4.2 Расчеты металлических конструкций

П р и м е р 2. Опорный раскос стропильной фермы выполнен из уголков 125х8 из стали с расчетным сопротивлением 240МПа. Расчетная длина стержня l_х = l_у = 2,4м (рис 4.2). Требуется определить, выдержит ли этот стержень расчетное усилие N=600кН. По сортаменту уголок 1258 имеет следующие характеристики: площадь сечения А = 19,7м², момент инерции I_Х = 294 см⁴ и радиус инерции i_x =3,87 см.

Рис. 4.2 Расчетная схема и сечения раскоса

Определим гибкость стержня λ_х:

λ_x=l_x/i_x = 240/3,87 = 62,02 где 1_Х - расчетная длина раскоса.

При этой гибкости коэффициент продольного изгиба φ = 0,8 [50].

Напряжение в стержне σ:

σ = N/φА =600/0,8 ∙ 39,4 = 17,07 кН/см² = 171 МПа.

171МПа<240МПа.

Напряжение в стержне меньше расчетного сопротивления. Следо­ватель-но, опорный раскос недонапряжен.

4.3 Расчеты металлических конструкций

Пример 3. Балка рабочей площадки составного двутаврового сечения из полок 30020 мм и стенки 120010 мм. Она изготовлена из стали с расчетным сопротивлением R = 210 МПа. Расчетный пролет балки 12 м (рис. 4.3).

Рис. 4.3 Расчетная схема и сечение балки.

Расчетная нагрузка 150 кН/м. Геометрические характеристики сечения:

Площадь балки А:

А=2b_пt_п+h_стt_ст

А=2·30·2+120·1=240 см².

Момент инерции:

I_x=2b_пt_п³/12+2·b_пt_п(h/2)²+t_стh_ст³/12;

I_х=2·30·2³/12+2·30·2·61²+1·120³/12=590000см⁴.

Момент сопротивления W_x:

W_x=2I_x/h=590000/62=9518см³.

Расчетный момент в середине балки М_max:

М_max=ql²/8=150·12²/8=2700кНм.

Напряжение в крайних волокнах балки а:

а = M_max /W_X= 270000 / 9518 = 28,4 кН/см² = 284 МПа

284МПа>210МПа.

Балка не проходит на прочность и требуется ее усиление.

Практическое занятие 5 Поверочные расчеты кирпичных и каменных конструкций Учет действительных условий работы конструкций.

Расчет зданий и сооружений и определение усилий в конструктивных элементах от эксплуатационных нагрузок проводятся на основе методов строительной механики и сопротивления материалов.

Расчеты могут осуществляться инженерными методами на ПЭВМ с использованием программ «ЛИРА», «Мономах», «SCAD» и других.

Расчеты выполняют на основании и с учетом уточненных обследованием: - геометрических параметров сооружения и его конструктивных элементов - пролетов, высот, размеров расчетных сечений несущих конструкций;

- фактических опираний и сопряжений несущих конструкций, их реальной расчетной схемы здания или сооружения;

- расчетных сопротивлений материалов, из которых выполнены конструкции здания или сооружения;

- дефектов и повреждений, влияющих на несущую способность конструкций здания или сооружения;

- фактических нагрузок, воздействий и условий эксплуатации здания или сооружения.

Реальная расчетная схема определяется по результатам натурного обследования, которая должна отражать:

- условия опирания или соединения с другими смежными строительными конструкциями, деформативность опорных креплений;

- геометрические размеры сечений, величины пролетов, эксцентриситетов;

- вид и характер фактических (или требуемых) нагрузок, точки их приложения или распределение по конструктивным элементам;

- повреждения и дефекты конструкций.

Расчет несущей способности каменных и армокаменных конструкций выполняют в соответствии со СНиП II-22-81.

Расчет конструкций зданий и сооружений, эксплуатируемых в сейсмических районах, выполняют в соответствии со СНиП РК 2.03-30-2006.

На основании проведенного расчета определяют:

- усилия в конструкциях от эксплуатационных нагрузок и воздействий, в том числе и сейсмических;

- несущую способность этих конструкций.

Сопоставление этих величин показывает степень реальной загруженности конструкций по сравнению с ее несущей способностью.

На основании проведенного обследования несущих конструкций здания или сооружения, выполнения проверочных расчетов и анализа их результатов делается вывод о категории технического состояния этих конструкций и может быть принято решение об их дальнейшей эксплуатации. В случае если усилия в конструкциях превышают ее несущую способность, то состояние таких конструкций должно быть признано недопустимым или аварийным.