- •Исходные данные для проектирования
- •Выбор конструктивной схемы покрытия и крыши
- •Определение общих размеров фермы
- •Расчет щитов покрытия
- •Статический расчёт фермы
- •Ферма с нижним поясом и растянутыми раскосами из круглой стали Подбор сечений элементов фермы
- •Расчёт и конструирование узловых соединений
Статический расчёт фермы
Определение нагрузок.
Собственный вес фермы со связями:
,
где =3 – коэффициент собственного веса фермы (табл. 1 [3]).
Расчетная нагрузка на 1 м горизонтальной проекции верхнего пояса фермы:
– от собственного веса покрытия ;
– от снега ; – коэффициент перегрузки от снеговой нагрузки на покрытие.
Расчётные узловые нагрузки:
в узлах А:
– постоянная ;
– от снега ,
где – длина горизонтальной проекции панели;
в узлах Б и В:
– постоянная ;
– от снега .
Ветровая нагрузка на ферму не учитывается.
Определение расчётных усилий.
Продольные усилия в элементах фермы определяем при одной комбинации нагрузок:
– постоянная нагрузка и снеговая на всём пролёте;
Расчет фермы выполняем с помощью ПК SCAD.
Ферма с нижним поясом и растянутыми раскосами из круглой стали Подбор сечений элементов фермы
Верхний пояс.
Узлы верхнего пояса выполняются с лобовым упором элементов. Расчет элементов ведем по схеме сжато-изгибаемого стержня. Расчетный пролет l=527см. Подбор сечения проводим по расчетным усилиям, полученным при статическом расчете фермы:
– продольному усилию в стержне и изгибающему моменту от внешней местной нагрузки .
Для уменьшения момента от внешней нагрузки узлы верхнего пояса фермы конструируются внецентренно с передачей продольных усилий в стержнях с отрицательным эксцентриситетом, благодаря чему в элементах создается разгружающий момент . Оптимальную величину эксцентриситета е находим из условия равенства напряжений в сечении элемента по середине и краям панели:
,
где коэффициентом задаемся ориентировочно, =0,5.
Эксцентриситет создается в элементах смещением центра площадок смятия в узлах вниз от геометрической оси верхнего пояса на величину е, что конструктивно достигается устройством врезок в торцах элементов на глубину 2е от верхней грани. Принимаем эксцентриситеты в узлах верхнего пояса одинаковыми и равными е = 8см.
Принимаем верхний пояс из бруса шириной b=18см. Определяем требуемые минимальные размеры торцовых площадок смятия в узлах фермы:
– в опорном и коньковом узлах (смятие древесины происходит под углом =16,4º к направлению волокон).
Устойчивость верхнего пояса из плоскости фермы обеспечена щитами покрытия.
Растянутые элементы.
Расчетные усилия в элементах: АД – ; ДД' – ; ДБ – .
Проектируем растянутые элементы из двух круглых тяжей. Требуемая площадь сечения элемента АД:
.
Требуемый диаметр одного тяжа определяем из формулы:
; ,
где 0,8 – коэффициент, учитывающий ослабление сечения резьбой; 0,85 – коэффициент несовместности работы двух стержней.
Аналогично выполняя расчет, находим требуемые сечения остальных элементов.
; ;
; .
Все элементы принимаем из двух стержней следующих диаметров: АД – d=28мм; ДД' – d=22мм; ДБ – d=18мм. Для уменьшения провисания элемента ДД' предусматриваем подвеску из тяжа d=12мм.
Тяжи элемента ДД' расположены вплотную друг к другу и сварены между собой по длине через 1м. В других элементах тяжи сводятся вплотную на расстоянии 1м от промежуточных узлов нижнего пояса.
Стойка ВД.
Расчетное усилие , расчетная длина l=1,53м.
Принимаем по сортаменту сечение стойки 180х75мм. Проверяем принятое сечение:
– из условия смятия подбалки поперек волокон под торцом стойки
> – условие не выполняется. Увеличим сечение стойки, принимаем 200х150мм. Тогда < ;
– на устойчивость в плоскости фермы
;
;
< .