39524

Процесс проектирования металлических конструкций

Дипломная

Архитектура, проектирование и строительство

Подбор сечения затяжки и проверка ее на прочность Наибольшее усилие в затяжке при полной расчетной нагрузке Nз=2137 кН; lз=52 м длина затяжки; Ез=195 ГПа модуль упругости затяжки; Rз=1200 МПа расчетное сопротивление материала затяжки в качестве затяжки принимаем высокопрочные канаты французской фирмы €œFreyssinet€.2 Подбор сечений стержней фермы В качестве материала фермы принята сталь С375 с расчетным сопротивлением стали Ry=365 МПа при толщине в интервале от...

Русский

2013-10-05

1.84 MB

1 чел.

[1]
5. Экономика строительства

Введение

Здания и сооружения, предназначенные для удовлетворения определенных потребностей общества, состоят из множества элементов, объединенных в системы. Обычно, приступая к проектированию, инженер решает технические задачи для отдельных подсистем, например для несущих конструкций, но при этом он должен учитывать влияние целого. Главной функциональной задачей несущих конструкций является передача силовых потоков от мест приложения нагрузок и воздействий на фундамент. В соответствии с объективными законами механики силовой поток, устремляясь к фундаментам, последовательно проходит по множеству конструктивных элементов, что не способно обеспечить ему свободное продвижение. Переходя с одного элемента на другой нагрузки и воздействия постоянно меняются, принимая форму нормальных и поперечных сил, изгибающих и крутящих моментов или другие более сложные формы.

Задача конструктора состоит в том, чтобы при соблюдении технологических и иных требований к объекту проектирования создать конструктивную схему с подбором параметров элементов и узловых соединений, обеспечивающих простой и надежный путь для передачи силовых потоков. При этом каждый конструктивный элемент, конструкция и сооружение в целом должны удовлетворять комплексу условий: прочности, устойчивости, жесткости, долговечности, ремонтопригодности и многим другим. В сочетании с экономическими ограничениями названные условия труднореализуемы. Сложность проектирования состоит в том, что база знаний и нормативная база о силовом сопротивлении конструкций построена не на принципах их синтеза, а на принципах поверочных расчетов элементов с фиксированными геометрическими параметрами и идеализированными схемами работы, свойствами материала, условиями загружения.

Особенность проблемы состоит в том, что формирование расчетной модели с решением вопросов о необходимости учета тех или иных факторов приходится делать дважды: первый раз – когда составляются расчетные формулы и положения норм проектирования, а второй раз – когда конструктор применяет эти формулы при расчете реальных конструкций. Совершенно очевидно, что конструктор может принять обоснованное решение только в том случае, когда он знает, что учитывали и чем пренебрегали при разработке нормативных документов.

Вторая особенность определена стремлением максимально упростить расчетные приемы при сохранении требуемой надежности конструкций. К усложнению расчетных положений привело стремление к дополнительной экономии стали с учетом возможностей компьютерной технологии проектирования. Часто экономия стали за счет усложнения расчетных формул оказывается призрачной, поэтому следует ориентироваться на масштабы внедрения. При проектировании типовых и других массовых конструкций применение ложных формул, способствующих снижению металлоемкости, является оправданным. В рядовых случаях лучше опираться на простые и понятные приемы.

Основными достоинствами стальных конструкций по сравнению с конструкциями из других материалов являются надежность, легкость, непроницаемость, индустриальность, а также простота технического перевооружения, ремонта и реконструкции.

Недостатками стальных конструкций являются их подверженность коррозии и сравнительно малая огнестойкость. Но при грамотном проектировании, и соответствующей эксплуатации эти недостатки не представляют опасности для выполнения конструкцией своих функций, но приводят к повышению начальных и эксплуатационных затрат.

Проектирование металлических конструкций выполняют в одну или две стадии:

в одну стадию – рабочий проект (для технически несложных объектов, а также для объектов, строительство которых будет осуществляться по типовым или повторно применяемым проектам)

в две  стадии – проект и рабочая документация (для сложных объектов, проектирование которых осуществляется впервые).

На стадии проекта дают краткое описание и обоснование архитектурно-строительных решений, определяют конструктивную схему здания и подбирают соответствующие типовые конструкции. Разрабатывают основные чертежи: планы и разрезы со схематическим изображением несущих и ограждающих конструкций.

В состав рабочей документации металлических конструкций входят рабочие чертежи КМ (конструкции металлические) и деталировочные чертежи КМД  (конструкции металлические деталировочные).

В состав рабочих чертежей КМ входят пояснительная записка, данные о нагрузках, расчеты конструкций и самостоятельных элементов в составе здания (сооружения) с таблицами сечений, расчеты и чертежи наиболее важных узлов и полная спецификация металла по профилям.

По чертежам КМ заказывают металл и разрабатывают деталировочные чертежи КМД.

Процесс проектирования металлических конструкций начинают с разработки компоновочного решения и конструктивной схемы объекта. Исходными данными для проектирования сооружений являются: район строительства, пролет, высота и длина здания, грузоподъемность и высота расположения мостовых кранов (если таковые имеются). При разработке конструктивной схемы решают комплекс вопросов, включающий компоновку конструкций покрытия, стен, фахверка, связей и т.д.


1.Архитектурно - строительная часть

1.1.Архитектурные решения

1.1.1.Объемно – планировочные решения

Многофункциональная спортивно-зрелищная арена рассчитана на проведение соревнований и учебно-тренировочного процесса по следующим видам спорта:

акробатика, бадминтон, баскетбол, бокс, борьба вольная, борьба греко-римская, волейбол, гандбол, гимнастика спортивная, гимнастика художественная, дзюдо, индор-хоккей, карате, кикбоксинг, мини-футбол, прыжки на батуте, самбо, тайландский бокс, танцы спортивные, таэквондо, теннис, настольный теннис, тяжелая атлетика, фехтование, фигурное катание на коньках, хоккей. При установке сборно-разборной сцены в партере предполагается проведение следующих мероприятий: концерты отечественных и зарубежных популярных артистов эстрады, эстрадно-цирковое шоу.

В подвале ( на отм.-3.300) размещаются тепловые пункты,  хозяйственная насосная, водомерный узел, насосная пожаротушения, венткамеры, тех.подполье. 

На 1 этаже ( на отм.0.000) размещаются вспомогательные помещения для спортсменов, тренеров, судей, раздевалки с тренерскими, массажными, кабинами для заточки коньков, помещениями для сушки спортивной формы. санузлами, душевыми; 2 раздевалки при зале для разминок с саунами, душевыми, санузлами; зал для разминок 24х42м, хореографический зал 12х12м, 2 зала тренажеров, раздевалки судей, зал заседаний судейской коллегии, помещение секретариата, буфет для спортсменов и тренеров, артистические, пресс-центр ( конференц-зал, пресс-бар, смешанная зона, помещение для выдачи и раскладки информации, междугородный переговорный пункт, комнаты множительной техники), кабинет врача, помещение допинг-контроля , клуб местной команды, ресторан на 100 посадочных мест, загрузочные и складские помещения ресторанов ( размещаемых на отм. +21.00), вестибюль-фойе партера, использующееся во время соревнований не предполагающих размещение зрителей в партере, как выставочный зал; вестибюли правительственной ложи, ложи VIP, прессы, технические и технологические службы (помещение для хранения 2-х льдоуборочных машин, встроенные ТП, хладоцентр), хозяйственные и производственные помещения (мастерские, специализированные складские помещения).

На 2 этаже ( на отм.+4.800) размещаются вестибюль-фойе, санузлы, гардеробы  для зрителей 1 яруса.

На 3 (антресольном) этаже (отм.+8.400) размещаются буфеты и курительные для зрителей 1 яруса.

На 4 этаже (отм.+11.700) размещаются правительственная ложа с комнатой отдыха, фойе - баром, ложа VIP с комнатой отдыха, фойе-баром, ложа прессы с комнатой отдыха, ложи VIPс комнатами отдыха.

На 5 этаже ( отм.+15.000) размещаются фойе, гардеробы, санузлы, курительные зрителей балкона.

На 6 этаже (отм.+21.000) в торцах зала размещаются рестораны на 112 и 132 места с видом на арену,  помещения общественного порядка.

На 7 этаже (отм.+26.250) размещаются комментаторские, аппаратные, административные помещения, технические помещения.

На 8 этаже (отм.+29.550) размещаются технические помещения.

Превышение луча зрения зрителя каждого ряда профиля трибун , направленного на наблюдаемую точку над уровнем глаз впереди расположенного зрителя составляет не менее 0,12м. Луч зрения зрителей 1 ряда, направленный в наблюдаемую точку проходит по верхнему краю ограждающую Арену борта (h=1,2м) или над ним. Часть трибун нижнего яруса ( 7 рядов) запроектированы , как трансформирующиеся ( блитчеры) для возможности проведения ряда соревнований и устройства сборно-разборной сцены для проведения эстрадных соревнований.

Размеры мест на трибунах: глубина ряда на стационарных трибунах и блитчерах -0,85м, ширина мест для сидения не менее 0,50м  ( расстояние в осях между смежными сиденьями). Глубина сиденья 0,4м, высота  сиденья над уровнем пола прохода 0,43м, высота спинок сиденья 0,8м (сиденья откидные) . Наибольшая разница уровней смежных рядов ( исходя из требований  по эвакуации зрителей по трибунам -уклон не более 1:1,4) – 0,607м.


1.1.2.Наружная и внутренняя отделка

1 этаж облицован гранитом пиленым 600х600х30 светло-серого цвета. В наружной отделке всех остальных этажей применены алюминиевые кассеты белого цвета и цвета «металлик», витражная фасадная система типа «SСHUCO». Во внутренней отделке применяются высококачественные материалы отечественного и импортного производства.

1.1.3.Меры пожарной безопасности

Здание запроектировано в соответствии с требованиями СНБ 2.02.01-98*, СНБ 2.02.02-01, СНБ 2.02.03-03 и заключением МЧС №1/04-02-06/417 от 2 марта 2006г. Степень огнестойкости здания III по СНБ 2.02.01-98*.Выход из лестничных клеток обеспечен непосредственно наружу. Здание оборудовано автоматической системой пожаротушения, адресной пожарной сигнализацией

3-категории по НПБ 37-02, автоматическими установками оповещения людей о пожаре СО-5 (СНБ 2.02.02-01) Объект обеспечен прямой телефонной связью с ЦОУ Минского городского управления МЧС. Сиденья на трибунах выполнены из материалов с пожарно-техническими показателями не ниже Т1 и Д2.

1.1.4.Объемно – планировочные показатели

Количество мест для сидения — 15000;

Общая площадь — 64834.50м2;

(в том числе подземной части — 10087.4м2);

Расчетная площадь — 38295.40м2;

Строительный объем — 512991м3;

(в том числе подземной части — 33821,20м3);

Площадь застройки — 22624м2.


1.2.Конструктивные решения


Выбор усилия предварительного напряжения затяжки

Однопролетная ферма с одиночной затяжкой является один раз статически неопределимой системой. За основную систему принимаем жесткую часть фермы с одним неизвестным — усилие в затяжке. Назначаем три этапа загружения:

В основной системе определяем усилия в стержнях от полной расчетной нагрузки Np и от  нагрузки собственного веса покрытия Np1. Выявляем наиболее нагруженный стержень нижнего пояса с усилием Npmax=+9975 кН и Np1=+4000 кН, с площадью A. Проверка на первом этапе работы (предварительное сжатие стержня затяжкой):

устойчивость стержня

, (1)

где Xps — усилие предварительного натяжения затяжки; f=0,287 — коэффициент устойчивости при l=120; N1=+4.11 кН — усилие в рассматриваемом стержне от единичного усилия в затяжке.

Проверки на втором этапе — после приложения всех нагрузок:

прочность стержня

, (2)

прочность затяжки с площадью Аз

, (3)

Xpn — доля усилия от рабочих нагрузок, воспринимаемой затяжкой (усилие самонатяжения); при анализе двух расчетных схем установлена зависимость Xp1=0.39Xp2, где Xp2=1205.7 кН; Rз=1200 МПа — расчетное сопротивление материала затяжки; gfpsmax=1.02, gfpsmin=0.98 — коэффициенты надежности по нагрузке, учитывающие при напряжении перегрузку и недогрузку; Kn=0.94 — коэффициент учета потерь в усилиях предварительного напряжения.

Приравниваем числитель формулы (1) к нулю и получаем усилие предварительного натяжения затяжки при котором рассматриваемый стержень становиться нулевым:

=0,

,

кН.

Для более рациональной работы системы “затяжка – стержень” Xps увеличим на 20 – 30%. В итоге получаем конечное значение усилия преднапряжения Xps=725 кН.


 
Подбор сечения затяжки и проверка ее на прочность

Наибольшее усилие в затяжке при полной расчетной нагрузке Nз=+2137 кН; lз=52 м — длина затяжки; Ез=195 ГПа — модуль упругости затяжки; Rз=1200 МПа — расчетное сопротивление материала затяжки (в качестве затяжки принимаем высокопрочные канаты французской фирмы “Freyssinet”).

Площадь поперечного сечения затяжки

 мм2;

Затяжку проектируем из отдельных прядей (канатиков), диаметр каждой равен 150 мм2. Поэтому 1781/150 = 11.9 канатов. Согласно рекомендациям фирмы – изготовителя принимаем 12 канатов.


Расчетные усилия в элементах фермы

Элементы

фермы

Обозначение стержня

Усилия, Кн

Расчетные усилия, кН

Загружение 1

Загружение 2

Загружение 3

Растяжение

Сжатие

Верхний пояс

O1

-56.7

-182.3

-536.0

-536.0

O2

-115.5

-269.5

-910.2

-910.2

O3

-162.7

-344.7

-1235.3

-1235.3

O4

-197.6

-407.0

-1507.0

-1507.0

O5

-220.5

-457.3

-1729.8

-1729.8

O6

-231.7

-495.4

-1906.6

-1906.6

O7

-231.4

-521.7

-2040.5

-2040.5

O8

-219.8

-536.5

-2134.3

-2000.5

O9

-197.3

-539.9

-2190.9

-2190.9

O10

-163.9

-532.2

-2213.2

-2213.2

O11

-120.0

-513.7

-2203.8

-2203.8

O12

-65.8

-484.5

-2165.4

-2165.4

O13

-1.3

-444.9

-2100.6

-2100.6

O14

+73.0

-395.0

-2011.9

+73.0

-2011.9

O15

+157.0

-335.2

-1899.5

+157.0

-1899.5

O16

+251.3

-264.9

-1758.1

+251.3

-1758.1

O17

+350.8

-188.8

-1595.2

+350.8

-1595.2

Нижний пояс

U1

+142.5

-756.7

-914.0

+142.5

-914.0

U2

+255.6

-587.9

-186.7

+255.6

-587.9

U3

+344.6

-442.8

+441.2

+441.2

-442.8

U4

+408.8

-323.4

+962.7

+962.7

-323.4

U5

+448.9

-228.7

+1386.8

+1386.8

-228.7

U6

+465.3

-158.3

+1719.2

+1719.2

-158.3

U7

+458.6

-111.6

+1966.2

+1966.2

-111.6

U8

+429.3

-88.2

+2133.7

+2133.7

-88.2

U9

+377.8

-87.6

+2227.6

+2227.6

-87.6

U10

+304.6

-109.4

+2253.4

+2253.4

-109.4

U11

+210.0

-153.0

+2216.6

+2216.6

-153.0

U12

+94.7

-218.2

+2122.8

+2122.8

-218.2

U13

-41.1

-304.3

+1976.7

+1976.7

-304.3

U14

-196.9

-411.0

+1784.4

+1784.4

-411.0

U15

-372.9

-538.0

+1541.4

+1541.4

-538.0

U16

-564.6

-683.9

+1233.0

+1233.0

-683.9

Раскосы

D1

+79.0

+258.0

+754.2

+754.2

D2

+62.0

+91.7

+396.0

+396.0

D3

+49.2

+79.4

+345.4

+345.4

D4

+35.4

+65.2

+286.0

+286.0

D5

+22.1

+51.7

+232.7

+232.7

D6

+9.0

+38.4

+182.4

+182.4

D7

-3.6

+25.3

+135.5

+135.5

-3.6

D8

-16.1

+12.6

+91.9

+91.9

-16.1

D9

-28.3

0

+51.5

+51.5

-28.3

D10

-40.4

-12.2

+14.1

+14.1

-40.4

D11

-52.1

-24.2

-20.2

-52.1

D12

-63.7

-36.0

-51.7

-63.7

D13

-75.0

-47.6

-80.3

-80.3

D14

-86.0

-59.0

-105.8

-105.8

D15

-96.9

-70.0

-134.2

-134.2

D16

-108.7

-81.7

-168.8

-168.8

D17

-115.8

-87.2

-179.4

-179.4

D18

-67.8

-96.9

-414.2

-414.2

D19

-56.0

-83.2

-359.6

-359.6

D20

-44.0

-71.4

-308.8

-308.8

D21

-32.0

-59.4

-259.3

-259.3

D22

-20.1

-47.5

-212.3

-212.3

D23

-8.4

-35.6

-167.8

-167.8

D24

+3.4

-23.8

-125.7

+3.4

-125.7

D25

+15.0

-12.0

-85.9

+15.0

-85.9

D26

+26.6

-0.4

-48.6

+26.6

-48.6

D27

+38.1

+11.2

-13.6

+38.1

-13.6

D28

+49.6

+22.7

+19.0

+49.6

D29

+61.0

+34.2

+49.4

+61.0

D30

+72.4

+45.6

+77.4

+77.4

D31

+83.5

+56.9

+102.9

+102.9

D32

+95.8

+68.7

+130.5

+130.5

D33

+102.1

+77.3

+168.5

+168.5

D34

-78.2

+37.2

+247.3

+247.3

-78.2


Подбор сечений стержней фермы

В качестве материала фермы принята сталь С375 с расчетным сопротивлением стали Ry=365 МПа при толщине в интервале от 2…10 мм.

Централ ьно - растянутые стержни. Требуемая площадь и радиус инерции:

;               ,

где N — расчетное усилие в стержне;

Ry=365 МПа — расчетное сопротивление стали при растяжении и сжатии;

gn=1 — коэффициент надежности по назначению;

gc=0.95 — коэффициент условий работы;

lef=lx — расчетная длина элемента (расстояние между центрами узлов);

lпр=400 — предельная гибкость.

Центрально – сжатые стержни. Вначале определяется диаметр трубы

, (4)

где lef — наибольшая расчетная длина (lx или ly);

П — предельное отношение диаметра трубы к толщине стенки

Предел текучести Ryn, МПа

Предельное отношение диаметра к толщине стенки трубы П

375

поясов

элементов решетки

сжатых

растянутых

35

80

90

Значения величин N, Ry, и lef необходимо подставлять соответственно в МН, МПа и м.

Затем определяется толщина трубы

 .

Принятая по сортаменту труба проверяется на предельную гибкость и на предельную гибкость и общую устойчивость:


;   ,

где fx — коэффициент продольного изгиба.

Внецентренно сжатые стержни. Внецентренное приложение усилия учитывается коэффициентом приведения (n1):

.

Диаметр трубы в первом приближении определяется по формуле (4). Для внецентренно сжатых стержней в этой и других формулах в качестве lef принимается наибольшее значение: ly или lxnp, где

.

Полученное по формуле (1) значение диаметра трубы можно уточнить на втором цикле вычислений. Уточняем следующие параметры:

гибкость и коэффициент продольного изгиба

;

уточненное значение коэффициента приведения

,

где fx  определяется в зависимости от гибкости (lx) в плоскости фермы:

,

а коэффициент снижения расчетных сопротивлений при внецентренном сжатии (fe) определяется по табл. 74 [1] в зависимости от условной гибкости  и приведенного эксцентриситета, равного

,

где h — коэффициент влияния формы, определяется по табл. 73 [1].

Уточнение диаметра трубы (D) производится по формуле

.

Затем определяется толщина трубы

.

Проверка устойчивости стержня принятого сечения в плоскости и из плоскости фермы:

;    .

Рекомендации. Диаметры поясных труб с целью уменьшения гибкости принимаем наибольшими, а диаметры труб для элементов решетки должны находиться в пределах 0.33…1 диаметра поясных труб. Толщина стенок труб должна быть не менее 3 мм.


элементы фермы

обозначение стержня

N, кН

расчетная длина, см

характеристики расчетного сечения

гибкость

γс

-

+

-

+

+

-

lx=ly

D,см

t,мм

A,см2

i, см

A,см2

i, см

D,см

t,мм

λxy

λxy

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

17

нижний пояс

U1

142.5

-914.0

300

19.5

10

29.9

6.7

4.1

0.9

3.1

10

45.0

327.5

0.95

U2

255.6

-587.9

300

16.6

10

25.2

5.6

7.4

1.6

5.2

10

53.4

182.6

U3

441.2

-442.8

300

14.9

10

22.6

5.0

12.7

2.8

8.6

10

59.6

105.8

U4

962.7

-323.4

300

13.2

10

20.0

4.5

27.8

6.2

18.2

10

67.3

48.5

U5

1386.8

-228.7

300

11.7

12

21.0

3.9

42.3

7.9

23.1

12

76.9

38.2

U6

1719.2

-158.3

300

10.2

12

18.1

3.4

52.5

9.7

28.4

12

89.0

30.8

U7

1966.2

-111.2

300

9.0

12

15.7

2.9

60.0

11.1

32.4

12

102.5

26.9

U8

2133.7

-88.2

300

8.2

12

14.3

2.7

65.1

12.1

35.2

12

112.6

24.8

U9

2227.6

-87.6

300

8.2

12

14.3

2.7

68.0

12.6

36.7

12

112.9

23.8

U10

2253.4

-109.4

300

8.9

12

15.6

2.9

68.8

12.8

37.1

12

103.2

23.5

U11

2216.6

-153.0

300

10.1

12

17.9

3.3

67.6

12.6

36.5

12

90.2

23.9

U12

2122.8

-218.2

300

11.4

12

20.4

3.8

64.8

12.0

35.0

12

79.3

24.9

U13

1976.7

-304.3

300

12.9

10

19.5

4.4

57.0

12.7

36.8

10

68.9

23.6

U14

1784.4

-411.0

300

14.5

10

21.9

4.9

51.5

11.5

33.3

10

61.3

26.2

U15

1541.4

-538.0

300

16.0

10

24.4

5.4

44.5

9.9

28.8

10

55.3

30.3

U16

1233.0

-683.9

300

17.5

10

26.7

6.0

35.6

7.9

23.1

10

50.4

37.8


элементы фермы

обозначение стержня

N,кН

М, кНм

расчетная длина, см

n1

lxпр

характеристики расчетного сечения

γс

lx=ly

D1 ,см

λ

λx

φ

λ'

meff

φe

n2

D2,см

t,мм

A,см2

i, см

1

2

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

верхний пояс

O1

-536.0

15.0

300

1.49

544.3

18.56

83.1

45.8

0.831

3.5

0.71

0.415

2.00

17.06

10

26.0

5.8

0.95

O2

-910.2

18.3

300

1.37

480.0

21.93

62.0

38.7

0.868

2.6

0.45

0.591

1.47

19.60

10

30.0

6.7

O3

-1235.3

13.7

300

1.22

402.7

23.54

48.5

36.1

0.882

2.0

0.24

0.747

1.18

21.41

10

32.8

7.3

O4

-1507.0

17.5

300

1.23

407.3

25.43

45.4

33.4

0.895

1.9

0.23

0.764

1.17

23.26

10

35.7

8.0

O5

-1729.8

20.8

300

1.23

410.9

26.84

43.4

31.7

0.903

1.8

0.23

0.776

1.16

24.62

10

37.9

8.4

O6

-1906.6

23.3

300

1.24

412.6

27.87

41.9

30.5

0.909

1.8

0.22

0.781

1.16

25.69

10

39.5

8.8

O7

-2040.5

25.0

300

1.24

412.9

28.59

40.9

29.7

0.911

1.7

0.21

0.798

1.14

26.30

10

40.5

9.0

O8

-2000.5

26.1

300

1.25

419.8

28.50

41.7

29.8

0.911

1.8

0.23

0.776

1.17

26.25

10

40.4

9.0

O9

-2190.9

26.7

300

1.24

412.3

29.35

39.8

29.0

0.915

1.7

0.21

0.798

1.15

27.20

10

41.9

9.3

O10

-2213.2

26.6

300

1.23

410.8

29.44

39.5

28.9

0.915

1.7

0.21

0.798

1.15

27.35

10

42.2

9.4

O11

-2203.8

26.1

300

1.23

409.3

29.37

39.5

28.9

0.915

1.7

0.20

0.803

1.14

27.25

10

42.0

9.4

O12

-2165.4

25.2

300

1.23

407.5

29.14

39.6

29.2

0.914

1.7

0.20

0.803

1.14

27.05

10

41.7

9.3

O13

-2100.6

23.9

300

1.22

405.2

28.77

39.9

29.5

0.913

1.7

0.20

0.803

1.14

26.70

10

41.1

9.2

O14

-2011.9

22.0

300

1.21

401.3

28.24

40.3

30.1

0.911

1.7

0.20

0.803

1.13

26.21

10

40.4

9.0

O15

-1899.5

21.5

300

1.22

404.7

27.69

41.4

30.7

0.908

1.7

0.21

0.798

1.14

25.53

10

39.3

8.8

O16

-1758.1

21.4

300

1.24

412.2

27.03

43.2

31.4

0.904

1.8

0.23

0.776

1.16

24.80

10

38.1

8.5

O17

-1595.2

19.2

300

1.23

411.0

26.04

44.7

32.6

0.898

1.9

0.23

0.764

1.18

23.84

10

36.6

8.2


элементы фермы

обозначение стержня

N, кН

расчетная длина, см

характеристики расчетного сечения

гибкость

γс

-

+

-

+

+

-

lx=ly

D,см

t,мм

A,см2

i, см

A,см2

i, см

D,см

t,мм

λxy

λxy

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

17

раскосы

D1

754.2

-

300

-

-

-

-

21.8

8.1

23.4

6

-

37.1

0.95

D2

396.0

-

300

-

-

-

-

11.4

4.2

12.4

6

-

70.7

D3

345.4

-

300

-

-

-

-

10.0

3.7

10.9

6

-

81.1

D4

286.0

-

300

-

-

-

-

8.2

3.1

9.1

6

-

97.9

D5

232.7

-

300

-

-

-

-

7.1

2.6

7.8

6

-

113.7

D6

182.4

-

300

-

-

-

-

5.6

2.1

6.2

6

-

145.1

D7

135.5

-3.6

300

2.5

5

2.0

0.8

4.1

1.5

4.7

6

394.0

195.3

D8

91.9

-16.1

300

4.3

6

3.8

1.4

2.8

1.0

3.3

6

212.1

288.0

D9

51.5

-28.3

300

5.4

6

4.8

1.8

1.6

0.6

2.0

6

169.3

513.9

D10

14.1

-40.4

300

6.1

6

5.5

2.0

0.4

0.2

0.8

6

147.0

1876.8

D11

-

-52.1

300

6.7

6

6.1

2.3

-

-

-

-

133.0

-

D12

-

-63.7

300

7.2

6

6.5

2.4

-

-

-

-

124.3

-

D13

-

-80.3

300

7.8

6

7.1

2.6

-

-

-

-

113.6

-

D14

-

-105.8

300

8.7

6

7.9

2.9

-

-

-

-

102.0

-

D15

-

-134.2

300

9.5

6

8.7

3.2

-

-

-

-

93.0

-

D16

-

-168.8

300

10.4

6

9.5

3.5

-

-

-

-

85.1

-

D17

-

-179.4

300

10.6

6

9.7

3.6

-

-

-

-

83.2

-

D18

-

-412.2

300

14.5

6

13.4

5.0

-

-

-

-

60.4

-

D19

-

-359.6

300

13.8

6

12.7

4.7

-

-

-

-

63.6

-

D20

-

-308.8

300

13.0

6

12.0

4.4

-

-

-

-

67.5

-

D21

-

-259.3

300

12.2

6

11.2

4.2

-

-

-

-

72.2

-

2

3

4

5

6

7

8

10

11

12

13

14

15

16

D22

-

-212.3

300

11.3

6

10.4

3.8

-

-

-

-

77.9

-

D23

-

-167.8

300

10.3

6

9.5

3.5

-

-

-

-

85.3

-

D24

3.4

-125.7

300

9.3

6

8.5

3.1

0.1

0.0

0.4

6

95.4

8234.6

D25

15

-85.9

300

8.0

6

7.3

2.7

0.4

0.2

0.8

6

110.6

1866.5

D26

26.6

-48.6

300

6.5

6

5.8

2.2

0.8

0.3

1.1

6

138.3

1052.5

D27

38.1

-13.6

300

4.0

6

3.5

1.3

1.1

0.4

1.5

6

229.7

734.8

D28

49.6

-

300

-

-

-

-

1.4

0.5

1.8

6

-

564.5

D29

61

-

300

-

-

-

-

1.8

0.7

2.2

6

-

459.0

D30

77.4

-

300

-

-

-

-

2.2

0.8

2.7

6

-

361.7

D31

102.9

-

300

-

-

-

-

3.0

1.1

3.5

6

-

272.1

D32

130.5

-

300

-

-

-

-

3.8

1.4

4.3

6

-

214.5

D33

168.5

-

300

-

-

-

-

4.9

1.8

5.5

6

-

166.2

D34

247.3

-78.2

300

7.8

6

7.0

2.6

7.1

2.6

7.9

6

114.8

113.2


Расчет стенки поясной трубы на местный изгиб

(продавливание)

Расчет поясной трубы на местный изгиб производится в зоне примыкания каждого элемента решетки по следующим формулам

, (5)

, (6)

где i — номер примыкающего элемента решетки;

j — номер рассматриваемого примыкающего элемента решетки;

Ni — продольное усилие в примыкающем элементе ( при растяжении это усилие берется со знаком «плюс», при сжатии – со знаком «минус»;

mi — коэффициент, равный 1, если . В противном случае определяется по формуле:

,

где gdj=0.8 при растяжении в рассматриваемом примыкающем элементе и gdj=1 — при сжатии;

Nj, Mj — продольное усилие и изгибаемый момент в рассматриваемом примыкающем элементе в плоскости фермы в мемте примыкания этого элемента к поясной трубе;

di(dj) — диаметры труб примыкающих элементов.

ai — угол между осью пояса и осями примыкающих элементов решетки;

yi=1.05bi, если , если ;

 

D — диаметр поясной трубы;

eij — коэффициент влияния расположения каждого элемента решетки по отношению к рассматриваемому. При i=j   eij=1. При расположении смежного и рассматриваемого элемента с одной стороны пояса этот коэффициент определяется по формуле:

,

где d=D/tn;       tn — толщина стенки поясной трубы;

zij=0.6 при cij < 0; zij=1-0.4(1-0.4cij/D)4 при 0 < сij < D; zij=1 при cij > D;

cij — наименьшее расстояние вдоль оси пояса между сварными швами, прикрепляющими к поясу рассматриваемый и смежный элементы решетки.

При расположении смежного и рассматриваемого элементов с разных сторон пояса коэффициент eij определяется по другой формуле:

 

где gij — расстояние вдоль оси пояса между бортами рассматриваемого и смежного элементов (определяется графически).

gDj — коэффициент влияния продольной силы в поясе. При растяжении gDj=1. При сжатии gDj=1-0.5(Fj/ARy)2;

Fj — наибольшее значении продольной силы от «носка до пятки» рассматриваемого примыкающего элемента;

A — площадь сечения пояса.

Характеристику несущей способности стенки пояса S можно определить по формуле:

, (7)

где gc — коэффициент условий работы, равный 1 при расчетном сопротивлении Ry < 375 МПа.

В случае если рассматриваемый элемент пересекается другими стержнями решетки, то следует производить корректировку усилий, передающихся с элементов решетки на пояс в месте их контакта. При этом предполагается, что контакт имеет место только в местах приварки элемента к поясу. Для рассматриваемого элемента  вместо Njsinaj подставлять приведенное усилие

 (8)

где Ni — усилия в стержнях, пересекающихся с рассматриваемым элементом (усилия подставляются со знаком «плюс» при растяжении, «минус» при сжатии);

xij=lij/li ; lij — длина участка периметра сечения смежного элемента, пересекаемого рассматриваемым элементом;

li — длина участка периметра сечения смежного элемента, соответствующая суммарной длине сварного шва. Если сварной шов выполнен по всему контуру, то li=pdi, где di — наружный диаметр смежного элемента;

i — номер смежного элемента, пересекаемого с рассматриваемым.

Для смежных элементов вместо Njsinaj следует подставлять

.

В узлах, где стержни решетки пересекаются между собой, кроме указанных выше проверок, следует проверять совокупную прочность стенок всех пересекающихся элементов: сумма соответствующих частей несущей способности всех стержней, включая пояс пересекаемых рассматриваемым элементом решетки, должна быть не меньше усилия в этом элементе (Nj). Соответствующая часть несущей способности определяется пропорционально длине пресечения смежного элемента со смежным элементом (с элементом решетки и с поясом). Проверка проводится по формуле

, (9)

где Si — характеристика несущей способности пересекаемого стержня;

xij=lji/pdj ; lji — длина участка периметра сечения рассматриваемого элемента, соответствующая длине пересечения его со смежным стержнем;

gi — определяется так же, как gDj с подстановкой соответствующих характеристик пересекаемого стержня;

yi=1.05bi, если , если ;

 

bij — ширина охвата рассматриваемым элементом пресекаемого стержня;

Di — диаметр пересекаемого смежного стержня;

Если проверка не получается то возможно применение накладки. Толщина накладки (tn) может быть определена из уравнения

, (10)

где P — значение левой части проверочной формулы;

tef=tn при растяжении в рассматриваемом элементе и tef=tmax+0.25tmin при сжатии (tmax и tmin соответственно большая и меньшая величины из tn и tн).

Расчет на прочность элементов решетки в местах их примыкания к поясу фермы

Для проверки прочности используется следующая формула:

, (11)

где N — продольная сила в проверяемом элементе;

c — коэффициент, равный 0.008, если z < 0.85 и c =0.015 при z > 0.85 ( определение z см. выше);

Ad — площадь сечения рассматриваемого элемента;

gcd=1;

gd=0.8 при растяжении и gd=1 при сжатии.


Нижний пояс

К расчету узлов 1,2,3

К расчету узла 4


К расчету узла 5

К расчету узлов 6,7


Расчет на продавливание узла 1

N1=

396кН

N2=

396кН

N3=

-359.6кН

N4=

-359.6кН

N5=

-914кН

N6=

-587.9кН

D=

299мм

i

j

di

tn

mi

bi

yi

d

eij

cij

zij

gij

a

 

S

1

1

140

11

0.8

0.468

0.492

27.18

1

-

-

-

30

696.932

837.708

2

140

1

0.468

0.492

0.370

11

0.656

-

30

3

140

1

0.468

0.492

-0.357

-

-

0

30

4

140

1

0.468

0.492

-0.349

-

-

93

30

5

203

1

0.679

0.713

0.236

46

0.795

-

90

6

203

1

0.679

0.713

-0.327

-

-

46

90

1

2

140

11

1

0.468

0.492

27.18

0.370

11

0.656

-

30

696.932

837.708

2

140

0.8

0.468

0.492

1.000

-

-

-

30

3

140

1

0.468

0.492

-0.349

-

 

93

30

4

140

1

0.468

0.492

-0.357

-

-

0

30

5

203

1

0.679

0.713

0.236

46

0.795

-

90

6

203

1

0.679

0.713

-0.327

-

-

46

90

1

3

140

9

1

0.468

0.492

33.22

-0.307

-

-

0

30

543.065

604.668

2

140

1

0.468

0.492

-0.300

-

-

93

30

3

140

0.8

0.468

0.492

1.000

-

-

-

30

4

140

1

0.468

0.492

0.391

11

0.656

-

30

5

203

1

0.679

0.713

-0.275

-

-

46

90

6

203

1

0.679

0.713

0.261

46

0.795

-

90

1

4

140

9

1

0.468

0.492

33.22

-0.300

-

-

93

30

543.065

604.668

2

140

1

0.468

0.492

-0.307

-

-

0

30

3

140

1

0.468

0.492

0.391

11

0.656

-

30

4

140

0.8

0.468

0.492

1.000

-

-

-

30

5

203

1

0.679

0.713

-0.275

-

-

46

90

6

203

1

0.679

0.713

0.261

46

0.795

-

90

1

5

140

5

1

0.468

0.492

59.80

0.331

46

0.795

-

30

230.862

246.227

2

140

1

0.468

0.492

0.331

46

0.795

-

30

3

140

1

0.468

0.492

-0.085

-

-

46

30

4

140

1

0.468

0.492

-0.085

-

-

46

30

5

203

0.8

0.679

0.713

1.000

-

-

-

90

6

203

1

0.679

0.713

-0.565

-

-

0

90

1

6

140

11

1

0.468

0.492

27.18

-0.355

-

-

46

30

696.596

837.708

2

140

1

0.468

0.492

-0.305

-

-

46

30

3

140

1

0.468

0.492

0.261

46

0.795

-

30

4

140

1

0.468

0.492

0.261

46

0.795

46

30

5

203

1

0.679

0.713

-0.276

-

-

0

90

6

203

0.8

0.679

0.713

1.000

-

-

-

90

Расчет на продавливание узла 2

N1=

345.4кН

N2=

345.4кН

N3=

-308.8кН

N4=

-308.8кН

N5=

-186.7кН

N6=

441.2кН

D=

299мм

i

j

di

tn

mi

bi

yi

d

eij

cij

zij

gij

a

 

S

1

1

140

7

0.8

0.468

0.492

42.71

1

-

-

-

30

372.863

407.507

2

140

1

0.468

0.492

0.416

11

0.656

-

30

3

140

1

0.468

0.492

-0.228

-

-

0

30

4

140

1

0.468

0.492

-0.223

-

-

93

30

5

203

1

0.679

0.713

0.293

46

0.795

-

90

6

203

1

0.679

0.713

-0.193

-

-

46

90

1

2

140

7

1

0.468

0.492

42.71

0.416

11

0.656

-

30

372.863

407.507

2

140

0.8

0.468

0.492

1.000

-

-

-

30

3

140

1

0.468

0.492

-0.223

-

 

93

30

4

140

1

0.468

0.492

-0.228

-

-

0

30

5

203

1

0.679

0.713

0.293

46

0.795

-

90

6

203

1

0.679

0.713

-0.193

-

-

46

90

1

3

140

6

1

0.468

0.492

49.83

-0.168

-

-

0

30

277.135

322.382

2

140

1

0.468

0.492

-0.165

-

-

93

30

3

140

0.8

0.468

0.492

1.000

-

-

-

30

4

140

1

0.468

0.492

0.431

11

0.656

-

30

5

203

1

0.679

0.713

-0.131

-

-

46

90

6

203

1

0.679

0.713

0.311

46

0.795

-

90

1

4

140

6

1

0.468

0.492

49.83

-0.165

-

-

93

30

277.135

322.382

2

140

1

0.468

0.492

-0.168

-

-

0

30

3

140

1

0.468

0.492

0.431

11

0.656

-

30

4

140

0.8

0.468

0.492

1.000

-

-

-

30

5

203

1

0.679

0.713

-0.131

-

-

46

90

6

203

1

0.679

0.713

0.311

46

0.795

-

90

1

5

140

6

1

0.468

0.492

49.83

0.311

46

0.795

-

30

235.868

322.382

2

140

1

0.468

0.492

0.311

46

0.795

-

30

3

140

1

0.468

0.492

-0.168

-

-

46

30

4

140

1

0.468

0.492

-0.168

-

-

46

30