Ангар для стоянки і технічного обслуговування сільськогосподарської техніки прогоном 30 метрів (Розрахунково-конструктивний розділ дипломного проекту)

2. Розрахунково-конструктивний розділ

2.1. Обґрунтування вибору основних несучих конструкцій

2.1.1. Загальна характеристика об’єкта

  1. В даному проекті розроблено сталевий каркас будівлі ангару. Загальний прогін будівлі в осях – 30м, довжина – 60м.

  Будівля однопрогонова (30м), крок колон в поздовжньому напрямку - 4,0м. В торці будівлі розташовані ворота висотою 4,0м і шириною 28м  (по гранях колон).

  Будівля безкранова, холодна, універсального призначення, може бути використана як виробниче або складське приміщення.

  Сталевий каркас будівлі запроектовано із металевих конструкцій заводського виготовлення і складається із системи двошарнірних наскрізних зварних арок прогоном 30м та висотою 6,8м, шарнірно зіпертих на колони, розпірок, прогонів, об’єднаних зв’язевою системою. Огороджуючі стінові конструкції та покриття виконане по прогонах із профільованих сталевих листів.

  Колони зв’язані між собою вертикальними та горизонтальними зв’язками.

  Жорсткість та стійкість каркасу будівлі забезпечується жорсткістю та міцністю основних несучих елементів (колон, арок, розпірок), а також прийнятою системою зв’язків.

  Матеріал всіх, окрім обумовлених, несучих конструкцій -  сталь С245 за ГОСТ 27772-83.

Рис. 2.1. Геометрична схема поперечника.

Визначаємо радіус арки:

                 ,

де   (м)

R=6,8+13,145=19,945 (м).

        Центральний кут дуги піварки при

                   

                 ;

                

Довжина дуги арки  (м)

2.1.2. Навантаження на арку

1. Навантаження від профільованого настилу приймаємо рівним . 

2. Навантаження від ваги утеплювача приймаємо рівним . 

3. Навантаження від власної ваги арки з урахуванням ваги в’язей приймаємо рівним  .

4. У відповідності з ДБН В.1.2.-2:2006 „Навантаження і впливи” снігове навантаження на арки приймається при  у двох варіантах: перший у вигляді рівномірно-розподіленого навантаження, другий – у вигляді двох трикутників з ординатами по краях  і . В обох варіантах довжина завантаження визначається кутом .

Нормативне снігове навантаження для Сумської області (для 6 снігового району) згідно табл. Додатку  „Е”  ДБН В.1.2.-2:2006 „Навантаження і впливи” - складає .

Повне нормативне значення снігового навантаження визначаємо для двох схем навантаження 

Приймаємо 0,55.

При  , 2,2.

-  варіант 1:  ;

-  варіант 2: .

Тоді характеристичне значення снігового навантаження:

- варіант 1:

             

- варіант2:

Розрахункове значення снігового навантаження:

- варіант 1:

- варіант 2:

5. Вітрове навантаження визначаємо згідно вимог СНиП 2.01.07-85.

Нормативне значення середньої складової вітрового навантаження

Нормативний швидкісний напір

  (для ІІ вітрового району).

Коефіцієнт  для місцевості типу В та висоті 10,8 м згідно табл. 6  СНиП 2.01.07-85 дорівнює:

0,67.

Розрахункове значення снігового навантаження:

Значення аеродинамічних коефіцієнтів С:

;  ;  .

2.1.3. Збір навантажень

Навантаження рівномірно розподілене за довжиною арки при  кроці колон В=4м:

- від постійного навантаження:

;

.

             - від тимчасового навантаження:

     сніг за варіантом 1:

     сніг за варіантом 2:

Вітрове навантаження:

.

2.1.4. Розрахунок поясу арки

1. Суцільну арку проектуємо зварною з перерізом у вигляді широкополичного двотавра. Її несучу здатність перевіряємо за формулами для позацентрово стиснутих стержнів за СНиП ІІ-23  81* „Стальные конструкции”. Арка, як криволінійний стиснутий брус потребує перевірки стійкості. Загальна стійкість арок з площини забезпечується поперечними зв’язками, розташованими з кроком 120см, що визначає її розрахункову довжину при перевірці стійкості з площини дії моменту. Для забезпечення стійкості суцільної арки, відстань між точками закріплення не повинна перевищувати 16...20 ширин поясу.

  Критична сила втрати стійкості суцільної арки в її площині від дії осьових сил при малих значеннях згинаючих моментів може бути прийнята рівною

                          , де

S – довжина напіварки: S=16,97 м.

         m - коефіцієнт розрахункової довжини, що враховує кривизну арки і залежить від співвідношення  звідки m= 1,12 [3];

EI_x – жорсткість арки в ¼ прольоту.

         Всі елементи проектуємо із сталі С245 з R_y=240 МПа (для листового та широкополичного прокату).

2. При розрахунку і перевірці міцності запроектованих для порівняння за витратами сталі перерізів, використовувались наступні небезпечні комбінації зусилля, отримані після статичного розрахунку арки в системі „Ліра”.

        N=77,78 кН; M_max=103,23 кНм;   Q=-0,614 кН.

3. Підбір перерізу із зварного двотавра.

Попередньо задаємось перерізом двотавра з врахуванням граничних відношень  та , вказаних в нормах проектування. Тобто забезпечуємо стійкість окремих елементів складеного перерізу і не перевіряємо її.

Приймаємо переріз із такими геометричними характеристиками (симетричний двотавр).

Рис. 2.2

Геометричні характеристики перерізу

;

Перевіряємо переріз на міцність як позацентрово стиснутий стержень за формулою:

         

Умова міцності перерізу виконується.