Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет» (ННГАСУ)

Факультет архитектуры и градостроительства

Кафедра конструкций из дерева, древесных композитов и пластмасс

Курсовая работа:

«Расчет и конструирование металлодеревянных безраскосных треугольных ферм»

Выполнил студент гр. 026 Малыгина Е.

Принял Торопов А. С.

Нижний Новгород

2013 год

Содержание:

1 Расчет треугольной безраскосной фермы склеенным верхним поясом покрытия промышленного здания

1.1 Задание на проектирование

1.1.1 Исходные данные для проектирования

1.2 Определение геометрических размеров фермы и тригонометрических функций

1.3 Определение нагрузок

1.4 Определение усилий в элементах фермы

1.5 Подбор сечения верхнего пояса

1.6 Подбор сечения нижнего пояса

1.7 Расчет узловых соединений

1.7.1 Опорный узел

1.7.2 Коньковый узел

1.8 Защитные мероприятия от гниения и возгорания

Список литературы

1. Расчет треугольной безраскосной фермы склеенным верхним поясом покрытия промышленного здания

1.1 Задание на проектирование

Выполнить расчет и конструирование несущей конструкции покрытия треугольной безраскосной фермы с клееным верхним поясом однопролетного каркасного здания. Ограждающие конструкции покрытия – плиты с фанерными обшивками.

Опорами ферм являются железобетонные колонны сечением 400×400 мм.

1. Исходные данные для проектирования

Район строительства – г. Брянск

Участок строительства защищен от прямого воздействия ветра.

Условия эксплуатации конструкций – температура воздуха в основных помещениях здания t = 18 ^oC, относительная влажность воздуха φ = 88%.

Пролет здания l = 18 м.

Шаг конструкций 5,0 м.

Материал конструкции:

- ель, сорт 1

Нагрузка от ограждения – плит с фанерными обшивками 432 Па

Коэффициент надежности по назначению γ_n = 1.

1.2 Определение геометрических размеров фермы и тригонометрических функций

L=18000

Рисунок 2.1 Схема поперечного разреза здания

Расчетный пролет фермы, опирающейся на железобетонные колонны

( h_k = 0,4 м) l _р = l – 2 ∙ 0,2 = 17,6 м

Высота фермы h_ф = 1/8 ∙ l_р = 17,6/8 = 2,2м

Угол верхнего пояса α = 14^o

sin α = 0,24; cos α = 0,97.

2. Определение нагрузок

Нормативная поверхностная нагрузка от ограждения g^н = 432 Па табл. 1[5].

Нормативное значение снеговой нагрузки на горизонтальную проекцию покрытия следует определять по формуле:

S = Sg ∙ μ ,

где S_g – расчётное значение веса снегового покрова на 1 м² горизонтальной поверхности земли, принимаемое в соответствии с п. 5.2. [2];

μ- коэффициент перехода от веса снегового покрова земли к снеговой нагрузке на покрытие, принимаемый в соответствии с п. п. 5.3 - 5.6 [2].

S = 1800 ∙ 1= 1800 Па

Нормативное значение снеговой нагрузки :

S^н = S ∙ 0,7 = 1,8 ∙ 0,7 = 1260 Па

Нормативная поверхностная нагрузка от собственной массы фермы со связями может быть определена по формуле:

g^н_ф = (g^н + S^н )/ (1000/(k_св ∙ l_р) – 1) = (432+ 1260)/(1000/(4 ∙ 29,6) – 1) = 128,18 Па,

где k_св = 4 – коэффициент собственной массы стропильной фермы с учетом связей.

Расчетная поверхностная нагрузка от ограждения g = 506 Па по табл. 1 [5].

Расчетная поверхностная нагрузка от веса фермы со связями:

g_ф = g^н_ф ∙ γ_f = 128,18 ∙ 1,1 = 140,9 Па,

где γ_f =1,1– коэффициент надежности по нагрузке, определяемый по табл. 1[2].

Суммарная нормативная поверхностная нагрузка:

q^н = g^н + g^н_ф + S^н = 432 + 140,9 + 1260 = 1832,9 Па

Суммарная расчётная поверхностная нагрузка:

q = g + g_ф + S = 506 + 140,9 + 1800 = 2446,9Па

Линейная нормативная нагрузка:

q^н_л = q^н ∙ B = 1832,9∙ 5 = 9164,5 Н/м

Линейная расчетная нагрузка

q_л = q ∙ B = 2446,9 ∙ 5 = 12234,5 Н/м

где В = 5,0 м – шаг конструкций.

Линейная постоянная нагрузка

q^пост_л = ( g + g_ф) ∙ B = (506 + 140,9) ∙ 5 = 3234,5 Н/м

Линейная временная нагрузка

q^вр_л = S ∙ B = 1800 ∙ 5 = 9000 Н/м

Проверка

q_л = q^пост_л + q^вр_л

12234,5 = 3234,5 + 9000

4. Определение усилий в элементах фермы

Ферма рассчитывается на два сочетания нагрузок: постоянная и временная по всему пролёту (первое сочетание) и постоянная нагрузка по всему пролету и временная на половине пролета(второе сечение),рисунок 2.2.

При первом сочетании нагрузок:

Опорные реакции:

A₁= B₁ = (q_л ∙ l_р)/2 = (12234,5 ∙ 17,6)/2 = 107663,6 Н

Усилие в затяжке:

Н₁ = (q_л ∙ l_р²)/(8 ∙ h_ф) = (12234,5 ∙ 17,6²)/(8 ∙ 3,7) = 215327,2Н

Рисунок 2.2 Расчетная схема фермы

Сжимающие усилия в верхнем поясе:

N₁= Н₁/cosα = 215327,2/0,97 = 221986,8 Н

Изгибающий момент от нагрузки по верхнему поясу:

M₁ = (q_л ∙ l_р²)/32 = (12234,5∙ 17,6²)/32 = 118429,96 Н∙м

Поперечная сила в верхнем поясе:

Q₁ = (q_л ∙ l_р)/ 4 = (12234,5 ∙ 17,6)/4 = 53831,8 Н

Сила смятия в опорном сечении верхнего пояса (рисунок 1.3)

N₁’ = √А₁² + Н₁² = √107663,6 ² + 215327,2 ² = 240743,13 Н

При втором сочетании нагрузок:

Опорные реакции:

A₂ = (q^пост_л ∙ l_р)/2 + 3/4 ∙ (q^вр_л ∙ l_р)/2 = (3234,5 ∙ 17,6)/2 + 3/4 ∙ (9000 ∙ 17,6)/2 =

= 87863,6 Н

В₂ = (q^пост_л ∙ l_р)/2 + 1/4 ∙ (q^вр_л ∙ l_р)/2 = (3234,5 ∙ 17,6)/2 + 1/4 ∙ (9000 ∙ 17,6)/2 =

= 48263,6 Н

Усилие в затяжке:

Н₂ = (q^пост_л ∙ l_р²)/(8 ∙ h_ф) + (q^вр_л ∙ l_р²)/(16 ∙ h_ф) = (3234,5 ∙ 17,6²)/(8 ∙ 2,2) + (9000 ∙

∙ 17,6²)/(16 ∙ 2,2) = 136127,2Н

Сжимающие усилия в верхнем поясе у опоры:

N₂ = Н₂/cosα = 136127,2/0,97 = 140337,32 Н

Сила смятия в опорном сечении верхнего пояса:

N₂’ = √А₂² + Н₂² = √87863,6² + 136127,2² = 162020,45 Н