Большепролетное покрытие зданий арочного типа

Размещено на http://www.allbest.ru/

20

Размещено на http://www.allbest.ru/

РЕСПУБЛИКА ТАДЖИКИСТАН

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ОБРАЗОВАНИЯ РТ

ТАДЖИКСКИЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

КАФЕДРА ПГС

РАЗРАБОТКА КУРСОВОГО ПРОЕКТА НА ТЕМУ

«БОЛЬШЕПРОЛЕТНОЕ ПОКРЫТИЕ ЗДАНИЙ АРОЧНОГО ТИПА»

ДЛЯ МАГИСТРАНТОВ НАПРАВЛЕНИЯ «СТРОИТЕЛЬСТВО»

Задание на проектирование

Необходимо рассчитать и конструировать элементы стальной трехшарнирной арки сквозного сечения для покрытия спортивного зала в г. Душанбе по следующим исходным данным:

1. Пролет арки L = 62 м.

2. Шаг арок b = 12 м.

3. Высота арки f = 19 м.

4. Снеговая нагрузка p = 0,70 кН/м²

арка ферма железобетонный

1. Расчётно-конструктивная часть

В данном разделе производится расчёт и конструирование следующих конструкций, проектируемого здания: металлической трёхшарнирной арки пролётом 62 м.; затяжки под арку; металлической фермы из парных уголков пролётом 12 м.; светопрозрачной плиты покрытия размерами в плане 1,5х3 м.; железобетонного монолитного фундамента под арку.

1.1 Расчёт металлической трёхшарнирной арки

Определение геометрических размеров.

Арка очерчена по окружности.

Рис. 1

Металлическую трёхшарнирную арку принимаем высотой f=19 м из архитектурно-конструктивных решений.

откуда:

Сбор нагрузки

а) Постоянная нагрузка.

Рис. 2

Шаг арок 12 м.

Нагрузками на арку будут являться:

1) Собственный вес светопрозрачной стеклопластиковой плиты покрытия с учётом элементов крепления и заделки стыковых швов - 0,15 кН/м².;

2) Собственный вес прогонов (связевых ферм) под светопрозрачные плиты покрытия - 0,25 кН/м².;

3) Собственный вес арки.

По типовым конструкциям из справочника, собственный вес арки принимаем:

Тогда расчётная постоянная нагрузка будет равна:

б) Временные нагрузки.

К ним относят снег и ветер.

Ветровую нагрузку не учитываем в запас прочности, т.к. она действует только на верхушку арки, тем самым, разгружая её.

Снеговая нагрузка. В виду того, что схему загружения по треугольникам не рассматриваем. Тогда расчёт будем вести при равномерно распределённой снеговой нагрузке.

Рис. 3

Расчетная снеговая нагрузка расположенная на половине пролета арки определяется как :



Здесь = 1,4 коэффициент безопасности для снеговой нагрузки.

1.2 Статический расчёт

Для определения внутренних усилий в арке, в качестве расчётных сечений принимаем 21 точку.

Рис. 4

Ординаты точек определяются по формуле:

Радиус кривизны арки определяется по формуле:

Для удобства расчёта, загружаем арку единичной нагрузкой. Усилия в арке определяем по формулам:

;

здесь: М₀ и Q₀ - усилия взятые по балочным эпюрам.

H - распор арки.

- угол наклона касательной к горизонту

Распор арки от постоянной нагрузке по всему пролету определяется по формуле:

Все расчёты ведём в табличной форме, для каждой нагрузки отдельно.

а) от постоянной нагрузки

Таблица 1 Внутренние усилия от единичной постоянной нагрузки.

№ точек	Х	У	sin5	cos5	Qo	Mo	H	N	Q	M
А	0	0	0,891	0,454	15,355	0	19,895	22,71	-10,76	0
1	4	6,15	0,776	0,631	15,355	61,42	19,895	24,47	-5,75	-60,93
2	7	9,396	0,69	0,724	15,355	107,485	19,895	25	-2,61	-79,45
3	10	11,947	0,604	0,797	15,355	153,55	19,895	25,13	0,22	-84,14
4	13	13,982	0,517	0,856	15,355	199,615	19,895	24,97	2,86	-78,56
5	16	15,6	0,431	0,902	15,355	245,68	19,895	24,56	5,28	-64,68
6	19	16,865	0,345	0,939	13,355	289,745	19,895	23,29	5,68	-45,78
7	22	17,816	0,259	0,966	10,355	325,31	19,895	21,9	4,85	-29,14
8	25	18,479	0,172	0,985	7,355	351,875	19,895	20,86	3,82	-15,76
9	28	18,87	0,086	0,996	4,355	369,44	19,895	20,19	2,63	-5,98
В	31	19	0	1	1,355	378	19,895	19,9	1,36	0
10	34	18,87	-0,086	0,996	-1,645	377,56	19,895	19,96	0,07	2,14
11	37	18,479	-0,172	0,985	-4,645	368,125	19,895	20,4	-1,15	0,49
12	40	17,816	-0,259	0,966	-7,645	349,69	19,895	21,2	-2,23	-4,76
13	43	16,865	-0,345	0,939	-10,645	322,255	19,895	22,35	-3,13	-13,27
14	46	15,6	-0,431	0,902	-13,645	285,82	19,895	23,83	-3,73	-24,54
15	49	13,982	-0,517	0,856	-16,645	240,385	19,895	25,64	-3,96	-37,79
16	52	11,947	-0,604	0,797	-18,645	186,45	19,895	27,12	-2,84	-51,24
17	55	9,396	-0,69	0,724	-18,645	130,515	19,895	27,27	0,23	-56,42
18	58	6,15	-0,776	0,631	-18,645	74,58	19,895	27,02	3,67	-47,77
С	62	0	-0,891	0,454	-18,645	0	19,895	25,65	9,26	0

б) от снеговой.

Внутренние усилия от единичной равномерно распределённой снеговой нагрузки не будут отличаться от усилий единичной постоянной, т.к. они имеют одинаковые расчётные схемы.

Вычисляем расчётные значения внутренних усилий путём их сочетания от постоянной и временной нагрузок.

Распор арки от снеговой нагрузке на половине пролета определяется по формуле:

Таблица 2 Расчётные усилия моментов.

№ точек	От единичной равномерно распределённой	От постоянной qп=957,6 кг/м	От снеговой S=2134,1 кг/м	Расчётное зн-е момента, кгм
А	0	0	0	0
1	-60,93	-58346,6	-130030,7	-188377,3
2	-79,45	-76081,3	-169554,2	-245635,5
3	-84,14	-80572,5	-179563,2	-260135,7
4	-78,56	-75229,1	-167654,9	-242884
5	-64,68	-61937,6	-138033,6	-199971,2
6	-45,78	-43838,9	-97699,1	-141538
7	-29,14	-27904,5	-62187,7	-90092,2
8	-15,76	-15091,8	-33633,4	-48725,2
9	-5,98	-5726,4	-12761,9	-18488,3
В	0	0	0	0
10	2,14	2049,3	4567	6616,3
11	0,49	469,2	1045,7	1514,9
12	-4,76	-4558,2	-10158,3	-14716,5
13	-13,27	-12707,4	-28319,5	-41026,9
14	-24,54	-23499,5	-52370,8	-75870,3
15	-37,79	-36187,7	-80647,6	-116835,3
16	-51,24	-49067,4	-109351,3	-158418,7
17	-56,42	-54027,8	-120405,9	-174433,7
18	-47,77	-45744,6	-101946	-147690,6
С	0	0	0	0

Таблица 3 Расчётные усилия поперечных сил.

№ точек	От единичной равномерно распределённой	От постоянной qп=957,6 кг/м	От снеговой S=2134,1 кг/м	Расчётное зн-е поперечной силы, кг
А	-10,76	-10303,8	-22962,9	-33266,7
1	-5,75	-5506,2	-12271,1	-17777,3
2	-2,61	-2499,3	-5570	-8069,3
3	0,22	210,7	469,5	680,2
4	2,86	2738,7	6103,5	8842,2
5	5,28	5056,1	11268	16324,1
6	5,68	5439,2	12121,7	17560,9
7	4,85	4644,4	10350,4	14994,8
8	3,82	3658	8152,3	11810,3
9	2,63	2518,5	5612,7	8131,2
В	1,36	1302,3	2902,4	4204,7
10	0,07	67	149,4	216,4
11	-1,15	-1101,2	-2454,2	-3555,4
12	-2,23	-2135,4	-4759	-6894,4
13	-3,13	-2997,3	-6679,7	-9677
14	-3,73	-3571,8	-7960,2	-11532
15	-3,96	-3792,1	-8451	-12243,1
16	-2,84	-2719,6	-6060,8	-8780,4
17	0,23	220,2	490,8	711
18	3,67	3514,4	7832,1	11346,5
С	9,26	8867,4	19761,8	28629,2

Таблица 4. Расчётные усилия нормальных сил.

№ точек	От единичной равномерно распределённой	От постоянной qп=957,6 кг/м	От снеговой S=2134,1 кг/м	Расчётное зн-е нормальной силы, кг
А	22,71	21747,1	48465,4	70212,5
1	24,47	23432,5	52221,4	75653,9
2	25	23940	53352,5	77292,5
3	25,13	24064,5	53629,9	77694,4
4	24,97	23911,3	53288,5	77199,8
5	24,56	23518,7	52413,5	75932,2
6	23,29	22302,5	49703,2	72005,7
7	21,9	20971,4	46736,8	67708,2
8	20,86	19975,5	44517,3	64492,8
9	20,19	19333,9	43087,5	62421,4
В	19,9	19056,2	42468,6	61524,8
10	19,96	19113,7	42596,6	61710,3
11	20,4	19535	43535,6	63070,6
12	21,2	20301,1	45242,9	65544
13	22,35	21402,4	47697,1	69099,5
14	23,83	22819,6	50855,6	73675,2
15	25,64	24552,9	54718,3	79271,2
16	27,12	25970,1	57876,8	83846,9
17	27,27	26113,8	58196,9	84310,7
18	27,02	25874,4	57663,4	83537,8
С	25,65	24562,4	54739,7	79302,1

Таблица 5 Расчётные усилия распора.

№ точек	От единичной равномерно распределённой	От постоянной qп=957,6 кг/м	От снеговой S=2134,1 кг/м	Расчётное зн-е распора, кг
А, С	19,895	19051,5	42457,9	61509,4

1.3 Конструктивный расчёт

Материал арки - сталь 235.

Сечение арки проектируем из равнополочных уголков.

а) Определение геометрических характеристик.

Очертание решетки арки изображено на рисунке 4.1

Высотой сечения задаёмся из соотношения:

Примем h=1,4 м.

Рис. 5 Металлическая трёхшарнирная арка

Длина панели верхнего пояса , нижнего .

Длина раскосов

Найдём расчётные усилия в поясах.

Расчетные усилия в поясах сквозной арки определяем по рис. 4.2 и формулам :

Рис. 6 Определение усилий в раскосах

В верхнем поясе

В нижнем поясе

В раскосе

В вертикальных стойках

Таблица 6 Расчётные усилия в поясах

№ точек	N, кг	М, кгм	h, м	Nмв, кг	Nмн, кг	Nв , кг	Nн , кг
А	70212,5	0	0,5	0	0	-35106,3	-35106,3
1	75653,9	-188377,3	1,4	-134555,2	-134555,2	96728,3	-172382,2
2	77292,5	-245635,5	1,4	-175453,9	-175453,9	136807,7	-214100,2
3	77694,4	-260135,7	1,4	-185811,2	-185811,2	146964	-224658,4
4	77199,8	-242884	1,4	-173488,6	-173488,6	134888,7	-212088,5
5	75932,2	-199971,2	1,4	-142836,6	-142836,6	104870,5	-180802,7
6	72005,7	-141538	1,4	-101098,6	-101098,6	65095,8	-137101,5
7	67708,2	-90092,2	1,4	-64351,6	-64351,6	30497,5	-98205,7
8	64492,8	-48725,2	1,4	-34803,7	-34803,7	2557,3	-67050,1
9	62421,4	-18488,3	1,4	-13205,9	-13205,9	-18004,8	-44416,6
В	61524,8	0	0,5	0	0	-30762,4	-30762,4
10	61710,3	6616,3	1,4	4725,9	4725,9	-35581,1	-26129,3
11	63070,6	1514,9	1,4	1082,1	1082,1	-32617,4	-30453,2
12	65544	-14716,5	1,4	-10511,8	-10511,8	-22260,2	-43283,8
13	69099,5	-41026,9	1,4	-29304,9	-29304,9	-5244,9	-63854,7
14	73675,2	-75870,3	1,4	-54193,1	-54193,1	17355,5	-91030,7
15	79271,2	-116835,3	1,4	-83453,8	-83453,8	43818,2	-123089,4
16	83846,9	-158418,7	1,4	-113156,2	-113156,2	71232,8	-155079,7
17	84310,7	-174433,7	1,4	-124595,5	-124595,5	82440,2	-166750,9
18	83537,8	-147690,6	1,4	-105493,3	-105493,3	63724,4	-147262,2
С	79302,1	0	0,5	0	0	-39651,1	-39651,1

Найдём расчётные усилия в раскосах.

Таблица 7 Расчётные усилия в раскосах.

№ точек	N, кг	Q, кг	cos--a	cosj	Nрнизх, кг	Npвосх, кг
А	70212,5	-33266,7	0,702	0,683	-72010,3	-26568
1	75653,9	-17777,3	0,702	0,683	-65250,9	-40967,1
2	77292,5	-8069,3	0,702	0,683	-59770,7	-48748
3	77694,4	680,2	0,702	0,683	-54076,9	-55006
4	77199,8	8842,2	0,702	0,683	-48155	-60233,5
5	75932,2	16324,1	0,702	0,683	-42155	-64453,8
6	72005,7	17560,9	0,702	0,683	-38553,9	-62542,1
7	67708,2	14994,8	0,702	0,683	-37289,7	-57772,6
8	64492,8	11810,3	0,702	0,683	-37207,5	-53340,4
9	62421,4	8131,2	0,702	0,683	-38266,2	-49373,4
В	61524,8	4204,7	0,702	0,683	-40318,6	-46062,2
10	61710,3	216,4	0,702	0,683	-43172,8	-43468,4
11	63070,6	-3555,4	0,702	0,683	-46703,9	-41847,2
12	65544	-6894,4	0,702	0,683	-50720,8	-41303
13	69099,5	-9677	0,702	0,683	-55117,2	-41898,5
14	73675,2	-11532	0,702	0,683	-59596,3	-43843,6
15	79271,2	-12243,1	0,702	0,683	-64010,4	-47286,3
16	83846,9	-8780,4	0,702	0,683	-64857,5	-52863,5
17	84310,7	711	0,702	0,683	-58700,5	-59671,7
18	83537,8	11346,5	0,702	0,683	-50893,9	-66393,2
С	79302,1	28629,2	0,702	0,683	-36116,3	-75223,8

в) Расчёт верхнего пояса

Статическая схема расчёта верхнего пояса принята с узловым приложением нагрузки (через прогоны).



Рис. 7

Расчетная длина стержня согласно таблицы 11 [1] равна расстоянию между узлами пояса .

В промежутке между 9 и 13 расчётной точкой панели верхнего пояса работают на центральное сжатие. Сечение их подбираем постоянным на всём участке из условия устойчивости, по максимальному усилию N_max=35581,1кг.

Предварительно задаемся гибкостью , тогда ,

По сортаменту принимаем: , , .

Истинная гибкость: ;

.

здесь: , по таблице 6* [1].

Недонапряжение составляет , что допустимо.

По таблице 19*[1] определяем предельную гибкость этого стержня, для чего вычисляем коэффициент

Остальные панели верхнего пояса работают на растяжение с максимальным усилием N_max=146964 кг.

Из условия прочности на растяжение требуемая площадь уголков:

По сортаменту принимаем: ,

Окончательно принимаем по всей длине верхнего пояса уголки , что удовлетворяет обеспечению прочности и на сжатие и на растяжение.

Устойчивость стержней верхнего пояса из плоскости арки не проверяем, т.к. .

г) Расчёт нижнего пояса

Все панели нижнего пояса работают на центральное сжатие. Сечение их подбираем постоянным по всей длине, по максимальному усилию N_max=224658,4 кг.

Расчетная длина стержня согласно таблицы 11 [1] равна расстоянию между узлами пояса .

Предварительно задаемся гибкостью , тогда .

По сортаменту принимаем: , , .

Истинная гибкость: ;

.

Недонапряжение составляет , что допустимо.

д) Расчёт раскосов

Все раскосы работают на сжатие. Расчётная длина сжатых элементов решетки согласно табл. 11 [1] принимается с учётом частичного защемления в узлах: .

- Нисходящие раскосы.

Для расчёта разобьём решётку на три участка, из условия незначительного разброса значений усилий в них. Сечение раскосов будем подбирать по максимальному усилию на участке.

1 участок - от опоры «А» до 4 расчётной точки.

Максимальное усилие N_max =65250,9 кг.

Задаемся гибкостью , тогда .

Принимаем , .

Истинная гибкость: ;

.

Недонапряжение 1,1 %, что допустимо.

2 участок - с 4 расчётной точки по 12.

Максимальное усилие N_max =50720,8 кг.

Задаемся гибкостью , тогда .

Принимаем , .

Истинная гибкость: ; ;

.

Недонапряжение 1,3 %, что допустимо.

3 участок - с 13 расчётной точки до опоры «С».

Максимальное усилие N_max =64857,5 кг.

Задаемся гибкостью , тогда .

Принимаем , .

Истинная гибкость: ; ;

.

Недонапряжение 1,7 %, что допустимо.

- Восходящие раскосы.

Для расчёта также разобьём решётку на три участка, из условия незначительного разброса значений усилий в них. Сечение раскосов будем подбирать по максимальному усилию на участке.

1 участок - от опоры «А» до 9 расчётной точки.

Максимальное усилие N_max =64453,8 кг.

Задаемся гибкостью , тогда .

Принимаем , .

Истинная гибкость: ; ;

.

Недонапряжение 2,3 %, что допустимо.

2 участок - с 9 расчётной точки по 15.

Максимальное усилие N_max =49373,4 кг.

Задаемся гибкостью , тогда .

Принимаем , .

Истинная гибкость: ; ;

.

Недонапряжение 3,9 %, что допустимо.

3 участок - с 16 расчётной точки до опоры «С».

Максимальное усилие N_max =66393,2 кг.

Задаемся гибкостью , тогда .

Принимаем , .

Истинная гибкость: ; ;

.

Недонапряжение 7,3 %, что объясняется ограниченностью сортамента прокатных уголков.

На основании анализа полученных расчётов наблюдаем незначительную экономию материала, поэтому в целях унификации принимаем всю раскосную решётку одинакового сечения из уголков: , .

е) Расчет сварных швов крепления стержней решетки

Для сварки узлов применяем полуавтоматическую сварку в среде углекислого газа проволокой СВ-08Г2С диаметром 2 мм.

; .

Катет шва назначаем 8 мм, что отвечает условию: ; тогда коэффициенты проплавления шва по таблице 34 [1] будут равны: и .

Расчет ведем по металлу границы сплавления, так как

.

Длину шва определяем по формуле:

.

При этом учитываем, что на шов обушка приходится 70%, а на шов по перу 30% усилия, то есть , .

Расчет швов приведен в таблице 4.8.

Фактическую длину шва принимать не менее 5см.

Таблица 8 Расчет швов стропильной фермы.

Наименование	Усилие (кг)	Шов по обушку	Шов по перу
		Nоб(кг)	(см)	(см)	Nn(кг)	(см)	(см)
Раскосы нисходящие:
1 уч-к	65250,9	45675,6	0,8	16,8	19575,3	0,8	7,2
2 уч-к	50720,8	35504,6	0,8	13	15216,2	0,8	5,6
3 уч-к	64857,5	45400,3	0,8	16,7	19457,3	0,8	7,1
восходящие:
1 уч-к	64453,8	45117,7	0,8	16,6	19336,1	0,8	7,1
2 уч-к	49373,4	34561,4	0,8	12,7	14812	0,8	5,4
3 уч-к	66393,2	46475,2	0,8	17,1	19918	0,8	7,3

Расчетные длины фланговых швов не превышают:

1.4 Расчёт затяжки

Рис. 8

Затяжку выполним из двух равнополочных уголков.

Требуемая площадь затяжки из условия прочности на растяжение:

где: Н - усилие распора.

По сортаменту принимаем: ,

1.5 Расчёт металлической фермы из парных уголков

Фермы служат связями между арками и одновременно выполняют роль прогонов под светопрозрачные плиты покрытия. Фермы устанавливаем по стойкам решётки арки, по всей длине приложения нагрузки. Шаг ферм 3 м.

Из конструктивных соображений устройства покрытия, высоту фермы принимаем равной высоте сечения арки.

Определение геометрических размеров

Рис. 9

Н_ф=1,4 м; L_ф=12 м; h_ст = 1,4 м; ;

Сбор нагрузки на ферму

Полная расчётная нагрузка будет равна.

где: В - шаг ферм.

Собственный вес фермы принимаем по типовым конструкциям из справочника.

Найдём узловые нагрузки на ферму.



1.6 Статический расчет фермы

Усилия в стержнях фермы определяем с помощью построения диаграммы Максвелла-Кремоны. Для данной нагрузки строим единичную диаграмму.

Рис. 10

Усилия от данного вида загружения сводим в таблицу и находим расчетные усилия.

Таблица 9 Расчётные усилия в стержнях фермы

Элемент фермы	Обозначение элемента	Усилия от единичной нагрузки P=1	Расчетные усилия от узловой нагрузки Р=949,05 кг, (кг)	Обозначение усилия
			Растяжение, (+)	Сжатие, (-)
Верхний пояс	б-1	0	-	0	N1
	в-3	-6,39	-	6064,4	N2
	г-4	-6,39	-	6064,4	N3
	д-6	-8,51	-	8076,4	N4
	е-7	-8,51	-	8076,4	N5
	ж-9	-6,39	-	6064,4	N6
	и-10	-6,39	-	6064,4	N7
	к-12	0	-	0	N8
Нижний пояс	2-м	3,72	3530,5	-	U1
	5-м	8	7592,4	-	U2
	8-м	8	7592,4	-	U3
	11-м	3,72	3530,5	-	U4
Стойки	а-1	-0,5	-	474,5	V1
	3-4	-1	-	949,1	V2
	6-7	-1	-	949,1	V3
	9-10	-1	-	949,1	V4
	12-л	-0,5	-	474,5	V5
Раскосы	1-2	-5,1	-	4840,2	D1
	2-3	3,61	3426,1	-	D2
	4-5	-2,2	-	2087,9	D3
	5-6	0,71	673,8	-	D4
	7-8	0,71	673,8	-	D5
	8-9	-2,2	-	2087,9	D6
	10-11	3,61	3426,1	-	D7
	11-12	-5,1	-	4840,2	D8

1.7 Конструктивный расчет фермы

Конструктивный расчет заключается в подборе и проверке прочности сечений стрежней фермы, а также конструировании и расчёте узлов фермы.

Ферму проектируем из парных равнополочных уголков, марка стали

С-235: R_у=2350 кг/см².

а) Расчёт верхнего пояса

Верхний пояс состоит из 8 панелей и работает на сжатие с поперечным изгибом, так как лёгкие светопрозрачные плиты укладываются непосредственно на пояс.

Крайняя панель работает только на поперечный изгиб, по следующей статической схеме:

Рис. 11

Расчетная длина стержня верхнего пояса согласно таблицы 11 [1] равна расстоянию между узлами пояса: .

Запишем условие прочности:

Тогда требуемый момент сопротивления сечения будет равен:

По сортаменту принимаем равнополочные уголки: , .

Проверим условие прочности:

Недонапряжение составляет , что допустимо.

Остальные панели верхнего пояса работают на центральное сжатие с поперечным изгибом, по следующей статической схеме:

Рис. 12

Сечение их подбираем по максимальному усилию . и максимальному моменту .

Запишем условие прочности:

где: , по таблице 6* [1].

Предварительно задаемся гибкостью , тогда (по таблице 72 [1]).

Сечением элемента предварительно задаются из условия:

По сортаменту принимаем: , , , .

Истинная гибкость: ;

Проверим условие прочности:

Недонапряжение составляет , что допустимо.

Устойчивость верхнего пояса при сжатии с изгибом определим по формуле:

где: - коэффициент принимаемый по таблице 74 [1] в зависимости от условной гибкости и приведенного эксцентриситета .

- коэффициент влияния формы сечения, принимаемый по таблице 73 [1] в зависимости от условной гибкости «» и приведенного относительного эксцентриситета «m».

Интерполируя найдём .

Проверим устойчивость:

.

Устойчивость не обеспечивается, тогда увеличим уголки и повторим расчёт. Прочность не проверяем, т.к. она будет обеспечена с запасом.

По сортаменту принимаем: , , , .

Истинная гибкость: ;



Интерполируя найдём .

Проверим устойчивость:

.

Устойчивость обеспечена, недонапряжение .

Устойчивость стержней верхнего пояса из плоскости фермы не проверяем, т.к. .

б) Расчёт нижнего пояса

Все панели нижнего пояса работают на растяжение, сечение этих панелей принимаем по максимальному усилию из условия прочности на растяжение.

.

Принимаем .

в) Расчёт раскосов

-Растянутые:

; .

Принимаем самые маленькие уголки, толщиной 4 мм из условий проварки , .

; .

Так же принимаем , .

-Сжатые:

Расчётная длина сжатых элементов решётки согласно таблицы 11 принимается с учётом частичного защемления в узлах.

.

;

Задаемся гибкостью , тогда

Принимаем: , , .

Истинная гибкость: ;

.

Недонапряжение составляет .

По таблице 19*[1] определяем предельную гибкость этого стержня, для чего вычисляем коэффициент

Большое недонапряжение объясняется тем, что толщины уголков принимаем конструктивно из условий проварки не менее 4 мм и нет более подходящих прокатных уголков.

.

Задаемся гибкостью , тогда

Принимаем: , , .

Истинная гибкость: ;

.

Недонапряжение составляет

Определяем предельную гибкость.

Большое недонапряжение объясняется ограниченностью сортамента прокатных уголков и учётом условий проварки.

г) Расчёт стоек

.

Задаемся гибкостью , тогда

По сортаменту принимаем парные уголки: , ;

Истинная гибкость: ;

.

Определяем предельную гибкость:

Т.к. данная сжатая стойка рассчитана по гибкости близкой к предельной и нет более подходящих прокатных уголков с учётом условий проварки, то оставляем подобранные уголки, не смотря на большое недонапряжение.

.

Задаемся гибкостью , тогда ;

По сортаменту принимаем парные уголки: , ;

Истинная гибкость: ; ;

.

Определяем предельную гибкость.

Т.к. данная сжатая стойка рассчитана по гибкости близкой к предельной и нет более подходящих прокатных уголков с учётом условий проварки, то оставляем подобранные уголки, не смотря на большое недонапряжение.

Устойчивость из плоскости фермы не проверяем, т.к. .

д) Расчет сварных швов крепления стержней решетки

Для сварки узлов применяем полуавтоматическую сварку в среде углекислого газа проволокой СВ-08Г2С диаметром 2 мм.

;

.

Катет шва назначаем 4 мм, что отвечает условию: ; тогда коэффициенты проплавления шва по таблице 34 [1] будут равны: и .

Расчет ведем по металлу границы сплавления, так как

.

Длину шва определяем по формуле:

.

При этом учитываем, что на шов обушка приходится 70%, а на шов по перу 30% усилия, то есть , .

Расчет швов приведен в таблице 10

Фактическую длину шва принимать не менее 5 см.

Таблица 10 Расчет сварных швов стропильной фермы.

№	Усилие (кг)	Шов по обушку	Шов по перу
		Nоб(кг)	(см)	(см)	Nn(кг)	(см)	(см)
а-1	-474,5	-332,15	0,4	5	-142,35	0,4	5
3-4	-949,1	-664,37	0,4	5	-284,73	0,4	5
6-7	-949,1	-664,37	0,4	5	-284,73	0,4	5
1-2	-4840,2	-3388,14	0,4	5	-1452,06	0,4	5
2-3	3426,1	2398,27	0,4	5	1027,83	0,4	5
4-5	-2087,9	-1461,53	0,4	5	-626,37	0,4	5
5-6	673,8	471,66	0,4	5	202,14	0,4	5

Расчетные длины фланговых швов не превышают:

1.8 Расчёт светопрозрачной плиты покрытия

Для покрытия спортивного зала применяем светопрозрачные стеклопластиковые плиты, размером в плане 1,5х3 м. Плиту конструируем следующего поперечного сечения:

Рис. 13

1.9 Сбор нагрузки на плиту

Нагрузками на эту плиту являются собственный вес и снег.

Для определения расчётных и нормативных нагрузок на погонный метр длины плиты, вырезаем из плиты расчётную полосу в=30 см.

Рис. 14

Принимаем собственный вес плиты по типовым конструкциям с учётом крепёжных деталей 15 кг/м².

где: В - ширина грузовой полосы.

Статический расчёт

Расчётные усилия в плите определяем как для однопролётной шарнирно опёртой балки.

Рис. 15

где: - расчётная длина балки с учётом опирания по концам.

Конструктивный расчёт

Данную плиту будем рассчитывать по приведенной ширине:

где: к - коэффициент приведения обшивки учитывающий неравномерное распределение нормальных напряжений по ширине обшивки.

Эта неравномерность возникает из-за концентрации напряжений в местах прикрепления обшивки к рёбрам.

- Проверим прочность обшивок по нормальным напряжениям.

где: - момент сопротивления обшивок без учёта рёбер относительно нейтральной оси плиты.

R_с,р - расчётное сопротивление материала обшивки соответственно сжатию или растяжению, меньшей из величин.

m_в - коэффициент условия работы, зависящий от температурно-влажностных условий эксплуатации.

тогда:

Проверим прочность:

Прочность обеспечена.

- Проверим прочность рёбра на срез в уровне нейтральной оси.



Проверим прочность:

Прочность обеспечена.

- Проверим прочность клеевого шва между обшивками и ребром.

Склеивание стеклопластиков будем производить полиэфирным клеем ПС.

Прочность обеспечена.

- Проверим плиту по второму предельному состоянию на прогиб.



Жёсткость плиты обеспечена.

Размещено на Allbest.ru

...