Проектирование физкультурно-оздоровительного комплекса (стр. 8 из 36)

С наветренной стороны:

– для части здания, высотой до 5 м

w_m1 = 380 ∙ 0,75 ∙ 0,8 = 228 Н/м²

- то же, высотой до 10м, k = 1,0,

w_m2= 380 ∙ 1,0 ∙ 0,8 = 304 Н/м²

В соответствии с линейной интерполяцией с наветренной стороны:

- на высоте 9,45 м над ур.ч.п.

w_m3 = 380 ∙ 0,972 ∙ 0,8 = 296 Н/м²

Переменную по высоте ветровую нагрузку заменяют равномерно распределенной, эквивалентной по моменту в заделке консольной балки длиной 9,45 м:

– с наветренной стороны

w_m^ЭКВ = w_m2 ∙ α, (35)

где a = 1 при H £ 10 м,

w_m^ЭКВ = 304 ∙ 1 = 304 Н/м²

– с подветренной стороны

w_ms^ЭКВ = w_m^ЭКВ ∙ Се₃/Се =

= -190 Н/м², (36)

Расчетная равномерно распределенная линейная нагрузка q_В от ветрового напора на колонну до отметки 8,450 над ур.ч.п., кН/м:

- с наветренной стороны:

q_В = w_m^ЭКВ ∙ В ∙ γ_f ∙ γ_Н, (37)

где В – то же, что в формуле (19);

γ_f = 1,4 – коэффициент надежности по ветровой нагрузке, принимаемый согласно п. 6.11 СНиП 2.01.07-85*.

q_В = 0,304 · 6 · 1,4 · 0,95 = 2,42 кН/м

- с подветренной стороны:

q_Вs = w_ms^ЭКВ ∙ В ∙ γ_f ∙ γ_Н, (38)

q_Вs= - 0,19 · 6 · 1,4 · 0,95 = -1,52 кН/м

Расчетная равномерно распределенная линейная нагрузка q_В^* от ветрового напора на покрытие, кН/м:

- с наветренной стороны:

q_В^* = w₀ ∙Се₁ · В ∙ γ_f · γ_Н, (39)

q_В^*= 0,38 ∙ (-0,4) · 6 ∙ 1,4 · 0,95 = -1,2 кН/м

- с подветренной стороны:

q_Вs^* = w₀ ∙Се₂ · В ∙ γ_f · γ_Н, (40)

q_Вs^* = 0,38 ∙ (-0,4) · 6 ∙ 1,4 · 0,95 = -1,2 кН/м

Схема распределения временных нагрузок приведена на рисунке 9.

Рисунок 9

2.2.3 Сочетания нагрузок

Расчет конструкции рамы выполняется с учетом неблагоприятных сочетаний нагрузок. Для расчета используются основные сочетания, состоящие из постоянных, длительных и кратковременных нагрузок.

В соответствие с п. 1.12, 1.13 СНиП 2.01.07-85* учитывается сочетание, включающее постоянную и две временные нагрузки с коэффициентами сочетаний для длительных y₁ = 0,95, для кратковременных y₁ = 0,9.

Сочетания, включающие постоянную и одну временную нагрузку (длительную или кратковременную) применяются без коэффициентов y₁.

2.2.4 Расчетная схема

Расчетная схема поперечной рамы – это многократно статически неопределимая сквозная система с жесткими узлами. При определении усилий жесткостью узлов пренебрегаем. В дальнейшем жесткость узлов учитывается при определении расчетных длин стержней рамы.

Исследования действительной работы поперечных рам показали, что такое приближение приводит к очень небольшим погрешностям в величине нормальных сил, действующих в элементах. Расчетная схема рамы приведена на рисунке А.1 приложения А.

2.2.5 Статический расчет

Статический расчет рамы выполнен на ПЭВМ с использованием вычислительного комплекса STARK_ES_S версии 2.2. Вычислительный комплекс основан на применении метода конечных элементов по стандарту метода перемещений.

ПЭВМ автоматически выдает расчетные усилия в стержнях с учетом требуемых сочетаний нагрузок. В соответствии с классификацией сочетаний нагрузок усилия определены отдельно для каждого вида сочетаний, несущая способность стержней проверяется по окончательному расчетному наибольшему усилию.

Усилия в элементах рамы при статическом расчете на первое и второе сочетания приведены в таблицах А1 и А2 приложения А соответственно.

Номера стержней рамы приведены на рисунках А.2, А.3, А.4, А.5, А.6, А.7 приложения А.

Эпюра М в элементах рамы приведена на рисунках А.8, А.9, А.10, А.11 приложения А.

Эпюра Q в элементах рамы приведена на рисунках А.12, А.13, А.14, А.15 приложения А.

Эпюра N в элементах рамы приведена на рисунках А.16, А.17, А.18, А.19.

2.2.6 Подбор сечений стержней рамы

2.2.6.1 Подбор сечений сжатых стержней

Подбор сечений сжатых стержней начинается с определения требуемой площади по формуле:

, (41)

где

– коэффициент условий работы, принимаемый согласно таблице 6* СНиП II-23-81*;

N – расчетное усилие;

Ry – расчетное сопротивление стали сжатию по пределу текучести;

j - коэффициент продольного изгиба.

Коэффициент продольного изгиба является функцией гибкости

,

где l₀ – расчетная длина стержня;

- радиус инерции сечения.

При предварительном подборе сечения элемента задаемся гибкостью, по которой определим соответствующую величину j и площадь А по формуле (41).

Задавшись гибкостью l, определим также требуемые радиусы инерции сечения по формулам:

, (42)

где

- расчетная длина стержня в плоскости рамы;

, (43)

где

- расчетная длина стержня из плоскости рамы.

В соответствие с требуемыми радиусами инерции и площадью сечения по сортаменту подбирается подходящий калибр профиля.

Подбор сечения сжатого раскоса производится по максимальному расчетному усилию в элементе №38 второго сочетания N = 481,81кН.

Расчетные длины стержня определены в соответствии с п. 6.1 СНиП 2-23-81* и составляют:

м; м. Материал – сталь С255; Ry = 250 МПа. Коэффициент условий работы =1.

Принятое сечение – два равнополочных уголка. Задаемся гибкостью l = 100 и, следовательно, согласно таблице 72 СНиП II-23-81* j = 0,542.

Требуемая площадь сечения:

см².

Требуемые радиусы инерции:

см;

см.

По ГОСТ 8509-93 принимаем сечение из двух стальных горячекатаных равнополочных уголков 80х7:

А = 21,7см²;

i_X = 2,45 см.

Наибольшая гибкость стержня относительно оси х-х:

= 39 и по наибольшей гибкости находим j = 0,894.

Напряжение

кН/см² < кН/см².

Оставляем принятое сечение из двух равнополочных уголков 80х7.

2.2.6.2 Подбор сечений растянутых стержней

Для растянутых раскосов также используем сечение из двух равнополочных уголков 80х7.

Проверка сечения растянутого раскоса производится по максимальному расчетному усилию в элементе №50 второго сочетания N = 106,93кН.

Согласно СНиП II-23-81* расчет на прочность элементов, подверженных центральному растяжению силой N, следует выполнять по формуле:

, (44)

кН/см² < кН/см².

2.2.6.3 Подбор сечений стержней при действии продольной силы и момента (внецентренное сжатие)

Согласно СНиП II-23-81* расчетные значения продольной силы N и изгибающего момента М в стержнях следует принимать для одного и того же сочетания нагрузок, причем изгибающий момент принимается равным наибольшему моменту в пределах средней трети длины панели пояса.

Предварительный подбор сечения производится как для центрально сжатого стержня с использованием формулы проверки устойчивости в плоскости изгиба:

, (45)

где jе – коэффициент понижения несущей способности стержня при внецентренном сжатии, определяемый для сплошностенчатых стержней в зависимости от условной гибкости l и приведенного эксцентриситета

;

, (46)

где h – коэффициент влияния формы сечения, определяемый по таблице 73 СНиП II-23-81*;

Относительный эксцентриситет:

, (47)

где

– эксцентриситет;

Wc – момент сопротивления сечения для наиболее сжатого волокна;

r_х – расстояние о горизонтальной оси до края ядра сечения.

Подбор сечения сжато-изгибаемого стержня пояса ригеля производится по максимальному расчетному усилию в элементе № 77 второго сочетания N = 391,25кН, М = =1,01 кН·м.