Исходные данные для проектирования
1. Место строительства (снеговой район): III.
2. Размеры здания: шаг несущих конструкций 3,6м;
размер основного пролета 18,0м.
3. Материал несущих конструкций покрытия основного пролёта: пихта.
4. Вид покрытия: утеплённое.
5. Кровля: азбестоцементная.
6. Вид конструкции: ферма.
Выбор конструктивной схемы покрытия и крыши
Принимаем под заданную кровлю в качестве несущих конструкций покрытия фермы треугольного очертания. Верхний пояс фермы и сжатые элементы решётки – из брусьев, нижний пояс и растянутые элементы решётки – металлические. Шаг фермы – 3,6м, расстояние между крайними фермами в торцах здания – 3,0м. Схема покрытия показана на листе 1.
Стальные листы кровли укладываются по щитам заводского изготовления размерами 0,8х3,6м. Щиты состоят из продольных боковых ребер (доски на ребро) с черепными брусками изнутри и нижнего настила из плоского азбестоцементного листа шириной 0,8м, прикрепляемого к черепным брускам шурупами. Внутри щитов помещен утеплитель толщиной 50мм с γ=0,4кН/м3. Боковые ребра после укладки щитов на фермы сшиваются между собой гвоздями и работают в пролете как совместный прогон. Конструкция крыши показана на листе 5.
Пространственная жесткость покрытия обеспечивается жестким креплением щитов к верхним поясам ферм и связями в плоскости стоек решетки.
Определение общих размеров фермы
При кровле из
плоских стальных листов для придания
ей необходимого уклона высота фермы
.
Принимаем Н
= 3м,
тогда
и
º;
,
.
Длина ската верхнего пояса
.
Ферма четырёхпанельная по верхнему
поясу, трёхпанельная по нижнему; скат
состоит из двух элементов одинаковой
длины; стойка примыкает к верхнему поясу
в месте стыка элементов и расположена
перепендикулярно к нему. Длина панелей
верхнего пояса АВ=ВБ=9.48/2=4.74м.
Строительный
подъем фермы создается за счет уменьшения
длины стоек решетки ВД
и В'Д' на
величину 0,2/
=0,18/0,95=0,19м,
здесь 18см=L/100
– строительный
подъём. Тогда длина стоек
ВД= В'Д'=4.74·
-0,19=1,23м.
Длины
элементов АД=ДБ=
4,89м.
Рис.1. Геометрическая схема фермы.
Расчет щитов покрытия
Определение нагрузок.
Таблица 1. Нагрузка от собственного веса крыши; кН/м²(кПа)
Вид нагрузки |
Нормативная нагрузка |
Коэффициент исп-ия γf |
Расчетная нагрузка |
Волнистые азбестоцементные листы |
0,280 |
1,1 |
0,308 |
Прогоны из двух досок сечением 40х180мм (через 0,8м) |
0,058 |
1,1 |
0,063 |
Черепные бруски (40% веса прогонов) |
0,025 |
1,1 |
0,028 |
Гвозди (4х100мм; 80шт); Шурупы (3х40мм; 40шт) |
0,012 |
1,1 |
0,013 |
Пароизоляция |
0,022 |
1,1 |
0,024 |
Плоские азбестоцементные листы δ=6мм |
0,140 |
1,1 |
0,154 |
Утеплитель δ=50мм, γ=0,4кН/м3 |
0,020 |
1,2 |
0,024 |
Итого: |
0,56 |
|
0,61 |
Снег: |
0,84 |
1,4 |
1,20 |
Постоянная нагрузка на 1 м² горизонтальной проекции крыши:
– нормативная
;
– расчетная
.
Временная нагрузка:
– нормативная
нагрузка от снега при весе снегового
покрова
;
– расчётная
нагрузка от снега
;
– от сосредоточенного
груза –
;
.
Учитывая, что продольные боковые рёбра щитов в плоскости ската крыши подкреплены по всей длине листами фанеры, рассчитываем их только в плоскости, перпендикулярной к скату. Расчетная схема ребра – балка на двух опорах пролётом l=3,6м. Расчетные нагрузки на ребро:
;
.
Подбор сечения ребра.
Расчётный изгибающий
момент
.
При размере ребра
180х40мм
находим требуемую высоту
;
Принимаем продольные боковые рёбра щитов из двух досок сечением 40х180мм.
Черепные бруски сечением 50х50 мм прибиваются к рёбрам гвоздями 4х100 мм с шагом 180 мм по длине, листы фанеры крепятся к черепным брускам шурупами 3х40 мм по 20 шт. с каждой стороны.
Проверяем жесткость продольного ребра:
<
.
Проверяем опирание щитов на верхний пояс ферм из условия смятия ребер поперек волокон. Необходимая длина участков опирания двух ребер:
.
Отсюда минимальная ширина верхнего пояса фермы при подборе его сечения должна быть не меньше 2·2,0+2=6см, где 2 см – зазор между щитами.
Принимаем минимальную ширину верхнего пояса фермы 10см.