3.4. Постоянная нагрузка в узлы фермы
Нагрузка от веса покрытия включает в себя нагрузку от веса кровли, профилированного настила и прогонов, а также от веса связей по покрытию.
Для удобства расчетов сведем все нагрузки в таблицу .
Таблица 8.
|
Тип и состав покрытия |
Ед. изм. |
Нормативное значение |
γf |
Расчетное значение |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
КПК |
кН/м2 |
0,3767 |
1,05 |
0,39 |
|
Решетчатые прогоны прогоны ПР-6,2 по серии 1.462.3-17/85 |
кН/м |
0,23 |
1,05 |
0,24 |
|
Примечание: нагрузка от собственного веса фермы определяется автоматически при статической расчете в ППП “SCAD” с учетом предварительно принятых жесткостных характеристик. | ||||
Так как нагрузка от веса покрытия передается через прогоны, то она определится в виде сосредоточенных сил (рисунок 7):
(24)
где p – расчетная нагрузка от веса покрытия,
d – шаг прогонов, м;
Bfr- шаг стропильных ферм, м;
qaпр – расчетная нагрузка от веса прогона, кН/м.
-
средние
прогоны;
-
крайние
прогоны.
4. Статический расчет
Статический расчет выполняем с помощью программного комплекса «SCAD», в основе которого лежит метод конечных элементов. Тип схемы – плоская рама (имеет три степени свободы по x, z, uy). Все узлы сопржения жесткие.
Геометрическая схема приведена на рисунке ниже:
Рисунок
16. Нумерация конечных элементов.
Жесткости заданы предварительно по проектам-аналогам. Номера типов жесткостей приведены на рисунке.
Рисунок 17. Типы жесткостей.
Характеристика заданных сечений сведена в таблицу.
Таблица 3.
|
Номер типа жесткости |
Сечение |
Наименование элемента |
|
2 |
|
балочная часть |
|
3 |
|
крайние колонны |
|
5 |
|
средние колонны |
|
6 |
|
арочная часть |
Статический расчет выполнен для следующих загружений:
1 – собственный вес;
2 – вес покрытия;
3 – снеговая нагрузка;
5 – ветровая нагрузка;
Таблица 4. Максимальные усилия в элементах.
|
Элемент |
№ КЭ |
N, кН |
М, кНм |
|
Арка |
40 |
-1834,17 |
-84,52 |
|
39 |
-1801,88 |
-137,84 | |
|
38 |
-1781,01 |
-130,8 | |
|
37 |
-1762,07 |
-101,1 | |
|
36 |
-1745,29 |
-57,23 | |
|
35 |
-1730,94 |
43,59 | |
|
34 |
-1719,2 |
88,74 | |
|
33 |
-1710,22 |
123,96 | |
|
32 |
-1704,14 |
146,33 | |
|
31 |
-1701,04 |
154 | |
|
Колонна |
1 |
-60,94 |
- |
|
20 |
7,92 |
- | |
|
Балочная часть |
10 |
-12,82 |
-1372,28 |
|
9 |
-9,2 |
-458,53 | |
|
8 |
-5,57 |
585,76 | |
|
7 |
-1,95 |
716,3 | |
|
6 |
-1,95 |
716,3 | |
|
5 |
5,57 |
585,76 | |
|
4 |
9,19 |
-458,53 | |
|
3 |
12,82 |
-1372,28 |
5.Конструктивный расчет
5.1 Подбор сечений элементов конструкции.
После получения РСУ в элементах, требуется проверочный расчет и окончательно определить сечения элементов. Проверочный расчет сведен в таблицу.
По
расчетной температуры воздуха
подбираем сталь. Сталь выбираем по
таблице В.1 [1]. Принимаем
сталь С245, Ry=240
МПа. Проверка
сечений производится по гибкости,
прочности и устойчивости. При этом
сечения элементов фермы принимаются
не менее, принимаемых исходя из
конструктива. Расчетные длины элементов
берется в соответствии с табл. 24[1].
Предельные гибкости растянутых элементов
принимаются по табл. 33[1], сжатых элементов
– по табл. 32[1].
Расчет на прочность проводится по пункту 7.1.1[1].
Для колонн как для центрально сжатого или или растянутого элемента:
где γс – коэффициент надежности по ответственности.
Для арочной и балочной частей как для внецентренно сжатых или растянутых:
Расчет на устойчивость проводится по пункту 7.1.3[1]:
где
φ – коэффициент устойчивости при
центральном сжатии, значение которого
при
:
Значение коэффициента δ следует вычислять по формуле:
где
- условная гибкость стержня
α и β – коэффициенты, определяемые по табл. 7[1] в зависимости от типов сечений.
Проверка прогиба:
f<fu
где f вычисляется по формуле:
fu
принимается по таблице приложения Е
.
Результаты вычислений сводятся в таблицу.
|
элемент |
№ КЭ |
N, кН |
М, кНм |
A, см2 |
Расчетные длины |
Моменты инерции |
Радиусы инерции, см |
Гибкости |
Прогиб |
Предельный прогиб, см |
Проверка N/(φx∙A∙Ry∙Υc)≤1 |
Проверка на прочность | |||||||||||
|
lx |
ly |
Ix |
Iy |
|
|
|
|
|
|
|
| ||||||||||||
|
Арка |
40 |
-1834,17 |
-84,52 |
127,04 |
222 |
222 |
7201,6 |
43086 |
1,6766 |
2,05333333 |
79,40 |
0,635273794 |
1,6766 |
2,05333333 |
0,635273794 |
0,60 | |||||||
|
39 |
-1801,88 |
-137,84 |
127,04 |
222 |
222 |
7201,6 |
43086 |
1,6766 |
2,05333333 |
79,40 |
0,624089994 |
1,6766 |
2,05333333 |
0,624089994 |
0,59 | ||||||||
|
38 |
-1781,01 |
-130,8 |
127,04 |
222 |
222 |
7201,6 |
43086 |
1,6766 |
2,05333333 |
79,40 |
0,616861567 |
1,6766 |
2,05333333 |
0,616861567 |
0,59 | ||||||||
|
37 |
-1762,07 |
-101,1 |
127,04 |
222 |
222 |
7201,6 |
43086 |
1,6766 |
2,05333333 |
79,40 |
0,610301605 |
1,6766 |
2,05333333 |
0,610301605 |
0,58 | ||||||||
|
36 |
-1745,29 |
-57,23 |
127,04 |
222 |
222 |
7201,6 |
43086 |
1,6766 |
2,05333333 |
79,40 |
0,604489769 |
1,6766 |
2,05333333 |
0,604489769 |
0,57 | ||||||||
|
35 |
-1730,94 |
43,59 |
127,04 |
222 |
222 |
7201,6 |
43086 |
1,6766 |
2,05333333 |
79,40 |
0,599519576 |
1,6766 |
2,05333333 |
0,599519576 |
0,57 | ||||||||
|
34 |
-1719,2 |
88,74 |
127,04 |
222 |
222 |
7201,6 |
43086 |
1,6766 |
2,05333333 |
79,40 |
0,59545337 |
1,6766 |
2,05333333 |
0,59545337 |
0,57 | ||||||||
|
33 |
-1710,22 |
123,96 |
127,04 |
222 |
222 |
7201,6 |
43086 |
1,6766 |
2,05333333 |
79,40 |
0,592343102 |
1,6766 |
2,05333333 |
0,592343102 |
0,56 | ||||||||
|
32 |
-1704,14 |
146,33 |
127,04 |
222 |
222 |
7201,6 |
43086 |
1,6766 |
2,05333333 |
79,40 |
0,590237265 |
1,6766 |
2,05333333 |
0,590237265 |
0,56 | ||||||||
|
31 |
-1701,04 |
154 |
127,04 |
222 |
222 |
7201,6 |
43086 |
1,6766 |
2,05333333 |
79,40 |
0,589163564 |
1,6766 |
2,05333333 |
0,589163564 |
0,56 | ||||||||
|
Колонна |
1 |
-60,94 |
- |
549 |
350 |
350 |
87500 |
87500 |
|
|
180,00 |
0,00505444 |
|
|
0,00505444 |
0,00 | |||||||
|
20 |
7,92 |
- |
133,44 |
420 |
420 |
9003 |
211825 |
|
|
400,00 |
-0,002836551 |
|
|
-0,002836551 |
0,00 | ||||||||
|
Балочная часть |
10 |
-12,82 |
-1372,28 |
130,24 |
300 |
300 |
7201,6 |
43086 |
1,6766 |
2 |
79,40 |
0,004518371 |
1,6766 |
2 |
0,004518371 |
-0,02 | |||||||
|
9 |
-9,2 |
-458,53 |
130,24 |
300 |
300 |
7201,6 |
43086 |
1,6766 |
2 |
79,40 |
0,003242512 |
1,6766 |
2 |
0,003242512 |
-0,01 | ||||||||
|
8 |
-5,57 |
585,76 |
130,24 |
300 |
300 |
7201,6 |
43086 |
1,6766 |
2 |
79,40 |
0,00196313 |
1,6766 |
2 |
0,00196313 |
0,01 | ||||||||
|
7 |
-1,95 |
716,3 |
130,24 |
300 |
300 |
7201,6 |
43086 |
1,6766 |
2 |
79,40 |
0,000687272 |
1,6766 |
2 |
0,000687272 |
0,01 | ||||||||
|
6 |
-1,95 |
716,3 |
130,24 |
300 |
300 |
7201,6 |
43086 |
1,6766 |
2 |
79,40 |
0,000687272 |
1,6766 |
2 |
0,000687272 |
0,01 | ||||||||
|
5 |
5,57 |
585,76 |
130,24 |
300 |
300 |
7201,6 |
43086 |
1,6766 |
2 |
400,00 |
-0,00196313 |
1,6766 |
2 |
-0,00196313 |
0,01 | ||||||||
|
4 |
9,19 |
-458,53 |
130,24 |
300 |
300 |
7201,6 |
43086 |
1,6766 |
2 |
400,00 |
-0,003238988 |
1,6766 |
2 |
-0,003238988 |
-0,01 | ||||||||
|
3 |
12,82 |
-1372,28 |
130,24 |
300 |
300 |
7201,6 |
43086 |
1,6766 |
2 |
400,00 |
-0,004518371 |
1,6766 |
2 |
-0,004518371 |
-0,03 | ||||||||
Принятые элементы приведены в таблице:
|
Номер типа жесткости |
Сечение |
Наименование элемента |
|
2 |
|
балочная часть |
|
3 |
|
крайние колонны |
|
5 |
|
средние колонны |
|
6 |
|
арочная часть |
