Коническая крыша без центральной стойки

Конструкция щита покрытия не отличается от щита покрытия с центральной стойкой, за исключением того, что радиальные балки конструируют из швеллеров. Но этот тип отличается наличием распора, вызывающего сжимающие усилия в радиальных балках и требующего для своего восприятия опорного кольца.

Соединение радиальных ребер щита с центральным кольцом, как правило, осуществляется по шарнирной схеме. Поэтому расчетную схему (рисунок 1.7) конического покрытия можно принять статической определимой.

Рисунок 1.7 –Расчетная схема конического покрытия без центральной стойки

При расчете крыши необходимо учитывать две комбинации нагрузок:

1) нагрузки, действующие на крышу сверху вниз (q): вес конструкции крыши (и теплоизоляции), снег, вакуум (1.22);

2) нагрузки, действующие на крышу снизу вверх (q’): избыточное давление в паровоздушной среде, ветер, собственный вес крыши:

(1.27)

Где:

р – нормативное избыточное давление в резервуаре, МПа. При проектировании резервуаров нормативное избыточное давление принимаем согласно таблице 1 [10];

- коэффициент сочетания нагрузок, принимается равным 0,9;

- ширина щита настила у стенки резервуара, принимается как и в п. 1.1.3.1;

– собственный вес всей конструкции крыши, включая радиальные и поперечные балки, кПа;

- расчетное значение ветрового давления, кПа. Определяется по формуле согласно [11]:

(1.29)

Где:

– коэффициент надежности по ветровой нагрузке, принимаем согласно [11] равный 1,4;

- нормативное значение средней составляющей ветровой нагрузки на высоте z над поверхностью земли, определяется как:

, (1.28)

Где:

– нормативное значение ветрового давления, для Беларуси равен 0,23 кПа;

- коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте, определяется согласно разделу 2 части 2 по формуле (2.19);

– аэродинамический коэффициент внешнего давления, принимается согласно таблице Д.6 [11] или методом интерполяции.

Если , то рассматривается только первая комбинация нагрузок.

Для первой комбинации нагрузок (q) опорные реакции и усилия в радиальных ребрах щитов определяется по формулам:

- распор

(1.30)

- вертикальная составляющая опорной реакции

(1.31)

- продольное усилие в радиальной балке щита

(1.32)

Где:

- стрела подъема крыши (рисунок 1.7), м.

На рисунке 1.7 (q’) – максимальная интенсивность нагрузки на радиальную балку от избыточного давления, ветровой нагрузки, собственного веса покрытия. Эта нагрузка вызывает сжатие опорного кольца.

В рассматриваемом случае уклон кровли должен быть больше

(i = 1/8…1/12), поскольку продольное усилие в радиальной балке и распор резко возрастают при малых уклонах.

Расчетный изгибающий момент в радиальной балке определяется по формуле (1.24). Сечение радиальной балки определяется расчетом на внецентренное сжатие (N_б и M). При этом номер профиля определяется методом попыток. Задавшись номером швеллера, следует определить приведенный относительный эксцентриситет:

(1.33)

Где:

– относительный эксцентриситет;

h - коэффициент влияния формы сечения, определяемый по таблице 73 [13];

– максимальный расчетный момент, определяется по формуле (1.24), кН·м;

- площадь выбранного прокатного швеллера, м²;

- продольное усилие в радиальном ребре, рассчитывается по формуле (1.32), кН;

- момент сопротивление выбранного прокатного швеллера, см³.

Условная гибкость рассчитывается по формуле:

(1.34)

Где:

= - расстояние пролет радиальной балки, м;

– параметр выбранного прокатного швеллера, см.

– предел текучести стали, МПа;

- модуль упругости стали, равен 2 ⁵ МПа.

По и устанавливают по таблице 74 [13] коэффициент снижения расчетного сопротивления по пределу текучести при внецентренном сжатии и проверяют радиальное ребро (составленное из двух швеллеров) на устойчивость в плоском моменте по формуле:

(1.35)

Где:

- продольное усилие в радиальной балке щита, кН. Определяется по формуле (1.32);

- площадь выбранного прокатного швеллера, м²;

– предел текучести стали, МПа;

- коэффициент условий работы конструкции. Согласно [10] для радиальных балок и опорного кольца принимается 0,9.

При значительном недонапряжении или перенапряжении следует изменить номер швеллера в соответствующую сторону и вновь произвести проверку по формуле (1.35).

Настил и поперечные ребра рассчитываются так же, как для покрытия с центральной стойкой.

Для обеспечения совместной работы двух прокатных швеллеров в радиальном ребре покрытия необходимо ставить прокладки между ними на расстоянии не более 40 радиусов инерции одного швеллера относительно собственной вертикальной оси (по типу прокладки между уголками стержней стропильных ферм). Однако стенки швеллеров будут располагаться под углом Δβ (рисунок 1.8) между собой в связи с тем, что каждое ребро конического покрытия образуется двумя смежными плоскими щитами, не лежащими в одной плоскости. Поэтому в качестве прокладок наряду с полосовой сталью можно применять коротыши круглых стержней (длиной 100... 120 мм).