3. Расчёт стропильной фермы треугольного очертания с клееным верхним поясом.

3.1 Определение геометрических характеристик фермы.

Определим длину ската между A и D

Определим длину раскоса.

При конструировании и изготовлении фермы должен быть обеспечен строительный подъём.

3.2 Статический расчёт фермы.

3.2.1 Определение нагрузок на ферму.

При расчёте деревянных ферм постоянную нагрузку от собственного веса определить не возможно, поскольку неизвестны точные размеры поперечных сечений элементов, поэтому пользуемся приблизительной оценкой собственного веса в зависимости от расчётной схемы, от типа фермы.

Нагрузка от собственного веса:

где - нагрузка от покрытия нормативная.

= 0,453

= 0,5

= 2,5 коэффициент собственного веса.

Постоянная расчётная нагрузка:

Определяем погонную расчётную нагрузку:

Определяем временную погонную снеговую нагрузку:

Сосредоточенные силы в узлах ферм:

3.2.2 Определение усилий в стержнях фермы

Определяем усилия в стержнях фермы.

Усилия в элементах фермы определяем методом вырезания узлов. Верхний пояс рассчитываем как сжато-изогнутый стержень, находящийся под действием внецентренно приложенной нормальной силы и изгибающего момента от поперечной нагрузки панели. Расчётное усилие в опорной панели (снег на всём пролёте):

АС

CD

Расчётное усилие в нижнем поясе:

AF

Расчётное усилие в раскосе определяем по формуле:

СF

Усилие в стойке определяем по формуле:

DF

Опорная реакция

R_A=2P R_A=2*23,36 =46,72кН

3.3 Подбор сечения элементов фермы

3.3.1 Расчет верхнего пояса фермы

Путем внецентренного приложения нагрузки создаем разгружающий момент приопорной панели, таким образом, верхний пояс работает на внецентренное сжатие с изгибом.

Определяем максимальный изгибающий момент от внеузлового приложения нагрузки с учетом того, что на верхний пояс фермы приходится половина ее собственного веса:

Определяем эксцентриситет приложения симметричного усилия, из условия равенства опорного и пролетного момента:

где N – расчетное усилие верхнего пояса фермы: N = 110,92 кН

Принимаем эксцентриситет, приложенный во всех узлах верхнего пояса фермы e = 0,08 м

Определим разгружающий момент:

Верхний пояс представляет собой клеедеревянный элемент из досок толщиной не менее 33мм, после обстружки.

Назначим ширину верхнего пояса:

1 – из условия опирания панелей минимальная ширина верхнего пояса – 16,5 см.

2 – из условия обеспечения монтажной жесткости -16,5см.

Для клееного пакета принимаем черновые заготовки из дерева 2 – го сорта по сортаменту пиломатериалов ГОСТ–24454–80( приложение 1 Гринь), сечение 40175 мм. После фрезерования черновых заготовок на склейку идут чистые доски сечением 33165 мм. После склейки паркета его еще раз фрезеруют по боковым поверхностям.

Задаемся размерами верхнего пояса:

Верхний пояс состоит из 11 досок h = 1133=363 мм

Определяем площадь поперечного сечения верхнего пояса:

Определяем момент сопротивления:

Определяем расчетное сопротивление сосны веймутовой 2-го сорта:

- расчетное сопротивление сжатию и изгибу сосны 2-го сорта, для прямоугольного сечения шириной более 13см и высотой 13 – 50см (таб. 3 СНИП, или таб. 1 Гринь).

- коэффициент перехода от породы сосны или ели к фактическому дереву равный 0,65 (таб. 3 в СНИП, таб. 2 в Гринь).

- коэффициент гнутости равный 1, т.к. прямолинейная форма.

- коэффициент слоистости, зависит от толщины сечения (таб. 8 СНИП, таб. 5 Гринь).

- коэффициент условий работы, зависит от температурно – влажностных условий эксплуатации. При А2 = 1 (таб. 5 СНиП, стр. 201 Гринь)

Условие прочности для сжато – изгибаемых элементов:

- изгибающий момент от действия продольной и поперечной нагрузок.

- коэффициент продольно – поперечного изгиба.

- расчетное поперечное сечение. Принимается по наибольшему сечению высоты и равен площади сечения, которую мы рассчитываем.

- коэффициент продольного изгиба, зависит от гибкости элементов.

- расчётная длина панели верхнего пояса для сжато изгибаемых элементов в плоскости фермы. Принимается равным расстоянию между центрами узлов.

=6,33 м

r – радиус инерции поперечного сечения элемента. Для элементов прямоугольного сечения постоянных по длине

Определяем коэффициент продольного изгиба:

=1, т.к. постоянное сечение элемента.

- зависит от формы элемента, изгибаемого моментом и условий опирания.

Поскольку эпюра моментов имеет прямоугольное очертание, то

=0,81

Прочность обеспечена.

Проверку на устойчивость плоской формы деформирования не производим, т.к. панели крепятся по всей длине верхнего пояса фермы.