3 Расчет несущих конструкций покрытия и подбор сечения элементов
Необходимо подобрать сечение стержней и решить узлы клеедеревянной фермы пролетом 21,3м со стальным нижним поясом и опорными раскосами. Шаг ферм – 4м. Принимаем для проектирования древесину второго сорта и сталь Вст3пс6-1.
3.1 Выбор конструктивной схемы
Заданный
уклон настила i=1/10,
,
,
.
Высота
фермы в середине пролета принимаем 1/6
длины пролета здания:
Высота фермы на опорах:
Находим длину верхнего пояса фермы:
Длина стержней по нижнему поясу dH=7,1м; по верхнему – dB=21,41/6=3,57м; стоек – lc1=2,5м, lc2=3,23м раскосов lp1=4,57м, lp2=5,06м, Схема фермы представлена на рисунке 5.
Рисунок 5 – Металлодеревянная ферма
Двумя линиями на рисунке обозначаются деревянные элементы, одной – стальные.
3.2 Статический расчет
Нагрузки от покрытия и от веса прогонов передаются на ферму сосредоточенными нагрузками, приложенными в узлах фермы (рисунок 6).
Рисунок 6 – Схема приложения сосредоточенных нагрузок от конструкции покрытия
Таблица 3 – Нагрузка от веса конструкций покрытия
Наименование нагрузки |
Нормативная нагрузка. кН/м |
Коэффициент надежности по нагрузке |
Расчетная нагрузка. кН/м2 |
Рулонный ковер |
0,06 |
1,1 |
0,066 |
Стяжка – 1см |
0,18 |
1,1 |
0,198 |
Вес настила |
0,2 |
1,1 |
0,22 |
Минераловатные плиты – 10см |
0,125 |
1,1 |
0,138 |
Пароизоляция |
0,01 |
1,1 |
0,011 |
Итого |
0,575 |
|
0,633 |
Вес прогонов |
0,12 |
1,1 |
0,132 |
Снеговая нагрузка |
1 |
1,6 |
1,6 |
Собственный вес фермы |
0,4 |
1,1 |
0,44 |
Рассмотрим 1 вариант распределения снеговой нагрузки (рисунок 7):
Рисунок 7 – Первый вариант снегового загружения
F1=3,55/2∙4∙(1,6+0,633)+4∙0,132=16,38 кН;
F2=F3=3,55∙4∙(1,6+0,633)+4∙0,132=32,24 кН;
F4=3,55∙4∙(1,6/2+0,633)+4∙0,132=20,88 кН;
F5=F6=3,55∙4∙(0+0,633)+4∙0,132=9,52 кН;
F7=3,55/2∙4∙(0+0,633)+4∙0,132=5,02 кН.
Рассмотрим 2 вариант распределения снеговой нагрузки (рисунок 8):
Рисунок 8 – Второй вариант снегового загружения
F1=3,55/2∙4∙(0+0,633)+4∙0,132=5,02 кН;
F2=F3=3,55∙4∙(0+0,633)+4∙0,132=9,52 кН;
F4=3,55∙4∙(1,6/2+0,633)+4∙0,132=20,88 кН;
F5=F6=3,55∙4∙(1,6+0,633)+4∙0,132=32,24 кН;
F7=3,55/2∙4∙(1,6+0,633)+4∙0,132=16,38 кН.
Рассмотрим 3 вариант распределения снеговой нагрузки (рисунок 9):
Рисунок 9 – Третий вариант снегового загружения
F1=F7=3,55/2∙4∙(1,6+0,633)+4∙0,132=16,38 кН;
F2=F3=F4=F5=F6=3,55∙4∙(1,6+0,633)+4∙0,132=32,24 кН.
По всей длине фермы действует распределенная нагрузка от веса фермы: qф=0,44 кН/м.
Расчет напряжений и моментов, возникающих в узлах данной фермы, ведем с помощью специализированных программ на ЭВМ, результаты сводим в таблицу 4.
Таблица 4 – Расчетные усилия в стержнях фермы
№ стержня |
Усилия от: |
Расчетные усилия |
||||
Собственного веса qф=0,44кН/м |
Снеговой нагрузки s=1,6 кН/м |
|||||
На левой полуферме |
На правой полуферме |
На всей ферме |
Сжатие, кН |
Растяжение кН |
||
1 |
5,103 |
73,2067 |
19,1016 |
98,1722 |
|
103,2752 |
2 |
7,520 |
82,4264 |
82,4264 |
142,828 |
|
150,348 |
4 |
-0,315 |
-1,5729 |
-0,8722 |
-2,1189 |
-2,4339 |
|
5 |
-7,564 |
-96,1457 |
-66,4216 |
-140,85 |
-148,414 |
|
6 |
-7,217 |
-96,0253 |
-66,731 |
-141,013 |
-148,23 |
|
10 |
-0,893 |
-17,4636 |
-3,4321 |
-17,8521 |
-18,7451 |
|
11 |
-6,550 |
-92,1543 |
-50,4252 |
-123,532 |
-130,082 |
|
12 |
2,745 |
28,497 |
33,1681 |
53,4268 |
|
56,1718 |
13 |
-1,631 |
-31,2886 |
-4,8251 |
-31,2907 |
-32,9217 |
|
14 |
-0,155 |
18,6746 |
-22,5652 |
-3,3684 |
-22,7202 |
|
Рисунок 10 – Нумерация стержней