3.2. Сбор нагрузок
Постоянные нагрузки на 1 м2 от массы конструкций покрытия приведены в таблице 2.
Т а б л и ц а 2 - Сбор нагрузок.
№ п/п |
Вид нагрузки |
Нормативная
нагрузка |
Коэффициент надежности по нагрузке, |
Расчетная нагрузка
|
|
1. |
Защитный слой 15 мм из гравия, втопленного в мастику |
0,3 |
1,3 |
0,39 |
|
2. |
Водоизоляционный ковер из трех слоев рубероида |
0,1 |
1,3 |
0,13 |
|
3. |
Утеплитель 100 мм из плитного
пенопласта ( |
0,05 |
1,2 |
0,06 |
|
4. |
Пароизоляция из одного слоя рубероида |
0,05 |
1,2 |
0,06 |
|
5. |
Профилированный настил t = 1 мм |
0,155 |
1,05 |
0,16 |
|
6. |
Стальной каркас комплексной панели |
0,13 |
1,05 |
0,14 |
|
7. |
Собственная масса металлической конструкции фермы и связей |
0,20 |
1,05 |
0,21 |
|
Итого общая нагрузка |
0,985 |
|
1,15 |
||
,
,
)
Узловая нагрузка от веса конструкций покрытия
Временная узловая
нагрузка от массы снегового покрова.
Для города Магнитогорска
.
,
т.к.
Узловая нагрузка
,
т.к.
,
что больше
(см.
СНиП 2.01.07-85 п.5.7).
3.3. Определение усилий в элементах фермы
Рисунок 12. Геометрическая схема фермы из уголков и тавров для L = 36 м.
Рассмотрим определение усилия в панели верхнего пояса В3:
- от постоянной
нагрузки -
;
- от снеговой
нагрузки -
.
Где
- усилие в панели от загружения вертикальной
единичной силой (по справочной таблице
14 [3]) .
Результаты расчета сводим в таблицу 3.
Т а б л и ц а 3 - Вычисление усилий в стержнях фермы.
Элемент фермы |
Обозначение стержней |
Усилия от отдельных загружений, КН |
Расчетные усилия, КН |
||
Постоянная нагрузка
|
Снеговая нагрузка
|
Растяже-ние |
Сжатие |
||
Верхний пояс |
В1 |
|
|
|
|
В2 |
-310,50 |
-378,00 |
- |
-688,5 |
|
В3 |
-310,50 |
-378,00 |
- |
-688,5 |
|
В4 |
-474,03 |
-577,10 |
|
-1051,1 |
|
В5 |
-474,03 |
-577,10 |
|
-1051,1 |
|
Нижний пояс |
Н1 |
+167,70 |
+204,12 |
+371,8 |
|
Н2 |
+411,93 |
+501,48 |
+913,4 |
|
|
Н3 |
+494,73 |
+602,30 |
+1097,0 |
|
|
Раскосы |
Р1 |
-252,54 |
-307,44 |
|
-560,0 |
Р2 |
+202,90 |
+247,00 |
+450,0 |
|
|
Р3 |
-147,00 |
-179,00 |
|
-326,0 |
|
Р4 |
+87,00 |
+105,80 |
+192,8 |
|
|
Р5 |
-30,00 |
-36,54 |
|
-66,5 |
|
Стойки |
С1 |
-41,4 |
-50,4 |
|
-91,8 |
С2 |
-41,4 |
-50,4 |
|
-91,8 |
|
3.4. Определение расчетных длин стержней фермы
Определение расчетных длин стержней фермы производим в табличной форме (см. табл. 4) согласно указаниям СНиП «Стальные конструкции» и на основании справочных таблиц 14 и 26 [3].
3.5. Подбор сечений элементов
Расчет сжатых
элементов:
;
Расчет растянутых
элементов:
,
где
φ – коэффициент продольного изгиба, в первом приближении задается: для поясов 0,7-0,8, элементов решетки 0,5-0,6;
γс – коэффициент условий работы, равный для верхнего и нижнего пояса, опорного раскоса и всех растянутых раскосов 0,95; для сжатых раскосов и стоек при λ>60 – 0,8.
Подбор сечений в
панели В4
(
)
По сортаменту
(табл. 20 [3]) принимаем сечение Т17,5 ШТ2,
,
,
Проверка принятого сечения:
(по табл. 26 [3])
;
φ = 0,723 (по табл. 25[3]), отсюда
Аналогично производим подбор сечений всех остальных стержней. Конечные результаты записываем в табличной форме – см. табл. 4.
3.6. Расчет узлов фермы
3.6.1. Промежуточный узел фермы с заводским стыком верхнего пояса
Стык пояса смещен в панель с меньшим усилием (NB3< NB4); при этом величину смещения принимаем не менее 500 мм в фермах с поясами из тавров.
В фермах с поясами из тавров полки перекрываются одной накладкой, а стенки соединяются вставкой из листа толщиной, равной большей из толщин стенок соединяемых тавров.
Размеры накладки подбираем из условия равнопрочности:
Рисунок 13 - К подбору размеров накладок и вставок в фермах с поясами из тавров
Элемент фермы |
Обозначение |
Расчетное усилие, |
Сечение |
Площадь А,
|
Расчетная длина |
Радиусы инерции |
Гибкость |
Предельная
гибкость
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
||||||||||
Верхний пояс |
В1 |
- |
Т15ШТ2 |
37,8 |
280 |
280 |
3,86 |
4,8 |
73 |
58 |
120 |
0,95 |
315 |
|
конст. |
В2 |
-688,5 |
Т15ШТ2 |
37,8 |
300 |
300 |
3,86 |
4,8 |
78 |
62,5 |
120 |
0,95 |
315 |
0,624 |
291,9 |
|
В3 |
-688,5 |
Т15ШТ2 |
37,8 |
300 |
300 |
3,86 |
4,8 |
78 |
62,5 |
120 |
0,95 |
315 |
0,624 |
291,9 |
|
В4 |
-1051,1 |
Т17,5ШТ2 |
51,6 |
300 |
300 |
4,54 |
5,98 |
66 |
50 |
120 |
0,95 |
315 |
0,723 |
281,7 |
|
В5 |
-1051,1 |
Т17,5ШТ2 |
51,6 |
300 |
300 |
4,54 |
5,98 |
66 |
50 |
120 |
0,95 |
315 |
0,723 |
281,7 |
|
Нижний пояс |
Н1 |
+371,8 |
┴15ШТ1 |
33,9 |
580 |
580 |
3,93 |
4,7 |
148 |
123 |
250 |
0,95 |
315 |
- |
конст. |
Н2 |
+913,4 |
┴15ШТ1 |
33,9 |
600 |
900 |
3,93 |
4,7 |
153 |
191 |
250 |
0,95 |
315 |
- |
269,4 |
|
Н3 |
+1097,0 |
┴15ШТ2 |
37,8 |
600 |
900 |
3,86 |
4,8 |
155 |
191 |
250 |
0,95 |
315 |
- |
290,2 |
|
Раскосы |
Р1 |
-560,0 |
╦125х80х18 |
39,4 |
210 |
420 |
3,98 |
6,02 |
53 |
70 |
120 |
0,95 |
240 |
0,754 |
188,5 |
Р2 |
+450,0 |
╦90х6 |
21,2 |
348 |
435 |
2,77 |
4,02 |
126 |
108 |
400 |
0,95 |
240 |
- |
212,3 |
|
Р3 |
-326,0 |
╦100х10 |
38,4 |
348 |
435 |
3,05 |
4,48 |
114 |
97 |
150 |
0,8 |
240 |
0,454 |
187,0 |
|
Р4 |
+192,8 |
╦50х5 |
9,6 |
348 |
435 |
1,53 |
2,41 |
227 |
180 |
400 |
0,95 |
240 |
- |
201,0 |
|
Р5 |
-66,54 |
╦80х6 |
18,8 |
348 |
435 |
2,47 |
3,61 |
141 |
120 |
150 |
0,8 |
240 |
|
по [λ] |
|
Стойки |
С1 |
-91,8 |
╦80х6 |
18,8 |
252 |
315 |
2,47 |
3,61 |
102 |
87 |
150 |
0,8 |
240 |
|
Конс |
С2 |
-91,8 |
╦80х6 |
18,8 |
252 |
315 |
2,47 |
3,61 |
102 |
87 |
150 |
0,8 |
240 |
|
Конс |
|
,
,
Т а б л и ц а 4 - Подбор сечений элементов фермы из тавров.
В случае применения прогонов расчетная длина панелей верхнего пояса принимается lefy=lefx=2.
а) АВ = hr.t = 14,7х0,9 = 13,23 см2.
б) Ан
= bн.tн>Агп
b1.t1
= 20х1,3 = 26 см2,
где bн =
25,0+2х3,0 = 31 см;
tн
=
;
принимаем t1 = 9 мм; Ан = bн.tн = 31х0,9 = 27,9 см2 > 26 см2.
Прочность стыка проверяем по формуле:
Швы «3» прикрепления горизонтальной полки пояса к накладке рассчитываем по расчетному усилию, воспринимаемому накладкой.
Nн = Ан.σ = 27,9х16,74 = 467,0 КН. Принимаем kf=1,0 см,
+1
=
+1
= 15,4 см. Принимаем lw=16
см.
Вертикальная вставка прикрепляется к стенкам тавров стыковыми швами и ее прочность не проверяется.