метални конструкции 8 семестър - уасг 2015
TRANSCRIPT
Товари и въздействия върху конструкцията
I. Подова конструкция на междинно ниво
1. Избор на профилирана ламарина за кофраж
Подпорното разстояние на кофража е l=2m< 3m, работният участък е по цялата дължина на отвора
2. Оразмеряване на второстепенните подови греди
2.1. Статическа схема и натоварване
2.1.1. Постоянно натоварване:
- прието тегло на гредата + теглото на кофража:
- тегло на стоманобетонната плоча:
2.1.2. Експлоатационен товар:
Ф№ 15426
2.2. Първоначален избор на напречно сечение
2.2.1. Натоварването за изчислителна комбинация на въздейстията е:
2.2.2. Огъващият момент в гредата и максималното и провисване са съответно:
Избира се профил IPE 300 с характеристики:
Собствено тегло на профила: 0,422kN/m
2.3. Окончателна проверка на избраното напречно сечение
Проверка за носимоспособност на напречното сечение:
Проверка за провисване при пълно натоварване :
Ф№ 15426
II. Оразмеряване на покривна столица
1. Конструктивна схема:
2. Статическа схема и натоварване:gy
B=64000
2.1. Натоварване от собствено тегло и сняг
3. Oразмеряване:
Огъващи моменти спрямо двете главни инерционни оси:
Избран е профил UPN280 от стомана S235JR , сечение клас 1 за огъване и за натиск , с геометрични характеристики :Wz,pl = 108 cm3; Iz = 398 cm4 Wy,pl = 532 cm3 ; Iy = 6280 cm4 ; G = 29.4 kg.m-1
4. Проверка.- Проверка за носимоспособност в крайно гранично състояние в пластичен стадий:
Ф№ 15426
-Проверка за сряващи сили:
- Проверка в експлоатационно гранично състояние – пресмятат се провисванията в средата на отвора:
Ф№ 15426
III. Напречна рамка1. Натоварване1.1. Натоварване от вятърА) Определяне на върховата стойност на скоростния напор на вятъраqr(z)- върховата стойност на скоростния напор на вятъра
1.1.1. Натоварване от вятър по вертикалните повърхнини
h/d=0,2
5
A B C D E
cpe,10 -1.2 -1.5 -0.8 0.7 -0.30
Ф№ 15426
2. Конструктивна схема
3. Товари и въздействия3.1. Постоянно натоварване:
- прието тегло на покрив, ферма, столици =
- тегло на инсталации:
Ф№ 15426
3.2. Натоварване от сняг:
Симетрично натоварване от сняг:
Несиметрично натоварване от сняг:
3.3. Натоварване от вятър:
Ф№ 15426
3.4. Натоварване от полезни товари на подова конструкция
4. Проверка за ефекти от 2ри редДеформирани схеми от FEd с αCR=12,3; FEd2 с αCR=22,01; FEd3 с αCR=16,42
Минималното αCR=12,3 от което следва, че няма нужда да се отчитат ефектите от 2ри ред.
Ф№ 15426
Деформирана схема от товарна комбинация ULS1
Моментова диаграма от товарна комбинация ULS1
V диаграма от товарна комбинация ULS1
N диаграма от товарна комбинация ULS1
Ф№ 15426
Деформирана схема от товарна комбинация ULS2
Моментова диаграма от товарна комбинация ULS2
V диаграма от товарна комбинация ULS2
N диаграма от товарна комбинация ULS2
Ф№ 15426
III. Покривна ферма1. Конструктивна схема
2. Товари и въздействия
2.1. Постоянно натоварване:- прието тегло на покрив, ферма, столици =
- тегло на инсталации:
Ф№ 15426
2.2. Натоварване от сняг:
Симетрично натоварване от сняг:
Несиметрично натоварване от сняг:
2.3. Натоварване от вятър:
Ф№ 15426
2.5 Товарни комбинации
3. Изчислителен моделИзкълчвателни дължини
Провисвания от комбинация SLS
Ф№ 15426
4. Оразмеряване на възли от ферма4.1. Възел 2
Изчислителното усилие в долния пояс на фермата е: Приети са болтове клас 8.8 с Приети размери на съединението: m=30mm,n=30mm,p=115mm
Приети са болтове М20, с Аs= 2,45см2
Носимоспособност на опън:
Приета е дебелина на плочата : tpl=3,0cm , S345J2
Oгъване във фланцевата плоча:
Ф№ 15426
4.2. Възел 1
Проверката е изпълнена при сечение CHS48,3х5 от което следва, че ще е изпълнена и за CHS101,6х5
Носимоспособност на пояса на поясния яелемент
Ф№ 15426
Нужно е да се увеличи сечението на CHS101,6х5 сцел да се удовлетвори проверката.
Ф№ 15426
5. Оразмеряване на фланцева плоча – изчисление на плоча по CIDECT
Приемам
Ф№ 15426
IV. Колона1. Конструктивна схемаМакс. нормална сила в Iви етаж: NEd,max=243kN, М=20,26kN.mMакс. момент в Iви етаж:MEd,max=138,15kN.m, N=135,39kN
Макс. нормална сила във IIри етаж: NEd,max=91,81kN, М=7,1kN.mMакс. момент във IIри етаж:MEd,max=24,75kN.m, N=15,81kN
2. Изкълчвателни дължиниИзвън равнината на рамката
В равнината на рамката
Сечение на колоната HEA300A
Материал:
Ф№ 15426
Определяне на коефициентите на изкълчване в двете равнини
Определяне коефициентите на взаимодействие
При максимални нормални сили от USL1
При максимални нормални сили от USL2
Определяне на коефициентите на измятане в двете равниниФ№ 15426
k- коефициент за изкълчвателна дължина, отчитащ завъртането в дадена равнинакw- коефициент, oтчитащ депланацията
USL1 USL2I eт. 1.739 1.739II eт. 1.879 1.879
Ф№ 15426
1. Оразмеряване
1.1. Загуба на устойчивост в равнината на рамката1.1.1. Първи етаж
1.1.2. Втори етаж
Ф№ 15426
1.2. Загуба на устойчивост извън равнината на рамката1.2.1. Първи етаж
1.2.2. Втори етаж
Ф№ 15426
Mcr чрез LTBeam – етаж 1
Отчетено: 12313kN.mИзчислено: 12005kN.mРазлика: 2,3%
Ф№ 15426
Mcr чрез LTBeam – етаж 2
Отчетено: 2507kN.mИзчислено: 2364kN.mРазлика: 4,7%
Ф№ 15426
V. Главна подова греда1. Конструктивна схема
2. Статическа схема и натоварване2.1. Постоянно натоварване
- прието собствено тегло на главната греда:
- постоянно натоварване от второстепенната греда
2.2. Експлоатационен товар:
2.2. Комбин ация
ULS= 1,35gk+1,5qk
2.3. Диаграми на разрезните усилия
М – диаграма
V – диаграма
Ф№ 15426
Предварителен избор на напречното сечение
Приета стомана клас S235JR
Избрано напречно сечение:
Ф№ 15426
4. Оразмеряване4.1. Огъване
2.4. Срязване
2.5.Oразмеряване на стеблото за МЗУ Стеблото на гредата е укрепено с двустранни напречни ребра в местата, където се присъединяват второстепенните греди. Размерите на полетата са а=200см, hw=73cm- Деформируемо крайно ребро
За изчисляване на коефициента на изкорубване е необходимо да се определи условната стрйност на стеблото
Междинни напречни ребра
Изчислителното напречно сечение на реброто се определя като се включи и част от стеблото, равна на от всяка страна на реброто
Ф№ 15426
Носимоспособност на напречното ребро на устойчивост
Крайните ребра и коравите междинни напречни ребра се оразмеряват за осова сила, равна на срязващата сила в сечението непосредствено до реброто:
3.3. Деформационна провека- SLS=qk=28.8kN
3.4. Проверка за обща устойчивост – строително състояние – при натоварване със собствено тегло (0,6kN/m) и тегла от второстепенните греди (3,22kN/m)
Ф№ 15426
Ф№ 15426
2.6. Oразмеряване на заваръчния шев
Определяне на хлъзгащата сила
Избор на дебелина на заваръчния шев
Проверка на заваръчния шев по опростения метод на условно срязване:
Ф№ 15426
Компоненти на напреженията в шева:
породени от огъващия момент
породени от срязващата сила
Проверките за заваръчния шев са:
Ф№ 15426
2.7. Оразмеряване на болтово сечение
на срязване
на смачкване
=>прието:
=>прието:
Меродавна е носимоспособността на болтовете на срязване.
Необходимият им брой е
2.8. Проверка на блоково разрушение
-нетна площ ,подложена на опън;
нетна площ ,подложена на срязване
Ф№ 15426
База на колоните по оси Б и В ( в оси 3 до 7 )
1. Меродавни разрезни усилия GSW -> 1,35Gk + 1,5S1 + 1,5.0,6Wk GWS -> 1,35Gk + 1,5W1 + 1,5.0,5Wk
Диаграми от GSW Деформирана схема от товарна комбинация GSW = 1,35Gk + 1,5S1 + 1,5.0,6Wk
Моментова диаграма от товарна комбинация GSW
V диаграма от товарна комбинация ULS1
N диаграма от товарна комбинация GSW
Ф№ 15426
Диаграми от GWS Деформирана схема от товарна комбинация GWS = 1,35Gk + 1,5W1 + 1,5.0,5Wk
Моментова диаграма от товарна комбинация GSW
V диаграма от товарна комбинация ULS1
N диаграма от товарна комбинация GSW
Ф№ 15426
Отчетено от товарна комбинация ULS2: Med = 115,47kN.m; Ved = 19,91 kN; Ned = 12,44 kN
2. Конструиране
Приети са размери на опорната плоча L x B = 530 x 380мм, дебелина = 30ммИзбрани са болтове с d=36мм, от стомана клас 8.8Бетон на фундамента С25/30.
3. Усилие в анкерни болтовеОбщото усилие в анкерните болтове е :
4. Определяне на
Ф№ 15426
5. Определяне на носимоспособността на опънната зона
6. Поемане на срязващите сили
Ф№ 15426
Ф№ 15426
Изследване на конструкцията за сеизмично въздействие. Вертикални връзки.
1. Общи положения
Aпокрив = (l1+l2).B/4 = (27+8).56,7/4 = 496,13м2
Aпод = l2.B/4 = 113,4м2
2. Определяне на сеизмичните маси2.1. Натоварване Определяне на m1 за етажно ниво:
o Главни греди – 5бр.l/2.A.ρ = 5.4.(0,73.0,005+2.0,26.0,01).78,50 = 23,39 kNo Стоманобетонна плоча – Aпод.3,22 = 365,15kN
теглото на кофража: o Второстепенни греди IPE300 – 9,5бр. l/2 .A. ρ = 9,5.6,3/2.0,00538.7850 = 12,4 kNo Фасадни панели – (l2+B).(h1+h2)/4.gф1= (8+56,7).(3,9.5,1).0,4/4 = 145,85.0,4 = 58,23 kNo Полезни товари – Aпод.ΨЕ.qk =113,4.0,64.4 = 290,3 kN
ΨЕ = ϕ. Ψ2 = 0,8.0,8 = 0,64 – за етажно ниво
Q1 = 23,39 + 365,15 + 12,4 + 58,23 + 290,3 = 862,34 kN
m1 = Q1/g = 87,9 [t]
Определяне на m2 за покрив:o Инсталационен товар – Апокрив.0,1 = 49,6kNo Тегло на ферма – Aпокрив.15,56/(b.l1) = 496,13.15,56/6,3.8 = 45,38 kNo Тегло на столици – Апокрив.gc/аc = 496,3.0,22/2,7 = 40,43 kNo Фасадни панели – (l1+l2+B).(h2)/4.gф2= (27+8+56,7).5,1.0,4/4 = 46,77 kNo Товар от сняг – Aпокрив.ΨЕ.sk = 496,13.0,3.0,928 = 138,12 kN
ΨЕ = ϕ. Ψ2 = 1.0,3 = 0,3 – използва се само за комбиниране на натоварванията от сняг с въздействията
от земетръс при едноетажни сгради с леки покривни конструкции, за който съотношението Gk/Sk<0,8,
изграждани върху терен с надморска височина до 1000м
Q2 = 49,6 + 45,38 + 40,43 + 46,77 + 138,12 = 320,3 kN
m2 = Q2/g = 32,65 [t]
m = m1 + m2 = 120,55 [t]
3. Метод на хоризонталните сили
Определяне собствения период на странслационно трептене – Т1=Ct.H3/4 (sec)
Ct = 0,05; H = h1 + h2 = 3,9 + 5,1 = 9m; T1 = 0,05.93/4 = 0,26s
За тип земна основа „С“, при която за TB=0,1<T1=0,26<TC=0,5s, ординатата на изчислителния спектър е:
Sd(T1)=ag.S.2,5/q=2,65.1,2.2,5/4=1,9875[m/s2]
Срязваща сила в основата:
Fb=Sd(T1).m.λ=1,9875.120,55.1 = 2 39,59 kN
Сила за етажно ниво:
z1=3,9; z2=5,1
S1(z)=cos((1-z1/z2).90o)=cos((1-3,9/9).90o)=0,629
S2(z)=1Ф№ 15426
F1 = Fb.m1.S1(z) / (S1(z).m1+S2(z).m2) =
= 239,59.87,9.0,629/(0,629.87,9+1.32,65) = 150,64kN
F2 = Fb.m2.S2(z) / (S1(z).m1+S2(z).m2) =
= 239,59.32,65/(0,62.87,9+9.32,65) = 88,95kN
Fb = F1 + F2 = 150,64 + 88,95 =239,59kN
4. Ефекти от ротацияx1=13,5m; Le=43m -> - коефициент за случаен ексцентрицитет:δ=1+1,2.x1/Le=1,38δ.F1 = 150,64.1,38 = 207,88kNδ.F2 = 88,95.1,38 = 122,75kN
5. РезултатиN1
Ed= 388,86 kN ; N2Ed= 157,93 kN
Диагонал 1: 1бр. x UPN120 -> A = 2040мм2
Npl,Rd = 235.2040/1,05 = 456,57kN > N1Ed= 388,86
1,3<λ<2,0 -> λ = Lcr/i. λ1 = 3704/46,3.93,9=1,37
Ω1=456,57/388,86 =1,17
Диагонал 2:1бр. х UPN50 -> A = 712мм2
Npl,Rd = 235.712/1,05 = 159,35kN > N2Ed= 157,93
1,3<λ<2,0 -> λ = Lcr/i. λ1 = 4052/19,3.93,9=1,71
Ω2=159,35/157,93=1,01 Ω1/ Ω2=(1,17-1,01).100/1,01=15,84% < 25%
Ф№ 15426
5.1. Проверка на недисипативни елементи
Крайна второстепенна подова греда – IPE300NEd = NEd,G+1,1.γov. Ω.NEd,E
NEd = 0+1,1.1,25.1,17.388,86 = 625,58 kNNpl,Rd = A.fy/γM0 = 53,8.23,5/1,05 = 1204 kN > NEd = 625,58 kN
NEd = 625,58 kN > 0,25.Npl,Rd = 301 kN проверката на якост при огъване се прави с отчитане на влиянието на осовата сила
MEd = (Gk+0,8.Qk).6,32/8 = 6,54.6,32/8 = 32,45 kN.m
n = NEd/Npl,Rd = 625,58/1204 = 0,52; a = 1 – 2.b.tf/A = 1 – 2.15.1,07/53,8 = 0,4 < 0,5
MEd = 32,45 kN.m < MN,y,Rd = 75,53 kN.m – не може да изгуби устойчивост
Проверка на обща устойчивост при нецентричен натиск в равнината на вертикалната връзка
Колона – HEA300 А=112,5m2; Wy,pl=1383m3 от „Gk+0,8.Qk” -> NEd = 243 kN, MEd = 20,6 kN.mNEd,E = 388,86 kN; MEd,E ≈ 0 kN.mNEd = NEd,G+1,1.γov. Ω.NEd,E
NEd = 243+1,1.1,25.1,86.388,86 = 1020,12 kNNpl,Rd = A.fy/γM0 = 112.23,5/1,05 = 2507 kN > NEd = 1020,12 kNn = NEd/Npl,Rd = 1020,12/2507 = 0,41; a = 1 – 2.b.tf/A = 1 – 2.30.1,4/112 = 0,25 < 0,5
MEd от ELS: g+E+ψ2(S+q)-> MEd = 20,6+1,1.1,25.1,17.0 = 20,6 kN
> MEd = 20,6 kN.m
Проверка за нецентричен натиск:
Извод: колоната е устойчива при нецентричен натиск
Ф№ 15426
5.2. Оразмерителни усилия във възела Усилието, с което трябва да се оразмери съединението и другите компоненти на възела се определя по израза Rd - носимоспособност на съединениетоRfl - пластична носимоспособност на свързвания дисипативен елемент
5.3. Заваръчен шев:
5.4. Проверка за носимоспособност на брутното сечение на плочата
Ф№ 15426