Зміст

1. Вступ…………………………………………………………………..

2. Розділ І . Збір навантажень на ферму………………………………

3. 1.1. Загальні дані………………………………………………

4. 1.2. Постійні навантаження…………………………………..

5. 1.3. Тимчасові навантаження…………………………………

6. 1.4. Підбір прогону……………………………………………

7. Розділ ІІ . Статичний розрахунок ферми…………………………..

8. 2.1. Загальні дані……………………………………………..

9. 2.2. Збір навантажень на ферму……………………………..

10. 2.3. Формування вхідних таблиць………………………….

11. 2.4. Результати статичних обрахунків………………………

12. Розділ ІІІ . Розрахунок та підбір перерізу

13. 3.1. Верхній пояс…………………………………………….

14. 3.2. Нижній пояс…………………………………………….

15. 3.3. Стійки……………………………………………………

16. 3.4. Розкоси…………………………………………………..

17. Розділ ІV . Конструювання вузлів………………………………..

18. Висновки…………………………………………………………..

19. Бібліографічний список…………………………………………..

Розділ і . Збір навантажень на ферму

1.1. Загальні дані

Вихідні дані до курсового проекту:

Місце будівництва – м. Донецьк.

Прогін будівлі – 2,2 м.

Висота будівлі – 0,6 м.

Крок ферми – 2 м.

Елемент ферми – кутник.

Матеріал ферми сталь С235.

План ферми

М 1:100

План розміщення ферм

М 1:200

План розміщення прогонів

М 1:200

1.2. Постійні навантаження

Нормативне навантаження від настилу qн=0,1 кн/м² . Коефіцієнт надійності для настилу становить γ_f=1.05. Щоб знайти розрахункове навантаження від настилу потрібно qр= qн* γ_f

qр=0,1*1,05=0,11 кн/м²

1.3. Тимчасові навантаження

Снігове навантаження.

1. Снігове навантаження є змінним для якого встановлено три розрахункові значення

• граничне розрахункове значення

• експлуатаційне розрахункове значення

• квазіпостійне розрахункове значення (не будемо вираховувати).

2. Граничне розрахункове значення снігового навантаження на горизонтальну проекцію обчислюється за формулою

S_m= γ_fm *S₀*C (3.1)

де γ_fm – коефіцієнт надійності за розрахунковим значенням снігового навантаження, що визначається згідно з п.11.

S₀ – характеристичне значення снігового навантаження, що визначається з п.4.

С – коефіцієнт що визначається за вказівками п.5.

3. Експлуатаційне розрахункове значення снігового навантаження на горизонтальну проекцію обчислюється за формулою

S_е= γ_fе *S₀*C (3.2)

де γ_fе – коефіцієнт надійності за експлуатаційним значенням снігового навантаження, за що визначається згідно з п.12.

S₀ – характеристичне значення снігового навантаження, що визначається з п.4.

С – коефіцієнт що визначається за вказівками п.5.

4. Характеристичне значення снігового навантаження S₀ дорівнює вазі снігового покриву на один квадратний метр поверхні грунту. Воно визначається в залежності від снігового району по карті з ДБН В1.2-2:2006 «Навантаження і впливи», рис.8.1.

Снігове навантаження у м. Донецьк згідно з ДБН В1.2-2:2006 «Навантаження і впливи», рис.8.1 становить S₀=1600 Па =1,6 кН/м²

5. Коефіцієнт С визначають за формулою

С= μ*С_е*C _alt (3.3)

де μ – коефіцієнт переходу від ваги снігового покриву на поверхні грунту до снігового навантаження, який визначається за п.6.

С_е – коефіцієнт що враховує режим експлуатації покрівлі і визначається за п.7.

C_alt - коефіцієнт географічної висоти, що визначається за п.8.

6. Коефіцієнт μ визначається за додатком Ж ДБН В1.2-2:2006 «Навантаження і впливи» залежно від форми покрівлі і схеми розподілу снігового навантаження.

У моєму випадку коефіцієнт μ=1 при α≤25⁰ , α=15⁰ і α=0⁰

7. Коефіцієнт С_е враховує вплив особливостей режиму експлуатації та накопичення снігу на покрівлю.

При відсутності даних про режим експлуатації покрівлі коефіцієнт С_е приймають таким що дорівнює 1.

У моєму випадку С_е= 1

8. Коефіцієнт C_alt враховує висоту Н ( у кілометрах) розміщення будівельного об’єкта над рівнем моря і визначається за формулою

C_alt = 1,4*Н+0,3 ( при Н≥0,5 км) (3.4)

C_alt = 1 ( при Н≤0,5 км) (3.5)

У моєму випадку м. Донецьк згідно з топографічною картою районування України знаходиться в середньому на висоті 269 м над рівнем моря, що є меншим за 0,5 км, тому C_alt = 1

9. Коефіцієнт надійності за розрахунковим значенням снігового навантаження γ_fm визначається залежно від періоду повторюваності, у нашому випадку який становить Т=10 років. γ_fm =0,69

10. Коефіцієнт надійності за експлуатаційним значенням снігового навантаження γ_fе визначається в залежності від частки протяжності η, протягом якої можуть порушуватися умови другого граничного стану.

Для об’єктів масового будівництва допускається прийматиη=0,02 .Тоді буде рівним γ_fе=0,49.

Маючи всі коефіцієнти і дані можемо приступити до підрахунку снігового навантаження :

С= μ*С_е*C _alt=1*1*1=1 (3.3)

Граничне розрахункове значення снігового навантаження на горизонтальну проекцію обчислюється за формулою

S_m= γ_fm *S₀*C=0,69*1,6*1=1,104 кН/м² (3.1)

Експлуатаційне розрахункове значення снігового навантаження на горизонтальну проекцію обчислюється за формулою

S_е= γ_fе *S₀*C=0,49*1,6*1=0,784 кН/м² (3.2)

(γ_f= S_m/ S_е=1,104/0,784=1,41 )

1.4. Підбір прогону.

На наш прогін (із швелера) буде діяти розрахункове постійне і тимчасове навантаження яке рівне q_р. Так як в нас ферма не по всій довжині є горизонтальною ми змушені шукати два значення q_р q_р1 і q_р2 .

Рис 4.1. Схема дії навантажень на прогін

q_р1=( qрн+ S_m)*В , де В – крок балок настилу (4.1)

q_р1=(( qрн+ S_m)*В)/cos15 (4.2)

q_р1=( qрн+ S_m)*В =( 0,11+ 1,104)*0,55=0,6677 кН/м

q_р2=(( qрн+ S_m)*В)/cos15=(( 0,11+ 1,104)*0,55)/cos15 =0,69125 кН/м

Будуємо розрахункову схему балки (прогону).

Рис 4.2. Розрахункова схема балки.

Рис 4.3. Епюри М та Q.

Максимальний згинальний момент обсислюємо за формулою

М_max=q*l²/8=0,69125*2/8=0,34562 кН*м=34,56 кН*см (4.1)

Q_max=q*l/2=0,69125*2/2=0,69125 кН (4.2)

З формули нормальних напружень σ=M/W≤(Rу*γc) шукаємо потрібний статичний момент опору перерізу балки

W_п=М_max/ (Rу*γc) (4.3)

У наступних формулах для сталі С235 розрахунковий опір приймаємо Rу=23 кН/см²

γc=

W_п=М_max/ (Rу*γc)=34,562/(23*1)=1,503 см³

Із сортаменту швелери (вибірка ГОСТ 8240-89) вибираємо профіль під номером №5 з наступними характеристиками

h=50 мм

b=32 мм

d=4.4 мм

t=7 мм

R=6 мм

A=6.16 см²

I_x=5.59 см⁴

W_x=9.10 см³

i_x=1.92 см

S_x=5.59 см³

Лінійна густина – 4,84 кг/м

Рис 4.4. Потрібний переріз балки.

Виконуємо перевірку на дію:

• нормальних напружень за формулою

σ=M_max/W_x≤(Rу*γc) (4.4)

де σ – нормальні напруження кН/см²

M_max - максимальний згинальний момент перерізу балки кН*см

W_x – статичний момент опору перерізу см³

Rу – розрахунковий опір сталі кН/см²

γc – коефіцієнт умов роботи конструкції

σ=M_max/W_x≤(Rу*γc)=34,562/9,10=3,798 кН/см² ≤(23*1)=23 кН/см²

умова виконується

• дотичних напружень за формулою

τ=( Q_max* S_x)/( I_x* d ) ≤0.58*(Rу*γc) (4.5)

де τ – дотичні напруження кН/см²

Q_max – максимальна перерізуючи сила кН

S_x – статичний момент пів площі перерізу см³

I_x – момент інерції см⁴

d – товщина стінки см

τ =( Q_max* S_x)/( I_x* d ) ≤0.58*(Rу*γc)=(0,69125* 5,59)/( 22,8* 0,44 )= =0,385кН/см² ≤0.58*(23*1)=13,34 кН/см²

умова виконується

• перевірка на максимально допустимий прогин який обчислюється за формулою

f≤fu (4.6)

де f – значення дійсного прогину см

fu – гранично допустимий прогин см

Гранично допустимий прогин fu шукаємо в ДСТУ Б В1.2-3:2 «Прогини і переміщення» . Так як проліт у мене в завданні становить 2м=200см то fu ми шукаємо за допомогою лінійної інтерпуляції

між fu=l/120 для l≤1м і fu=l/150 для l=3м

fu= l/135=200/135=1,48 см

Значення дійсного прогину f обчислюється за формулою

f=5/384*( q*l⁴⁾/(Е*I_x) (4.7)

де f – значення дійсного прогину см

q – розприділене (нормативне) навантаження на 1м довжини прогону кН/см

l – довжина прольоту балки см

Е – модуль Юнга (Е=2,06*10 ⁴ кН/см²) { 1 }

I_x – момент інерції балки см⁴

f=5/384*( q*l⁴⁾/(Е*I_x) =5/384*( 0,1*0,708⁴⁾/( 2,06*10 ⁴ *22,8)=0,22 см

f≤fu= 0,22см≤1,48см

умова виконується