3 .Расчет предварительно напряженной стропильной конструкции

В качестве стропильной конструкции выступает железобетонная ферма с параллельными поясами, пролетом 22 м и с шагом колонн 12 м. Размеры панелей принимаются под плиты покрытия шириной 2,2 м.

Предварительно напряженный нижний пояс армируется арматурой класса S1400 с натяжением на упоры.

Верхний пояс и элементы решетки (раскосы и стойки) армируются сварными каркасами из стали S500. Ферма изготавливается из бетона С35/45.

3.1 Подсчет нагрузок

Номинальный пролет фермы l_eff = 22,0 м, расчетный пролет l₀=22-2·0,15=21,7 м, расстояние между фермами вдоль здания b=12,0 м, высоту фермы принимаем h_ф=3,0 м.

Ферма изго­товляется с монолитными поясами и закладной решеткой. Все элементы фермы выполняются прямоугольными в поперечном сечении.

Принимаем равномерно распределенную нагрузку: постоянную от покрытия; временную (снеговую). Собственный вес фермы составит 7.33 т, а на 1 м длины составит 7.33/21.7=0,34 т.

Все нагрузки на ферму прикладываются в виде сосредоточенных грузов в местах опирания продольных ребер крупнопанельного настила. Собственный вес фермы для упрощения расчета учитывается в виде сосредоточенных грузов в уз­лах верхнего пояса.

Таблица 3.1. Определение нагрузки.

Наименование элементов	Нормативная нагрузка, кПа	Коэффициент надежности по нагрузке	Расчетная нагрузка, кПа
Постоянная: от веса теплоизоляционного ковра и настила	3,155	1,35	4,259
От собственного веса фермы GФ=115 кН.	0,34	1,35	0,459
Итого	gн=3,495		g=4,718
Временная нагрузка (снеговая)	1,2	1,5	1,8

Узловая постоянная нагрузка на ферму:

Узловая временная нагрузка на ферму:

Значение узловых нагрузок для определения расчетных сочетаний усилий:

а) при расчете по предельным состояниям первой группы:

- основное сочетание

G_sd+Q_sd=124,56+47,52=172,08 кН/м,

б) при расчете по предельным состояниям второй группы:

- нормативное (редкое) сочетание

G_sd,n+Q_sd,n=97,27+31,68=128,95 кН/м,

- частое сочетание

G_sd,n+ψ₁·Q_sd,n=97,27+0,5·31,68=113,11 кН/м.

- практически постоянное сочетание

G_sd,n+ψ₂·Q_sd,n=97,27+0,3·31,68=106,77 кН/м,

3.2 Определение усилий в элементах фермы

Упрощенный расчет предварительно напряженных железобетонных стропильных ферм обычно производится с учетом того, что в узлах имеются шарниры, которые обеспечива­ют свободный поворот стержней при деформации. Каждый элемент фермы оста­ется прямолинейным и находится под воздействием только продольных осевых сил. Усилия в элементах фермы определяем построением диаграммы Максвелла-Кремоны.

Рисунок 3.1 – Диаграмма Максвела-Кремоны

Таблица 3.2. Определение усилий в стержнях

Элементы ферм	Номер стержня	Расчетные усилия от узловой нагрузки, кН
		От единичной нагрузки	От основного сочетания 172.08кН/м	От частого сочетания 113.11кН/м	От практически постоянного сочетания 106.77кН/м
Верхний пояс	1-В; 15-К	0	0	0	0
	С-3; D-4; 12-I; 13-J	- 5.87	-1010.11	-663.96	-626.74
	E-6; F-7; 9-G; 10-H	- 8.8	- 1514.31	-995.37	-939.57
Нижний пояс	2-O; 14-O	3.3	567.87	373.26	357.34
	5-O; 11-O	7.7	1322.01	870.95	822.13
	8-O	9.17	1577.98	1037.22	979.08
Стойки	A-1; 15-L	- 0,5	-86.04	-56.56	-53.39
	3-4; 6-7; 9-10; 12-13	- 1	- 172.08	-113.11	-106.77
Раскосы	1-2; 14-15	-5.58	-960.2	-631.15	-595.78
	2-3; 13-14	4,34	746.33	490.9	463.38
	4-5; 11-12	-3.1	-533.45	-350.64	-330.99
	5-6; 10-11	1.86	320,06	210.38	198.59
	7-8; 8-9	-0,62	- 106,69	-70.122	-66.2