Пример расчета стального навеса для автомобиля

В частном строительстве широко распространено применение стальных навесов. Под ними паркуют автомобили, устраивают зону отдыха и т.д. Наибольшую популярность с точки зрения несущего конструктива получили стальные конструкции. В статье рассмотрим пример расчета стального навеса для автомобиля 6х6м и определим основные принципы подбора сечений для возведения такой конструкции.

Понятие 1-ой и 2-0й групп предельных состояний. Общие рекомендации.

Нормы проектирования несущих конструкция различают два вида расчета – по 1-ой и 2-ой группам предельных состояний. К 1-ой относят прочность и общую устойчивость, ко 2-ой – прогибы? Местную устойчивость и гибкость.

В ряде случаев подбор требуемого сечения более показателен по 2-ой группе предельных состояний. В первую очередь это касается достаточно длинных, но при этом мало нагруженных элементов. Этот нюанс имеет существенное значение – подбор сечений по 2-ой группе весьма прост в отличие от расчёта на прочность. Последний требует не только использования громоздких формул, но и сбора нагрузок с последующим вычислением усилий непосредственно во всех элементах – от стоек до опорных раскосов ферм, от прогонов до связей.

Высоту ферм рекомендуется принимать равной 1/15 от её пролета. Толщины элементов, согласно нормам, не следует принимать менее 2,5мм при полуавтоматической сварке, и менее 4мм для ручной дуговой по условиям свариваемости. При отсутствии вертикальных связей между стойками узел сопряжения стоек с фундаментом должен быть жестким.

Методика расчёта по 2-ой группе предельных состояний.

Первым делом необходимо разделить элементы конструкции на основные типы: колонны (стойки), стержни ферменного типа (сюда же относят связи) и балки/прогоны. Для первых двух расчет по 2-ой группе ПС заключается в подборе сечения с гибкостью, не меньше требуемой. Для балок/прогонов вычисляется прогиб – он не должен превышать допустимый.

Таблица требуемых значений гибкостей для сжатых элементов

Таблица требуемых значений гибкостей для растянутых элементов

Для нашего случая у колонн, верхнего пояса и сжатых опорных раскосов ферм гибкость не должна превышать значение 120 (чем выше число, чем более гибок элемент). Для нижнего пояса ферм (он растянут) – не более 400.

Фактическая гибкость элемента определяется делением его расчетной длины на радиус инерции. Расчетная длина определяется геометрически в зависимости от условий сопряжений.

Расчетные длины стержней ферм.

Расчетные длины стержней связей в стержневых конструкциях.

Расчетные длины стоек (колонн).

Расчетные длины раскосов ферм равны их геометрической длине. Длины поясов ферм из плоскости (это важно) – расстояниям между горизонтальными междуферменными связями. Длина стоек в данном случае должна определяться по формулам, так как вверху хоть и есть раскрепление между стойками через конструкции навеса, но нет связи с жестким вертикальным элементом. В запас можно принять коэффициент расчетной длины 2 (в реальности он будет примерно 1,5). То есть высоту стоек умножаем на 1,5 и получаем их расчетную длину.

После этого не сложно определить требуемый радиус инерции – расчетную длину делим на гибкость. Так как в сортаменте металлопроката радиусы инерций даны в сантиметрах, расчетную длину нужно принять в этих же единицах.

Итак, при высоте стоек, скажем, в 4м получим расчетную длину 600см при предельной гибкости 120. Делим 600/120=5см. Допустим, наша стойка будет из квадратной стальной трубы по ГОСТ 8639-92. Открываем сортамент:

Сортамент по ГОСТ 8639-92

К сожалению, радиусы инерции указаны не во всех ГОСТах. Но их легко вычислить, разделив момент инерции на площадь и взяв корень квадратный из полученного результата. Так, например, для трубы 100х6 радиус инерции составляет 3,81см. А требуемым нам профиль – это труба 140х6 с радиусом инерции 5,45см.

Аналогичным образом нетрудно подобрать сечения для ферм. Единственная сложность здесь – это определение расчетной длины поясов ферм из их плоскости. Рассмотрим следующую конструкцию навеса размерами в плане 6х6м и высотой до низа ферм 4м:

Общий вид конструкции навеса для автомобиля.

Фронтальный вид расчетной схемы навеса.

Красным цветом выделен связевой блок в центре конструкций покрытия.

Схема связевого блока.

Этот блок раскрепляет между собой пояса ферм (как верхние, так и нижние) в центре покрытия. Сбоку эту же функцию выполняют подстропильные фермы, размещенные в уровне основных:

Расстояние между связевым блоком и подкосами и будет расчетной длиной нижнего растянутого пояса фермы.

Так как верхний пояс сжат, целесообразно его расчетную длину сформировать меньшей, чем у нижнего (гибкости 120 и 400).

Раскосы по верхним поясам.

Для балок понятия гибкости не существует. 2-я группа предельных состояний для них характеризуется прогибом. Его определяют по формуле:

Где q – линейно распределенная на балку нагрузка, L – её пролет (в формуле эта величина в 4-ой степени), Е – модуль деформации стали (2 039 000 кг/см2), I – момент инерции сечения из сортамента. Очень важно подставлять в формулу все в одинаковых единицах измерений, избегая значений нагрузки к т/м при модуле деформации в кг/см2 (к примеру).

Задаемся тем или иным профилем балки, находим в сортаменте момент инерции (определение нагрузки приведено ниже) и вычисляем прогиб. Далее соотносим его к пролету.

Нормы устанавливают предельные значения относительных прогибов для главных балок 1/400 и второстепенных 1/250. Прогоны относятся к последним. Если прогиб не удовлетворяет требованиям – увеличиваем сечение и проверяем вновь.

Сбор нагрузок

На навес действуют следующие нагрузки: собственный вес конструкций (1,05), вес снегового покрова (1,4), собственный вес покрытия (1,1). В скобках указано значение коэффициента надежности по нагрузке, фактические нагрузки необходимо умножить на этот коэффициент. Ветровой нагрузкой в виду малой парусности и формирования отсоса, разгружающего (а не наоборот) стойки и фермы пренебрежем.

Для примера рассмотрим расчет навеса с нормативным значением веса снегового покрова 200 кг/м2 и массой кровельного слоя 64 кг. Расчетная снеговая нагрузка составит 200*1,4=280кг/м2.

Расчетная нагрузка от веса кровельного слоя 64х1,1=70кг/м2.

Сумма составит 350кг/м2. Шаг прогонов составляет 1м, это означает, что на них будет действовать линейно распределенная нагрузка q=350*1=350кг/м. Именно её мы и подставляем в формулу прогиба. Для крайних прогонов ширина грузовой площади будет вдвое меньшей, в результате чего нагрузка составит 175кг/м. Данные значения приведены без учета собственного веса конструкций.

Схема приложения нагрузок.

Анализ принятой конструктивной схемы.

После выполнения объемного расчета в программном комплексе “Лира” можно провести анализ принятых конструктивных решений. В расчётном фале стойки заданы сечением 80х4, пояса и решетка всех ферм 40х3, прогоны из трубы 60х40х3.

Проверка по 1-ой группе предельных состояний.

Проверка по 2-ой группе предельных состояний.

Проверка именно по 2-ой группе ПС выявила недостаточность сечений у ряда элементов. “Не прошли” стойки, прогоны и пояса подстропильных ферм, раскосы.

Верхний пояс подстропильной фермы нужен сечением 80х3.

Нижний пояс подстропильной фермы нужен сечением 60х3.

Раскос нужен сечением 50х2, заданное изначально значение 40х3 явно не прошло именно по гибкости.

Стойки программа подбирает 140х4. Ручной подбор дал нам 140х5 из-за отсутствия в старом сортаменте трубы 140мм с более тонкой стенкой.

Для прогонов при таких нагрузках нужна труба 100(h)х60х3.

Исходя из проведенного анализа, целесообразно увеличить высоту подстропильных ферм с целью унификации типоразмеров сечения с основными фермами. Выполненный расчёт наглядно продемонстрировал более высокие требования к размерам сечений согласно именно 2-ой группе предельных состояний. Простым подбором по гибкости/прогибу можно легко и быстро «рассчитать» малонагруженные стальные конструкции.

• Особености современных стекольных мастерских
• Особенности ремонта компрессоров
• Особености вскрытия, монтажа и ремонта входной двери
• Преимущества штор на заказ

Настоящая Политика конфиденциальности персональных данных (далее – Политика конфиденциальности) действует в отношении всей информации, которую сайт https://rems-info.ru, (далее – rems-info.ru) расположенный на доменном имени rems-info.ru (а также его субдоменах), может получить о Пользователе во время использования сайта rems-info.ru (а также его субдоменов), его программ и его продуктов.

Использование сайта rems-info.ru означает безоговорочное согласие пользователя с настоящей Политикой и указанными в ней условиями обработки его персональной информации; в случае несогласия с этими условиями пользователь должен воздержаться от использования данного ресурса.

1. Определения и термины

1.1. Сайт– сайт rems-info.ru , на котором размещена общедоступная информация.

1.2. Общедоступная информация - к общедоступной информации относятся общеизвестные сведения и иная информация, доступ к которой не ограничен.

1.3. Пользователь – физическое лицо, использующее сайт rems-info.ru.

1.4. Персональные данные — информация, относящаяся к определенному Пользователю, согласно Федеральному закону РФ «О персональных данных».

1.5. Cookies — фрагменты данных, отправляемых веб-сервером браузеру при посещении сайта. R ems-info.ru автоматически получает некоторые виды информации, получаемой в процессе взаимодействия пользователей с Cайтом. Речь идет о технологиях и сервисах, таких как веб-протоколы, куки, веб-отметки, а также приложения и инструменты указанной третьей стороны. Куки. Куки – это часть данных, автоматически располагающаяся на жестком диске компьютера при каждом посещении веб-сайта. Таким образом, куки – это уникальный идентификатор браузера для веб-сайта. Куки дают возможность хранить информацию на сервере и помогают легче ориентироваться в веб-пространстве, а также позволяют осуществлять анализ сайта, оценку результатов и таргетирование поведенческой рекламы. Большинство веб-браузеров разрешают использование куки, однако можно изменить настройки для отказа от работы с куки или отслеживания пути их рассылки. При этом некоторые ресурсы могут работать некорректно, если работа куки в браузере будет запрещена.

1.6 Сайт rems-info.ru не контролирует и не несет ответственности за сайты третьих лиц, на которые Пользователь может перейти по ссылкам, доступным на Сайте.

2. Персональная информация пользователей, которую получает и обрабатывает сайт rems-info.ru

2.1. В рамках настоящей Политики под «персональной информацией пользователя» понимаются:

2.1.1. Персональная информация, которую пользователь предоставляет о себе самостоятельно при оставлении заявки, совершении покупки, регистрации (создании учётной записи) или в ином процессе использования сайта.

2.1.2. Данные, которые автоматически передаются сайтом rems-info.ru в процессе его использования с помощью установленного на устройстве пользователя программного обеспечения, в том числе IР-адрес, информация из cookie, информация о браузере пользователя (или иной программе с помощью которой осуществляется доступ к сайту), время доступа адрес запрашиваемой страницы.

3. Условия обработки персональной информации пользователя и её передачи третьим лицам

3.1. Сайт rems-info.ru хранит персональную информацию пользователей в соответствии с внутренними регламентами конкретных сервисов (яндекс-метрика, Google Analytics, хостинг-провайдер).

3.2. В отношении персональной информации пользователя сохраняется её конфиденциальность, кроме случаев добровольного предоставления пользователем информации о себе для общего доступа неограниченному кругу лиц.

3.3. Сайт rems-info.ru вправе передать персональную информацию пользователя третьим лицам в следующих случаях:

3.3.1. Пользователь выразил своё согласие на такие действия, путём согласия выразившегося в предоставлении таких данных;

3.3.2. Передача необходима в рамках использования пользователем определённого сайта rems-info.ru либо для предоставления товаров и/или оказания услуги пользователю;

3.3.3. Передача предусмотрена российским или иным применимым законодательством в рамках установленной законодательством процедуры;

3.3.4. В целях обеспечения возможности защиты прав и законных интересов сайта rems-info.ru или третьих лиц в случаях, когда пользователь нарушает

Пользовательское соглашение сайта rems-info.ru.

3.4. При обработке персональных данных пользователей сайт rems-info.ru руководствуется Федеральным законом РФ «О персональных данных».

4. Изменение Политики конфиденциальности. Применимое законодательство.

4.1. R ems-info.ru вправе вносить изменения в политику конфиденциальности в одностороннем порядке. Изменения вступают в силу с момента их опубликования на сайте.

4.2. К настоящей Политике и отношениям между пользователем и Сайтом rems-info.ru, возникающем в связи с применением Политики конфиденциальности, подлежит применению право Российской Федерации.

Necessary cookies - Необходимые файлы cookie. Они абсолютно необходимы для правильной работы сайта. В эту категорию входят только файлы cookie, обеспечивающие основные функции и функции безопасности веб-сайта. Эти куки не хранят личную информацию.