3 Расчёт и конструирование сегментной деревометаллической фермы

3.1 Конструктивная схема фермы

Принимаем сегментную ферму с разрезным верхним поясом из дощатоклееных блоков. Геометрические размеры фермы представлены на рис. 3.1. Расчетный пролет фермы l=15 м. Расчетная высота фермы h_max=l/6=15/6=12.5 м. Решетка фермы треугольная. Радиус оси верхнего пояса:

м.

Длина дуги верхнего пояса:

=3,1412.573,67/180=16,06 м,

где  – центральный угол, sin(/2)= l/(2r)=15/(212.5)=0,600,

откуда =73,67.

В соответствии с заданной схемой фермы длину верхнего пояса разбиваем на четыре равные панели, а нижний пояс – на три. Длина панели верхнего пояса S_p=S_ap /4=16,06/4=4,016 м.

3.2 Статический расчёт

Нагрузка от покрытия на 1м² горизонтальной проекции:

;

где - нормативная постоянная нагрузка на трёхслойную панель покрытия;

- собственный вес прогона;

- расчётная постоянная нагрузка на трёхслойную панель покрытия

Нагрузка от снега

- нормативная снеговая нагрузка на трёхслойную па-

нель покрытия ;

- расчётная снеговая нагрузка на трёхслойную панель покрытия ;

Определяем нагрузку от собственного веса фермы по формуле :

,

где - коэффициент собственной массы для металлодеревянной фермы .

Постоянная нагрузка от покрытия на 1м² горизонтальной проекции с учётом коэффициента S_ap/l=16,06/15=1,07 и массы фермы равна

нормативная ;

расчётная .

где _f=1,1 – коэффициент надежности по нагрузке для деревянных конструкций согласно табл. 1 [2].

Снеговая нагрузка, распределенная по треугольнику:

нормативная:Q_k,=S₀₂=1,22=2,4 кН/м²;

расчетная: Q_d,=Q_k,_f =2,41,6=3,84кН/м²,

где _f =1,6 – коэффициент надежности для снеговой нагрузки при отношении g_k/S₀=0.56/1,2=0,47 < 0,8, согласно п. 5.7 [2];

₂=2 – коэффициент, учитывающий форму покрытия для снеговой нагрузки по второму варианту при h_max/l=1/6, табл. 4 [2].

Постоянная нагрузка на 1м.п. .

Снеговая нагрузка на 1м.п. .

Q_d,=Q_d,B=3,843 =11,52кН/м.

Для определения расчетных усилий в элементах сегментных ферм рассматриваются следующие сочетания постоянных и временных нагрузок на горизонтальную проекцию:

— постоянная и временная по всему пролету – для определения усилий в поясах;

— постоянная нагрузка по всему пролету и временная нагрузка на половине пролета - для определения усилий в элементах решетки.

В расчете сегментных ферм рассматривают 4 варианта нагружения снеговой нагрузкой (рис. 3.1):

— равномерно распределенная по всему пролету;

— распределенная по закону треугольника на каждой половине пролета;

— равномерно распределенная на одной половине пролета;

— распределенная по закону треугольника на одной половине пролета.

а) – постоянная нагрузка по всему пролёту и одна из временных снеговых;

б) – равномерно распределенная снеговая нагрузка по всему пролету;

в) – распределенная по закону треугольника снеговая нагрузка по всему пролету;

г) – равномерно распределенная снеговая нагрузка на одной половине пролета;

д) – распределенная по закону треугольника снеговая нагрузка на одной половине пролета.

Рисунок 3.1. Возможные варианты загружения сегментной фермы

Таблица 3.1 Усилия в элементах фермы, кН

Элементы фермы	Стержни	От пост. нагрузки Gd= 1.851 кН/м	От снеговой нагрузки Qd=5.76 кН/м			От снеговой нагрузки Qd,=11,52 кН/м			Расчетные усилия
			слева	справа	по пролету	слева	справа	по пролету	+	–
Верх.пояс	1-2	-22,84	-47,81	-23,27	-71,08	-37,48	-14,3	-44,63		93,92
	2-4	-20,76	-38,48	-26,13	-64,61	-27,72	-16,02	-35,73		85,37
	4-6	-20,76	-26,12	-38,49	-64,61	-16,03	-27,72	-29,89		85,37
	6-7	-22,84	-23,27	-47,81	-71,08	-14,28	-37,48	-33,02		93,92
Ниж. пояс	1-3	20,23	42,34	20,62	62,96	33,2	12,66	39,53	83,19
	3-5	20,82	32,40	32,4	64,80	19,88	19,88	29,82	85,65
	5-7	20,23	20,62	42,34	62,96	12,65	33,2	29,25	83,19
Решетка	2-3	0,42	-7,09	8,4	1,31	-9,49	5,14	-6,92	8,82	9,07
	3-4	-0,47	7,89	-9,35	-1,46	10,58	-5,74	7,71	10,11	9,82
	4-5	-0,47	-9,35	7,89	-1,46	-5,74	10,58	-0,45	10,11	9,82
	5-6	0,42	8,40	-7,09	1,31	5,15	-9,5	0,4	8,82	9,07