Файл: Исходные данные для проектирования.docx

В расчетно-конструктивном разделе предусмотрено выполнение статического расчета структурной конструкции в спортивном зале и подбор сечения элементов стержней.

В спортивном зале предусмотрены металлические колонны постоянного сечения из сплошных двутавров, фахверковые колонны имеют сечение 300 мм на 300 мм.

2.1 Исходные данные для проектирования

Здание спортивной школы строится в г. Казань.

Снеговой район г. Иваново – IV с расчетным значением снежного покрова S_g= 2,0 кН/м² [2].

Ветровой район II с нормативным значением ветрового давления равным W = 300 Н/м² [2].

Средняя температура:

наиболее холодных суток обеспеченностью 0,98: - 41 ;
наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,98: -33 .

2.2 Сбор нагрузок

При статическом расчете структурной конструкции покрытия необходимо найти постоянные нагрузки, снеговые нагрузки и ветровые воздействия.

2.2.1 Постоянный нагрузки

Ячейки поясов структурного покрытия принимаем 3 м на 3 м, высоту конструкции 2,12 м. Узловые соединения типа «МАрхИ» состоят из двух фланцев с приваренными стержнями поясов и раскосов. После сборки данной конструкции, ее необходимо обработать антикоррозийным составом.

Подсчет постоянных нагрузок от кровли на 1 м² покрытия сводим в таблицу 2.1.

Таблица 2.1 – Постоянные нагрузки на 1 м² покрытия

Состав покрытия	Нормативная нагрузка, Н/м²	Коэффициент надежности по нагрузке	Расчетная нагрузка, Н/м²
1	2	3	4
4-слойный рубероидный ковер с верхним бронированным слоем 8 мм, g =1600 кг/м³	128	1,3	166,4
Изопласт 2 слоя	100	1,3	130
Пенополиуретан 80 мм	100	1,3	130
1 слой рубероида на мастике	40	1,2	48
Стальной профиллированный настил	125	1,1	138
Прогоны из стального прокатного швеллера	29	1,1	32
Решетчатая плита	600	1,1	660
Подвесная осветительная аппаратура	30	1,1	33
Итого	g_н = 1152 = = 1,152 кН/м²	-	g_р = 1229 = = 1,229 кН/м²

Расчетная сосредоточенная постоянная нагрузка на узел верхнего пояса структурной конструкции решается по формуле, кН:

(2.1)

где

– расчетное значение постоянной нагрузки от 1м² покрытия, принимаемое по табл. 2.1, кПа;

– коэффициент надежности по назначению, принимаемый

= 1 для зданий II-го класса ответственности [3];

– шаг нагрузки по пролету фермы, т.е. расстояние между узлами верхнего пояса, м (обычно 3 м);

B – шаг ферм, м.

Таким образом расчетная сосредоточенная постоянная нагрузка равна

На края конструкции нагрузка от перекрытия равна половине расчетной сосредоточенной постоянной нагрузки на узел верхнего пояса, кН:

2.2.2 Снеговые нагрузки

Нормативное значение снеговой нагрузки на горизонтальную проекцию покрытия решается по формуле, кН:

, (2.2)

где

– коэффициент, учитывающий снос снега с покрытий зданий под действием ветра или иных факторов, принятый – 1;

– термический коэффициент, принятый - 1;

– коэффициент формы, учитывающий переход от веса снегового покрова земли к снеговой нагрузке на покрытие, принятый – 0,8;

– нормативное значение веса снегового покрова на 1 м² горизонтальной поверхности земли.

Нормативное значение снеговой нагрузки равно

кНм

Расчетное значение снеговой нагрузки решается по формуле

, (2.3)

где

- коэффициент надежности по нагрузке

кНм

2.2.3 Ветровые нагрузки

Ветровые нагрузки, распределенные по высоте стоек.

Расчетные равномерно распределенные нагрузки на стойку (активная и пассивная), кН/м:

, (2.4)

, (2.5)

где

– нормативное значение ветрового давления, принимаемое для заданного ветрового района РФ с использованием табл. 5 [2], кПа;

– коэффициент надежности по ветровой нагрузке, принимаемый 1,4;

– приведенный аэродинамический коэффициент, зависящий от высоты здания и типа местности;

c – аэродинамический коэффициент, зависящий от направления ветра и принимаемый для наветренной стороны 0,8, для подветренной стороны 0,6 [2].

Сосредоточенная ветровая нагрузка

Расчетные сосредоточенные нагрузки на стойку (активная и пассивная), кН/м:

(2.6)

(2.7)

где

– расчетные равномерно распределенные нагрузки в уровне верха покрытия, активная и пассивная соответственно:

(2.8)

– расчетные равномерно распределенные нагрузки в уровне низа стропильной фермы, активная и пассивная соответственно:

(2.9)

где

– высота шатра покрытия, т.е. расстояние от низа стропильной фермы до верхней точки кровли;

k – аэродинамический коэффициент, зависящий от высоты здания и типа местности [2].

2.3 Статический расчет

Структурная конструкция покрытия состоит из стержней и узлов типа «МаРХИ» размерами в осях 24,0 м на 36,0 м, состоящая из плоских сетчатых систем регулярного пирамидального строения, высотой 2,12 м.

Выполнена из нижних и верхних поясов, наклонных трубчатыми раскосами размерами 3 м на 3 м, образующие решетчатые пирамиды. На конструкцию располагают профилированный настил. Колонны расположены с шагом 6,0 метров.

Для статического расчета конструкции был использован проектно-вычислительный комплекс (ПВК) – SCAD++. При формировании структурной конструкции раскосы соединены шарнирно, колонны установлены с жесткой заделкой.

В ПВК SCAD была сформирована расчетная схема каркаса одного спортивного зала. На рисунке 2.1 представлена расчетная схема каркаса.

Рисунок 2.1 – Расчетная схема каркаса

По результатам статического расчета получены усилия структурной рамы каркаса от отдельных загружений: постоянных нагрузок, от снеговых нагрузок, собственного веса конструкции и ветрового воздействия и их сочетание. Существенные загружения возникают от постоянной и снеговой нагрузки.

На рисунках 2.2-2,5 изображены усилия от постоянных нагрузок, снеговых нагрузок и ветреными воздействиями.

Рисунок 2.2 – Расчетная схема поперечной рамы с постоянными нагрузками
На рисунке 2.3 изображены усилия от снеговых нагрузок.

Рисунок 2.3 – Усилия от снеговых нагрузок

На рисунке 2.4-2.5 изображены расчетная схема с усилиями от ветровой нагрузки (два варианта воздействия).

Рисунок 2.4 – Усилия от ветровой нагрузки (1 вариант)

Рисунок 2.5 – Усилия от ветровой нагрузки (2 вариант)
Усилия в расчетном поперечном сечении одной колонны с левой стороны с наибольшим показателем изгибающих моментов и нормальных сил внесено в таблицу 2.2.