3. Автоматизированное проектирование металлической фермы

Фермами называют решетчатые конструкции, работающие, в целом, как и балки, на изгиб. Металлические фермы широко применяются в покрытиях промышленных и гражданских зданий, ангаров, вокзалов и т.д. Фермы, по сравнению со сплошными балками, экономичнее по затратам металла, им можно легко придать любые очертания, требуемые условиями технологии, они относительно просты в изготовлении. Конструкция фермы состоит из отдельных стержней, которые соединяются в узлы и образуют геометрически неизменяемую систему. Нагрузка на ферму действует, как правило, в узлах, поэтому во всех стержнях возникают только продольные усилия (N) сжатия либо растяжения, в то время как фермы в целом работает на изгиб. Благодаря этому обстоятельству металл расходуется более рационально, чем в балках. Поэтому фермы чаще всего применяют для больших пролетов при небольших нагрузках.

Ферма состоит из верхнего и нижнего поясов, соединенных между собой решеткой, которая состоит из стоек и раскосов:

H(опорн) — высота опорной стойки; Н — высота всей фермы; уклон верхнего пояса фермы: а(нп)- панель (расстояние между ближайшими узлами) нижнего пояса фермы; а_(вп) — панель верхнего пояса фермы.

Узел сопряжения в легких металлических фермах — шарнирный, благодаря чему в стержнях фермы возникают только продольные усилия (N), и отсутствуют изгибающие моменты (М) и поперечные усилия (Q).

Проектирование металлических ферм состоит из нескольких этапов:

• Расчет фермы с помощью программы «LIRA».

Преподавателем были выданы тип и основные характеристики фермы для создания ее в программе. Так же необходимо было преобразовать распределительную нагрузку на верхний пояс на каждый узел этого пояса в отдельности (P=q*b). Задаем жесткость стержней (на данном этапе-произвольную). Я задала: 2 равнополочных уголка 25*25*5 (в сечении). После чего производим расчет фермы с помощью программы. После чего используем программу «METALL» для того, чтобы с помощью нее определить реальные жесткости в элементах фермы.

• Расчет фермы по IIгруппе предельных состоянии.

Подставляем в программу «LIRA» реальные значения жесткостей для всех стержней первого варианта фермы и определяем перемещения узлов. Считается, что состояние конструкции отвечает второй группе предельных состояний, если остаточные деформации составляют величину, при которой не нужно проведение капитального ремонта конструкции и нет препятствий для ее дальнейшей эксплуатации.

Проверка фермы по второй группе предельных состояний заключается в соблюдении следующего условия:

f/l<= 1/250

В данной работе я рассматриваю раскосную ферму с параллельными поясами.

Рассмотрим подробнее задание нагрузок, которое производится на 1ом этапе при разработке расчетной схемы фермы.

В курсовом проекте дана величина выгрузки Р = 28 (кН/м)

Для того, чтобы перевести нагрузку в узел необходимо умножить нагрузку (q) на грузовую площадь(b)

Грузовая площадь определяется путем деления расстояния между узлами пополам

Рузл = q*b

Результаты расчета узловой нагрузки фермы:

P=28*1,5=42 (kN/м)

Результаты работы спрограммой «LIRA» для фермы представлены в приложении 2:

1. расчетная схема фермы с номерами узлов и элементов

2. Расчетная схема с типами жесткостей

3. Эпюра продольных усилий N

4. Мозаика N

5. Деформированная схема

6. Таблица продольных усилий N

7. Таблица перемещений узлов