МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
ГОУ ВПО «ВЯТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
ФАКУЛЬТЕТ СТРОИТЕЛЬСТВА И АРХИТЕКТУРЫ
КАФЕДРА «СТРОИТЕЛЬНЫЕ КОНСТРУКЦИИ»
М.А. Жандаров
РАСЧЁТ ПОПЕРЕЧНОЙ РАМЫ СТАЛЬНОГО КАРКАСА ОДНОЭТАЖНОГО, ОДНОПРОЛЁТНОГО ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ЗДАНИЯ.
Нагрузки, статический расчёт, сочетания нагрузок.
Киров 2013
УДК 694.20
Рецензент: Чернявский С.М. – к.т.н., доцент кафедры «Строительного производства».
.
Жандаров М.А. «Расчёт поперечной рамы стального каркаса одноэтажного производственного здания» . Курсовое проектирование с применением компьютерной программы «Лира» и таблиц «Excel»: методические указания / М.А. Жандаров/ – Киров: Изд-во ВяГУ, 2011. – 26 с.
Методические указания предназначены студентам дневной и заочной формы обучения, для выполнения курсовой работы «Расчёт стального каркаса одноэтажного однопролётного производственного здания, по дисциплине «Металлические конструкции», специальности 291500 «Экспертиза и управление недвижимостью».
© М.А. Жандаров 2013.
© Вятский государственный университет, 2013.
Содержание.
1. |
Общие сведения по курсовому проекту……………………………….
|
4 |
2. |
Компоновка конструктивной схемы каркаса…………………………
|
4 |
3. |
Нагрузки на поперечную раму:
|
10 11 11 |
4. |
Статический расчёт рамы :
|
12 12 13
|
5. |
Таблица расчётных усилий в сечениях левой стойки рамы……….. |
13 |
6. |
Таблица расчётных сочетаний нагрузок (РСН)……………………… |
14 |
7. |
Расчёт фермы:
|
14 15 18 |
8. |
Расчёт колонны:
|
20 20 22 23 |
9. |
Вопросы самопроверки |
24 |
10. |
Литература……………………………………………………………… |
24 |
Общие сведения по курсовому проекту
Выполнение курсовой работы по дисциплине «Металлические конструкции» для студентов высших учебных заведений специальности 291500 «Экспертиза и управление недвижимостью», заочной и дневной форм обучения, предусмотрено учебным планом и образовательным стандартом 656000 «Строительство» .
Тема курсовой работы; «Стальной каркас одноэтажного, однопролётного производственного здания. Учебная курсовая работа состоит из двух частей: компоновка и расчёт.
В компоновочной части назначается сетка колонн, состав покрытия и ограждения стен. Определяется геометрическая схема ферм покрытия, схемы связей шатра и между колоннами, вертикальные и горизонтальные размеры поперечной рамы каркаса.
В расчётной части выбирается расчётная схема поперечной рамы, определяются постоянные и временные нагрузки, выполняется статический расчёт, определяются расчётные усилия в элементах рамы. В этой части курсовой работы, также, выполняется расчёт фермы, колонны и узлов соединения элементов рамы.
При выполнении курсовой работы предлагается статический расчёт фермы выполнить с использованием компьютерной программы «Лира 9.2». Расчёт сечений стропильной фермы с использованием компьютерных таблиц «Exсel» [2]. Применение этих таблиц значительно снижает трудоёмкость большого объёма вычислений, а также возможность рассмотрения различных вариантов сечений стержней фермы.
Компоновка конструктивной схемы каркаса
Запроектировать стальной каркас одноэтажного, однопролётного производственного здания:
Пролёт поперечной рамы - 30м.
Шаг поперечных рам - 3м.
Высота цеха - 15м.
Длина здания – 84м.
Шарнирное сопряжение колонны с ригелем и фундаментом.
Режим здания – неотапливаемый.
Конструктивная схема поперечной рамы.
i
а
а
оголовок колонны
а - а
а - а
Hк=1600
стержень колонны
0.00
база колонны
1000
А
Б
Определим вертикальные размеры поперечной рамы (рис.1), [1].
Высота цеха задана – 15м. заглубление базы колонны – 1.0м. высота колонны:
Высота
фермы на опоре -
Определим
горизонтальные размеры поперечной рамы
(рис.1):
Высота сечения колонны принимаем по
жёсткости – λ=130. Расчётную длину
принимаем –
.
Из этого условия требуемый радиус
инерции сечения:
Принимаем ориентировочно сечение Ι № 30Б1. Высота сечения – 300мм. Привязка разбивочной оси – 0.
Связи и прогоны по верхним поясам ферм каркаса здания.
Связи по нижним поясам ферм.
Схема продольного фахверка
Схема продольного фахверка
Схема торцевого фахверка каркаса здания.
.
Рис. 5.
Постоянные нагрузки от покрытия
Таблица 1.
Состав покрытия |
Норм. (кН/м2) |
Коэффиц. н-ки |
Расчётн. (кН/м2) |
Прогоны и профнастил |
0.21 |
1.05 |
0.12 |
Металлоконструкции шатра здания |
0.3 |
1.05 |
0.32 |
Временная длительная |
0.2 |
1.2 |
0.36 |
Итого |
0.71 |
--- |
0.80 |
Постоянная
равномерно распределённая линейная
нагрузка на ригель равна:
кн/м.
Опорная
реакция ригеля:
где:
-
расчётная распределённая постоянная
нагрузка;
-
шаг поперечных рам;
– пролёт поперечной рамы.
Расчётный
вес колонны,
по табл. 12.1 [1] принят 0.3 кн/м2
. Масса всей колонны,
.
Поверхностная
масса стен 10кг/м2,
оконные переплёты с остеклением 35кг/м2.
Нагрузка
на колонну
от стены
Снеговая
нагрузка.
В данном примере, расчётное значение
веса снегового покрова принято
кн/м2
[2].
Линейная распределённая нагрузка от
снега на ригель рамы:
Опорная реакция ригеля:
Ветровая
нагрузка.
В
данном примере принято
Тип местности В (см. прил. 3 [1]), коэффициент
при высоте до 5 м – 0.5; для 10 м – 0.65; для
20 м – 0.85
Линейная распределённая нагрузка при высоте до 10 м равна 0.77 ∙ 0.65 = 0.5 кн/м; 20 м – 0.77 ∙ 0.85 =0.65 кн/м; 15 м – 0.5+ (0.65-0.5)∙5/10 = 0.57 кн/м.
Вычисляем сосредоточенные силы от ветровой нагрузки
кн
.
Эквивалентные линейные нагрузки – по формуле 12.10 [1]:
;
.
q1=0.65кн/м
10 м
10 м
5 м
15 м
Рис.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.