3. Определение узловых нагрузок

Для определение нагрузки на узлы фермы условно прилагаем их к узлам верхнего пояса. В данном курсовом проекте принимаем границы грузовой площади на один узел равными размеру железобетонной плиты, однако на крайние узлы ферм нагрузка будет равна половине промежуточной.

Нагрузки делят на постоянные и временные.

Определяем постоянные нагрузки:

N_n=(g₁+g₂+g₃+g₄)A_гр+P₁, где

g₁ – ориентировочный вес металлоконструкции покрытия, кН/м²

g₂- вес гидроизолирующего ковра, кН/м²

g₃- вес асфальтовой связки, кН/м²

g₄- вес утеплителя, кН/м²

Р – вес плиты, кН

А_гр- грузовая площадь на один узел, м² (см. приложение 1, табл. 2)

К временным нагрузкам относят:

- снеговая нагрузка (условно слой снега в 1 см. на м² весит 10 Н) толщина снега задается;

- вес людей. Условно вес человека с инструментом принят 1000 Н. Предполагается, что каждый узел фермы принимает 2 – 4 человека;

- вектор. Считается, что при уклоне кровли не мене 30⁰ ветер не оказывает давление на кровлю и его в расчете ферм не учитывают.

Определяем временные нагрузки:

N_в =g_с*А_гр+2P_чел., где

N_в – временная нагрузка на узел, кН

g_с- вес снегового покрова, кН/м²

P_чел- вес человека с инструментом, кН

Нагрузка на каждый узел фермы:

N=N_n + N_в

На крайних узлах фермы узловая нагрузка:

N_k= N/2

Таблица 2

Ориентировочные веса элементов стального каркаса промышленных зданий (кН), приходящиеся на 1 м2 здания

Элементы стального каркаса	Группа цехов
	легкие	средней мощности	тяжелые
Покрытие: - стропильные фермы - подстропильные фермы - прогоны - фонари - связи Итого:	0,16-0,25 0-0,06 0,10-0,12 0-0,10 0,03-0,04 0,30-0,40	0,18-0,30 0,04-0,07 0,12-0,18 0,08-0,12 0,03-0,05 0,45-0,70	0,20-0,4 0,08-0 0,12-0,16 0,08-0,12 0,08-0,15 0,50-0,80
Колонны со связями и площадками	0,10-0,18	0,18-0,40	0,70-1,20
Подкрановые валки с тормозными балками и ремонтными площадками	0-0,14	0,14-0,40	0,50-1,50
Стеновой каркас	0-0,03	0,05-0,14	0,12-0,20
Прочее	-	0-0,10	0,03-0,12
Всего:	0,35-0,80	0,75-1,70	2,00-4,00

Приложение 1.

1. Данные для проектирования и расчета промышленных зданий

1.1. Плиты покрытий

Наиболее рациональным решением покрытия промышленного здания является крупноразмерный сборный железобетонный напряженно армированный настил из коробчатых плит размером 3 х 6 и 3 х 12 и доборных плит размером 1,5 х 6 и 1,5 х 12. Плиты кладутся непосредственно на верхний пояс стропильных конструкций (ферм или балок) и привариваются к нему в трех точках. После замоноличивания стыков между плитами покрытие промышленного здания работает как жесткий диск на восприятие горизонтальных воздействий.

Для промышленных зданий применяются плиты типа ПНС 3 х 6 м., весом 23000 Н; 1,5 х 6 м, весом 13700 Н; плиты типа ПНТП 3 х 12 м, весом 69000 Н; 1,5 х 12, весом 38000 Н. Для крайних панелей ферм можно применять бортовые плиты типа ПКЖБ 20,6 х 6 мм, весом 5100 Н и типа ПКЖН 60,8, 0,8 х 12 м, весом 30000 Н.

При покрытии плитами необходимо дополнительно, кроме веса несущей плиты, учитывать удельный вес гидролизирующего ковра (1000 Н/м²), асфальтовой стяжки (360 Н/м²) и утеплителя из пенобетонных плит (при толщине слоя пенобетона 100 мм принимать 500 Н/м²).

Пример:

Определение узловых нагрузок. Нагрузки делят на постоянные и временные.

Определяем постоянные нагрузки

N_n = ( q₁ + q₂ + q₃ + q₄ ) А_гр + Р, где:

q_{1 -} ориентировочный вес металлоконструкции покрытия, кН/м

q₂ - вес гидроизолирующего ковра, кН/м²

q₃ - вес асфальтовой связки, кН/м²

q_{4 -} вес утеплителя, кН/м² Р — вес плиты, кН

Р - вес плиты, кН

А_гр - грузовая площадь на 1 узел, м²

q₁ = 0,2 кН/м²

q₂ = 0,1 кН/м²

q₃ =0,36 кН/м²

q₄=0,5KH/M²

Р=49кН

А_гр = 18 м²

N_n = (0,2 + 0,1 + 0,36 + 0,5 )*18 +49= 69,88 кН

Определяем временные нагрузки

N_b= qc * А_гр + 2Р_чел, где

N_b - временная нагрузка на узел, кН

q_c - вес снегового покрова, кН/м²

Р_чел - вес человека с инструментом, кН

q_c = 1,6 кН/м²

Р_чел,=1кН

N_b = 1,6*18 + 2*1 = 30,8 кН.

Нагрузка на каждый узел фермы

N = N_n + N_B

N = 69,88 + 30,8 = 100,68 кН

На крайних узлах фермы узловая нагрузка

N_к = N/2 N_к=50,34 кH

4. Определение опорных реакций фермы определением аналитически из условий равновесия плоской системы произвольно расположенных сил.

Составляем уравнения равновесия:

Решая систему уравнений равновесия относительно неизвестных, определяют реакции опор фермы и делают проверку по уравнению равновесия

Пример:

Определение опорных реакций фермы:

N₁=N₁₃= 50,34 кН;

N₂=N₃=N₄=N₅=N₆,=N₇=N₈=N₉=N₁₀=N₁₁=N₁₂=100,68 кH.

Опорные реакции фермы R_a и R_b определяем из условий равновесия

N₂*2,5 + N₃*5 + N₄*7,5 + N₅ *10 + N₆ *12,5 + N₇ *15 + N₈ *17,5 + N₉ *20 + N₁₀ *22,5 + N₁₁*25 + N₁₂ *27,5 + N₁₃ *30 - R_B *30 = 0

R_B=(100,68*2,5+100,68*5+100,68*7,5+100,68*10+100,68*12,5+100,68*15+100,68*17,5+100,68*20+100,68*22,5+100,68*25+100,68*27,5+50,34*30):30=604,08кН

Рис. 5

М_в = 0

R_В *30 – N₁*30 – N₂*27,5 – N₃*25 – N₄*22,5 – N₅ *20 – N₆, *17,5 - N₇ *15 – N₈*12,5 - N₉ *10 – N₁₀ *7,5 – N₁₁, *5 - N₁₂ *2,5 = 0

R_А= (N₁*30+N₂*27,5+N₃*25+N₄*22,5+N₅*20+N₆*17,5+N₇*15+N₈*12,5+N₉*

+10+N₁₀*7,5+ N₁₁*5 + N₁₂*2,5):30

R_A =(50,34*30 + 100,68*27,5 + 100,68*25 + 100,б8*22,5+ 100,68 *20 + 100,68 *17,5 + 100,68 *15 + 100,68 *12,5+100,68 *10+ 100,68 *7,5 + 100,68 *5+ 100,68*2,5) : 30 = 604,08 кН.

Проверка:

У=0

R_A-N₁-N₂-N₃-N₄-N₅-N₆-N₇-N₈-N₉-N₁₀- N₁₁- N₁₂-N₁₃+R_B=0

604,08 – 50,34 - 100,68 - 100,68- 100,68-100,68- 100,68- 100,68- 100,68-100,68- 100,68- 100,68- 100,68- 50,34 +604,08 =0

1208,16-1208,16=0

0=0