3 Определение нагрузок, действующих на ферму

На стропильную ферму действуют: постоянные нагрузки – от веса элементов кровли и собственного веса; временные – технологические (от подвесного транспорта, рабочих площадок); атмосферные – воздействие ветра, снега. В некоторых случаях приходится учитывать особые нагрузки, вызываемые сейсмическими воздействиями, просадкой опор, аварийными нарушениями технологического процесса и др.

Согласно [1, с.11-14, раздел 5] ферму следует рассчитывать на каждую из нагрузок отдельно. Это необходимо потому, что расчётные усилия для разных стержней фермы получаются при различной комбинации нагрузок, являющейся невыгоднейшим их сочетанием.

3.1 Расчет постоянной нагрузки

Постоянная нагрузка на ферму складывается из собственного веса металлических конструкций стропильной фермы, связей по покрытию, веса кровли.

Собственные вес стропильной фермы со связями можно получить по эмпирической формуле:

g_ф=1,2 _ф l,

где _ф=7- коэффициент веса фермы при пролёте фермы l= 21м [1, с.11];

g_ф=1,2 _ф l =1,2×7×18=129,6 Н/м².

Вес кровли на 1м² горизонтальной проекции:

g_кр = ,

примем cosα=1, g_кр= .

Постоянная расчётная нагрузка на ферму:

g_k = g_kp + g_ф +g_фон+g_пер=1,59×10³+129,6+30+100 = 1.855,6 кН/м².

3.2 Расчет снеговой нагрузки

Снеговая нагрузка зависит от района строительства. Распределение снеговой нагрузки зависит от профиля кровли. Снеговая нагрузка на 1м² площади поверхности g =1000 Н/ м² для снегового района ///, к которому относится Барнаул [1, с.13, табл.4].

При наличии фонарей и двухпролетном здании снеговая нагрузка будет рассчитываться по следующей формуле:

g_i= g С_i n,

где по [1, с.12] С=1+0,1а/b

С₁=1+0,6a/S_ф,

С₂=1+0,4 a/S_ф,

a=6 м – ширина фонаря,

S_ф=h_ф=2,5 м – высота фонаря;

C =1+0.1×6/6=1.1;

g₌ 1000×1.1×1.4=1.54 кН/м²

С₁=1+0,6×6/2,5 =2.4;

g₁₌ 1000×2.4×1.4=3.36 кН/м²;

С₂=1+0,4×6/2,5 =1.96;

g₂₌ 1000×1.96×1.4=2.744 кН/м².

3.3 Расчет ветровой нагрузки

Нормативная ветровая нагрузка в нашем варианте учитывается только при действии ее на вертикальные стенки фонаря, т.К. Угол наклона кровли менее 30˚.

g_в= g_н×n×c_α ×c_н ,

где g_н= 450 кН/м² – нормативный скоростной напор ветра по [1, с.13, табл.5],

n=1,2 - коэффициент высоты стенки фонаря,

аэродинамический коэффициент c_α = 0,8 (для наветренной стороны),

c_α = - 0,6 (для подветренной стороны) по [1, с.14, табл.6],

c_н=1,35– коэффициент высоты сооружения;

g_в= 450×1,2×(0,8+0,6)= 816.4 Н/м² .

4 ОПРЕДЕЛЕНИЕ УЗЛОВЫХ НАГРУЗОК, ДЕЙСТВУЮЩИХ НА ФЕРМУ

Определение узловых нагрузок проводим в соответствии с [1,стр.14]; узловая нагрузка зависит от распределённой нагрузки по площади кровли, которые обслуживают узел:

P = g×S,

где S = d_в×t = 1,5×6 = 9 м² - площадь обслуживаемая узлом [1, с.15 рисунок 7,б], крайний узел фермы обслуживает площадь меньшую в 2 раза.

4.1. Определим постоянные узловые нагрузки [1, с.15, рисунок 7,а]:

Р_1П = g_кр×S/2,

Р_1П = 1654×4.5 =7443 Н,

Р_2П = g_кр×S,

Р_2П = 1654×9= 14886 Н,

Р_3П = Р_2П +g_пер×S +g_фон×S/2 ,

где g_пер =100 Н/м² – суммарная нагрузка от переплетов и бортовой стенки

[1, с.12],

Р_3П = 14886+30×4.5+100×9=15808.5 Н,

Р_4П= g_кр+g_фон×S ,

Р_4П = 14886+30×9=14931 кН.

4.2. Узловую симметричную снеговую нагрузку получим по формуле:

Р_cн=Р_н×n×S =1×10³×1,4×9=12,6 кН,

где n=1,4 - коэффициент перегрузки, принимаемый в зависимости от отношения нормативного собственного веса покрытия q к нормативному весу снегового покрова q/P_o >1 в соответствии с изложением [1, с.16].

4.3. Узловая ветровая нагрузка:

Р_в = g_в×n×h_ф×t ,

где n=1,2 – коэффициент перегрузки,

h_ф=2,5 м – высота стенки фонаря согласно [1, с.16],

t=6 м – шаг колонн;

Р_в = 1.134×1,2×2,5×6=20.412 кН.