2 Расчеты

2. 1 Сбор нагрузок

2. 1. 1 Постоянная

Постоянные нагрузки от покрытия

Таблица 1

Состав покрытия	Нормативная нагрузка, кН/м²	Коэффициент надежности по нагрузке	Расчётная нагрузка, кН/м²
Защитный слой (битумная мастика с втопленным гравием Гидроизоляция (4 слоя рубероида) Утеплитель (минераловатные плиты повышенной жесткости) ρ =200 кг/м², t=90 мм Пароизоляция (один слой рубероида) Стальная панель с профилированным настилом Собственная масса металлических конструкций шатра (фермы, фонари, связи)	0. 4 0. 2 0. 18 0. 05 0. 35 0. 3	1. 3 1. 3 1. 2 1. 3 1. 05 1. 05	0. 52 0. 26 0. 22 0. 07 0. 37 0. 32
Итого	gⁿ=0. 48		g=1. 76

Постоянная равномерно распределённая линейная нагрузка на ригель равна:

Опорная реакция ригеля:

где: - расчётная распределённая постоянная нагрузка;

- шаг поперечных рам;

– пролёт поперечной рамы.

2. 1. 2 Снеговая

Расчётное значение веса снегового покрова принято [2].

Линейная распределённая нагрузка от снега на ригель рамы:

Опорная реакция ригеля:

2. 1. 3 Ветровая

Принимаем: w₀=0. 23

Ветровой район I

Тип местности B (см. прил. 3 [1])

Коэфициент k при высоте до 10 м – 0. 65; для 20 м – 0. 85; для 30 м – 0. 98

Линейная распределённая нагрузка при высоте до

10 м равна 1, 42 ∙ 0. 65 = 0, 923 кН/м;

20 м – 1, 42 ∙ 0. 85 =1, 207 кН/м;

30м - 1, 42 ∙ 0. 98 = 1, 3916 кН/м;

18м – 0, 923+ (1, 207-0, 923)∙ 8/10 = 1, 15 кН/м – q₁

20. 40м – 1, 207+ (1, 3916-1, 207)∙ 0. 95/10 = 1, 225кН/м – q₂

Вычисляем сосредоточенные силы от ветровой нагрузки

Эквивалентные линейные нагрузки находим по формуле 12. 10 [1]

Рисунок 5 - Схема ветровых нагрузок

Пространственная жёсткость здания создаётся системой плоских ограждающих элементов, продольных и поперечных стен с жёстким диском покрытия, в пространственный блок. В этом блоке продольные стены обеспечивают горизонтальную продольную жёсткость, а торцевые стены – поперечную жёсткость. Основные колонны, вертикальные связи между ними и обшивка профнастилом создают жёсткость продольных стен. Стойки торцевого фахверка, вертикальные связи по ним и обшивка профнастилом определяют жёсткость поперечных стен. Продольные и поперечные стены здания связывает в единую пространственную систему жёсткий диск покрытия. Жёсткость диска покрытия создают стропильные фермы, связи, прогоны и обшивка из стального профилированного настила.

2. 2 Статический расчет

2. 2. 1 Расчет конструкции

Расчёт на постоянные нагрузки:

Продольное усилие в стойках равно:

. N=(13, 2+9, 68)*24/2=274, 56кН

Рисунок 6 – Расчетная схема и нагрузки

Расчёт на снеговые нагрузки:

Расчёт выполняется аналогично предыдущему. Изгибающие моменты и поперечные силы в стойках равны нулю. Продольная сила в стойках равна величине опорной реакции ригеля от снега.

Наибольший изгибающий момент от ветра в средней части левой стойки (сечение 2).

2. 2. 2 Расчет фермы

Рисунок 8 – Компоновочные размеры фермы

Узловые нагрузки:

Р₁= q_кр· b · 0, 5 · d = 1. 76 · 5. 5 · 0. 5 ∙ 3. 25 = 15, 7кН.

Р₂= q_кр· b · d = 1. 76 · 5. 5 · 3. 25 = 31, 4кН.

F₁ = p_сн · b ·0. 5 · d = 2. 4 · 5. 5 · 0. 5 · 3. 25 = 21, 6кН.

F₂ = p_сн · b · d = 2. 4 · 5. 5 · 3. 25 = 44кН.

При шарнирном сопряжении ригеля с колонной можно определять усилия в стержнях фермы от одного нагружения –( постоянная + снег).

При этом, расчётная узловая нагрузка равна:

S=P₂+F₂=31, 4+44=75, 4кН.

В данной работе определяем расчётные усилия в стержнях фермы и прогибы узлов с помощью компьютерной программы «Лира 9. 2».

Таблица 2

2. 3 Расчет сечений стержней фермы

Определяются требуемые характеристики сечений стержней фермы:

Для сжатых стержней - ; .

Для растянутых стержней - ; .

Таблица 3 Проверка стержней " в плоскости фермы" (тавры и уголки)

Таблица 4 – Проверка стержней " из плоскости фермы" (тавры и уголки)

2. 4 Расчет колонны

2. 4. 1 Подбор сечения стержня колонны

Принимаем сечение стержня: Ι 35Б2(сквозной двутавр).

А=45. 6 см²;

W_x=819. 8 см³;

i_x =24. 5 см;

i_y = 3. 36 см;

m = 59. 8 кг/м.

Расчётные длины:

Относительный эксцентриситет усилия сжатия:

;

Условная гибкость «в плоскости рамы»:

;

Гибкость стержня « плоскости изгибающего момента - . Предельно допускаемая гибкость ([2], стр. 24, таб. 19; 20) - [ ]=141.

Условная гибкость «из плоскости рамы»:

Проверка устойчивости из плоскости рамы ([2] п. 5. 3, стр. 9):

2. 4. 2 Расчет базы колонны

Принимаем бетон фундамента класса В10 ([1], стр. 250. таб. 8. 4) Из условия прочности бетона фундамента на смятие, определим требуемую площадь опорной плиты базы:

где: .

Ширину опорной плиты принимаем конструктивно, по ширине полки стержня колонны:

Рисунок 9 – Схема базы колонны

Расчётная длина плиты:

Следовательно, длина опорной плиты принимается также конструктивно:

Для определения толщины плиты рассмотрим участок между полками стержня колонны. Напряжение в бетоне под опорной плитой:

Изгибающий момент определяется для плиты, опёртой на три стороны, с отношением сторон более двух ([1], стр. 251, таб. 8. 5):

Толщина опорной плиты базы определяется из условия прочности на изгиб:

Принимаем толщину плиты опорной плиты базы колонны – 20мм.

Два анкерных болта принимаем диаметром 20мм.

2. 4. 3 Расчет оголовка колонны

Конструкция оголовка состоит из: опорной плиты – 1;

опорного ребра – 2;

надколонника – 3.

Давление фермы на колонну передаёт фланец опорного узла фермы – 4, через опорное ребро оголовка – 2. Толщина плиты оголовка принимается конструктивно 14мм. Длина вертикальных сварных швов, соединяющих опорное ребро со стенкой колонны, рассчитывается на действие этого давления – величину опорной реакции фермы.