Каркас одноэтажного промышленного здания

1.

Санкт-Петербургский Политехнический Университет
Петра Великого
Инженерно-строительный институт
Кафедра «Строительная механика и строительные конструкции»
Курсовой проект
Дисциплина: Конструкции из дерева и пластмасс
Каркас одноэтажного промышленного здания
• Выполнила:
Логинова И.И. 43102/1
• Руководитель:
профессор Кононова М.Ю.
Санкт-Петербург
2015

2. Исходные данные

• Одноэтажное промышленное здание расположено на территории г.Уфа во
втором климатическом районе.
• длина здания lзд=68 м
• пролет здания lпр=16,8 м
• высота здания Н=4,35 м
• тип фермы – полигональная
2/21

3. Конструктивная схема здания

Каркас здания состоит из поперечных рам, установленных вдоль здания с
определенным шагом, образованных двумя колоннами и ригелями, соединенных
между собой связями.
1 - Нижний пояс
2 - Верхний пояс
3 - Раскосы
4 - Стойки
Точки пересечения элементов фермы – узлы.
Выделяют несколько характерных узлов:
5 – опорный
6 – коньковый
7 – центральный узел нижнего пояса
В проекте рассмотрена равнопанельная
ферма с шагом d = 2,1 м.
Высота полигональной фермы зависит от
пролета и вычисляется по формуле:
Шаг рам а = 3660 мм, а у торцов здания
он равен 0,8∙3660=2890 мм.
3/21

4. Связи

Связи обеспечивают пространственную
жесткость, геометрическую неизменяемость
каркаса, устойчивость отдельных его элементов.
1-вертикальные связи между фермами,
объединяющие центральные стойки и опорные
стойки соседних ферм;
2-горизонтальны связи в плоскости верхнего
пояса, объединяет соседние верхние пояса,
расположены в двух торцах здания на расстоянии
не более 30 м;
3-горизонтальные связи плоскости нижнего
пояса, объединяющие нижние пояса соседних
ферм;
4-вертикальные связи в плоскости колонн,
расположены в двух торцах здания на расстоянии
не более 30 м;
5-горизонтальная обвязка каркаса балками
4/21

5. Конструирование и расчет настила

Рабочий настил служит основанием под кровлю. Рассматривается два вида сочетания нагрузок:
• постоянная (собственный вес) + временная (снеговая)
• постоянная + временная (вес сосредоточенного груза - ремонтного рабочего 100 кгс)
Принята теплая кровля.
№ Вид нагрузки
ᵞf
g
1 3-слойный
гидроизоляционный
ковер из рубероида
2 Цементная стяжка 20
мм
3 Утеплитель h=60 мм
4 Пароизоляция
5 Рабочий настил
∑
10,0
1,3
13,0
36,0
1,3
46,8
6,0
1,3
7,8
3,0
12,5
1,3
1,1
3,9
13,75
67,5
85,25
Снеговая нагрузка:
5/21

6. Расчет на 1 сочетание нагрузок постоянная + снеговая

Расчет на 2 сочетание нагрузок
постоянная + вес человека
Нагрузки от сосредоточенной силы передаются
распределенными на ширину 0,5 м рабочего
настила. Для расчета рассмотрена полоса настила
шириной 1 м.
Условие успешно выполнено.
Условие успешно выполнено.
Условие успешно выполнено.
Проверку на прогиб на 2 сочетание нагрузок не
выполняют.
6/21

7. Расчет и конструирование стропил

Панели ферм расположены на расстоянии
больше 2 м друг друга, поэтому введены
стропильные ноги. Стропила уложены по
прогонам, поперечное сечение – брус.
Расчетный пролет стропильной ноги:
Сбор нагрузок
Расчет стропильной ноги на прочность
Мmax
≤Rи
(3)
Wсн
(q+p)∙lсн 2 (83,5+107,6)∙2,12
Мmax =
=
=105,3 кгм
8
8
σи =
Мmax 105,3
Wтр =
=
=8,1∙10 −5 м3 = 81 см3
Rи
13∙10 5
Нормативная нагрузка от собственного веса
qn =gn ∙c∙cosα+gсн =66,8 кг/м
Принимаем сечение размерами 32х125 мм,
W=83,3 см3
• Расчет стропильной ноги на жесткость
Расчетная нагрузка от собственного веса
q=g∙c∙cosα+gсн ∙γf =83,5 кг/м
5∙(qn +рn )∙l4
1
сн ≤f
f=
=
adm 200 lсн (4)
384 EI
Расчетная погонная нагрузка от веса снега:
3,2∙12,5 3
∗
р=р ∙с∙cosα = 117,6∙0,915∙1=107,6 кг/м
I=
=520,8 см4 = 520,8 ∙ 10−8
12
Нормативная погонная нагрузка от веса снега
5∙(83,5+75,32)∙2,14
1
рn =p∙0,7=107,6∙0,7=75,32 кг/м
f=
=0,0077 м<
2,1=0,0105 м
200
384∙10 9 ∙520,8∙10 −8
7/21

8. Расчет и конструирование прогонов

Прогоны устанавливаются по верхнему поясу
фермы в местах узлов верхнего пояса. В фермах
прогоны играют роль главных балок, в сечении
которых находятся две доски, поставленные на
ребро и скрепленные по длине гвоздями.
• Сбор нагрузок
• Расчет прогона
На прочность
σи =
(q+p)∙l2
пр (218,93+252)∙3,66 2
Мmax =
=
=525 кг∙м
12
12
Нормативная прогонная нагрузка от собственного веса
qn =gn ∙
d
∙cosα+gпр =gn ∙d+gпр (5)
cosα
qn =67,5∙2,1+20=161,75 кг/м
Расчетная прогонная нагрузка от собственного веса:
q=g∙d+gпр ∙γf (6)
Мmax
≤Rи mв (6)
W
Из условия прочности:
Mmax 52500
Wтр =
=
=453 см3
Ru
130
Поперечное сечение прогона составленное
из двух досок, где каждая сечением
44х200мм, W=586,7 см3 , I=5866,7 см4
На жесткость
Условие жесткости:
(qn +pn) l4
Расчетная погонная нагрузка от действия снега:
пр
1
f=
≤
f
=
р=S0 ∙d∙cosα = 120∙2,1∙1=252 кг/м
adm 200 lпр
384 EI
Нормативная погонная снеговая нагрузка:
(161,75+176,4)∙3,66 4
3,66
f=
=3,4∙10 −3 м <
=18,3∙10−3 м
рn =p∙0,7=252∙0,7=176,4 кг/м
200
384∙10 9 ∙58,67∙10−6
q=85,25∙2,1+20∙1,1=218,93 кг/м
8/21

9. Расчет и конструирование фермы. Сбор нагрузок

Принимаем, что все нагрузки, действующие на ферму, приложены к узлам верхнего пояса в виду
сосредоточенных сил G и P.
Снеговая нагрузка:
Весовая нагрузка:
d
g+gсв a∙d
G=
(7)
Р=Р
∙
а
∙
сн
cosα
cos∝
Полная расчетная постоянная нагрузка на 1 м2кровли:
2,1
Р=117,6∙
3,66
∙
=922,32 кг
g=g1 +g2 +g3 (8)
1
g1 – собственный вес 1м2 покрытия;
Кроме вертикальных нагрузок на ферму
g2 – собственный вес прогона, отнесенный к 1м2
действует и горизонтальные – ветровые
площади покрытия;
нагрузки, но так как уклон фермы
g3 – собственный вес стропильно ноги, отнесенный
составляет меньше 30 градусов, то этими
1м2 площади покрытия
нагрузками можно пренебречь.
g = 85,25 кг/м2
1
1
g2 =Aпр ∙γ∙γf ∙ =4,61 кг/м2
d
1
g3 =Aстр ∙γ∙γf ∙ = 2,4 кг/м2
с
g=85,25+4,61+2,4= 92,26 кг/м2
gсв – расчетное значение собственного веса фермы,
приведенное к 1м2 поверхности кровли:
g+ р
gсв = 1000сн = 18,1 кг/м2 (9)
−1
l∙kсв
G=
92,26+18,1 ∙3,66∙2,1
=1167,12 кг
1
9/21

10. Определение усилий в стержнях фермы

Определение усилий производим методом с использованием числовых таблиц усилий
от некоторых условных единичных нагрузок.
Загружение
Загружение 11
Элеме
Усилия в стержнях
нт
Загружение 2
Загружение 2
Загружение 3
В1
В2
В3
В4
Н1
Н2
Н3
Н4
Р1
Р2
Р3
Р4
С1
С2
С3
С4
С5
фермы
Загруже
ние 1
0
-6,21
-9,48
10,51
6,19
9,43
10,46
9,77
-8,89
-4,91
-1,63
1,15
-1,04
3,68
1,27
-0,91
0
Загруже Загруж
ние 2
ение 3
0
0
-4,86
-7,10
-7,84
-11,11
-9,38
-12,76
4,85
7,08
7,79
11,05
9,33
12,70
9,77
12,53
-6,96
-10,17
-4,47
-6,02
-2,43
-2,61
0,72
0,27
-0,58
-1,04
3,35
4,51
1,89
2,02
0,58
-0,21
0
0
10/21

11. Определение размеров поперечных сечений элементов фермы

Верхний пояс:
Нижний пояс
Расчет производится по наиболее напряженному Подбор ведется по наиболее центрально сжатому
стержню – Н3.
элементу В4.
Условие прочности для верхнего пояса:
Условие прочности для нижнего пояса:
N
σ= НП ≤ Rp ∙mB ∙m0 (10)
АНТ
АНТ – площадь поперечного сечения нетто (с
учетом возможных ослаблений сечения)
Ант = 0,75 ∙ Абр (11)
NНП
12700
тр
Ант ≥
=
=158,75 см2
Rp ∙mB ∙m0 100∙1∙0.8
тр
Ант 158,75
=
=
= 211,7 см2
0,75
0,75
hНП ≥(1,5÷1,9)bНП (12) b
НП х hНП = 125 х 200 мм
тр
Абр
Проверка прочности ослабленного сечения:
NНП
NНП
=
≤ Rp ∙mB ∙m0
АНП