4. Расчет и конструирование стропильной фермы
4.1. Данные для проектирования
Ферма проектируется предварительно напряженной на пролет 24 м, цельной при шаге ферм 6 м. Геометрическая схема фермы показана на рис. 15.
Рис. 15. Геометрическая схема
Напрягаемая арматура нижнего пояса – из канатов класса К-7 диаметром 15 мм с натяжением на упоры:
МПа;
МПа;
МПа.
Сжатый пояс и остальные элементы решетки
фермы армируются арматурой класса
А-III:
МПа
(
мм);
МПа.
Хомуты класса А-I.
Бетон тяжелый класса В20;
МПа;
МПа;
МПа;
;
МПа.
Прочность бетона к моменту обжатия
МПа.
4.2. Определение нагрузок на ферму
При определении нагрузок на ферму принимаем во внимание, что расстояние между узлами по верхнему поясу (панель фермы) составляет 3 м. Плиты покрытия имеют ширину 3 м, что обеспечивает передачу нагрузки от ребер плиты в узлы верхнего пояса и исключает влияние местного изгиба.
Рассматриваем загружение фермы постоянной нагрузкой и снеговой нагрузкой с полным нормативным значением по всему пролету фермы кратковременно действующая (снеговая нагрузка с пониженным нормативным значением для II района не рассчитывается в соответствии с [1, п. 1.7, к]);
Вес фермы 115 кН учитываем в виде сосредоточенных грузов, прикладываемых к узлам верхнего пояса.
Подсчет нагрузок сводим в табл. 5.
Таблица 5
Нагрузки на покрытие
Нагрузки |
Нормативная нагрузка, кН/м2 |
Коэффициент надежности по нагрузке f >1 |
Расчетная нагрузка, кН/м2 |
Постоянная: - собственный вес кровли; - собственный вес плит; - собственный вес ферм Итого постоянная |
1,526 1,470 1,05 4,046 |
1,2 – 1,3 1,1 1,1 |
2,016 1,617 1,155 4,78 |
Временная снеговая |
1,0 |
1,4 |
1,4 |
Вес кровли и плит покрытия берем по
табл. 2, вес фермы на 1 м2 определяется
как:
кН.
Узловые расчетные нагрузки по верхнему поясу:
постоянная
кН,
где d – панель фермы, B – шаг ферм;
снеговая кратковременная
кН.
Узловые нормативные нагрузки по верхнему поясу:
постоянная
кН;снеговая кратковременная
кН.
4.3. Определение усилий в элементах фермы
Железобетонная ферма с жесткими узлами представляет собой статически неопределимую систему. На основании опыта проектирования и эксплуатации установлено, что продольные усилия в элементах пояса и решетки фермы слабо зависят от жесткости узлов. Поэтому продольные усилия в фермах определяем, считая узлы фермы шарнирными. Изгибающие моменты, возникающие в жестких узлах, несколько снижают трещиностойкость в элементах фермы, что учитывается в расчетах трещиностойкости путем введения опытного коэффициента i = 0,85.
Схемы загружения фермы показаны на рис. 16.
Эпюры продольных усилий от загружений, полученные при помощи программы SCAD, приведены в прил. 3. Усилия в элементах фермы сведены в табл. 6; знаки усилий: «+» при растяжении, «–» при сжатии. Обозначения элементов фермы в табл. 7 – в соответствии с рис. 17.
Таблица 6
Усилия в элементах фермы
Элемент |
От постоянной нагрузки |
От полной снеговой нагрузки |
От постоянной и снеговой нагрузок |
|||
нормативной |
расчетной |
нормативной |
расчетной |
нормативной |
расчетной |
|
В1 |
-576,08 |
-684,16 |
-142,38 |
-199,34 |
-718,46 |
-883,5 |
В2 |
-569,9 |
-676,82 |
-140,86 |
-197,2 |
-710,76 |
-874,02 |
В3 |
-575,05 |
-682,94 |
-142,13 |
-198,98 |
-717,18 |
-881,92 |
В4 |
-575,97 |
-684,03 |
-142,36 |
-199,3 |
-718,33 |
-883,33 |
Н1 |
504,45 |
598,73 |
124,8 |
174,45 |
629,25 |
-773,18 |
Н2 |
539,42 |
640,62 |
133,82 |
188,65 |
673,24 |
-829,27 |
Н3 |
564,34 |
670,22 |
139,48 |
195,28 |
703,82 |
-865,5 |
Н4 |
574,77 |
682, 51 |
142,06 |
198,88 |
716,83 |
-881,39 |
С1 |
14,15 |
16,8 |
3,5 |
4,89 |
17,65 |
21,69 |
С2 |
-6,44 |
-7,65 |
-1,59 |
-2,23 |
-8,03 |
-9,88 |
С3 |
-6,55 |
-7,78 |
-1,62 |
-2,27 |
-8,17 |
-10,05 |
С4 |
-5,58 |
-6,63 |
-1,38 |
-1,93 |
-6,96 |
-8,56 |