XIV Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2022

 

В представленной расчетно-конструкторской работе приведены тезисы доклада по проектированию фермы покрытия плавательного бассейна в г. Борисоглебске Воронежской области.

Для людей разного возраста плавательный бассейнзачастуюбываетоднимиз самых лучших мест отдыха. Там, как правило, организуют секции по плаванию, где можно либо научиться плавать, либо повысить свои навыки.

Проектируемое здание бассейна однопролетное, каркасного типа, имеет габаритныеразмеры в плане 36х30 м.Несущими элементами являются двутавровые колонны и легкие ферм из гнутосварных профилей. Шаг рам 6 м. Высота помещения от чистого пола до низа стропильныхконструкций 5,7 м. Наружные стены изнавесныхсэндвичпанелейтолщиной150 мм. Кровляскатнаяиз ПВХ мембраны по утепленному пеноплексомпрофнастилумаркиН114-750-0,9. Уголската кровли 14 град.

Жесткостьигеометрическаянеизменяемостькаркасавпродольномипоперечном направлениях обеспечивается системами вертикальных связейпоколоннам,связевыхконструкцийпокрытияисистемойраспороквплоскостяхпоперечныхрам.

Площадка строительства находится в г. Борисоглебске Воронежской области. Климатический районстроительства –IIГ. Согласно СП 20.13330.2016 снеговойрайон –III (нормативный весснегового покрова S_g=1,5кН/м²), ветровой район– II (нормативное значениеветровогодавления0,3 кПа).

Материал конструкций для покрытия принят согласно указаний серии1.460.3-23.98 вып.1: пояса ферм и опорные раскосы – С345, прочие стержнирешетки–С255,связипопокрытиювертикальные–С255,связипопокрытиюгоризонтальные – С245.

Соединения элементов конструкций сварные (ручнаядуговаясваркапокрытымиэлектродамиЭ46и Э50 поГОСТ5264-80) и болтовыена болтах класса точности В и высокопрочных болтах по ГОСТ 7798-70.

Сбор нагрузок на фермы покрытия произведен в соответствии с требованиями СП 20.13330.2016согласнорайонустроительстваи назначения здания.

Постоянные и временные нагрузкинафермуприводилиськузловым по формуле:

^где i = 0, 25^{- уклон верхнего пояса фермы, d = 3м- размер}панелейфермы, ^{B = 6м- шаг ферм, к}оэффициентнадежностипоответственности γ^{n = 1,0.}

Итого,узловаянагрузканафермусоставляла:

F_узл=F_g+F_s=0,77+3,24=4,01т.

Расчетфермыпроизводилсякакдляоднопролетнойсвободноопертойбалки. Обжатиеверхнегопоясаотдействияветровойнагрузкивсоставепоперечнойрамы не учитывалось. Статическийрасчетфермыпроизводился впрограммномкомплексе ЛИРА-САПР2018наследующие загружения:

№1 – Собственный вес;

№2–Эксплуатационнаяагрузка;

№3 – Снег 1 вариант (на всем пролете);

№4 – Снег 2 вариант (на половине пролета);

№5 – Ветерпоосих;

№6–Ветерпоосиу;

№7 – Ветер по оси х (пульсация);

№8–Ветер пооси у (пульсация).

Длясравнительногоанализа быловыполненовариантноепроектированиестропильныхферм покрытия,исходяизкоторого, были выбраны наиболее экономичные сечения, что позволяло сэкономить денежные средствапри постройке данного бассейна не только в назначенном месте, но иприпривязкеобъекта наместностисподходящимиклиматическимиусловиями.

Расчетнаясхемафермы для 1 типа загружения представлена на рисунке 1. В результате статического расчета были получены расчетныесочетанияусилий, на основании которых подобраны сечения элементов фермы.

Рисунок 1 - Схема загружения фермы №1

^{Расчетные длины} и предельные гибкости для элементов фермы приняты согласно СП 16.13330. ^{Предельнаягибкостьрастянутыхэлементов400 ,длясжатыхопорныхраскосов и поясов180-60α,дляпрочихсжатых элементов210-60α,где}

Результатыподборасечений дляфермы представленытаблице 1.

Таблица 1 - Результатыподборасечений элементовфермы

Ферма запроектирована иззамкнутыхгнутосварныхпрофилей. Примыкание раскосовкплоскимгранямпоясовобеспечивалоськосымрезомторцовстержней под углом, который равен углу наклона раскоса. Опирание ферм в уровне верхнего пояса выполнено через опорное ребро, приваренное кторцу поясногоэлемента.Вторцахнижнихпоясовустановленызаглушки дляпредотвращенияразвития коррозиивнутрикоробчатых сечений.

Расчетузловфермыпроизводилсяпоформулам СП16.13330.

Проверканесущейспособностистенкипоясанапродавливание/вырывание:

где γ_d - коэффициент влияния знака усилия в примыкающем элементе(1,2 при растяжении и 1,0 при сжатии);g-половинарасстояниямеждусмежнымистенками раскосоввузле; γ^D - коэффициент влияния продольной^{силы в поясе (при сжатии, если}F/₍AR_y) > 0,5^{, то γ}_D=1,5 - F/₍AR_y),^востальныхслучаях γ_D^=1,0);^b=db/sinα-длинаучасткапримыкания раскоса. Остальные обозначения указаны на рисунке 2.

Рисунок 2 - Схемыузловферм

Проверканесущейспособностибоковойстенкипоясавплоскости узлавместепримыканиясжатогоэлементаприd/D >0,85:

где γ^t-коэффициентвлияниятонкостенностипояса(при^Db/t<=25 принимается γ^{t= 0,8}, в остальных случаях γ^{t= 1,0}); k - коэффициент принимаемый ^при4(^t/Db)^{2-Ry/E≤0k=3,6}(^{t/ Db})^{2E/ Ry;}

^при0<4(^t/Db)^{2- Ry /E<6·10-4k=0,9+670}(^{t/ Db})^{2-170 Ry /E;}

востальныхслучаяхk=1,0.

Проверка несущей способности элемента решетки вблизипримыканияк поясу:

гдеkопределяетсякакв предыдущем пункте,носзаменой^D_bнабольшееизdили ^db,t^наtd,R_y^наR_yd^.

Проверкапрочностисварныхшвов:

УсилиявэлементахпринималисьсогласноРСУ.Моментотрасцентровкивычислялсякак^{M = (F1- F2)e}. Полуавтоматическая сварка с сварочной проволокой СВ-08Г2С (R_wf=215МПа; β_f=1,1).

^{Опорный узел(ВП+Р1):}F=-314,16кН;N=381,57кН; α=42;2g =50мм^.Пояс– двутавр № 35К1(^{A=33,21 см2}),раскос–Гн.120х4(^A=18,15см2).

f =(D-d)/2 =(140-120)/2=10мм^;γ_D ^=1,0;γ^{d =1,2;}b =0,12/sin42 =0,179 мм^.

^{Моментравен}M =314,16·0,054155=17,01 кНм.

Проверканесущейспособностистенкипоясанапродавливание:

Проверканесущейспособностибоковойстенкинетребуется,так^какd/D =120/140 =0,85^.

Проверканесущейспособностиэлементарешеткивблизиузла:

Прочностьсварныхшвовпроверяемпоформуле(Л.6):

Аналогичным образом производился расчет всех узлов фермы путемавтоматизациирасчета на ПК (рисунок 3).

Рисунок 3 – Схема расположения узловфермы

Список используемой литературы

Металлические конструкции: учебник для студ. учреждений высш. проф. образования / [Ю.И.Кудишин, Е.И.Беленя, В.С. Игнатьева и др.] ; под ред. Ю.И. Кудишина. – М.: Изд. центр. «Академия», 2006. – 688 с.

Белов В.А. Моделирование и расчёт металлических конструкций зданий и сооружений: монография/ Белов В.А., Круль К.- Электрон. текстовые данные.- М.: Московский государственный строительный университет, ЭБС АСВ, 2012.— 160 c

Расчет и проектирование несущих конструкций стального каркаса здания: учебно-методическое пособие / С. Н. Колодёжнов [и др.] ; Воронеж. гос. архитектур.-строит. ун-т. - Воронеж : [б. и.], 2019.

Металлические конструкции: учебник : в 3 т. Т.1. Элементы конструкций/ под ред. В.В. Горева – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Высш. шк., 2001г.- 527с.ил.

Колотов О.В. Металлические конструкции: учебное пособие/ Колотов О.В.— Электрон. текстовые данные.— Нижний Новгород: Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет, ЭБС АСВ, 2010.— 100 c.

Белов, В. А. Сварка строительных металлических конструкций : Учебное пособие / Белов В. А. - Москва : Московский государственный строительный университет, ЭБС АСВ, 2013. - 88 с.

Новиков М. В. Расчет степени пригодности стропильных ферм покрытия реконструируемого промышленного здания при различных схемах снеговых нагрузок  / М. В. Новиков, В. М. Флавианов // Научный журнал строительства и архитектуры. - 2019. - № 2 (54). - С. 21-32.

Код для цитирования: Скопировать