7 Последовательность разработки и оформления чертежей металлических конструкций стропильных ферм

7.1 Геометрическая схема ферм

Работу над чертежом следует начинать с вычерчивания геометрической схемы фермы в масштабе 1:200. Толщину линий принять 0,6-0,8мм.

Элементы той части фермы, которая подлежит разработке, выделить линией в полтора раза толще.

Геометрической схемой фермы называется ее изображение, где элементы фермы вычерчены в одну линию.

Геометрическая схема определяет форму и основные размеры фермы.

На геометрических схемах металлоконструкций размеры фермы – пролет, высоту и расстояния между точками пересечений осевых линий (линий центров тяжести поперечных сечений) стержней наносят над линиями схемы на расстоянии 2мм без выносных и размерных линий, указываемые в мм.

Кроме размеров на геометрической схеме наносят расчетные усилия с соответствующими знаками. Усилия указывают под линиями схемы.

В схемах симметричных конструкций на левой половине схемы проставляют геометрические размеры, а на правой – усилия со знаком плюс (+) – растянутых, со знаком минус (-) – сжатых элементов.

Над схемой пишут – «Геометрическая схема фермы М 1:100», над левой частью – «Геометрические размеры», над правой – «Усилия», с указанием единицы

измерения, в соответствии с рисунком 16:

Геометрическая схема фермы М 1:100

Геометрические размеры, мм Усилия, кН

Рисунок 16- Геометрическая схема фермы

7.2 Расчет усилий в стержнях фермы

Он основан на том, что узел фермы под воздействием на него усилий должен находиться в равновесии, ферма плоская, т.е. оси всех стержней лежат в одной плоскости.

Определение усилий в стержнях проводится графическим способом как известно студентам из курса теоретической механики и сводится к построению многоугольника сил, приложенных к ее узлам в масштабе. Эти многоугольники должны быть замкнутыми, в соответствии с рисунком 17.

Так как в начале расчета фермы неизвестно какие стержни фермы растянутся, а какие сжаты, то условно предполагают, что все стержни растянутся (реакции стержней направлены от узлов) Если в результате вычислений получают ответ со знаком минус то стержень сжат.

Рисунок 17- Определение усилий в стержнях

Подсчитав общую нагрузку Р, =Р+Р+Р+ + , которая складывается из постоянной нагрузки от всех частей покрытия здания и временной – от снега, человека, - определяют величину R(R= =4 =2Р) реакции опор. Найденные реакции стержней равны по модулю внутренним усилиям в стержнях.

Отложив на свободном поле чертежа рисунок 17, в масштабе вектор AB равный по величине и направлению реакции R опоры, и вычтя из него величину BC, равную по величине и направлению нагрузке Р/2, приходящуюся на опорный узел, строим многоугольник сил, раскладывая оставшуюся часть AC вектора на два направления CO и AO соответственно параллельные стержням 1 и 2 фермы.

Отрезки CO и OA, измеренные с учетом принятого масштаба, определяют усилия, действующие в этих стержнях, СО=8,7Р, ОА=9,4Р.

Так как усилия в стержне 1 направлено из узла, то это означает, что он растянут и отмечается знаком плюс (+) на геометрической схеме фермы.

Усилие в стержне 2 направлено в узел, следовательно, стержень 2 сжат, что отмечается знаком минус (-), в соответствии с рисунком 17.

Аналогичным образом, переходя от узла к узлу, можно определить усилие во всех стержнях фермы.

Поделив усилия, действующие в стержнях, на допускаемое напряжение (расчетное сопротивление) металла, из которого изготовляется прокатная сталь, (СНИП 11-23-8 т.51) получим необходимую площадь сечения элемента решетки фермы, а по площади из таблицы сортамента ГОСТ 8509-93, ГОСТ 8510-86 подбираем размеры уголков.

По подобранному профилю определяются максимальные усилия, действующие в том или ином стержне, рассчитываются и размеры (катет и длина) швов приварки к фасонке отдельных элементов решетки фермы, сходящихся в узле, по формуле 20 СНИП 11-28-81

В зависимости от площади сварного шва, расчетной длины сварного шва принимается:

по обушку:

по полу: