Расчет и конструирование стропильных конструкций
В задании на курсовую работу определено очертание совмещенной кровли здания. Чаще это очертание верхнего пояса стропильных конструкций. Однако это не является обязательным, т.к. плиты покрытия могут опираться по углам на “пеньки”.
Стропильные конструкции могут быть решены принципиально двояко: балочного типа и пространственными. При балочном типе на колонны опираются сборные балки, фермы, арки, пролет между которыми перекрывают сборными плитами чаще ребристого типа.
В пространственном типе покрытия решаются в виде оболочки, которая по углам опирается на колонны, перекрывая пролет.
Данный вид покрытия наиболее эффективен по расходу материалов, архитектурной выразительности, т.к. оболочка сочетает в себе несущие и ограждающие функции, а также позволяет материалу работать в выгодном двухосном напряженном состоянии.
С точки зрения простоты конструкции и производства работ наибольшее распространение получил балочный тип покрытия.
при пролетах до 18 м целесообразны в качестве основных несущих конструкций балки покрытия различного очертания и конструктивного решения. При больших пролетах следует отдать предпочтение фермам, аркам. Данные по конструктивному решению строительных балок приведены в [1, с.28, 30].
Нагрузка на балки от веса покрытия и снега передается через ребра плит в виде сосредоточенных сил. Вместо сосредоточенной нагрузки в расчет можно вводить приведенную, равномерно распределенную.
Нагрузка от фонаря на балку передается через стойку в виде сосредоточенных сил.
Строительные балки рассматриваются как свободно лежащие на двух опорах с расчетным пролетом между центрами шарнирных опираний в узлах. Конструктивный расчет балки производится по прочности нормального и наклонного сечений для всех стадий работы балки: изготовление, транспортирование, монтаж, эксплуатация.
Примеры расчета и конструирования строительных балок даны в [17, с.226-284; 26, с.451-458; 2, с.126-143; 12, с.340-359].
Строительные фермы различных очертаний и конструктивных решений приведены в [1, с.420-430; 24, с.324-336; 30, с.192-212].
Расчет ферм включает в себя статический расчет, расчет элементов и узлов ферм, а также стыков для сборных ферм.
Раскосная ферма является статически определимой системой с шарнирами во всех узлах и узловой нагрузкой. Усилия в стержнях фермы определяются аналитически или графически (по диаграмме Максвелла-Кремоны). При неузловой передаче нагрузки в верхнем поясе ферму можно рассматривать как неразрезную балку, опорами которой являются узлы фермы.
Расчет фермы производят раздельно для постоянной нагрузки, I варианта снеговой нагрузки, II варианта снеговой нагрузки. Затем находят максимальное значение усилия в элементах фермы и по нему ведут расчет поясов и решетки, если различные схемы загружения вызывают в данном стержне усилия одного знака. При различных знаках усилий учитываются наибольшие усилия с разными знаками.
Прочность сечений поясов и решетки рассчитывают как сжатых и растянутых элементов. Расчетная длина сжатых элементов в плоскости и из плоскости фермы различна и принимается по [1, табл. XIII; 5, с.427]. Примеры расчета ферм даны в [11, с.54-78, 2, с.74-78; 9,с.186-203; 1, с.704-711].
Безраскосные фермы отличаются более простым устройством узлов и технологией изготовления, а также более рационально позволяют использовать межферменное пространство. В статическом отношении безраскосные фермы представляют собой многократно неопределимые системы. Однако имеются таблицы значения усилий (момент и продольная сила) в элементах фермы от единичных нагрузок, определенных по методу сил на ЭВМ. Умножая табличные значения от единичных сил на их действующую величину, находят усилия от каждого фактического загружения. При конструктивном расчете элементы фермы рассчитываются как внецентренно-сжатые или внецентренно-растянутые. Примеры расчета безраскосной фермы даны в [14, с.69-77].