Расчетно-конструктивный раздел. Расчёт пространственной конструкции покрытия

3  РАСЧЕТНО-КОНСТРУКТИВНЫЙ РАЗДЕЛ

3.1 Расчёт пространственной конструкции покрытия

3.1.1  Краткое описание конструкции

В данном виде покрытия в качестве основных несущих конструкций используются клеедощатые криволинейные меридианальные рёбра прямоугольного сечения. В поперечном направлении расположены прогоны (обрешетка) с шагом 500 мм, функции настила выполняют структурные полимерные панели “ПОЛИГАЛЬ”. Пространственная жёсткость обеспечена наличием связей.

   Рис.3.1  План раскладки меридианальных рёбер

Светопрозрачные панели “ПОЛИГАЛЬ” опираются на прогоны по клеедощатым меридианальным рёбрам (примыкание в одном уровне).

3.1.2 Определение нагрузок на покрытие

На пространственную конструкцию покрытия действуют следующие нагрузки:

- постоянные: собственный вес пространственной конструкции, вес ограждающих конструкций покрытия;

- временные: снеговая нагрузка, ветровая нагрузка;

Район строительства – г. Брест ( I Б район по весу снегового покрова).

Таблица 3.1 —  Нагрузки, действующие на 1 м² площади покрытия

Нормативный собственный вес прогонов на 1 м²

Обрешётка изготавливается из цельной древесины сечением 32x32 мм. Шаг обрешётки – 500 мм, количество обрешеток вдоль наиболее нагруженного меридионального ребра – 22 шт. Порода древесины – сосна III сорт ρ = 500 кг/м³  (Класс условий эксплуатации – 2) /15, табл.2.2, 2.3/. Так как длина обрешётки переменна вдоль меридианального ребра, принимаем среднее значение – 2,313 м (рис. 3.1).

g_2k= 22·0,032·0,032·2,313·500 = 26,054 кг/м²=0,261 кН/м²;

Нормативный собственный вес меридианальных рёбер несущей конструкции покрытия на 1 м² определяется из выражения:

,                 (3.1)

где k_s.w=5 – коэффициент собственного веса конструкции /15, табл.1.3/;

– постоянная нормативная нагрузка от покрытия, кН/м²;

– полное нормативное значение снеговой нагрузки, кН/м²;

l – расчётный пролёт, м;

Нормативный собственный вес внутреннего опорного кольца несущей конструкции покрытия на 1 м²:

Центральное сварное опорное кольцо диаметром 4 м изготавливается из стального швеллера 20П (ГОСТ 8240-89), линейная плотность которого равна – 18,4 кг/м. Марка стали Вст3сп5-1. Так как меридианальные рёбра опираются на опорное кольцо с шагом 919 мм, 780 и 641мм, принимаем среднее значение – 780 мм.

g_4k = 18,4·0,78 = 19,18 кг/м² = 0,192 кН/м²;

Временная нагрузка на 1 м² от веса снегового покрова:

Для Республики Беларусь с учётом изменения №1 к СНиП 2.01.07-85 “Нагрузки и воздействия” /13/ полное нормативное  значение снеговой нагрузки на горизонтальную проекцию покрытия  следует определять по формуле

q_s.k. = S₀ × μ,                                                                 (3.2)

где S₀ – нормативное  значение веса снегового покрова на 1 м горизонтальной поверхности земли, принимаемое в соответствии с таблицей 1.7 /15/;

Город Брест находится в I Б районе по весу снегового покрова S₀=0,8 кПа.

 - коэффициент перехода от веса снегового покрова земли к снеговой нагрузке на покрытие, принимаемой в соответствии с таблицей 1.9 (схема 2) /15/.

q_s.k.1= S₀ × μ₁= 0,8 × 0,861=0,689 кПа,                                       (3.3)

где S₀ – табл. 1.7 /15/, S₀=0,8 кПа ;

       μ₁ – таблица 1.9 /15/, μ₁ = сos1,8·α = сos1,8·17⁰ = 0,861.                          (3.4)

q_s.k.2= S₀ × μ₂= 0,8 × 0,969=0,775 кПа,

где μ₂ – таблица 1.9 /15/ μ₂ = 2,4·sin1,4·α =2,4·sin1,4·17⁰ = 0,969.                         (3.5)

q_s.k.3= S₀ × μ₃= 0,8 × 1=0,8 кПа где μ₃ – таблица 1.9 /15/ μ₃ = 1).

Коэффициент надёжности по нагрузке  для снеговой нагрузки определяем по /15/ п. 1.3.2.

Так как > 0,8, принимаем  =1,5.

Схемы распределения снеговой нагрузки и значения коэффициентов μ представлены на рисунке 3.2.

   Рис.3.2  Схема распределения значения снеговой нагрузки и значения

  коэффициентов μ

Временная ветровая нагрузка на 1 м²:

Схемы распределения ветровой нагрузки и значения аэродинамических коэффициентов приняты в соответствии со СНиП 2.01.07-85 “Нагрузки и воздействия” /13/, приложение 4, схема3, (рис. 3.3).

   Рис.3.3  Схема распределения значения    ветровой нагрузки и значения

аэродинамических  коэффициентов

а – поперечный разрез здания с пространственной конструкцией покрытия;

б – план купольно-шатровой конструкции; в – разрез по II-II; г – разрез по I-I

Нормативное значение средней ветровой нагрузки на высоте z над поверхностью земли следует определять по формуле:

q_w.k = W₀×k×c,                                                               (3.6)

где W₀ –нормативное значение ветрового давления, принимаемое в зависимости от ветрового района по данным таблицы 5, СНиП 2.01.07-85 “Нагрузки и воздействия” /13/, W₀ = 0,23 кПа;

Ветровые нагрузки для пространственной конструкции приняты