2. Проектування залізобетонної сегментної ферми.

2.1. Вихідні данні

До розрахунку прийнята типова попередньо напружена ферма 2ФС24-3.

Геометричні розміри перерізів ферм елементів:

b × h=350×320 мм – верхній пояс;

b₁×h₁=350×250 мм – нижній пояс;

b₂×h₂=150×150 мм – косці, стояки.

Бетон поясів класу В 40. Розрахунковий опір стиску (I гр. гр. ст.) R_b=17МПа. Розрахунковий опір розтягання (I гр. гр. ст.) R_bt=1,2 МПа. Початковий модуль пружності бетону заводського виготовлення E_b=32300МПа.

Бетон косців та стійок класу В 20. Розрахунковий опір стиску (I гр. гр. ст.) R_b=11,5МПа. Розрахунковий опір розтягання (I гр. гр. ст.) R_bt=0,9 МПа. Розрахунковий опір стиску (II гр. гр. ст.) R_b,ser=15 МПа, R_bt,ser=1,4 МПа.

Початковий модуль пружності бетону заводського виготовлення E_b=24000МПа.

Арматура елементів нижнього поясу залежить від розрахункового навантаження. Арматура елементів нижнього поясу класу А-III. Розрахунковий опір при розтягу повздовжньої арматури R_s=365 МПа й R_su=290 МПа. Модуль пружності E_s=2∙10⁵ МПа.

Ферма бетонується в металевій опалубці з механічними натягуванням арматури на упори стенду. Передаточна міцність бетону на момент зняття арматури з упорів має бути не менше R_bp≥11 МПа і не менше R_bp≥50%В. R_bp=0,6∙В=28 МПа

До ферми ставляться вимоги 3^-ої категорії тріщиностійкості: утворення тріщин дозволяється допустимою величиною [a_crc1]=0,2мм від дії довготривалого експлуатаційного навантаження та [a_crc,sh]=0,4мм – від дії постійного.

Будівля належить до 2^-го класу з відповідальності, коефіцієнт γ_n=0,95.

На ферму не діють навантаження короткочасної дії.

Коефіцієнт умови роботи бетону прийметься 0,9.

2.2. Збір навантаження на ферму

2.2.1. Постійне навантаження

Власна вага ферми розподілена по довжині ферми не рівномірно, але для спрощення розрахунків вважаємо власну вагу теж прикладеною у вузлах. Власна вага ліхтаря прикладена не рівномірно, але у вузли. Сили Р₁ і Р₂ від ліхтаря прикладаються згідно схеми.

Р₃

Р₄

Р₅

Р₂

Р₆

Р₁

Р₇

Рис. 2.1. – До розрахунку постійного навантаження

2.2.1.1. Постійне експлуатаційне навантаження

Постійне експлуатаційне навантаження дорівнює характеристичному значенню, визначимо його за формулою:

,

де і – номер вузла на розрахунковій схемі;

– навантаження від ваги ферми, G_ф, (кН), розділеної на довжину ферми L_ф,(м) і помноженої на крок вузлів 3 м;

– навантаження від плити й покрівлі,

де В – крок ферм, м;

7– характеристичне постійне навантаження на 1 м² покриття, беремо із таблиці 1.1.

– сила від ліхтаря, яке відповідає даній точці: , .

,

,

.

2.2.1.2. Граничне розрахункове постійне навантаження

Граничне розрахункове постійне навантаження отримуємо шляхом множення характеристичного значення на коефіцієнт надійності з навантаження, який для залізобетонних конструкцій дорівнює γ_f = 1,1:

,

,

де – постійне розрахункове граничне навантаження від плити і покрівлі, взяте із табл.1.1.

,

,

.

2.2.2. Снігове навантаження

2.2.2.1. Снігове розрахункове граничне навантаження

Снігове розрахункове граничне навантаження у вузли ферми визначається за формулою:

S_і^гр = S_m∙ В ∙ b_і ∙ γ _n,

де S_m = S₀ ∙ γ_fm∙ С,

С = С_alt ∙ С_e ∙ μ, таким чином:

S_і^гр = S_о∙γ_fm ∙ С_alt ∙ С_e ∙ В ∙ γ _n ∙ μ_і ∙ b_і,

де S_і^гр – розрахункова снігова зосереджена сила в і^-тому вузлі,

S_о – характеристичне значення снігового навантаження згідно місця будівництва (S_о=1,27кПа);

γ_fm – коефіцієнт надійності за граничним значенням снігового навантаження, вибирається згідно норм «Навантаження і впливи» відповідно до терміну, на який проектується будівля;

С_alt – коефіцієнт, який враховує висоту будівлі над рівнем моря, при Н < 0,5 км С_alt =1;

С_e – коефіцієнт, що враховує особливості експлуатації, для холодної покрівлі при ухилах > 3% і при виробництві з підвищеною тепловіддачею С_е = 0,8 , при відсутності даних – С_е = 1;

В – крок ферм, м;

b_і – ширина майданчика для збирання зосередженої і^-тої сили (вздовж ферми), в загальному випадку при однаковому коефіцієнті μ на відстані від одної до іншої сили b_і = 3 м,

γ _n – коефіцієнт надійності за класом будівлі, 0,95;

μ – коефіцієнт переходу від горизонтальної поверхні землі до поверхні покрівлі, він різний для різних силуетів будівлі, залежить від наявності перепадів висот, від нахилу даху. Вибирається згідно норм «Навантаження і впливи».

μ₁=1,

μ₂=1+0,1∙6/9=1,06,

μ₂=1+0,5∙6/3,5=1,86.

1 схема μ=1

2 схема μ=1,06 μ=0,8

6000

9000

9000

3 схема μ=1,06 μ=0,8

4 схема μ=1 μ=1,86

6000

3500

5500

5 схема μ=1 μ=1,86

Рис. 2.2. Схеми завантаження ферми

1 схема: .

,

,

.

2 схема: , , .

3 схема: .

,

,

,

.

4 схема: , , ,

.