4.1. Расчет связевой фермы.

При направлении ветра в торец каркасной части здания ветровое давление через ограждающие конструкции передается на фахверковые стойки. Фахверковые стойки работают как свободно опертые балки и передают ветровую нагрузку на фундамент и на покрытие (рис. 4.1). Стропильные конструкции (арки) рассчитаны на восприятие вертикальных нагрузок, а для изгиба в горизонтальном направлении, от ветровой нагрузки их жесткость недостаточна.

Для восприятия горизонтальных ветровых нагрузок, действующих в торец каркасной части здания проектируем связевую ферму. Поясами фермы будут служить верхние пояса арок, стойками - прогоны, а раскосами - связи, распо­ложенные в плоскостях скатов.

Связевые фермы (блоки) устанавливают через каждые 30 м длины каркас­ного здания. Поскольку каркасная часть здания имеет длину 29,54 м<30 м, то число связевых ферм n_сф=1.

Рис.4.1. К расчету связевой фермы

а - схема каркасной части здания (план); б - фрагмент продольного разреза; в - расчетная схема свяченой фермы; I - колонны; 2 - фахверковые стойки; 3 - стропильные конструкции (арки); 4 - прогоны; 5 - связи, расположенные в плоскостях скатов; 6 - вертикальные связи по колоннам.

Ветровые нагрузки

Для г. Запорожья характеристическое значение ветровой нагруз­ки W₀= 460 Па = 0,46 кПа. Высота здания

H=h_K+h_AP=6,8+2,5=9,3 м.

Здание строится в пригородной зоне. По прил. Ъ тип местности - III, значе­ние коэффициента высоты С_h=1,75. По прил. О определим аэродинамический коэффициент C_aer = C_e= 0,8.

Коэффициенты C_alt=l; C_rel=l; C_dir=1; С_d = 1.

Определяем коэффициент

.

По-прил. Ы, для среднего периода повторяемости T = 100 лет, коэф­фициент надежности по предельному расчетному значению ветровой нагруз­ки γ_fm=1,14.

Предельное расчетное значение ветровой нагрузки

кПа.

Погонная предельная расчетная ветровая нагрузка, передаваемая с торцевой стены на одну связевую ферму.

.

Горизонтальные нагрузки.

Стропильные конструкции (арки) обычно имеют некоторое случайное от­клонение от вертикального положения. Из-за этого вертикальные нагрузки (по­стоянная и снеговая) стремятся опрокинуть арку. От опрокидывания ее удер­живают прогоны. При этом в прогонах возникает усилие, пропорциональное тангенсу угла отклонения стропильной конструкции от вертикали. Кроме того, прогоны удерживают сжатые пояса арок от потери устойчивости из плоскости арки и из-за случайных искривлений поясов и прогонах так же возникают уси­лия. Перечисленные усилия прогоны передают на связевые фермы.

Найдем отношение высоты арки к ее пролету

По прил. Ю определим коэффициент перехода от вертикальных нагрузок к горизонтальным k_гв=0,019.

Предельные расчетные значения вертикальных нагрузок на арку (из расчета арки):

– постоянная

– снеговая

Число арок n_ap=6.

Определяем предельные расчетные значения одну связевую ферму:

– постоянная

кН/м

– снеговая

кН/м

Ферму рассчитываем условно как горизонтальную плоскую конструкцию. Число промежутков между прогонами на одном скате рав­но шести. Число панелей связевой фермы: по верхнему поясу n_V =2*6=12; по нижнему – K = 6. Длина панели по верхнему поясу

м.

Предельные расчетные значения сосредоточенных узловых нагрузок:

– постоянная кН

– снеговая кН

– ветровая кН

Данные для статического расчета фермы для ПК

Пролет фермы L =• 15 м = 1500 мм.

Высота фермы H_сф=3,72 м = 3720 мм.

Число панелей но нижнему поясу К = 6.

Модуль упругости древесины Е = 1000 кН/см² =1000*10⁴ кН/м².

Сечение поясов (из расчета арки) H = 16 см; B = 52,8 см.

Сечение стоек (из расчета прогонов) H = 10,4 см; В = 12,5 см.

Сечение раскосов (предварительно принимаем) Н = 11,5 см; B = 11,5 см

Сосредоточенные узловые нагрузки:

– загружение I – постоянная - кН;

– загружение 2 – кратковременная (снеговая) - кН;

– загружение 3 – кратковременная (ветровая) - кН.