1. Исходные данные.

• пролет здания - 30 м;

• шаг колонн - 12 м;

• тип покрытия – беспрогонное:

• геометрическая схема фермы – полигонального очертания;

• снеговой район- IV.

Схема фермы изображена на Рис. 1.

2. Определение нагрузки на ферму.

Основными нагрузками на стропильную ферму являются постоянная нагрузка от веса элементов конструкции покрытия и нагрузка от снега.

Постоянная нагрузка.

Постоянная нагрузка может быть определена в зависимости от вида покрытия. В соответствии с исходными данными тип покрытия - беспрогонный. На Рис. 2. представлена конструкция беспрогонного покрытия.

Рис.2. Конструкция беспрогонного покрытия.. 1 – защитный слой из гравия на битумной мастике (20 мм); 2 – четырехслойная рубероидная кровля; 3 – цементная стяжка (20 мм); 4- утеплитель – пенополистирол (h = 50 мм); 5- железобетонные плиты.

Сбор постоянных нагрузок проведен в табличной форме.

Таблица 1. Постоянные нагрузки.

Вид нагрузки	Нормативная, ,	Коэффициент перегрузки,	Расчетная, ,
Защитный слой из гравия на битумной основе,	40	1.3	52
Четырехслойная рубероидная кровля	20	1.3	26
Цементная стяжка	40	1.3	52
Пенополистирол ,	1	1.2	1.2
Железобетонные плиты	160	1.1	176
Собственный вес фермы	25	1.05	26.3
	291		338.8

Снеговая нагрузка.

Снеговая нагрузка для конструкций покрытия является основной. Расчетное значение снеговой нагрузки определяется по формуле: , где

- вес снегового покрова , зависящий от района строительства. Для климатического района IV 240

- коэффициент перегрузки. Принимается в зависимости от отношения .

=291/240=1,21.

Принимаем ;

- коэффициент, учитывающий неравномерное распределение снега по покрытию. зависит от конфигурации кровли. При угле наклона кровли .

Таким образом P=1,4·240·1=336 .

Линейная нагрузка на ферму собирается с грузовой полосы, ширина которой равна расстоянию между соседними колоннами.

Линейная нагрузка на ферму собирается с грузовой полосы, ширина которой равна расстоянию между соседними колоннами.

Линейная расчетная постоянная нагрузка на ферму определяется по формуле

, где

- ширина грузовой полосы.

G=338.8·12=4065.6 =4,07

Линейная расчетная снеговая нагрузка на ферму определяется по формуле

P’=P·B=336·12=4032 кг/м=4,03 т/м.

Вся нагрузка, действующая на ферму, обычно приложена к узлам фермы, к которым крепятся элементы кровельного покрытия. Величина узловой нагрузки в каждом узле пропорциональна ширине полос, с которых собирается нагрузка на них.

Вычислим узловые силы отдельно от постоянной и снеговой нагрузок.

, где

- длина панели верхнего пояса фермы.

=4.1·3=12,21 т.

=4,03·3=12,09 т.

3. Определение усилий в элементах фермы.

Особенность расчета стропильных ферм состоит в том, что они входят в состав поперечных рам каркаса здания и при действии внешней нагрузки работают совместно с колоннами. Но поскольку в данной курсовой работе ферма рассматривается отдельно, действие сил со стороны колонн рассматриваться не будут.

3.1 Определение усилий в стержнях фермы от расчетной узловой нагрузки.

В данной курсовой работе при определении усилий в стержнях будем рассматривать ферму как стержневую систему с шарнирами в узлах. Расчет фермы произведем в расчетно-вычислительном комплексе SCAD.

Расчетная схема:

количество элементов – 41; количество узлов – 22; количество неизвестных – 63.

Вычисленные расчетные усилия в стержнях фермы удобно свести в таблицу.

Результаты расчета:

Таблица 2. Расчетные усилия в стержнях фермы

Наименование элемента	№ эл-а SCSD	№ эл-а чертеж	Усилие			Расчетное усилие
			Полная L1+L2	Левая L1+L3	Правая L1+L4
Верхний пояс	7	5а	0	0	0	0
	8	6а	-136,1	-121,5	-99,0	-136,1
	9	6б	-136,1	-121,15	-99,0	-136,1
	10	7б	-247,3	-212,64	-187,39	-247,3
	11	7в	-247,3	-212,64	-187,39	-247,3
	12	8в	-284,37	-230,0	-230,0	-284,37
	13	8в’	-284,37	-230,0	-230,0	-284,37
	14	7’в’	-247,3	-187,39	-212,64	-247,3
	15	7’б’	-247,3	-187,39	-212,64	-247,3
	16	6’б’	-136,1	-99,0	-121,15	-136,1
	17	6’а’	-136,1	-99,0	-121,15	136,1
	18	5’а’	0	0	0	0
Нижний пояс	1	1 2	52,69	47,6	37,64	52,69
	2	2 3	200,97	176,16	148,92	200,97
	3	3 4	275,1	230,59	214,42	275,1
	4	4 3’	275,1	214,42	230,59	275,1
	5	3’ 2’	200,97	148,92	176,16	200,97
	6	2’ 1’	52,69	37,64	47,6	52,69
Стойки	19	1 5	-9,88	-9,88	-6,1	-9,88
	24	2 6	-19,77	-19,77	-12,21	-19,77
	27	3 7	-19,77	-19,77	-12,21	-19,77
	30	4 8	220,59	178,41	178,41	220,59
	33	3’ 7’	-19,77	-12,21	-19,77	-19,77
	36	2’ 6’	-19,77	-12,21	-19,77	-19,77
	41	1’ 5’	-9,88	-6,1	-9,88	-9,88
Раскосы	20	1 г	-139,44	-125,96	-99,6	-139,44
	21	5г	0	0	0	0
	22	га	-139,44	-125,96	-99,6	-139,44
	23	2а	92,73	81,78	68,23	92,73
	25	2б	-113,09	-95,91	-87,03	-113,09
	26	3б	51,52	40,56	42,78	51,52
	28	3в	-48,47	-31,29	-47,12	-48,47
	29	4в	10,3	-0,65	17,32	17,32
	31	4в’	10,3	17,32	-0,65	17,32
	32	3’в’	-48,47	-47,12	-31,29	-48,47
	34	3’б’	51,52	47,78	40,56	51,52
	35	2’б’	-113,09	-87,03	-95,91	-113,09
	37	2’а’	92,73	68,26	81,78	92,73
	39	а’г’	-139,44	-99,6	-125,96	-139,44
	40	5’г’	0	0	0	0
	38	1’г’	-139,44	-99,6	-125,96	-139,44

Т. к. ферма симметрична, то расчет можно произвести лишь для одной ее половины.

4. Подбор сечений стержней фермы.

Определив расчетные усилия в стержнях фермы, приступим к подбору их поперечных сечений. В стержнях фермы возникают только осевые усилия, поэтому задача сводится к подбору центрально сжатых и растянутых стержней.

Наиболее распространенным типом поперечного сечения стержней стропильных ферм является составное сечение из парных прокатных уголков. В курсовой работе будем подбирать поперечное сечение стержней стропильных ферм составленное из двух равнополочных уголков изготовленных из стали С255 с расчетным сопротивлением по пределу текучести .

4.1. Определение расчетной длины стержней фермы.

Верхний пояс.

По нормам расчетная длина верхнего пояса в плоскости фермы принимается равной расстоянию между центрами узлов верхнего пояса =3,0 м.

Расчетная длина верхнего пояса из плоскости фермы зависит от схемы размещения связей по верхним поясам ферм и от типа кровельного покрытия. При беспрогонном покрытии d=3,0 м.

Нижний пояс.

Расчетная длина нижнего пояса в плоскости фермы равна расстоянию между центрами узлов нижнего пояса =6,0 м. Расчетная длина нижнего пояса из плоскости фермы равна расстоянию между узлами нижнего пояса , закрепленными связями от горизонтальных смещений из плоскости фермы, . Расстояние зависит от схемы размещения связей жесткости по нижним поясам стропильных ферм. Поскольку в данной курсовой работе ферма рассматривается отдельно от здания, принимаем =6,0 м.

Промежуточные раскосы и стойки.

Расчетная длина в плоскости фермы промежуточных раскосов и стоек по нормам определяются по формуле , где

- геометрическая длина рассматриваемого стержня.

Расчетная длина из плоскости фермы промежуточных раскосов и стоек равна их геометрической длине .

Таблица 4. Расчетные длины раскосов и стоек.

Обозначение стержня	, м ( =0,8· )	,м
1г	1,64	2,05
5г	1,16	1,45
га	1,64	2,05
2а	2,672	3,34
2б	4,184	5,23
3б	2,672	3,34
3в	4,184	5,23
4в	2,672	3,34

Опорные раскосы.

Расчетную длину опорных раскосов в плоскости и из плоскости фермы (при отсутствии шпренгеля) принимают равной =3,2 м.