3.Конструктивный расчет

3.1 Выбор конструкций для выставочного комплекса со светопрозрачным покрытием:

Проектируется выставочный комплекс со светопрозрачным покрытием в г.Москва предназначенный для демонстрации легковых автомобилей. Для его проектирования выбираем арочную систему покрытий с рядовым расположением арок, как обладающую преимуществами по восприятию снеговых нагрузок. Длина арочного покрытия 192м. Арки пролетом 60 м размещаем с шагом 12 м, т.к. для данного пролета такое расположение оказывается наиболее выгодным. Арки двух шарнирные, постоянного сечения.

Настил укладывается на прогоны расположенные с шагом 6 м. В данном случае применяют решетчатые прогоны. Прогоны в наклонных плоскостях будут работать на косой изгиб.

Обеспечиваем устойчивость с арок из их плоскости с помощью поперечных связей, которые размещаем в плоскости верхних поясов в торцах зданий и по длине здания через 60 м. Т.к. дублирование связей по нижним поясам не целесообразно крепление нижних поясов происходит через подкос, потому что прогон сквозной.

Т.к. f/l=60/192=0,3 > 0,25 следует ставить продольные связи в плоскости верхних поясов арок по оси здания для обеспечения поперечной жесткости арочного покрытия.

Характеристика материалов кровли:

Характеристики	Канальный ПКП
Плотность, г/см3	1,2
Светопропускание, %	до 88
Диапазон температур, 0С	-40 до +120
Теплопроводность, Вт/мК	0,2
Прочность на изгиб, МПа	90
Воспринимаемая нагрузка, кН/м2	до 2,0
Срок службы	до 30 лет

На основании сравнительной характеристики целесообразно выбрать в качестве материала для светопрозрачной кровли канальный ПКП, т.к. он воспринимает нагрузку больше, чем ПВХ и такую же как и ПАС, но обладает большем сроком службы, чем ПАС. Диапазон температур эксплуатации подходит для климатического района г.Москва - II₅, III район по весу снегового покрова, где вес снегового покрова на 1 м², принимаемы в соответствии с .

Здание будет воспринимать нагрузки:

- собственный вес;

- вес покрытия;

- снеговая нагрузка;

- ветровая нагрузка.

3.2 Сбор нагрузок:

3.2.1.Расчет прогонов

На прогон покрытия действует нагрузка от веса покрытия и веса снегового покрова.

Нормативная линейная нагрузка от веса покрытия на прогон определяется по формуле:

- нормативная нагрузка от веса покрытия, ,

–шаг прогонов;

_{Расчетная линейная нагрузка от веса покрытия на прогон определяется по формуле:}

где - расчетная нагрузка от веса покрытия,.

_{Расчетная линейная нагрузка от веса снегового покрова на прогон определяется по формуле:}

_{Нормативная линейная нагрузка от веса снегового покрова на прогон определяется по формуле:}

где k=0,7 – коэффициент перехода от расчетного значения снеговой нагрузки к нормативному (п.5.7 [2]).

Суммарная нормативная нагрузка на прогон составляет:

- нормативное значение веса 1 п.м. прогона (принимаем =0,42 кН/м).

Суммарная расчетная нагрузка на прогон составляет:

- расчетное значение веса 1 м. прогона (принимаем =0,42кН/м, 1,05 – коэффициент перехода от нормативного значения к расчетному).

В общем случае прогоны, расположенные на скате кровли, работают на изгиб в двух плоскостях. Составляющие нагрузки q_xи q_y равны:

где α-угол наклона кровли к горизонту, α=2,23º.

;

Расчётные моменты от составляющих q_x и q_y равны:

;

В соответствии с принятой расчетной схемой прогона максимальные расчетные усилия в прогоне:

кНм

кН

где l=12 м– шаг ферм.

Для климатического района II₅подбираем сталь для прогона. Балки прогона относятся к 3-ой группе конструкций (Приложение В [1]). Здание отапливаемое. Сталь выбираем по таблице В.1 [1]. Принимаем сталь С235,R_y=230 МПа. Предельные относительные прогибы для балок принимаются в зависимости от величины пролета по таблице Е.1 [ 2 ]. Приl = 12 м:

f_u=l/600=12/600=0,02 м=2 см

Требуемый момент сопротивления из условия обеспечения прочности по нормальным напряжениям:

(20)

где - коэффициент условий работы (таблица 1 [1]);

Ry – расчетное сопротивление стали растяжению, сжатию и изгибу по пределу текучести.

см³

Требуемый момент инерции сечения прогонов из условия обеспечения жесткости находим по формуле:

см⁴

По сортаменту (ГОСТ 26020-83) подбираем двутавр №36, геометрические характеристики которого:

• высота сечения h = 360,0 мм,

• толщина стенки t_w= 7,5 мм,

• ширина полки b_f = 145,0 мм,

• толщина полки t_f = 12,3 мм,

• площадь сечения А = 61,9 см²,

• момент инерции I= 13380 см⁴,

• момент сопротивления W= 743 см³.

Масса профиля g= 48,6 кг/м

Площадь полки A_f = t_f b_f =17,8 см².

Площадь стенки A_w = A – 2A_f= 26,23 см²

Проверка жесткости

Определяем прогиб балки в середине пролета:

Проверка прочности

Касательные напряжения в опорном сечении балки проверяем по формуле:

(22)

где R_s = 0,58R_y = 0,58230 = 133,4 МПа;

Выполняем проверку нормальных напряжений:

(23)

Требование прочности выполняется.