1 Исходные данные
Расчёт выполняется в рамках проектирования объекта "Учебный проект".
Расчёт строительных выполнен в соответствии с:
- СП 20.13330.2016 "Нагрузки и воздействия";
- СП 16.13330.2017 "Стальные конструкции";
Климатические условия:
расчетная температура наружного воздуха наиболее холодных суток обеспеченностью 0,98 минус 44,00.
Нормативное значение веса снегового покрова для IIIснегового района - 1.5 кПа.
2 Конструктивные решения
Ограждающая конструкция кровли выполняется из кровельной Сэндвич-панели с минераловатным наполнителем плотностью 100 кг/м3, обшитого стальным листом t=0.7 мм.
Крепление сэндвич-панели к прогону кровли выполняется посредством самонарезающих винтов диаметром 5.5 мм с шагом 400 мм.
Угол наклона кровли составляет 2 градуса. Прогон выполняется из прокатного швеллера с параллельными гранями полок по ГОСТ 8240-97.
Прогон опирается на металлическую ферму. Шаг прогонов 3 м, шаг ферм 6 м. В покрытии предусмотрена система горизонтальных связей и распорок.
Ферма принимается по серии 1.460.2-10/88 Выпуск 2 Марка фермы ФСН 24-18. Конструкция фермы - из спаренных уголков, стержни фермы соединяются в узлах на фасонках, примыкание стержней друг к другу шарнирное.
3 Расчёт модели в ПК ЛИРА САПР
3.1 Описание расчётной модели
В расчётах используется версия ЛИРА САПР 2021. Протокол решения представлен в приложении 1. Общий вид расчётной модели фермы см. рисунок
Для построения расчётной модели фермы применяются стержневые КЭ Тип 10. Принятые типы Жёсткости представлены ниже.
3.1.1 Жесткости
Таблица 3.1 Жесткостные характеристики
3.2 Граничные условия
Опирание фермы на нижележащие конструкции задаётся шарнирным, путём моделирования шарнирно-неподвижной опоры на одном конце и шарнирно-подвижной опоры на другом конце конструкции.
3.3 Нагрузки и воздействия
Определение веса сэндвич-панели. Теплотехнический расчёт сэндвич-панели приведён в приложении 2.
Нормативный вес материалов сэндвич-панели
Наполнитель: 100 кг/м3*0.214 м2 = 21.4 кг/м;
Верхняя обшивка профлист: 1.273*0.0007*7850=7 кг/м;
Нижняя обшивка профлист: 1*0.0007*7850=5.5 кг/м;
Нормативный вес квадратного метра сэндвич панели:
7+21.4+5.5=33.9 кг/м2;
Нормативная нагрузка на грузовую площадь шириной 6х3 м (шаг ферм х шаг прогонов):
33.9*6*3=610.2 кг;
Расчётный вес квадратного метра сэндвич панели:
1.05*7+21.4*1.3+1.05*5.5=40.95 кг/м2;
Расчётная нагрузка на грузовую площадь шириной 6х3 м (шаг ферм х шаг прогонов):
40.95*6*3=737.1 кг;
Нормативная нагрузка от собственного веса прогона длиной 6 м - 21 кг/м*6 м = 126 кг, расчётная нагрузка от веса прогона 126*1.05=132.3 кг;
Коэффициент надёжности по нагрузке для веса кровли:
(737.1+132.3)/(610.2+126)=1.18;
Нормативны вес горизонтальных связей на 1 м2 - 7 кг/м2.
Расчётная нагрузка от веса горизонтальных связей на площадь 6х3=18 :
В уровне верхнего пояса: 7*1.05*18=132.3 кг;
В уровне нижнего пояса: 3.5*1.05*18=66.15 кг;
Расчётная снеговая нагрузка на грузовую площадь шириной 6х3 м : 1.4*150*18=3780 кг/м;
Схемы приложения нагрузок представлены ниже:
3.4 Исходные данные для расчёта стальных конструкций
Проверка прочности стальных конструкций выполняется по СП 16.13330.2017.
Марки стали элементов фермы приведены в таблице.
Таблица 3.2 Характеристики для расчёта стальных конструкций
Расчётные длины стержней фермы назначаем из условий их раскрепления. В плоскости фермы расчётная длина элемента определяется расстоянием между точками примыкания несоосных элементов.
Расчётная длина элементов верхнего и нижнего поясов из плоскости фермы определяется расстоянием между точками примыкания горизонтальных связей и распорок.
Значение коэффициента условий работы для расчёта на устойчивость сжатых стержней принимается Yc=0.8 по табл.1 СП 16.13330.2017 поз.4 Сжатые основные элементы (кроме опорных) решётки составного таврового сечения из двух уголков в сварных фермах покрытий и перекрытий при расчёте на устойчивость указанных элементов с гибкостью больше 60.
Характеристики для расчёта предельной гибкости элементов фермы на сжатие задаются в соответствии с Табл.32 поз.1: Пояса, опорные раскосы и стойки, передающие опорные реакции: а) плоских ферм, структурных конструкций и пространственных конструкций из труб или парных уголков высотой до 50 м.
Предельная гибкость остальных элементов фермы определяется по поз.2 Элементы, кроме указанных в поз. 1 и 7: а) плоских ферм, сварных пространственных и структурных конструкций из одиночных уголков, пространственных и структурных конструкций из парных уголков.
Предельная гибкость элементов на растяжение принимается по Табл.33 поз.1 Пояса и опорные раскосы плоских ферм, поз.2 Элементы ферм и структурных конструкций, кроме указанных в поз.1
3.5 Основные результаты расчёта
Статическим расчётом определены внутренние усилия в стержнях фермы.
Конструктивным расчётом выполнена проверка поперечных сечений стержней фермы.
Для определения прогиба фермы составляется расчётное сочетание нормативных нагрузок с учётом их длительности. Прогиб фермы равен 27.1 мм, что по отношению к пролёту фермы составляет 27.1/24000=1/885.6 < 1/250 по табл. Д.1 СП 20.13330.2016.
Таблица 3.5 Коэффициенты для РСН (02)
3.5.1 Результаты по проверке сечений элементов фермы
Принятых сечений элементов фермы достаточно для восприятия действующих нагрузок.