Особенности расчета основных несущих конструкций

К расчету основных несущих конструкций каркаса приступают по окончанию расчета ограждающих конструкций. Уточняют постоянные нагрузки от кровли и других ограждающих элементов. Данные заносятся в таблицу, аналогичную таблице 3. После чего рассчитывают основные несущие конструкции. Их расчет осуществляют обычным путем методами строительной механики. В данной части расчета должны широко использоваться справочники проектировщика [23], программное обеспечение компьютера, что в значительной степени облегчает определение расчетных усилий – в том или ином конструктивном элементе и снижает затраты времени на их расчет.

Каждый расчет должен сопровождаться построением соответствующей расчетной схемы с построение эпюр M, N, Q, для сплошных конструкций и диаграмм продольных усилий N для сквозных конструкций таких как фермы, решетчатые стойки и т.д. Данные эпюры рекомендуется строить для каждого вида нагружения. Полученные значения статических нагрузок сводятся в таблицу комбинаций расчетных усилий таблицы 5 и 6. Определение усилий от данных сочетаний нагрузок осуществляется согласно требованиям [18]. Используя данные таблицы 5 и 6, (максимальное значение изгибающего момента для сплошных конструкций и максимальное значение продольного усилия для сквозных) приступают к конструктивному расчету основных несущих конструкций.

Сплошные конструкции. Подбор сечений элементов сплошной несущей конструкции осуществляется методом последовательных приближений. Задаваясь отношением , где - высота поперечного сечения сплошной конструкции, м., -пролет сплошной конструкции, м., компонуют поперечное сечение, которое проверяют на действующие в главном сечении усилия. Величины отношений приведены в литературе [1, 3, 5, 6, 9].

Для элементов сплошного сечения характерно, как правило, значительное изменение изгибающих моментов по длине. Поэтому рационально изменять высоту поперечного сечения сквозной конструкции. Характер изменения высоты поперечного сечения должен быть близок к очертанию эпюры изгибающих моментов. В каждом месте изменения поперечного сечения должна быть произведена проверка прочности полученного сечения.

Сплошные конструкции работают как внецентренно-сжатые или сжато-изгибаемые элементы. Расчет прочности таких элементов осуществляется по формуле 30:

(30)

где - изгибающий момент, определяемый из расчета по деформированной схеме, кНм

- расчетная площадь поперечного сечения элемента, м²

- расчетный момент сопротивления поперечного сечения элемента, см³

По данной формуле проверяется прочность элементов в местных проявлениях максимальных значений изгибающих моментов, а также в месте изменения высоты сечения по длине конструкции.

Сжато-изгибаемые и внецентренно-сжатые элементы так же необходимо проверить на устойчивость плоской формы деформирования согласно требованиям [2]:

Таблица 5 - Комбинации расчетных усилий M, N, Q

Элемент	Вид усилия	Усилия от нагрузок кН, кНм.	Усилия от сочетаний нагрузок кН, кНм.
постоянных	временных	основное сочетание	особое сочетание
Стойка	M
N
Q

Таблица 6 – Комбинаций расчетных усилий N в сквозных конструкциях

Элемент	№ стержня	Усилия от нагрузок кН, кНм.	Усилия от сочетаний нагрузок кН, кНм.
постоянных	временных	основное сочетание	особое сочетание
Верхний пояс	1-2
2-3

Сквозные конструкции. Подбор сечения осуществляют методом последовательного приближения. Центрально-растянутые элементы. Определяют требуемую величину поперечного сечения элемента:

(31)

Компонуют сечения, проверяя его прочность по формуле 32.

(32)

Центрально-сжатые элементы. Задаваясь гибкостью элемента определяют требуемую площадь поперечного сечения и осуществляют расчет на устойчивость элемента с принятым поперечным сечением /2/:

(33)

где: - продольное усилие, кН

- требуемая площадь поперечного сечения, м²

- расчетное сопротивление растяжению, кН/м²

-тоже сжатию, кН/м²

- коэффициент продольного изгиба

; величины расчетного значения площади поперечного сечения при растяжении и сжатии соответственно, м²

Внеузловое приложение нагрузки, а также криволинейность отдельных элементов сквозных конструкций, таких как верхний пояс сегментных ферм приводят к сжато-изгибаемой схеме работы данных элементов. Подбор поперечного сечения таких элементов осуществляется аналогично подбору сечений сжато-изгибаемого элемента сплошной конструкции. Изгибающие моменты в данном случае следующие:

- криволинейный элемент рисунок 4.

; ; (34)

; ; (35)

- внецентренное приложение нагрузки рисунок 5:

; ; (36)

; ; (37)

где - изгибающий момент от действующей нагрузки, кНм

-разгружающие моменты, кНм

Компоновка поперечных сечений сплошных и сквозных основных несущих конструкции должна осуществляться в соответствии с сортаментом на пиломатериалы приведенным в литературе [3, 7, 21]. В подобранных сечениях элементов конструкций допускается перенапряжение 5% или недонапряжение 10% по сравнению с соответствующими расчетными характеристиками применяемых материалов. В пояснительной записке предоставляются лишь окончательные итоги компоновки и проверки на прочность сечений элементов без промежуточных расчетов.

Следующим этапом проектирования конструкций является расчет и конструирование узлов и соединений элементов. При их разработке необходимо использовать наиболее рациональные [1, 2, 3, 4, 5, 6, 8, 9]. Примеры расчета и конструирования узлов и стыков приведены во всех указаниях в списке литературы, пособиях по расчету конструкций из дерева и пластмасс. При использовании данных пособий следует вносить корректировки в соответствии с требованием СНиП II-25-80. необходимо также учитывать следующее:

- в пределах одной конструкции нерационально принимать различные узловые соединения из-за их различной степени податливости и роста трудоемкости изготовления конструкций.

- при проектировании необходимо обеспечивать центровку узлов, так как внецентренное приложение нагрузки вызывает появление в элементах конструкции дополнительных изгибающих узловых моментов:

Рисунок 4 – Расчетная схема криволинейного элемента

Рисунок 5 – Расчетная схема элемента с эксцентричным приложением продольных усилий

(38)

где - продольное усилие в -том стержне, кН

- эксцентриситет приложения продольного -го усилия относительно центра узла, м.

- четко представлять работу каждого узлового элемента, а также все те усилия, которые данным узловым элементом воспринимаются;

-расчет узловых элементов и элементов конструкций из металла необходимо осуществлять с учетом требований литературы [14].

На этом этапе заканчивается расчет прочности и устойчивости основных несущих конструкций по первой группе предельных состояний, и переходят к определению деформаций основных несущих конструкций. Данный расчет выполняется в соответствие с требованиями раздела СНиП П-25-80 с применением методов строительной механики. Деформации конструкций определяются от действия только нормативных постоянных и временных нагрузок. Предельные величины деформаций конструкций приведены в литературе [2].

Пояснительная записка завершается краткими конкретными указаниями по изготовлению, антисептической, антикоррозийной и огнезащитной обработке конструкций, по монтажу и эксплуатации [1, 15, 17].