5.2. Данные для проектирования.

Ферма проектируется предварительно напряженной на пролет 21 м, при шаге ферм 12 м.

Ферма изготовлена из тяжелого бетона класса В40:

R_b,n=R_b,ser=29 МПа, R_b=22,0 МПа, R_bt,n= 2,1 МПа, E_b=36^.10³ МПа, R_bp=28,0 МПа.

Напрягаемая арматура нижнего пояса из семипроволочных канатов К1400 (К-7) Ø15 мм с натяжением на упоры: R_s,n = R_s,ser = 1400 МПа, R_s = 1170 МПа, E_s = 1,8^.10⁵ МПа. Сжатый пояс и элементы решетки фермы армируются стержнями класса А400: R_s = R_sс = 355 МПа, E_s = 2^.10⁵ МПа; хомуты – класса А240.

Рис. 12. Геометрические схемы стропильных ферм.

5.3. Определение нагрузок на ферму.

Равномерно распределенную нагрузку от покрытия согласно табл.1 прикладываем в виде сосредоточенных сил к узлам верхнего пояса. Вес фермы 114 кН также учитывается в виде сосредоточенных сил, приложенных к узлам верхнего пояса.

Снеговую нагрузку рассматриваем приложенной в 2-х вариантах:

1. вся снеговая нагрузка по всему пролету и на половине пролета является кратковременно действующей; 2) доля длительно действующей снеговой нагрузки, принимаемая равной 0,5 от полной, также прикладывается по всему и на половине пролета фермы. Подсчет нагрузок на покрытие приведен в таблице:

Нагрузки на покрытие

Вид нагрузки		Нормативная, Па	К-т надежности по нагрузке	Расчетная, Па
Постоянная:
	кровля	1140	1,27	1446
	железобетонные ребристые крупноразмерные плиты 3х12 м	1700	1,1	1870
	ферма ()	452	1,1	497
Итого: g		3292		3813
Временная снеговая:
	кратковременная (полная)	0,7·1200=840	1,4	1200
	длительная с коэффициентом 0.5	420	1,4	600

Узловые расчетные нагрузки по верхнему поясу фермы:

Постоянная F₁= g^.Bb γ_n =3.813*12*3*1 =137.27 кН.

Длительная снеговая F₂=0.6*12*3*1= 21.6 кН.

Кратковременная (полная) снеговая: F₃= 1.2*12*3*1= 43.2 кН.

Узловые нормативные нагрузки соответственно:

F_п1 = 3.292*12*3*1= 118.51 кН;

F_п2 = 0.42*12*3*1= 15.12 кН;

F_п3 = 0.84*12*3*1= 30.24 кН.

5.4. Определение усилий в элементах фермы.

Для вычисления продольных усилий в элементах фермы определяем сначала усилия от единичных нагрузок.

Рис. 13. Нумерация элементов и схемы нагружения единичной нагрузкой.

Усилия в элементах фермы от единичных загружений

	Усилия в элементах в кН
Элементы фермы	При загружении всего пролета фермы	При загружении половины пролета фермы
	Ферма 21м	Ферма 21м
нижний пояс:
H1	4,46	3,33
H2	6,17	3,79
раскосы:
P1	0,54	0,46
P2	-1,63	-1,12
P3	-0,02	-0,95	0,94
стойки:
C1	0,9	0,59
C2	0,03	0,01
верхний пояс:
B1	-5,67	-4,24
B2	-5,47	-3,76
B3	-4,98	-3,43
B4	-6,17	-3,09

«+» - усилия при растяжении, «-» - усилия при сжатии.

Элементы фермы	Усилия от постоянной нагрузки			Усилия от длительного действия снеговой нагрузки							Усилия от кратковременного действия снеговой нагрузки					Суммарное опасное кратковременное усилие					Суммарное опасное длительное усилие
	gf=1	gf>1	gf=1					gf>1		gf=1			gf>1		gf=1			gf>1		gf=1			gf>1
	Fn,1= 118.51кН	F1=137.27 кН	Fn,2= 15.12 кН					F2= 21.6 кН		Fn,3=30.24 кН			F3=43.2 кН		Nn,kp			Nkp		Nn,l			Nl
1	2	3	4					5		6			7		8			9		10			11
H1	528.6	612.2	67.4					96.3		134.9			192.7		663.5			804.9		596.0			708.5
H2	731.2	847.0	93.3					133.3		186.6			266.5		917.8			1113.5		824.5			980.3
P1	64.0	74.1	8.2					11.7		16.3			23.3		80.3			97.4		72.2			85.8
P2	-193.2	-223.8	-24.6					-35.2		-49.3			-70.4		-242.5			-294.2		-217.8			-259.0
P3	-2.4	-2.7	-14.4					-20.5		-28.7			-41.0		-31.1			-43.7		-16.8			-23.2
			14.2					20.3		28.4			40.6		26.3			38.5
C1	106.7	123.5	13.6				19.4		27.2			38.9		133.9			162.4		120.3			142.9
C2	3.6	4.1	0.5					0.6		0.9			1.3		4.5			5.4		4.1			4.7
B1	-672.0	-778.3	-85.7					-122.5		-171.5			-244.9		-843.5			-1023.2		-757.7			-900.8
B2	-648.2	-750.9	-82.7					-118.2		-165.4			-236.3		-813.6			-987.2		-730.9			-869.1
B3	-590.2	-683.6	-75.3					-107.6		-150.6			-215.1		-740.8			-898.7		-655.5			-791.2
B4	-731.2	-847.0	-93.3					-133.3		-186.6			-266.5		-917.8			-1113.5		-824.5			-980.3

Усилия в элементах фермы

Для раскоса P3 при срелнем коэффициенте надежности для постоянной нагрузки

-2.7/-2.4=1,125, суммарные опасные кратковременные усилия получаются путем суммирования усилия от постоянной нагрузки (-2,4 кН) с g_f = 1-0,125=0,875 и усилия от снеговой нагрузки 40.6 кН (при g_f>1), т.е. -2.4^.0,875+40.6=38.5 кН. Аналогично получено сочетание усилий для данного раскоса при снеговой нагрузке g_f =1: -2.4^.0,875+28.4=26.3 кН.