Быстровозводимые здания
высокого качества

E-mail: info@insi-dom.ru

Телефоны:

8 (951) 444-31-39

8 (904) 937-47-27

Наш выставочный дом находится по адресу

г. Южноуральск ул. Мира 60

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