Проектирование стропильной фермы

Спроектировать стропильную ферму промышленного здания при следующих данных:

Рис.1. Схема фермы.

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

• Район строительства – гор. Орел (3-й снеговой район)

• Пролёт фермы – L=18 м

• Шаг ферм – l=12 м

• Элемент	Стержень	Геометрические размеры стержней, мм
  		Пролет фермы 24 м (18м)
  1	2	3
  Верхний пояс	1-В1	3010 (3010)
  	3-В2	3010 (3010)
  	4-В3	3010 (3010)
  	6-В4	3010 (3010)
  Нижний пояс	2-Н1	6000 (6000)
  	5-Н2	6000 (6000)
  Раскосы	1-2	3874 (3874)
  	2-3	3874 (3874)
  	4-5	4208 (4208)
  	5-6	4208 (отсутствует)
  Стойки	0-1	2200 (2200)
  	3-4	2700 (2700)
  	6-7	3200 (отсутствует)

  Кровля - тёплая

• Материал фермы – сталь марки 10Г2С1 по ГОСТ 19281-89^*

• Ry=230 МПа = 23 Кн/см²

• Класс ответственности здания – II (Коэффициент надёжности по назначению _n=0,95)

Геометрические размеры стержней фермы Таблица 1.

Определение расчётных нагрузок

При шаге ферм В=6м.Таблица 2.

№ п/п	Состав кровли	Нормативная нагрузка, Кн/м^2	γf	Расчётная нагрузка, Кн/м^2
1.	Гидроизоляционный ковёр из 3-х слоёв рубероида	0.20	1.3	0.26
2.	Асфальтовая или цементная стяжка	0.40	1.3	0.52
3.	Утеплитель (пенобетон, ρ = 600Кг/м^3, t =12см)	0.72	1.3	0.94
4.	Железобетонные панели из тяжёлого бетона с заливкой швов (3х6м.)	1.60	1.1	1.76
5.	Собственный вес металлоконструкций (ферма, связи)	0.3	1.05	0.32

Итого:q = 3.80

6.

Снеговая нагрузка (2-й снеговой р-он)

1.2

При шаге ферм В=12м. Таблица 2.

№ п/п	Состав кровли	Нормативная нагрузка, Кн/м^2	γf	Расчётная нагрузка, Кн/м^2
1.	Гравийный защитный слой на битумной мастике, t = 2см.	0.40	1.3	0.52
2.	Гидроизоляционный ковёр из 3-х слоёв рубероида	0.20	1.3	0.26
3.	Утеплитель (пенопласт, ρ = 50Кг/м^3, t = 6см)	0.30	1.3	0.40
4.	Пароизоляция	0.05	1.3	0.065
5.	Стальной профилированный настил марки Н60-845-1.0	0.16	1.05	0.17
6.	Собственный вес металлоконструкций (ферма, связи, прогоны)	0.30	1.05	0.32

Итого: q =

6.

Снеговая нагрузка ( 3-й снеговой р-он)

1. Вычисляем узловые нагрузки

При уклоне кровли 1/12 угол=448,cos=0,996

Усилие в узле от постоянной нагрузки:

Усилие в узле от снеговой нагрузки:

,

где b = 3 м.- длина панели верхнего пояса (ширина грузовой площади).

Т.к. ферма симметрично нагружена, усилия от действия единичных нагрузок в узлах (столбец 3), (табл.1) умножаем на фактические узловые нагрузки (столбец 4и5). Заполняем соответствующие колонки для растянутых (столбец 6) и сжатых (столбец 7) стержней.

Усилия в стержнях фермыТаблица 3.

Элемент	Стержень	Усилия от узловой нагрузки Fузл=1,0 кН	Усилия от постоянной нагрузки Fп = 72.3 кН	Усилия от снеговой нагрузки Fcн = 21 кН	Расчетные усилия, кН
					Растяжение +	Сжатие -
		Пролет фермы 18 м
1	2	3	4	5	6	7
Верхний пояс	1-В1	0.00	0	0	0	0
	3-В2	-6.80	-491,6	-142,8		634,4
	4-В3	-6.80	-491,6	-142,8		634,4
	6-В4	-7.65	-553,1	-160,7		713,8
Ниж -ний пояс	2-Н1	4.35	314,5	91,4	405,9
	5-Н2	7.75	560,3	162,8	723,1
Раскосы	1-2	-5.60	-404,9	-117,6		522,5
	2-3	3.10	224,1	65,1	289,2
	4-5	-1.40	-101,2	-29,4		130,6
	5-6	-0.20	-14,5	-4,2		18,7
Стойки	0-1	-0.50	-36,2	-10,5		46,7
	3-4	-1.00	-72,3	-21,0		93,3
	6-7	0.30	21,7	6,3	28,0

2. Подбор сечений стержней фермы

Подбор сечений сжатых стержней.

• Задаётся тип поперечного сечения и определяется требуемая площадь сечения:

,(1)

γ_с– коэффициент условий работы (табл. 6^* СНиП).

φ – по предварительно заданной гибкости λ:

λ=60÷90 для поясов; λ=100÷120 – для решётки.

• Вычисляют требуемые радиусы инерции сечения: ;.

• В соответствии с A_тр,i_тр,x,i_тр,yпо сортаменту подбирают подходящий размер профиля. При несогласованности значений изменяют сечение и вновь проверяют устойчивость.

Местная устойчивость сжатых полок прокатных уголков обычно обеспечивается.

• Проверка устойчивости: .

Подбор сечений растянутых стержней.

.(2)

По A_тркомпонуется сечение, определяются его геометрические характеристики, производится проверка прочности и гибкости:

;(3)

Подбор сечений по предельной гибкости.

Растянутые и сжатые стержни при небольших усилиях (раскосы в средних панелях, дополнительные стойки в треугольной решётке, элементы связей и др.) подбирают по предельной гибкости (табл.19^*, 20^*, СНиП):

;. (4)

По сортаменту подбирают сечение из равнополочных уголков (минимальный размер уголка для сварных ферм ∟50х50х5).