Быстровозводимые здания
высокого качества

E-mail: info@insi-dom.ru

Телефоны:

8 (951) 444-31-39

8 (904) 937-47-27

г. Южноуральск ул. Спортивная 13

Здание СПКТБ, офис №207

Заполните форму

чтобы заказать бесплатный расчет стоимости строительства дома


3. Пример расчета одноуровневой выравнивающей системы «ИНСИ».

3.1. Исходные данные.

Здание высотой Н=40м. Место строительства – Челябинск , II ветровой район, тип местности В, II район по толщине стенки гололеда.

Состав покрытия: Фасадная облицовка весом 8kg/m2; утеплитель толщиной 100мм объемным весом γ=100kg/m3.

Направляющая П-образный профиль 60х27х1.0 с характеристиками А=1.29см2, Jx=1.4735см4, Wx=1.558см3, шаг направляющих b=800мм.

Кронштейны П-образные 50х250х1,0 с характеристиками Абр=1.0см2, Аф =0.5см2, Jx=1.0417см4, Wx=0.833см3, шаг кронштейнов L=800мм.

3.2. Расчетная схема.

Вертикальная трех пролетная рама, шаг опор L=800мм (уменьшением шага за счет ширины кронштейна 50мм пренебрегаем), высота опор равна высоте кронштейна 250мм (смещением оси направляющей, проходящей через центр тяжести П-образного профиля 9.47мм, пренебрегаем).

3.3. Нагрузки.

Вертикальные нагрузки в kg/m:
от облицовки Pоo×b×γf = 8×0.8×1.1 = 7.04 kg/m;

Поскольку утеплитель крепится к стене здания, то нагрузка от него на направляющую на прикладывается.

Собственные веса направляющей и кронштейнов учитываются программой автоматически по геометрическим характеристикам.

Суммарная вертикальная нагрузка qy = 7.04kg/m=0.0704kN/m
Вертикальная нагрузка прикладывается по оси направляющей.

Ветровая нагрузка принимается отрывающей для угловых зон с использованием формулы (1.2).

qw = Wo,p×K(h) ×C×b = 42×2.04×1.8×0.8 = 123.4kg/m2 = 1.234kN/m.

Здесь давление ветра Wo,p принято по таблице 1.1
K(z) – коэффициент, зависящие от высоты здания при h=40м, из табл. 1.2

Ср – аэродинамический коэффициент давления для угловых участков равен -1.8.

Гололедная нагрузка рассчитывается по формуле (1.3)

i = (1.3*5*1.5*0.6*0.9*9.81)*0.8м=51.7 Па =41.4kN/m2=4.2kg/m2

где

  • b =5мм для II района по табл. 11 СНиП 2.01.07-85* «Нагрузки и воздействия»
  • k=1.5 для высоты 40м по табл. 13 СНиП 2.01.07-85* «Нагрузки и воздействия»

В этом случае суммарная вертикальная нагрузка
qy = 7.04+4.2 = 11.24kg/m=0.1124kN/m

Ниже приводится схема загружения направляющей вертикальной (загружение 2) и отрывающей ветровой (загружение 3) нагрузками. Загружение 1 – собственный вес направляющей и кронштейнов (Рис 3.1).

Постоянных и полные ветровые нагрузки
Рис. 3.1. Постоянных и полные ветровые нагрузки

Нагружение расчетной схемы от постоянной ,гололедной и 25% от ветровой нагрузками
Рис. 3.2. Нагружение расчетной схемы от постоянной ,гололедной и 25% от ветровой нагрузками

Схема шарниров
Рис.3.3. Схема шарниров

Нумерация узлов и элементов
Рис. 3.4. Нумерация узлов и элементов

На рис.3.5 приведены перемещения от нормативных значений ветровой нагрузки. Для этого в комбинациях нагружений коэффициент ветровой нагрузки задан равным К3=1/γf = 1/1.4 = 0.714. Коэффициенты К1 и К2 принимаются равными нулю.

Деформации от ветровой нормативной нагрузки
Рис.3.5. Деформации от ветровой нормативной нагрузки.
Max.деформация = 0.790799 mm в узле = 2

На рис3.6-3.8 приводятся эпюры усилий от полных вертикальных и ветровых расчетных нагрузок при коэффициентах сочетаний К1=К2=К3=1.

На рис3.9-3.11 приводятся эпюры усилий от полных вертикальных, гололедных и 25% ветровых расчетных нагрузок при коэффициентах сочетаний К1=1, К2=1, К3=0.25.

Эпюры продольных сил от полной нагрузки без гололеда
Рис. 3.6. Эпюры продольных сил от полной нагрузки без гололеда
Max N=112.643 кг (Elem N 12), Min N=-3.37 кг (Elem N 1)
Комбинация = 1

Эпюры поперечных сил от полной нагрузки без гололеда
Рис.3.7. Эпюры поперечных сил от полной нагрузки без гололеда
Max Q=59.8747 кг (Elem N 7), Min Q=-59.8747 кг (Elem N 2)
Комбинация = 1

Эпюра изгибающих моментов от полной нагрузки без гололеда
Рис.3.8. Эпюра изгибающих моментов от полной нагрузки без гололеда
Max M=5.66612 кгм (Elem N 1), Min M=-8.41176 кгм (Elem N 7)
Комбинация = 1

Эпюры продольных сил от постоянной, гололедной и 25% ветровой нагрузок
Рис. 3.9. Эпюры продольных сил от постоянной, гололедной и 25% ветровой нагрузок
Max N=28.2978 кг (Elem N 6), Min N=-7.15752 кг (Elem N 1)

Эпюры поперечных сил от постоянной, гололедной и 25% ветровой нагрузок
Рис. 3.10. Эпюры поперечных сил от постоянной, гололедной и 25% ветровой нагрузок
Max Q=15.0415 кг (Elem N 4), Min Q=-15.0415 кг (Elem N 1)

Эпюры изгибающих моментов от постоянной, гололедной и 25% ветровой нагрузок
Рис. 3.11. Эпюры изгибающих моментов от постоянной, гололедной и 25% ветровой нагрузок
РMax M=1.42342 кгм (Elem N 1), Min M=-2.11316 кгм (Elem N 3)

3.4. Проверка профиля направляющей на растяжение (сжатие) с изгибом

Опасное сечение – над второй и четвертой снизу опорах. Значения усилий эпюр N=3.37кг, М=8.41кгм = 841кгсм. (см. рис. 3.6 и 3.8 элементы 2 и 7)

Напряжения определяются по формуле:

(N/A + M/W) ×γn ≤ Ry ×γc
(3.37/1.29 + 841/1.558) ×1 = 540.0 < 2300×0.9=2070 кг/см2

прочность по нормальным сечениям обеспечена.

3.5. Проверка профиля направляющей по касательным напряжениям.

τ = ×γn ≤ Rs ×γc

Значение поперечной силы по эпюре на рис. 3.7. равно Qy=59.87кг.

Касательные напряжения определяются по формуле Журавского

τ = (Qy×Sx)/(Jx×t) =(59.87×0.308)/(1.4735×0.2) =62.6 < 1330×0.9 = 1197кг/см2

Где статический момент отсеченной части (полок) относительно оси Х, проходящей через центр тяжести (ус =9.45мм) равен

Sx = Аотс × уотс = (2×17.55×1) × (17.55/2) = 308мм3 = 0.308см3

прочность по касательным напряжениям обеспечена.

3.6. Проверка профиля направляющей по деформациям.

Условие жесткости по горизонтальным деформациям по СНиП 2.01.07-85* «Нагрузки и воздействия» п.10.14.

f / l ≤ [f /l ]u =1/200

Наибольшая нормативная деформация – в 1-ом и 4-ом пролетах f=0.8мм (см. рис. 3.3.).

0.8/800 = 1/1000 < 1/200 – условие жесткости выполнено.

3.7. Проверка кронштейна на растяжение с изгибом

Наиболее нагруженные кронштейны – второй и четвертой снизу опорах. Значения усилий с эпюр:

  1. комбинации усилий для полного ветра N=112.64кг, М=1.13кгм = 113кгсм. – см. рис 3.6 и 3.8
  2. комбинации усилий для гололедной нагрузки 25% ветровой N=28.3кг, М=1.83кгм = 183кгсм. – см. рис 3.9 и 3.11

Напряжения определяются по формуле:
(N/Aф + M/W) ×γn ≤ Ry ×γc

  1. ( 112.64/0.5 + 113/0.833) ×1 = 361.3 ≤ 2300×0.9=2070 кг/см2
  2. ( 28.3/0.5 + 183/0.833) ×1 = 276.3 ≤ 2300×0.9=2070 кг/см2

прочность кронштейна по нормальным сечениям обеспечена.

3.8. Проверка кронштейна по касательным напряжениям.

Наиболее нагруженный по поперечной кронштейн – средний. Значения поперечного усилия с эпюры Q=7.22кг (см. рис. 3.10.).

τ = ×γn ≤ Rs ×γc

Касательные напряжения определяются по формуле Журавского

τ = (Qy×Sx)/(Jx×t) =(7.22×0.625)/(1.0417×0.2) =22.0 < 1330×0.9 = 1197кг/см2

Где статический момент отсеченной части (полок) относительно оси Х, проходящей через центр тяжести (ус =9.45мм) равен

Sx = Аотс × уотс = (2×25.0×1) × (25.0/2) = 625мм3 = 0.625см3

прочность по касательным напряжениям обеспечена.

3.9. Проверка крепления кронштейна к стене.

Крепление кронштейна к стене осуществляется одним анкером, расположенным по оси, проходящей через центр тяжести.

Отрывающее усилие, приходящееся на анкер, слагается из двух составляющих:

  1. Нормальной растягивающей силы в кронштейне (отрывающее ветровое усилие). Это усилие равно:
    а) Nn = 112.64кг (рис.3.6) и
    б) Nn = 112.64кг (рис.3.9),
  2. Отрывающего усилия от момента, возникающего в кронштейне от действия вертикальных нагрузок: а) облицовкаМ=113кгсм или
    б) облицовка+гололед М=183кгсм . Определяется это усилие следующим образом.
    Поворот кронштейна осуществляется относительно его нижней точки.
    Поворачивающий момент уравновешивается усилиями в анкере с плечом, равным половине высоты кронштейна.
    а) Nм = M/ (h/2) = 113/ (2.5) = 45.2кг.
    б) Nм = M/ (h/2) = 183/ (2.5) = 73.2кг.
    Отрывающее усилие, приходящееся на анкер
    а) Nsum = Nn + Nm = 112.4 + 45.2 = 157.6кг.
    б) Nsum = Nn + Nm = 28.3 + 73.2 = 101.5кг.

Опасным оказалось усилие для первой комбинации нагрузок – постоянные и ветер. Для III и последующих районов по толщине стенки гололеда опасной может оказаться комбинация нагрузок:
постоянные+гололед+25% ветра.

Отрывающее усилие, приходящееся на анкер N = 157кг.

На такое усилие подбирается крепежный элемент.

3.10. Расчет крепления направляющей к кронштейну.

Выполняются следующие расчеты

Nz - расчетное усилие на одну заклепку,
А – площадь сечения заклепки A=0.18см2
ns – число срезов в одной заклепке ns=1
d – диаметр заклепки d=4,8мм
δ – наименьшая суммарная толщина элементов соединяемых в одном направлении δ=2мм
Abn – площадь сечения заклепки нетто. Abn=0,11см2
γn – коэффициент надежности по материалу γn=0,8
γb – коэффициент условия работы соединения γb=0,8; γb=1,0⇒ γb=0,8
Rbs – расчетное сопротивление на срез
Rbp – расчетное сопротивление на смятие
Rbt – расчетное сопротивление на растяжение

Rbs=0,38 Rbun
Rbt=0,42 Rbun
Rbun

Run – расчетное сопротивление смятию элементов, соединяемых заклепками
Run=360МПа(3600 кгс/см2)

Усилие на заклепку слагается из поперечного усилия в направляющей Q=58.9кг и продольного усилия в кронштейне N=112.6кг. Учитывая, что направляющая крепится к кронштейну двумя заклепками

На смятие σ = 64/4.8/0.2×0.8 =53.3кг/см2 << 4690×0.8 = 3752кг/см2

На срез σ = 64/0.11/2×0.8 =233кг/см2 << 1700×0.8 = 1360кг/см2

Наверх