3. Конструирование и расчет фермы

Геометрические размеры фермы представлены на рисунке 4.1. Расчетный пролет фермы м. Расчетная высота фермы м. Решетка фермы треугольная.

Радиус оси верхнего пояса:

, (4.1)

м.

Длина дуги верхнего пояса:

, (4.2)

м,

где - центральный угол, , откуда .

В соответствии с заданной схемой фермы, длину верхнего пояса разбиваем на четыре равных панелей, а длину нижнего пояса - на три. Длина панели верхнего пояса: м.

3.1 Статический расчет

Нагрузки от покрытия на 1 м² горизонтальной проекции:

, (4.3)

кН/м²,

кН/м²,

где кН/м – нормативная постоянная нагрузка

кН/м –расчетная постоянная нагрузка;

Нагрузка от снега:

, (4.4)

кН/м²,

кН/м²,

где кН/м – нормативная снеговая нагрузка;

где кН/м –расчетная снеговая нагрузка;

Нагрузка от собственного веса фермы:

, (4.5)

кН/м².

где - коэффициент собственной массы для металлодеревянной фермы.

Постоянная нагрузка от покрытия на 1м² горизонтальной проекции с учетом коэффициента и массы фермы равна:

Нормативная кН/м²,

Расчетная кН/м²,

где - коэффициент надежности по нагрузке для деревянных конструкций.

Снеговая нагрузка, распределенная по треугольнику:

кН/м²,

кН/м²,

где -коэффициент надежности для снеговой нагрузки, при отношении

- коэффициент, учитывающий форму покрытия для снеговой нагрузки по второму варианту при .

Постоянная нагрузка на 1 м. п.:

, (4.6)

кН/м,

Снеговая нагрузка на 1 м.п. плиты:

, (4.7)

кН/м,

кН/м.

Для определения расчетных усилий в элементах сегментной фермы рассматриваем следующие сочетания постоянной и временной нагрузки на горизонтальную проекцию:

постоянная и временная по всему пролету – для определения усилий в поясах;

постоянная нагрузка по всему пролету и временная нагрузка на половине пролета – для определения усилий в элементах решетки.

Поскольку ветровая нагрузка разгружает ферму- в расчетах ее не учитываем.

В расчете сегментной фермы рассматриваем 4 варианта загруения: равномерно распределенная по всему пролету; распределенная по закону треугольника на каждой половине пролета; равномерно распределенная снеговая нагрузка на 1 половине пролета; распределенная по закону треугольника снеговая нагрузка на половине пролета.

Определяем усилия в элементах фермы от постоянной и временной нагрузок, полученные значения заносим в таблицу 4.1.

Таблица 4.1 Усилия в элементах фермы

Элемент фермы	Стержни	От постоянной нагрузки кН/м	От снеговой нагрузки кН/м			От снеговой нагрузки кН/м			Расчетные усилия
			слева	справа	по пролету	слева	справа	по пролету	+	-
Верхний пояс	О1	-46,74	-20,61	-10,03	-30,64	-32,31	-6,16	-38,47		85,21
	О2	-42,48	-16,56	-11,29	-27,85	-23,89	-6,91	-30,8		73,28
	О3	-42,48	-11,26	-16,59	-27,85	-13,82	-11,94	-25,76		70,33
	О4	-46,74	-10,03	-20,61	-30,64	-12,31	-16,16	-28,47		77,38
Нижний пояс	И1	41,4	18,25	8,89	27,14	28,62	5,45	34,07	75,47
	И2	42,61	13,97	13,96	27,93	17,14	8,56	25,70	70,54
	И3	41,4	8,89	18,25	27,14	10,9	14,32	25,22	68,54
Решетка	Д1	0,86	-3,05	3,61	0,56	-8,18	2,22	-5,96	4,47	7,32
	Д2	-0,96	3,4	-4,03	-0,63	9,12	-2,48	6,64	8,16	4,99
	Д3	-0,96	-4,03	3,4	-0,63	-4,95	4,56	-0,39	3,6	5,91
	Д4	0,86	3,62	-3,06	0,56	4,4	-4,09	0,35	5,3	3,23

где кН – расчетное усилие в стержне О1;

кН/м – расчетная постоянная нагрузка на 1 м.п. длины фермы;

- расчетное усилие в стержне О1 от единичной вертикальной нагрузки;

м – пролет здания.