Расчет ограждения кровли от веса альпиниста

                                     Рис 1 - металлическое ограждение

 

Согласно ГОСТ EN 795-2014 пункт 5.3.4.2 «Проверка динамической прочности», испытательный груз поднимают на высоту, которая обеспечивает достаточную энергию падения, чтобы развить в цепном стропе пиковую силу остановки падения не менее 12кН = 1200 кг. В расчете будем использовать статическую нагрузку.

 

Согласно ГОСТ 53254-2009 приложение Г «Элементы ограждений крыши» рассчитываются как 600мм.-высота парапета. Т.е. парапет может являться ограждением кровли, если он обеспечивает высоту 600мм.

 

Сосредоточенные нагрузки и нагрузки на перила можно взять с СП 20.13330.2016.

 

Несущие элементы перекрытий, покрытий, лестниц и балконов (лоджий) должны быть проверены на сосредоточенную вертикальную нагрузку, приложенную к элементу, в неблагоприятном положении на квадратной площадке со сторонами не более10 см.

 

     Если в задании на проектирование на основании технологических решений не предусмотрены более высокие нормативные значения сосредоточенных нагрузок, их следует принимать:

 

а) для перекрытий и лестниц - 1,5 кН;

 

б) для чердачных перекрытий, покрытий, террас и балконов - 1,0 кН;

 

в) для покрытий, по которым можно передвигаться только с помощью трапов и мостиков, - 0,5 кН.

 

     Элементы, рассчитанные на возможные при возведении и эксплуатации местные нагрузки от оборудования и транспортных средств, допускается не проверять на указанную сосредоточенную нагрузку.

 

Нормативные значения горизонтальных нагрузок на поручни перил лестниц и балконов следует принимать:

 

а) для жилых зданий, дошкольных учреждений, домов отдыха, санаториев, больниц и других лечебных учреждений - 0,5 кН/м;

 

б) для трибун и спортивных залов - 1,5 кН/м;

 

в) для других зданий и помещений - 0,8 кН/м или по заданию на проектирование.

 

Для обслуживающих площадок, мостиков, ограждений крыш, предназначенных для непродолжительного пребывания людей, нормативное значение горизонтальной нагрузки на поручни перил следует принимать 0,3 кН/м, если по заданию на проектирование на основании технологических решений не требуется большее значение нагрузки.

 

Для нагрузок, указанных в пунктах выше, следует принимать коэффициент надежности по нагрузке СП 20.13330.2016 "Нагрузки и воздействия. Актуализированная редакция СНиП 2.01.07-85*" =1,2.

 

 

Вводные данные:

Труба прямоугольная, ГОСТ 54157-2010, 70х40х4

Труба прямоугольная, ГОСТ 54157-2010, 80х50х4

Труба круглая, ГОСТ 8732-78, Ф76х3

Шаг между вертикальными стойками 900мм., допустимо до 1200мм.

Стальная полоса, ГОСТ 103-2006, 6мм.

Анкер 12х110, болт М10х110, А2, болт М8х16, А2, гайка, шайба

                                                         Рис 2, 3 - 3D модель

 

Результат расчета:

напряжение по Мизесу составляет до 500МПа, что превышает максимальные значения в 235МПа для стали С245 и недопустимо.

В большинстве случаев, предел текучести используется в качестве предельного напряжения.  Критерий максимального напряжение по Мизесу основывается на теории Мизез-Хенки (Mises-Hencky), также известной как теория энергии формоизменения.

Теория утверждает, что пластичный материал начинает повреждаться в местах, где напряжение по Мизесу становится равным предельному напряжению.

Рис 4 - напряжение по Мизесу

                                                            Рис 5 - смещение

 

Смещение составляет:

труба круглая, ГОСТ 8732-78, Ф76х3 - 31мм.

в прямоугольных трубах 7,99мм., 5,53мм., 1,84мм.

Вывод: кронштейн ограждения с данными сечениями труб не проходит.

 

Следующий этап расчета, это подбор нужного сечения.

Увеличиваем сечения труб:

Труба прямоугольная, ГОСТ 54157-2010, 100х60х5

Труба прямоугольная, ГОСТ 54157-2010, 120х80х7

Смотрим результат:

                                                Рис 6 - напряжение по Мизесу

 

Напряжение по Мизесу составляет локально 278 МПа в горизонтальной трубе, необходимо добавить еще одно болтовое соединение.

Напряжение в 220 МПа возникает точечно в сварном шве.

Напряжение в вертикальной трубе 124 МПа.

Напряжение в 330МПа возникает точечно в сварном шве в соединение поручня.

                                                              Рис 7 - смещение

Смещение составляет 6,8мм. в верхней части поручня.

Статья дана для сведения и требует более детальной проработки.

Вывод:  сечение подобрано, необходимо небольшое усиление ребрами жесткости.