного типа. Подобрать профиль для прогонов. Сконструировать и рассчитать стропильную ферму.

Исходные данные:

1. Назначение здания – торговый комплекс.

2. Пролет здания L = 24м

3. Высота помещения от пола до низа ригеля H = 8.1 м

4. Продольный шаг колонн В = 6 м

5. Длина здания L зд. = 11B L зд. = 66

6. Район строительства - Архангельск

7. Средняя температура наиболее холодной пятидневки t = -32°С

8. Нормативное значение веса снегового покрова земли S0 = 1,7 кН/м2

9. Толщина теплоизоляционного слоя из минерал ватных плит повышенной жесткости в покрытии здания d = 250 мм.
КОМПОНОВКА КАРКАСА ЗДАНИЯ

Описание конструктивной схемы каркаса здания

Размещение колонн каркаса в плане диктуется такими исходными данными, как пролет здания в продольных координационных осях L и шаг колонн В, т.е. расстояние между поперечными координационными осями. Привязка колонн к продольным осям принимается нулевой, так как в контрольной работе разрабатывается каркас бескаркасного здания. Центры тяжести поперечных сечений всех колонн, кроме колонн торцевых рам, совмещаются с поперечными координационными осями здания. Середины сечений колонн торцевых рам смещаются с поперечных осей внутрь здания на 500 мм для возможности использования типовых стеновых панелей унифицированных размеров. В пределах этих 500 мм располагаются стойки торцевого фахверка, привязка которых к крайним поперечным осям нулевая.

В контрольной работе рекомендуется принимать поперечные рамы с защемлением колонн в фундаментах в плоскости рам и шарнирным сопряжением колонн с ригелями (стропильными фермами).

Колонны следует принимать сплошными, выполненными из прокатных широкополочных двутавров, заглубление низа базы колонны по отношению к уровню пола 0,6 м.

Стропильные фермы рекомендуется принимать с параллельными поясами, с треугольной решеткой, дополнительными стойками и восходящими опорными раскосами. Уклон от середины ферм к опорам 1,5%. Покрытие здания - с применением прогонов из прокатных или гнутых профилей и укладываемого по ним стального профилированного настила. Стены здания - самонесущие.

Для обеспечения геометрической неизменяемости пространственной системы каркаса, его жесткости и устойчивости сжатых элементов, а также для восприятия части нагрузок и передачи их действия на фундаменты предусматриваются связи между колоннами и стропильными фермами

Вертикальные связи между колоннами предусматриваются в середине здания в каждом продольном ряду колонн и представляют собой жесткий диск соседних колонн, объединенных диагоналями. К этому диску другие колонны присоединяются с помощью распорок, устанавливаемых между ними нижними частями опорных стоек стропильных ферм. Если гибкости колонн из плоскостей рам превышают предельное значение, то между колоннами на уровне середины их высоты вдоль всего здания устанавливаются дополнительные распорки.

Горизонтальные связи по верхним поясам стропильных ферм выполняются в виде горизонтальных поперечных связевых ферм, поясами которых служат пояса двух рядом расположенных стропильных ферм, при этом решетка связевых ферм может быть крестовой или треугольной. Связевые фермы располагаются по торцам здания, а в зданиях длиной более 144 м также над вертикальными связями между колоннами. Между связевыми фермами вдоль здания ставятся распорки в створе опорных стоек, а также в пределах пролета здания на таких расстояниях, чтобы гибкость верхних поясов стропильных ферм между точками закрепления распорок из плоскости ферм не превышала 220 (на время монтажа).

Горизонтальные связи по нижним поясам стропильных ферм в бескрановых зданиях состоят, как правило, только из распорок, устанавливаемых между нижними частями опорных стоек ферм, и растяжек, предусматриваемых вдоль всего здания в количестве одна-две по ширине пролета. Иногда поперечные связевые фермы устанавливают по нижним, а не по верхним поясам стропильных ферм.

Вертикальные связи между стропильными фермами устанавливаются там, где имеются: поперечные горизонтальные связевые фермы. Они располагаются в створе опорных стоек стропильных ферм, а также по ширине пролета в одном или более местах. Вертикальные связи изготавливаются обычно в виде отдельных небольших ферм с параллельными поясами и треугольной решеткой.

Предусматривается также торцовый фахверк для крепления стеновых блоков.

Генеральные размеры элементов поперечной рамы

Высота стропильной фермы может быть принята в пределах (1/8...1/12) пролета, т.е. в пределах 3,125...2.750 м, но не более 3,8 м (габаритное ограничение, обусловленное транспортированием ферм по железной дороге). По соображениям унификации высоту стропильных ферм принимаем 3150 мм (по обушкам поясных уголков).

Предварительно ширина (или высота поперечного сечения) колонны определяется по формуле:

, где

Hk - высота колонны с учетом ее заглубления ниже отметки пола на 0,6 м и

выступающей части опорного узла стропильной фермы 0,15 м:

где Н- заданная высота помещения от пола до низа стропильной фермы.



Длина панелей (стержней) верхних поясов ферм принимается равной 3 м, для данной фермы пролетом 24 м. Длина панелей нижних поясов ферм — 6.0, для нашей стропильной фермы пролетом 24 м.



Стали для основных несущих конструкций каркаса здания принимаются по рекомендациям табл. 50* СНиП П-23-81*, изд. 2003 г. С285 по ГОСТ 27772—88. С учетом того, к какой группе относится соответствующая конструкция, а также с учетом температуры наиболее холодной пятидневки, характерной для заданного района строительства.
ПОДБОР ПРОФИЛЯ ДЛЯ ПРОГОНОВ

Определение нагрузок

Постоянная нагрузка на 1 поверхности кровли удобно определяется в табличной форме.

Составляющие нагрузки

Нормативное значение нагрузки,

Коэффициент надёжности по нагрузке

Расчётное значение нагрузки,

Защитный слой гравия, 20 мм

0.4

1.3

0.520

Гидроизоляционный ковёр из 3-х слоёв рубероида

0.15

1.3

0.195

Теплоизоляционный слой

0.5

1.2

0.552

Пароизоляция из одного слоя рубероида

0.05

1.3

0.6

Профилированный оцинкованный настил (ориентировочно)

0.15

1.05

0.158

Прогоны (предварительно)

0.1

1.04

0.105

Итого для расчёта прогона

Фермы и связи

1.35
0.25

-
1.05

1.643
0.263

Итого для расчёта фермы

2,95

-

1.906


Нормативное значение нагрузки от веса утеплителя составляет , где d - толщина теплоизоляционного слоя по заданию, , - объемный вес

минераловатных плит повышенной жесткости.

Вес стропильных ферм со связями можно принимать предварительно в пределах (чем больше пролет фермы и нагрузка на нее, тем больше ее собственный вес).

Временная нагрузка. Нормативное значение снеговой нагрузки на 1горизонтальной проекции кровли ()
нормативное значение веса снегового покрова на 1 горизонтальной поверхности земли (зависит от заданного района строительства): - коэффициент перехода от веса снегового покрова земли к снеговой нагрузке на покрытие (при уклоне кровли ).



Расчетное значение снеговой нагрузки ():



- коэффициент надежности по нагрузке равный 1,4

Нормативное значение суммарной погонной нагрузки на прогон (в кН/м) составляет



где - нормативное значение постоянной нагрузки на 1поверхности кровли для расчета прогона (см. табл.4); - шаг прогонов, равный 3м.

Расчетное значение суммарной погонной нагрузки на прогон (в ):

где - расчетное значение постоянной нагрузки на 1поверхности кровли для расчета прогона.
Определение изгибающего момента

Расчетное значение максимального изгибающего момента в прогоне, как в однопролетной шарнирно-опертой балке (в):

,

где - пролет прогона (), равный шагу поперечных рам.

Подбор профиля.

Вначале определяется требуемый момент сопротивления поперечного сечения прогона ():



- коэффициент, учитывающий пластическую работу стали;

- сопротивление стали, принятой для прогонов, () ;

- коэффициент надежности по ответственности для зданий первого уровня ответственности;

- коэффициент условий работы.

Затем по сортаменту подбирается профиль (например, прокатный или гнутый швеллер), для которого фактический момент сопротивления сечения . Принимаем прокатный швеллер № 24п

Проверка жесткости прогона. Вычисляется прогиб прогона (см) от нормативной нагрузки



- нормативное значение суммарной погонной нагрузки на прогиб, ;

- пролет прогона, см; - модуль упругости стали, -момент инерции сечения прогона,



Найденное значение прогиба/ не должно превышать предельного

Проверка общей устойчивости прогона не производится, так как профнастил крепится к верхним поясам прогонов и препятствует их закручиванию и выходу из плоскости изгиба
РАСЧЕТ СТРОПИЛЬНОЙ ФЕРМЫ

Геометрическая схема фермы

Высота фермы в осях поясов может быть принята на 50...60 мм меньше высоты ее по обушкам поясных уголков . Принимаем .

Геометрические длины раскосов и стоек следует определять как расстояние между центрами соответствующих узлов фермы.

Геометрические длины промежуточных раскосов:
- длина панели верхнего пояса фермы
Геометрическая длина стоек принимается равной .

Для удобства транспортирования ферма разделяется на два отправочных элемента, которые должны быть одинаковыми и взаимозаменяемыми.

Определение узловых нагрузок на ферму

При определении узловых нагрузок на ферму следует учитывать одновременно постоянную и временную (снеговую) нагрузки. Узловая нагрузка на промежуточные узлы фермы, :
и - расчетные значения постоянной нагрузки на поверхность кровли для расчета фермы и снеговой нагрузки; - шаг фермы.

Нагрузка на крайние узлы фермы при L=24 и 30м.собирается с половины панели, поэтому




Опорные реакции определяются по формуле
, - сумма всех узловых нагрузок на ферму.



Определение усилий в стержнях фермы

Значение усилий (нормальных сил N) в стержнях фермы могут определяться любым из существующих способов.

Удобно пользоваться графическим методом, строя диаграмму Максвелла-Кремоны. Так как сама ферма и нагрузка на нее симметричны, то усилия определяются для половины фермы.

Полученные тем или иным методом значения усилий в стержнях фермы

заносятся в таблицу.

Усилия в стержнях фермы


Элементы фермы

Обозначение стержней

Усилия (нормальные силы) в стержнях, кН

при

при

Верхний пояс

с-1

0

0

d-3

-5,83

-449,78

е -4

-5,83

-449,78

f-6

-7,77

-559,45

Нижний пояс.

а-2

3,40

262,31

а-5

7,28

561,65

Раскосы

1-2

-4,88

-376,49

2-3

3,49

269,25

4-5

-2,09

-161,24

5-6

0,70

54,05

Стойки

b-1

-0,50

-38,57

3-4

-1.0

-77,15

6-7

-1.0

-77,15

Примечание. Знаком «минус» обозначены сжимающие усилия


  1   2   3
Учебный текст
© perviydoc.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации