3.4. Выбор расчётной схемы

Ферма может иметь различные расчетные схемы: балочную разрезную, балочную консольную, неразрезную (рис.21а,б ). Для гражданских зданий, как правило, ферма принимается по балочной схеме.

Фермы железобетонные, деревянные и металлические для гражданских зданий имеют в местах опирания шарниры, металлические фермы производственных зданий могут иметь жесткое сопряжение с колоннами (рис.27).

Расчетная схема определяется конструкцией опирания фермы (жесткое либо шарнирное). При опирании фермы на колонну сверху принимается расчетная схема с шарнирным опиранием. При опирании сбоку принимается схема с жесткой заделкой, либо с шарнирной.

Рис.27 Жесткое сопряжение фермы с колонной

М_оп – опорный момент от жесткого сопряжения; направление стрелки принимается в зависимости от полученных результатов расчета рамы.

При шарнирном опирании передается вертикальное усилие на колонну, При жестком опирании дополнительно передается опорный момент. При расчете фермы опорный момент заменяется парой сил.

3.5. Сбор нагрузок на ферму.

При сборе нагрузок на ферму усилия прикладываются в узлы. Нагрузки, действующие на стропильную ферму:

• постоянная нагрузка (собственный вес фермы, вес кровли, опорный момент от жесткого сопряжения фермы с колонной) (табл.2) /2/;

• временная нагрузка (снеговая, ветровая, опорный момент от жесткого сопряжения фермы с колонной, подвесное транспортное оборудование и т.п.) /2/.

Вертикальная нагрузка на ферму.

Постоянная нагрузка состоит из собственного веса фермы и веса поддерживаемых конструкций (кровля, связи, прогоны, фонари и т.д.). Расчетная узловая нагрузка (рис.28) зависит от грузовой площади и определяется по формуле:

(18)

где g_ф – собственный вес фермы, кН/м² на горизонтальную проекцию с учетом коэффициента надежности по нагрузке γ_f; g_кр - вес кровли, кН/м², с учетом коэффициента надежности по нагрузке γ_f (табл.2); α – угол наклона верхнего пояса к горизонту; b – шаг ферм; d₁ и d₂ – длины примыкающих к узлу панелей; γ_n =(0,9÷1)– коэффициент надежности по назначению (прил.7/2/).

Нагрузки от веса конструкций покрытия

Таблица 2

Вид нагрузки	Нормативная, кН/м2, qн	Коэффициент надежности по нагрузке, γf /2/	Расчетная, кН/м2, q= γfн
Ограждающие элементы кровли
Гравийная защита (15-20 мм)	0,3-0,4	1,3	0,4-0,52
Гидроизоляционный ковер из 3-4 слоев рубероида	0,15-0,2	1,3	0,2-0,36
Асфальтовая или цементная стяжка (20 мм)	0,4	1,3	0,52
Утеплитель* толщиной h и плотностью γ	h γ	1,2-1,3
а) пенобетон γ=6 кН/м3		1,3
б) минераловатные плиты γ=1-3 кН/м3		1,3
в) пенопласт γ=0,5 кН/м3		1,3
Пароизоляция из одного слоя рубероида	0,05	1,3	0,065
Несущие элементы кровли
Профилированный настил (0,8-1 мм)	0,13-0,16	1,1	0,14-0,17
Волнистые листы:
а) асбестоцементные	0,2	1,1	0,22
б) стальные (1-1,8 мм)	0,12-0,20	1,1	0,13-0,22
в) алюминиевые (0,6-1,2 мм)	0,05-0,07	1,1
Плоский стальной настил (3-4 мм)	0,24-0,32	1,1	0,23-0,34
Железобетонные панели из тяжелого бетона (с заливкой швов) размерами:
3*6 м	1,6	1,1	1,75
3*12 м	1,8	1,1	2
Металлические конструкции покрытия
Прогоны
а) сплошные пролетом 6 м	0,05-0,08	1,05	0,055-0,085
-//- -//- 12 м	0,10-0,15	1,05	0,105-0,16
б) решетчатые	0,07-0,12	1,05	0,075-0,125
Стропильные фермы**	0,10-0,40	1,05	0,105-0,42
Подстропильные фермы**	0,05-0,10	1,05	0,055-0,105
Каркас фонаря	0,08-0,12	1,05	0,085-0,125
Связи покрытия	0,04-0,06	1,05	0,040-0,065

Примечание:

^* - толщину утеплителя определяют теплотехническим расчетом;

^** - меньшее значение принимают для малых пролетов до 24 м и легкой кровли (металлической), большие для пролетов более 24 м и тяжелой кровли (железобетонной.)

Рис.28 Ферма с узловой вертикальной нагрузкой

Р_i – узловая вертикальная нагрузка; i – постоянная (П), снеговая (С).

Расчетная узловая нагрузка от воздействия снега определяется по формуле:

(19)

где s_o=(0,5÷2,5) кН/м² - нормативное давление снега на 1м² горизонтальной поверхности земли, принимается по п. 5.2/2/ в зависимости от района строительства; γ_f=(1,4÷1,6) коэффициент надежности по нагрузке принимается по п. 5.7/2/; μ - коэффициент перехода от веса снегового покрова земли к снеговой нагрузке на покрытии, принимается по п.п.5.3-5.6/2/; /(В некоторых нормативных источниках приводятся расчетные значения снеговой нагрузки, в этом случае принимается расчетное значение вместо произведения = s_o γ_f).