1. Исходные данныеНеобходимо рассчитать и законструировать стропильную ферму покрытия пролётом
27 м. Шаг ферм 8 м, сечение элементов решетки фермы выполнены из парных
уголков, пояса из тавров. Покрытие тёплое. Климатический район по снеговому
покрову – IV. Материал фермы – сталь марки 14Г2 (ГОСТ 19282 – 73*),
соответствует марке С345 по ГОСТ 27772-88*, соединения стержней в узлах фермы
сварные, коэффициент надёжности по назначению зданий
. Высота фермы по наружным граням поясов 3150 мм.
Рис. 1. Схема стропильной фермы2. Сбор нагрузок на фермуНа ферму действуют два вида нагрузок:
1) постоянная от собственного веса конструкций покрытия;
2) временная снеговая, которую можно отнести только к кратковременной с
полным нормативным ее значением.
Величины расчетных нагрузок на 1 м2 (горизонтальной проекции)
площади покрытия от собственного веса конструкции удобно определять в табличной
форме.
Таблица 1.
Определение нагрузок, действующих на ферму
Вид нагрузки и ее составляющие
Норма-тивная
нагрузка
()
Коэф-т надеж-ности по нагруз-ке
Расчет-ная нагрузка
()
1
2
3
4
Постоянная:
- защитный слой гравия, на битумной мастике, t=20 мм, g=20 кН/м3
- гидроизоляционный ковер из 4-х слоев рубероида
- утеплитель из минераловатных плит t=100 мм, g=2,5 кН/м3
- пароизоляция из одного слоя рубероида
- цементная стяжка t=20мм
- сборные железобетонные ребристые плиты 8 x 2,7 м
- собственная масса фермы
- связи покрытия
0,4
0,2
0,25
0,05
0,4
1,6
0,3
0,04
1,3
1,3
1,3
1,3
1,3
1,1
1,05
1,05
0,52
0,26
0,325
0,065
0,52
1,76
0,315
0,042
Итого:
Временная
- снег по всему покрытию
1,4
Всего:
4,74
-
5,91
Значения погонных равномерно распределенных расчетных нагрузок от
собственного веса конструкций и снега (в кН/м) определяются по формулам:
QКР = qКР × В = 3,81× 8 = 30,48 кН/м ;
РСНЕГА = РСН × В = 2,1× 8 =16,8 кН/м ;
где В – шаг ферм (В = 8 м);
qКР, РСН – расчетные нагрузки действующие на ферму из табл. 1
Общая нагрузка на промежуточные узлы фермы от собственного веса конструкций и
снега определяется по формуле:
F1 = (QКР +PСНЕГА) × d = (30,48 + 16,8) × 2,7 = 127,66 кН;
где d – длина панели верхнего пояса (d = 2,7 м)
Общая нагрузка на опорные стойки от собственного веса конструкций и снега
определяется по формуле :
F2 = 0,5 × F1 = 0,5 × 127,66 = 63,83 кНТогда, опорная реакция равна :
0,5 × (2× F2+9× F1) =5 × F1 = 0,5 × (2×63,83 + 9×127,66) =638,3 кН
Рис. 2. Схема загружения фермы.3. Разработка схемы связей.Сквозная плоская система (ферма) легко теряет свою устойчивость из плоскости.
Чтобы придать ферме устойчивость, ее необходимо присоединить к какой-либо
жесткой конструкции или соединить с другой фермой в результате чего образуется
пространственно устойчивый брус.
Для обеспечения устойчивости такого бруса (блока) необходимо, чтобы все грани
его были геометрически неизменяемы в своей плоскости.
Грани блока образуются двумя вертикальными плоскостями спаренных ферм, двумя
перпендикулярными им горизонтальными плоскостями связей, расположенными по
обоим поясам ферм, и тремя вертикальными плоскостями поперечных связей (две в
торцах ферм и одна в коньке). Поскольку этот пространственный брус в
поперечном сечении замкнут и достаточно широк, он обладает очень большой
жесткостью при кручении и изгибе, поэтому потеря его общей устойчивости в
изгибаемых системах невозможна.Рис. 3. Связи, обеспечивающие устойчивость стропильных ферм.4. Определение усилий в стержнях фермыЗначения усилий определяем методом сечений. За расчетную нагрузку фермы
принимается расстояние между осями поясов. Уклоном верхнего пояса фермы при i =
0,015 можно пренебречь.
cosa = ; sina =Рис.5. Расчетная схема фермы
Smom1 = 3150 = 0 ; N1-4 = 0 (kH)·
(kH)
Усилие в стержне 9-11 отсутствует.
Рис. 6. Размеры элементов фермы и усилия в них
Таблица 2
Расчетные усилия в элементах фермы
Элемент
Обозначение
Стержня
Расчетные усилия, кН
СЖАТИЕ
РАСТЯЖЕНИЕ
Верхний пояс
1 – 4
0
0
4 – 6
-875,34
-
6 – 8
-875,34
-
8 – 10
-1313,07
-
10 - 11
-1313,07
-
Нижний пояс
2 – 5
-
492,38
5 – 7
-
1148,94
7 – 9
-
1367,79
Стойки
5 - 6
-127,66
-
7 - 10
-127,66
-
9 – 11
0
-
Раскосы
2 - 3
-756,64
-
3 - 4
-756,64
-
4 - 5
-
588,45
5 - 8
-420,32
-
7 - 8
-
252,19
7 - 11
-84,06
-
1 - 3
0
0
5. Подбор сечений стержней фермы
Подбор сечения стержней верхнего пояса.Верхний пояс принимаем с изменением сечения.
Подбираем сечение для стержней 1 – 4, 4-6 , для наибольшей
нагрузки N4-6 = -875.34 kH
Задаемся гибкостью – l = 90, расчетное сопротивление стали по пределу
текучести Ry=315 МПа по табл. 51* /1/, коэффициент
продольного изгиба
j = 0, 527 по табл. 72 /1/.
Требуемая площадь сечения
Принимаем профиль 17,5ШТ1, А = 47 см2, ix =4,5 см, iy= 5,96 см.
Гибкость стержня
lx = < [lx] = 132;
jх = jmin =0,783
ly = < [ly] = 136,2; jy = 0,849
Предельные гибкости
;
;
;
.
Проверка устойчивости стержня
<.
Недонапряжение составляет 20%, но при меньшем профиле возникает
перенапряжение. Если принять тавр 25БТ1 и тавр 30БТ1 для стержней 8 – 10 и 10 –
11, получим перерасход металла. Окончательно принимаем профиль 17,5ШТ1
Подбираем сечение для стержней 8 - 10, 10 – 11, для нагрузки N = -1313,07 kH
Задаемся гибкостью – l = 90, Ry=315 МПа, по табл. 72 /1/ j = 0, 527.
Требуемая площадь сечения
Принимаем профиль 20ШТ1, А = 62 см2, ix =5,13 см, iy= 7,19 см.
Гибкость стержня
lx = < [lx] = 127,8;
jх = jmin = 0,816
ly = < [ly] = 133,2; jy = 0,909
Предельные гибкости
;
;
;
.
Проверка устойчивости стержня
<.
Недонапряжение составляет 13%, но при меньшем профиле возникает
перенапряжение. Окончательно принимаем профиль 20ШТ1Проверка местной устойчивости стенки сжатого поясаПроверяем местную устойчивость стенок сжатого пояса для
стержней 1 – 4, 4-6 и 6 - 8, по формуле 91*/1/
где hw,ef = h – t – R= 16,93 – 1,28 – 2,0 = 13,65
Местная устойчивость стенок тавра обеспечена.
Проверяем местную устойчивость стенок сжатого пояса для
стержней 8 - 10 и 10 - 11.
где hw,ef = h – t – R= 194,3 - 14,2 - 22 = 158,1мм = 15,81 см
Рефераты бесплатно, реферат бесплатно, сочинения, курсовые работы, реферат, доклады, рефераты, рефераты скачать, рефераты на тему, курсовые, дипломы, научные работы и многое другое.
. Высота фермы по наружным граням поясов 3150 мм.
Рис. 1. Схема стропильной фермы
2. Сбор нагрузок на ферму
На ферму действуют два вида нагрузок:
1) постоянная от собственного веса конструкций покрытия;
2) временная снеговая, которую можно отнести только к кратковременной с
полным нормативным ее значением.
Величины расчетных нагрузок на 1 м2 (горизонтальной проекции)
площади покрытия от собственного веса конструкции удобно определять в табличной
форме.
Таблица 1.
Тогда, опорная реакция равна :
0,5 × (2× F2+9× F1) =5 × F1 = 0,5 × (2×63,83 + 9×127,66) =638,3 кН
Рис. 2. Схема загружения фермы.
3. Разработка схемы связей.
Сквозная плоская система (ферма) легко теряет свою устойчивость из плоскости.
Чтобы придать ферме устойчивость, ее необходимо присоединить к какой-либо
жесткой конструкции или соединить с другой фермой в результате чего образуется
пространственно устойчивый брус.
Для обеспечения устойчивости такого бруса (блока) необходимо, чтобы все грани
его были геометрически неизменяемы в своей плоскости.
Грани блока образуются двумя вертикальными плоскостями спаренных ферм, двумя
перпендикулярными им горизонтальными плоскостями связей, расположенными по
обоим поясам ферм, и тремя вертикальными плоскостями поперечных связей (две в
торцах ферм и одна в коньке). Поскольку этот пространственный брус в
поперечном сечении замкнут и достаточно широк, он обладает очень большой
жесткостью при кручении и изгибе, поэтому потеря его общей устойчивости в
изгибаемых системах невозможна.
Рис. 3. Связи, обеспечивающие устойчивость стропильных ферм.
4. Определение усилий в стержнях фермы
Значения усилий определяем методом сечений. За расчетную нагрузку фермы
принимается расстояние между осями поясов. Уклоном верхнего пояса фермы при i =
0,015 можно пренебречь.
cosa = 
; sina =
Рис.5. Расчетная схема фермы
)
)
(kH)
Требуемая площадь сечения
< [lx] = 132;
jх = jmin =0,783
ly = 
< [ly] = 136,2; jy = 0,849
Предельные гибкости
;
;
;
.
Проверка устойчивости стержня
<
.
Недонапряжение составляет 20%, но при меньшем профиле возникает
перенапряжение. Если принять тавр 25БТ1 и тавр 30БТ1 для стержней 8 – 10 и 10 –
11, получим перерасход металла. Окончательно принимаем профиль 17,5ШТ1
Подбираем сечение для стержней 8 - 10, 10 – 11, для нагрузки N = -1313,07 kH
Задаемся гибкостью – l = 90, Ry=315 МПа, по табл. 72 /1/ j = 0, 527.
Принимаем профиль 20ШТ1, А = 62 см2, ix =5,13 см, iy= 7,19 см.
Гибкость стержня
lx = 
< [lx] = 127,8;
jх = jmin = 0,816
ly = 
< [ly] = 133,2; jy = 0,909
Предельные гибкости
;
;
;
.
Проверка устойчивости стержня
<
.
Недонапряжение составляет 13%, но при меньшем профиле возникает
перенапряжение. Окончательно принимаем профиль 20ШТ1
Проверка местной устойчивости стенки сжатого пояса
Проверяем местную устойчивость стенок сжатого пояса для
