Металлические каркасные здания (стр. 2 из 4)
1.нагрузки от собственного веса несущих и ограждающих конструкций;
2.нагрузки от стационарного технологического оборудования;
3.от действия мостовых опорных кранов;
4.от климатических воздействий;
5.нагрузки от особых воздействий, которые, как правило, являются динамическими.
Мы ограничимся нагрузками статического характера.
1.4.1 Выбор стропильных конструкций и связей, их описание. Кровельное покрытие
Для зданий рассматриваемого каркасного типа применяются в основном унифицированные полигональные фермы покрытий (стальные), которые разработаны для пролетов от 18 до 51 м.
Высота на опоре унифицированных ферм является одинаковой, hоп=2100 мм, уклон верхнего пояса принят1:10.
В данном проекте пролет ТО составляет 42 м, унифицированная стальная ферма, которая подходит в этом случае, изображена на рис. 2.
Для поясов используется сталь повышенной прочности 14Г2. пояса могут быть из спаренных неравнобоких уголков или с использованием тавров.
Для покрытия здания используются следующие кровельные плиты: конструкция с использованием профилированного оцинкованного стального настила (высота 60÷80 см). Этот настил используется как элемент комплексных кровельных плит полной заводской готовности. Основным несущим элементом такой плиты покрытия являются продольные ребра, имеющие высоту 400 мм, выполненные в виде либо фермы с параллельными поясами, либо широкополочного двутавра с перфорированной стенкой, либо в виде гнутого профиля напоминающего швеллер. Для подсчета нагрузок от массы укрупненного блока плиты полной заводской готовности будем считать, что при размерах ТО Вк×Lто=12×42, вес блока 74 тс.
1.4.2 Назначение формы и размеров поперечного сечения колонны и ригелей
Назначение формы и размеров рассматриваем как предварительное. Обозначения рассматриваемых далее сечений приведены на рис. 3.
Сечение 1–1
Используем прокатный двутавр 70Б2:
А=178 см2;
Yy=146000 cм4;
Wy=4170 см3;
Yх=5490 cм4;
Wх=422 см3.
Сделаем проверку по условию жесткости.
2)
Сечение 2–2
Двутавры используем те же, что и в сечении 1–1. Т.к. h
А=2Аветви=2*178см2=356см2
Сечение 3–3
Замена фермы сплошным стержнем эквивалентной жесткости, ось которого совпадает с осью нижнего пояса фермы.
Yр=(2÷6) Yy, где Yр – момент ригеля, Yy – момент инерции нижней части решетчатой колонны на которую опирается ферма.
Yр=4*2215201см4=8860804 см4
Сечение 4–4
Двутавры используем те же, что в сечении 1–1.
Характеристики выбранного сечения:
А=2Аветви+Астенки=2·178см2+150 см·0.8 см=476см2;
Yy=Yyдв+Yycт, где
,Ууcт=
; т.о. Yy=2294500см4+225000см4=2519500см4.Для стеки – вставки используется прокатная толстолистовая сталь (ГОСТ 19903–74).
Сечение 5–5
Для сечения 5–5 используем двутавр 100Б2:
А=321 см2; Yz=14250 cм4; Wz=890 см3; Yy=521660 cм4;
Wy=10430 см3.
Сечение 6–6
В сечении 6–6 используем тот же двутавр, что и в сечении 1–1 – 70Б2:
А=178 см2;
Yy=146000 cм4;
Wy=4170 см3;
Yz=5490 cм4;
Wz=422 см3.
Сечение 7–7
Используем то же сечение, что и в случае сечения 4–4, только в этом случае мы имеем другую высоту стенки – вставки.
Высота стенки из условия жесткости
, из рекомендаций мы примем высоту стенки равную 800 мм.А=2Аветви+Астенки=2·178см2+80 см·1 см=436см2;
Yy=Yyдв+Yycт, где
,Ууcт=
; т.о. Yy=861600см4+42667см4=904267см4.Для стенки – вставки использована сталь широкополосная универсальная (ГОСТ 82–70).
1.4.3 Выбор и описание элементов междуэтажных перекрытий, стеновых и оконных панелей
1. В качестве перекрытий используются сборные железобетонные ребристые плиты с ребрами вниз, имеющие номинальные размеры 3,0×12 (ПНРС 12–3), толщина плиты – 600 мм.
Gпл=20÷20,6 тс, gн=20/12*3=0,56 тс/м2,
– чистый цементный пол по ж/б плите (толщина 3 см).2. Стеновые панели могут быть: армопенобетонные (ячеистые) и керамзитобетонные (легкобетонные); и иметь размеры: 1,2×1,2, 1,8×1,2,1,2×6, 1,8×6. В данном курсовом проекте будут использоваться армопенобетонные панели. Как правило, это однослойные панели, имеющие наружные фактурные слои. Толщина этих плит может быть: 200, 250 (240), 300 мм. Панели маркируются следующим образом: ПСЯ-12–18–2 (для примера). Плотность таких плит γ=1,05 тс/м3
3. Оконные панели. Наиболее распространенным типом оконного заполнения является применение типовых оконных панелей. В курсовом проекте будем использовать рядовые панели с двойным остеклением марки ПДу 1,8–12, имеющие размеры 1800×12000 мм, общая масса панели 1253 кгс.
2 Расчет усилий в элементах каркаса при статических воздействиях
2.1 Выбор и обоснование расчетной схемы и метода расчета
Сбору нагрузок и выполнению расчетов плоской поперечной рамы каркаса предшествует построение расчетной схемы, т.е. представление данного реального объекта в виде идеализированной схемы или схематического чертежа, выполненного по геометрическим осям стержней, проходящим через центры тяжести назначенных на предваритёльном этапе сечений элементов.
Для расчета рамы выбран метод конечных элементов в форме перемещений, т. к.для этот метод в рамках принятой расчетной схемы для стержневых систем считается достаточно точным. При решении поставленных задач с использованием МКЭ в качестве конечного элемента принят прямолинейный стержень постоянного поперечного сечения с жесткими или шарнирными узлами.
2.2 Нагрузки, действующие на раму каркаса, и их сочетания
Поперечные рамы каркаса главного корпуса АЭС проектируются на действие следующих видов нагрузок основных сочетаний:
– собственный вес элементов рамы;
3) – технологические нагрузки от стационарного оборудования и трубопроводов;
– крановые нагрузки (вертикальные и горизонтальные);
– снеговые нагрузки на покрытие;
– нагрузки от ветрового давления.
Нагрузки от собственного веса элементов рамы являются постоянными, технологические нагрузки относятся к временным длительно действующим, а остальные – к временным кратковременным. Все нагрузки имеют нормативные и расчетные значения. Расчеты элементов рамы на прочность и устойчивость (расчеты по первой группе предельных состояний) выполняются по расчетным нагрузкам, величины которых определяются путем умножения нормативных нагрузок на коэффициенты надежности по нагрузке (коэффициенты перегрузки), установленные нормами. Перечисленные виды воздействий относятся к режиму нормальной эксплуатации зданий главного корпуса.
Для проектирования элементов поперечной рамы требуется знать усилия в них от каждой нагрузки (воздействия) отдельно, в связи с чем сбор нагрузок производится от каждого воздействия в отдельности.
В курсовом проекте рассматривается только одно сочетание нагрузок – основное.
2.3 Расчет усилий в элементах рамы и построение комбинаций усилий в расчетных сечениях
Расчет усилий осуществляется МКЭ (методом конечных элементов) в расчетном комплексе SCAD, результаты расчетов приведены в П – 3.
Будем рассматривать 4 расчетных сечения колонны крайнего ряда.
Мы рассматриваем 1 сочетание нагрузок, для которого будут построены 2 комбинации усилий. Цель построения комбинаций состоит в том, чтобы в назначенных 4-х сечениях получить максимальные изгибающие моменты и соответствующие им продольные силы.
Для колонны крайнего ряда наиневыгоднейшее сочетание 1 – основное:
1 соч-е=СВ+0,95·ТОД+КК+0,8·СК+0,6·ВК, где СВ – постоянная нагрузка от собственного веса, ТОД – временная длительнодействующая нагрузка от стационарного технологического оборудования, ко временным кратковременным нагрузкам относятся: КК – нагрузки от мостовых кранов с полным нормативным значением, СК – снеговая нагрузка с полным нормативным значением, ВК – ветровая нагрузка.
3. Расчет несущей способности элементов каркаса ГК
Рассматривается ступенчатая колонна крайнего ряда каркаса здания – ряд А.
Колонна имеет верхнюю часть в виде сплошностенчатого двутаврового поперечного сечения и нижнюю часть в виде двухветвевой решетчатой колонны.
По результатам расчета установлено, что 3 сечения колонны испытывают совместное действие сжатия и изгиба (1–1,2–2,3–3), сечение 4–4 испытывает центральное сжатие (изгиб. момета нет). В таком случае, несущая способность колонны определяется ее устойчивостью.