Розділ 3. Розрахунок і конструювання залізобетонної збірної ферми
Розраховуємо попередньо напружену ферму з паралельними поясами для плоскої покрівлі одноповерхової промислової будівлі з прольотом 18 м при кроці ферм 12 м.
Попередньо напружений пояс армуємо канатами К-7 діаметром 15 мм з натягом на упори Rs=1080 МПа, Rs,ser=1295 МПа, Es=1,8·105МПа. Інші елементи ферми армуються арматурою класу A-III, Rs=Rsc=365 МПа, d>10 мм, Es=2·105МПа.. Бетон класса В30, Rb=22 МПа; Rbt,ser=1,8 МПа, γb2=0,9; Eb=32,.5·10³ МПа.
Призначаємо геометричні розміри: ширину панелі приймаємо 3 м з розрахунком спирання плит покриття у вузлах верхнього пояса. Решітка трикутна, кут нахилу розкосу 45° .
Висоту ферми приймаємо 3 м, що складає h/l=3/18=1/6. Переріз ВП та НП 200×260 мм; переріз розкосів 180×260 мм, стійки 120×140 мм. Решітка ферми виготовлена з готових елементів з випусками арматури.
3.1. Визначення зусиль в елементах ферми
Рисуємо
розрахункову схему ферми, а також
навантаження, які діють на неї. На ферму
діє постійне навантаження
і тимчасове
снігове навантаження. В розрахунках
будемо використовувати лише рівномірно
розподілене навантаження
.
Щоб перейти від розподіленого навантаження до зосередженого, яке прикладається у вузлах ферми, потрібно зібрати розподілене навантаження з так званої “вантажної площі”.
Так як панелі розглядуваної ферми усі різні, то вантажні площі для кожного вузла ферми теж будуть різними. Але так як значення цих площ буде відрізнятися несуттєво, то будемо вважати, що всі панелі ферми однакової довжини:
Збір навантаження від покриття (за табл.1.):
- постійні нормативні навантаження – кПа;
- постійні розрахункові навантаження – кПа;
- тимчасові нормативні навантаження – кПа;
тимчасові розрахункові навантаження – кПа;
повні нормативні навантаження – кПа;
повні розрахункові навантаження – кПа.
Вузлові розрахункові навантаження по верхньому поясу ферми:
постійні: P1 =g·a·b·γn =3,475·12·3·0,95=118,845 кН;
тимчасові: P 2 =0,931·12·3·0,95=31,84 кН;
разом: P 3 =4,406·12·3·0,95=150,685 кН.
Нормативні вузлові навантаження:
постійні: P n1 =g·a·b·γn =3,123·12·3·0,95=106,81 кН;
тимчасові: P n2 =0,7·12·3·0,95=23,94 кН;
разом: P n3 =3,823·12·3·0,95=130,75 кН.
Зусилля в вузлах ферми отримуємо за допомогою метода вирізання вузлів. Фактичні зусилля в елементах ферми отримаємо, помноживши одиничні зусилля на дійсні значення вузлових навантажень P.
Всі результати обчислення зводимо у таблицю 2.
Таблиця 2. Зусилля в стержнях ферми
Елемент ферми |
Умовне позначення |
Зусилля від одиничного навантаження, кН |
Зусилля від повних розрахункових навантажень, кН |
Зусилля від повних нормативних навантажень, кН |
Зусилля від постійних нормативних навантажень, кН |
Зусилля від постійних розрахункових навантажень, кН |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
Верхній пояс |
0-1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1-2 |
-4,776 |
-720 |
-624 |
-510 |
-568 |
|
2-3 |
-4,776 |
-720 |
-624 |
-510 |
-568 |
|
Нижній пояс |
7-8 |
+3,276 |
+494 |
+428 |
+350 |
+689 |
8-9 |
+5,276 |
+795 |
+690 |
+564 |
+670 |
|
Розкоси |
7-1 |
-3,448 |
-520 |
-451 |
-368 |
-410 |
1-8 |
+2,121 |
+320 |
+277 |
+227 |
+252 |
|
8-3 |
-0,707 |
-107 |
-92 |
-76 |
-84 |
|
Стійки |
0-7 |
-0,5 |
-75 |
-65 |
-53 |
-59 |
8-2 |
-1 |
-151 |
-131 |
-107 |
-119 |