Проектирование стального каркаса одноэтажного промышленного здания (стр. 2 из 7)

1.2.Статический расчет рамы на каждый вид нагрузки

Определяем внутренние силовые факторы от трех видов нагрузки для четырех сечений колонны: А,В,С и Д. При этом следует учитывать, что рассматривается рама с жесткими узлами сопряжения ригеля и колонны.

Постоянная нагрузка от собственного веса

1) Изгибающий момент

кг*м

Где к:

к=I_р/I_к*H/L=25*20,5/30 = 17,1

I_р/I_к- соотношение жесткостей ригеля и колонны, предварительно принят равным 25.

кг*м

2) Поперечная и продольная силы

Реакции опорных закреплений рамы могут быть найдены по следующим формулам: составляют:

Вертикальная:

V_А=V_В = qL/2 = 836,4*30/2 = 12546 кг

Горизонтальная:

кг

Эпюры М, N и Q представлены на рисунке 2.6:

Рис. 2.6 Эпюры М, N и Q

Постоянная нагрузка от веса колонны и стенового ограждения

При данном загружении усилий в ригеле не возникает. Возникает лишь продольное усилие в колоннах:

кг

т

Эпюра N представлена на рисунке:

Снеговая нагрузка

Данное загружение эквивалентно загружению от веса шатра 1) Изгибающий момент

кг*м

Где к:

к=I_р/I_к*H/L=25*20,5/30 = 17,1

I_р/I_к- соотношение жесткостей ригеля и колонны, предварительно принят равным 25

кг*м

2) Поперечная и продольная силы

Реакции опорных закреплений рамы могут быть найдены по следующим формулам: составляют:

Вертикальная:

V_А=V_В = qL/2 = 1440*30/2 = 21600 кг

Горизонтальная:

кг

Ветровая нагрузка

1)Изгибающий момент

кг*м

кг*м

кг*м

кг*м

2)Поперечная и продольная силы

H_А = H*[3q_э+q_э’]/4 + (W+W’)/2

H_В = H*[q_э+3q_э’]/4 + (W+W’)/2

V_A= V_B= H²*[q_э+q_э’]/(6*L) + (W’+W)*H/(2*L)

H_А = 3/4*215,11*20,5+ 1/4*161,33*20,5+ 500,62 =4634,75 кг

H_В = 1/4*215,11*20,5+ 3/4*161,33*20,5+ 500,62 =4083,51 кг

V_A= V_B= 20,5*(215,11+161,33)/(6*30) +(572,14+429,1)*20,5/(2*30) = 1220,97 кг

Эпюры М, N и Q представлены на рисунке 2.8:

Рис. 2.8 Эпюры М, N и Q

При данном загружении следует определить поперечную силу в колонне в сечении С и D. Q_CQ_D – определяется из суммы проекций всех сил на ось X

Q_С=H_А-q_э*H= 4634,75-215,11*20,5= 225 кг

Q_Д= H_В-q_э’*H= 4083,51-161,33*20,5= 776,25 кг

1.3 Определение усилий в сечениях рамы при расчётных сочетаниях нагрузок.

Расчётные усилия моменты, продольные усилия и перерезывающие силы в сечениях рамы 1, 2, 3, 4 от каждой из нагрузок раздельно приведены в таблице

Определение расчётных усилий для подбора сечения стержня колонны в плоскости действия

момента (в плоскости рамы) и из её плоскости.

В таблице (продолжение) приведены расчётные усилия в сечениях рамы в трёх сочетаниях нагрузок:

- 1-е сочетание: суммарная постоянная + снеговая нагрузки;

- 2-е сочетание: суммарная постоянная + ветровая нагрузки;

- 3-е сочетание: суммарная постоянная + 0,9*(снеговая + ветровая) нагрузки.

1-1			2-2			3-3			4-4
M	N	Q	M	N	Q	M	N	Q	M	N	Q
Покрытие	3,29	-12,55	-0,48	3,29	-12,55	0,48	-6,57	-12,55	-0,48	-6,57	-12,55	0,48
стены + колоны	-	-21,34	-	-	-21,34	-	-	-	-	-	-	-
Снег	5,66	-21,6	-8,28	5,66	-21,6	8,28	-11,32	-21,6	-8,28	-11,32	-21,6	8,28
Ветер	-32,44	1,22	4,63	30,56	-1,22	4,08	17,37	1,22	-0,26	-19,26	-1,22	0,78
Пост + снег	8,95	-55,49	-8,76	8,95	-55,49	8,76	-17,89	-34,15	-8,76	-17,89	-34,15	8,76
Пост+ветер	-29,15	-33,0	4,15	33,85	-33,0	4,56	10,8	-11,33	-0,74	-25,83	-13,77	1,26
Пост + 0.9*ветер + 0,9снег	-20,81	-52,23	-3,77	35,89	-54,43	11,6	1,269	-30,89	-8,17	-34,09	-33,09	8,63

Анализ усилий и моментов показывает, расчётное сечение - в сечении 2 рамы, то есть правая колонна, 3-е сочетание нагрузок, верхняя треть расчётной длины:

М = 35,89тм

N = -54,43т

Q = 11,6т

Для проверки прочности колонны из плоскости действия изгибающего момента определяется максимальный момент и сжимающая сила в средней трети расчётной длины верхней половины колонны и в средней трети расчётной длины нижней половины колонны, так как колонна имеет одну распорку. Значения момента и сжимающей силы можно определить по формулам или графически.

2.Проектирование стропильной фермы

заданного очертания

2.1 Определение усилий в элементах фермы.

И инженерных расчётах применяют следующую методику определения усилий в стержнях стропильных ферм. Вначале определяют усилия от вертикальной нагрузки, рассматривая ферму как свободно опёртую. Упругое прикрепление фермы к колоннам учитывают путём приложения к опорам шарнирно опёртой фермы рамных изгибающих моментов и продольной силы, которые берут из таблицы расчётных усилий колонны в верхних сечениях.

При расчёте фермы на вертикальные нагрузки предполагают, что в узлах – идеальные шарниры, стержни прямолинейны и их оси пересекаются в центре узлов. Внешние силы передаются на ферму в узлах. В стержнях возникают только осевые усилия.

2.1.1 Определение усилий в каждом стержне фермы от единичной нагрузки, приложенной к узлам верхнего пояса левой половины фермы.

В курсовом проекте при определении усилий в стержнях фермы используется табличный метод расчёта на единичные узловые нагрузки, заданные на половине фермы (таблица 2).

По таблице 2. заполняются графы 3 и 4 таблицы 2.2.

Графа 6 таблицы 2.1 заполняется суммой значений граф 3 и 4 – получаем усилия в стержнях фермы от единичных нагрузок по всей ферме.

2.1.2 Определение узловой нагрузки.

На ферму действует 2 вида нагрузок

1) Постоянная нагрузка G

2) Временная нагрузка от снега Р

G = q_покр* d = 836,4 * 3 = 2509,2 кг

Р = q_сн* d = 1440 * 3= 4320 кг

2.1.3 Определение усилий в стержнях фермы от расчётной узловой нагрузки

Определение усилий в стержнях приведено в таблице 2.

- В гр. 6 – приведены усилия от нагрузки собственного веса покрытия, полученные умножением усилий от единичных нагрузок (гр. 5) на значение узловой нагрузки G.

- В гр. 7 – приведены усилия от снеговой нагрузки, полученные умножением усилий от единичных нагрузок (гр. 5) на значение узловой нагрузки Р. Для раскоса "д-е" в гр. 7 пишем два значения усилий: первое снег на всей ферме и второе, когда снег на правой половине фермы, полученное умножением значения гр. 4 на Р. Таким образом получили значения усилия от снеговой нагрузки: положительное и отрицательное.

- В гр 8 – приведены усилия "Н" от опорного момента (см. табл 12*):

- Н¢ = М^-/h₀ = 14,72т

Отрицательный момент Моп даёт растяжение в верхнем поясе (+) и сжатие в нижнем (-). Влияние опорного момента сказывается только в крайних панелях.

- В гр 9 – заполняем продольной силой в ригеле. Продольная сила действует как сжимающая на нижний пояс фермы. Сжимающая сила:

- N= 7,70т

- В графе 10 представлены расчётные усилия в элементах фермы, получены суммированием усилий от узловых нагрузок, момента и продольной силы в ригеле.

Верхний пояс – сжатие по всем панелям, максимальное сжатие в центральной панели.

Нижний пояс – растяжение по всем панелям. В крайней панели два случая: собственный вес (гр 6) минус сжимающее усилие от момента в ригеле (гр 8)и продольной силы в ригеле (гр 9) ветровой нагрузки и собственный вес (гр. 6) плюс усилие от снеговой нагрузки (гр 7) минус продольная сила в ригеле.