Файл: Федеральное агентство по образованию иркутский государственный технический университет.doc

Стропильные фермы, не примыкающие непосредственно к поперечным связям, раскрепляются в плоскости расположения этих связей распорками и растяжками. Распорки обеспечивают необходимую боковую жесткость ферм при монтаже (предельная гибкость верхнего пояса фермы из ее плоскости при монтаже λ_u= 220). Растяжки предусматриваются для уменьшения гибкости нижнего пояса с целью предотвращения вибрации и случайных погнутостей при перевозке. Предельная гибкость нижнего пояса из плоскости фермы принимается: λ_u= 400 – при статической нагрузке и λ_u= 250 – при кранах режимов работы 7К и 8К или при воздействии динамических нагрузок, приложенных непосредственно к ферме.

Для горизонтальных связей обычно принимается связевая ферма с треугольной решеткой. При шаге стропильных ферм 12 м стойки-распорки связевых ферм проектируются с достаточно большой вертикальной жесткостью (как правило, из гнутых прямоугольных профилей) для опирания на них длинных диагональных раскосов, выполненных из уголков с незначительной вертикальной жесткостью.

Вертикальные связи между фермами предусматриваются по длине здания или температурного отсека в местах размещения поперечных связевых ферм по нижним поясам ферм. В зданиях с расчетной сейсмичностью 7, 8 и 9 баллов и кровлей по стальному профилированному настилу по рядам колонн вертикальные связи устанавливаются в местах размещения связевых ферм или диафрагм жесткости по верхним поясам стропильных ферм.

Основное назначение вертикальных связей – обеспечить проектное положение ферм при монтаже и увеличить их боковую жесткость. Обычно устраивается одна-две вертикальные связи по ширине пролета (через 12 – 15 м).

При опирании нижнего узла стропильных ферм на оголовок колонны сверху вертикальные связи располагаются также в плоскости опорных стоек ферм. При примыкании стропильных ферм сбоку к колонне эти связи располагаются в плоскости, совмещенной с плоскостью устройства вертикальных связей надкрановой части колонны.

В покрытиях зданий, эксплуатируемых в климатических районах с расчетной температурой ниже –40^оС, следует, как правило, предусматривать (дополнительно к обычно применяемым связям) вертикальные связи, расположенные по середине каждого пролета вдоль всего здания.

При наличии жесткого диска кровли в уровне верхних поясов ферм следует предусматривать инвентарные съемные связи для выверки проектного положения конструкций и обеспечения их устойчивости в процессе монтажа.

---

Глава 7

РАСЧЕТ ПОПЕРЕЧНОЙ РАМЫ

_____________________________________________________________
Для определения усилий в элементах рамы устанавливают расчетную схему рамы, собирают действующие на нее нагрузки, назначают жесткости элементов рамы, выполняют статический расчет рамы и выявляют комбинации нагрузок, дающие наибольшие расчетные усилия для каждого элемента рамы.

7.1. Расчетная схема рамы

По данным примера 6.1 в расчетной схеме рамы (рис. 7.1) колонны переменного ступенчатого сечения заменяют ломанными стержнями, проходящими через центры тяжести сечений с расстояниями между осями верхнего и нижнего участков

e₁ ≈ (0,5 – 0,55)h_н – 0,5h_в.



Рис. 7.1. Расчетная схема рамы

Предварительно, принимая центр тяжести нижнего участка колонны по середине сечения, находим:

e₁ = 0,5 (h_н – h_в) = 0,5 (1250 – 700) = 275 мм.

Расстояние между осями нижних участков колонны

L_o = L – 2e₁ = 30000 – 2 · 275 = 29450 мм.

Стропильную ферму при малоуклонном верхнем поясе заменяют эквивалентным по жесткости прямолинейным стержнем. При восходящем опорном раскосе стержень проходит на уровне нижнего пояса фермы, при нисходящем раскосе – по оси верхнего пояса.

Колонны жестко защемлены в фундаменте. Сопряжение колоны с ригелем при грузоподъемности мостовых кранов 100 т независимо от режима их работы принимают жестким.

При шарнирном сопряжении ригеля с колонной учитывают внецентренное опирание фермы на колонну. При примыкании стропильной фермы к колонне сбоку эксцентриситет опирания фермы по отношению к геометрической оси верхней части колонны принимают

e_р = h_в/2 = 700 / 2 = 350 мм.

Поперечная рама здания – статически неопределимая система. Для ее расчета методами строительной механики необходимо в качестве исходных данных иметь жесткости всех элементов рамы или их соотношения. Вначале размеры сечений стержней неизвестны, поэтому жесткостями предварительно следует задаться по проектным аналогам, либо определить их, используя эмпирические зависимости.

7.2.

---

Определение расхода стали на несущие

конструкции каркаса

Пример 7.1. Определить вес основных несущих конструкций каркаса и расход стали на 1 м² площади. Место строительства – г. Иркутск. Здание отапливаемое. Покрытие прогонное с шагом прогонов а_пр= 3м по стропильным фермам пролетом L = 30 м, для шага колонн B = 6 м. Уклон кровли i = 0,025. Материал несущих конструкций (принят по табл. 3.1) – сталь класса С245 с расчетным сопротивлением R_y = 24 кН/см² при толщине фасонного проката t ≤ 20 мм.

Вес конструкций определяют по эмпирическим формулам или таблицам в зависимости от их параметров (конструктивной формы, характера работы, пролета здания, шага колонн) и величины действующих нагрузок. С меньшей точностью весом конструкций можно предварительно задаться, основываясь на проектах-аналогах. Нагрузки от несущих конструкций и элементов покрытия на 1м² площади можно принять по табл. 7.1.

Таблица 7.1

Нагрузки от конструкций и элементов покрытия на 1 м² площади

Элементы покрытия	Нормативная нагрузка, кН/м2	Коэффициент надежности по нагрузке γf	Расчетная нагрузка, кН/м2
Защитный слой из гравия, втопленного в битумную мастику, толщиной 15 – 20 мм	0,3 – 0,4	1,3	0,39 – 0,52
Гидроизоляционный ковер из трех-четырех слоев рубероида на мастике	0,15 – 0,20	1,3	0,20 – 0,26
Асфальтовая стяжка t = 20 мм, ρ = 1800 кг/м3	0,36	1,3	0,47
Утеплители: – пенобетонные плиты t = 80 – 160 мм, ρ = 500 кг/м3; – плитный пенопласт t = 80 – 120 мм, ρ = 50 кг/м3; – минераловатные плиты, t = 150 мм, ρ = 200 кг/м3	0,4 – 0,8 0,04 – 0,06 0,3	1,2 1,2 1,3	0,48 – 0,96 0,05 – 0,07 0,39
Пароизоляция из одного слоя рубероида	0,04	1,1	0,05
Сборные железобетонные плиты из тяжелого бетона (с заливкой швов) размерами: – 3×6 м; – 3×12 м (тип 1); – 3×12 м (тип 2)	1,6 1,8 2,1	1,1 1,1 1,1	1,75 2,0 2,3
Стальной профнастил	0,1 – 0,15	1,05	0,11 – 0,16
Асбоцементные волнистые листы	0,2	1,1	0,22
Стальные волнистые листы толщиной 1 – 1,75 мм	0,12 – 0,21	1,05	0,13 – 0,22
Стальные прогоны: – решетчатые пролетом 12 м; – из двутавров пролетом 12 м; – сплошные из швеллеров пролетом 6 м	0,10 – 0,20 0,16 – 0,26 0,07 – 0,11	1,05 1,05 1,05	1,75 2,0 2,3
Конструкции фонарей	0,08 – 0,12	1,05	0,09 – 0,13
Стропильные фермы со связями	0,15 – 0,45	1,05	0,16 – 0,47

---

7.2.1. Прогоны

Прогон сплошного сечения пролетом 6м. Предварительно необходимо определиться с конструкцией покрытия, зависящей от температурного режима здания (отапливаемое или неотапливаемое) и системы покрытия (прогонное или беспрогонное). Следует принять суммарное значение нагрузок от элементов, входящих в состав покрытия (табл. 7.2).

Таблица 7.2

Нагрузки на прогон от веса ограждающих

конструкций покрытия

Элементы покрытия	Нагрузка
	Нормативная, кН/м2	Коэффициент надежности по нагрузке γf	Расчетная, кН/м2
Защитный слой гравия, втопленного в битумную мастику, толщиной 15 мм	0,3	1,3	0,39
Гидроизоляционный ковер из четырех слоев рубероида	0,16	1,3	0,208
Утеплитель из пенобетонных плит t = 110 мм	0,55	1,2	0,66
Пароизоляция из одного слоя рубероида	0,04	1,2	0,048
Стальной профилированный настил	0,12	1,05	0,126
	gпк,n= 1,17		gпк = 1,43

---

Вес прогона и расход стали на 1 м² площади покрытия определяем по табл. 7.3 в зависимости от пролета прогона (шага ферм) и расчетной погонной нагрузки на прогон, равной

q_пр= (g_пк/cosφ + g_св,nγ_f+ S_g)а_пр = (1,43 / 1 + 0,11 · 1,05 + 1,2) 3 = 8,24 кН/м,

где g_пк – расчетная нагрузка от собственного веса ограждающих конструкций покрытия;

φ – угол наклона кровли к горизонтальной плоскости (cos φ ≈ 1 при уклоне кровли i ≤ 1/ 8, в дальнейших расчетах уклоном кровли можно пренебречь);

g_св,n – нормативное значение расхода стали на прогон, предварительно принимаемое равным: 0,11 кН/м² при пролете прогона 6 м; 0,20 кН/м² при пролете 12 м. После принятия сечения прогона его вес уточняют по табл. 7.3;

γ_f = 1,05– коэффициент надежности по нагрузке для стального проката;

S_g = 1,2 кН/м² – расчетное значение веса снегового покрова на 1 м² горизонтальной поверхности земли, принимаемое в зависимости от снегового района страны по табл. 5.15 (для г. Иркутска ІІ снеговой район).

Принимаем прогон из швеллера [22 ГОСТ 8240-93, для которого максимальная расчетная нагрузка 10 кН/м, что большеq_пр = 8,24 кН/м.

Вес одного прогона 125 кг.

Расход стали на 1 м² площади покрытия g_пр = 6,84 кг/м².

Решетчатый прогон пролетом 12м. Расход стали определяют по аналогии с предыдущим примером.

Нагрузка на прогон

q_пр= (g_пк/cosφ + g_св,nγ_f+ S_g)а_пр= (1,43 / 1 + 0,2 · 1,05 + 1,2) 3 = 8,52 кН/м.

По табл. 7.3 принимаем решетчатый прогон с максимальной расчетной нагрузкой 9,5 кН/м, что большеq_пр = 8,52 кН/м.

Таблица 7.3

Расход стали на прогоны

Пролет прогонов 6 м				Пролет прогонов 12 м
Сечение	Максимальная расчетная на- грузка, кН/м	Вес 1 шт, кг	Расход стали, кг/м2	Сечение прогона	Максимальная расчетная на- грузка, кН/м	Вес 1 шт, кг	Расход стали, кг/м2
[ 20	7,40	110	6,11		7,20	330	9,17
[ 22	10,00	125	6,84		9,50	429	11,92
[ 24	12,60	145	8,05		14,00	521	14,27
] [ 20	14,80	220	12,22		18,00	630	17,50
] [ 22	20,00	250	13,89

---