4. Расчет и конструирование стропильной фермы
4.1 Исходные данные.
Шаг колонн в поперечном направлении: l1 = 6,5 м.
Шаг колонн в продольном направлении: l2 = 14 м.
Габариты площадки в плане – 3х3.
Снеговой район –IIБ s0=1,2 кПа.
Высота фермы hф = 2,1 м.
Класс стали ферм– С255.
Класс ответственности здания: n = 1,05.
Сварка полуавтоматическая (ГОСТ 14771-76*) в углекислом газе (ГОСТ 8050-85) проволокой СВ-08Г2С (ГОСТ 2246-70*) 1,4–2мм.
4.2 Сбор нагрузок на ферму.
Рисунок – План покрытия здания
Рисунок – Схема фермы
Таблица 4.1 Сбор нагрузок на стропильную ферму |
||||
№ п/п |
Состав покрытия |
Норматив-ная
нагрузка
|
Коэффициент
надёжности по нагрузке
|
Расчётная нагрузка
|
Постоянная нагрузка |
||||
1.
|
Гидроизоляция: мастичный гидроизоляци-онный ковер из трех слоев модифи-цированного полимерами битума и двух слоев стеклоткани |
0,1
|
1,3
|
0,13
|
2.
|
Выравнивающиеся
и противопожарные слои: Выравнивающий
цементно-песчаный раствор марки 50
|
0,22
|
1,3
|
0,286
|
3. |
Утеплитель:
газосиликатные плиты |
1,6 |
1,1 |
1,76 |
4. |
Пароизоляция из фольгоизола |
0,05 |
1,2 |
0,06 |
5. |
Стальной
профилированный настил Н57-750-0,7 по ГОСТ
24045
|
0,083 |
1,05 |
0,087 |
6. |
Стальные прогоны из прокатных или холодногнутых швеллеров при пролете 6 м |
0,05 |
1,01 |
0,0505 |
7. |
Стропильные фермы со связями |
0,2 |
1,05 |
0,21 |
|
Итого постоянная нагрузка: |
2,303 |
– |
2,5835 |
Переменная (снеговая) нагрузка |
||||
8. |
Снеговая нагрузка |
1,2 |
1,5 |
1,8 |
|
Итого нагрузка: |
|
|
4,3835 |
,
кПа
.
,
кПа
по жёсткому утеплителю.
кН/м
где
- коэффициент надёжности по нагрузке,
для снеговой нагрузки на покрытие
принимаем в зависимости от отношения
нормативного веса покрытия
к нормативному весу снегового покрова
.
т.к.
,
то
.
Рассчитаем узловую нагрузку на ферму:
Для средних узлов:
Для крайних узлов:
Рисунок –
Геометрическая схема фермы
4.3 Статический расчет фермы.
Статический расчет фермы для автоматизации и упрощения производим в программном комплексе Lira 9.6. Результаты расчета приведены ниже.
Результаты вычислений приведены ниже.
Для произведения расчета зададимся первоначальными жесткостями стержней фермы: для верхнего и нижнего поясов стержни из равнополочных уголков 90х6, для раскосов – из равнополочных уголков 63х5.
Таблица 4.2 Жесткости стержней |
||
Тип жесткости |
Имя |
Параметры (сечения-(см) жесткости-(кН,м) расп.вес-(кН,м)) |
1
|
Два уголка 90 x 90 x 6 (Верхний пояс)
|
q=0.16329 |
EF=437132,EIy=338 |
||
EIz=714,GIk=2.28 |
||
Y1=1.72,Y2=1.72,Z1=3.18,Z2=1.18,RU_Y=0,RU_Z=0 |
||
2
|
Два уголка 90 x 90 x 6 (Нижний пояс)
|
q=0.16329 |
EF=437132,EIy=338 |
||
EIz=714,GIk=2.28 |
||
Y1=1.72,Y2=1.72,Z1=1.18,Z2=3.18,RU_Y=0,RU_Z=0 |
||
3
|
Два уголка 63 x 63 x 5 (Раскос)
|
q=0.0943417 |
EF=252556,EIy=95.2 |
||
EIz=222,GIk=0.894 |
||
Y1=1.29,Y2=1.29,Z1=2.17,Z2=0.826,RU_Y=0,RU_Z=0 |
||
Ниже представлены следующие схемы: схема нумерации стержней и узлов, схема прогиба фермы, эпюры продольных усилий в стержнях фермы, схема распределения усилий.
Рисунок – Нумерация стержней и узлов
Рисунок – Схема прогиба фермы
Рисунок – Эпюры усилий в стержнях фермы
Рисунок – Схема распределения усилий в стержнях фермы
Значения усилив стержнях приведены в таблице 4.3
Таблица 4.3 Усилия в стержнях фермы |
||||
№ элем |
№ сечен |
Усилия N (кН) |
Тип элем |
№ загруж |
1 |
1 |
385.821 |
10 |
1 |
2 |
385.821 |
10 |
1 |
|
2 |
1 |
694.478 |
10 |
1 |
2 |
694.478 |
10 |
1 |
|
3 |
1 |
385.821 |
10 |
1 |
2 |
385.821 |
10 |
1 |
|
4 |
1 |
0.000 |
10 |
1 |
2 |
0.000 |
10 |
1 |
|
5 |
1 |
617.314 |
10 |
1 |
2 |
617.314 |
10 |
1 |
|
6 |
1 |
617.314 |
10 |
1 |
2 |
617.314 |
10 |
1 |
|
7 |
1 |
617.314 |
10 |
1 |
2 |
617.314 |
10 |
1 |
|
8 |
1 |
617.314 |
10 |
1 |
2 |
617.314 |
10 |
1 |
|
9 |
1 |
0.000 |
10 |
1 |
2 |
0.000 |
10 |
1 |
|
10 |
1 |
-49.860 |
10 |
1 |
2 |
-49.860 |
10 |
1 |
|
11 |
1 |
-99.720 |
10 |
1 |
2 |
-99.720 |
10 |
1 |
|
12 |
1 |
-99.720 |
10 |
1 |
2 |
-99.720 |
10 |
1 |
|
13 |
1 |
-49.860 |
10 |
1 |
2 |
-49.860 |
10 |
1 |
|
14 |
1 |
459.356 |
10 |
1 |
2 |
459.356 |
10 |
1 |
|
15 |
1 |
275.614 |
10 |
1 |
2 |
275.614 |
10 |
1 |
|
16 |
1 |
-91.871 |
10 |
1 |
2 |
-91.871 |
10 |
1 |
|
17 |
1 |
-91.871 |
10 |
1 |
2 |
-91.871 |
10 |
1 |
|
18 |
1 |
275.614 |
10 |
1 |
2 |
275.614 |
10 |
1 |
|
19 |
1 |
459.356 |
10 |
1 |
2 |
459.356 |
10 |
1 |
|