4. Расчет фермы
4.1. Исходные данные
В соответствии с заданием и принятым конструктивным решением покрытия необходимо рассчитать и запроектировать трапециевидную металлодеревянную ферму. Верхний пояс фермы – из разрезных в узлах клееных блоков и нижний пояс – металлический из стальных уголков. Температурно-влажностные условия эксплуатации конструкции А2.
Материал для изготовления фермы:
- для клееных элементов фермы – доски стандартного сортамента по ГОСТ 24454-80 второго и третьего сортов; клей ФР – 12 (ТУ 6-05-1748-75) ;
- для металлических элементов и узловых деталей – сталь марки ВСт3сп 5-1 по ТУ 14-1-3023-80 (см. табл. 51 [4] ).
Температурно-влажностные условия эксплуатации конструкций относятся к группе А2 ( см. табл.1 [1] ).
Расчетные сопротивления материалов:
▪ для деревянных элементов (см. табл. 3 [1]):
–
расчетное
сопротивление древесины лиственницы
второго сорта сжатия (смятию) вдоль
волокон
;
-
расчетное сопротивление лиственницы
третьего сорта скалыванию вдоль волокон
;
▪ для металлических элементов – зависит от марки стали, вида и толщины проката.
4.2. Определение геометрических размеров фермы (рис.4.1)
Рис.4.1 Геометрическая схема фермы
Учитывая необходимость точного изготовления элементов фермы, все геометрические размеры должны определяться с точностью до 1мм.
4.2.1. Расчетный пролет фермы
4.2.2. Высота фермы по осям поясов
Принимаем h = 2,431 м
4.2.3.
Длина верхнего пояса полуфермы при угле
его наклона
равного 1/10
Пролета:
.
4.2.4. Длина панели верхнего пояса
4.2.5. Длина панели нижнего пояса
4.2.6. Строительный подъем нижнего пояса принимается равным
4.2.7. С учетом строительного подъема высота ферм на опорах составит
4.2.8. Длина элементов решетки
4.2.9. Углы наклона элементов решетки к горизонту:
;
;
;
cos
.
;
;
;
cos
.
4.3. Подсчет нагрузок на ферму
4.3.1. Нагрузки от собственного веса элементов покрытия (кровли, плиты покрытия), приходящиеся на 1 м2 перекрываемой площади (горизонтальной плоскости) равны (см. табл. 3.1) :
нормативная
–
расчетная
–
4.3.2. Собственный вес фермы, приходящийся на 1 м2 перекрываемой площади:
- нормативный
- расчетный
Здесь
- коэффициент собственного веса фермы.
4.3.3.
Расчетная нагрузка от снега на ферму:
4.3.4.
Расчетные узловые нагрузки от
- для опорных узлов
4.3.5. Расчетные узловые нагрузки от снега:
-
для промежуточных узлов:
- для опорных узлов:
.
4.4. Статический расчет фермы
Целью статического расчета является определение максимально-возможных усилий во всех элементах фермы при реальных сочетаниях постоянной (от собственного веса ) и временной (от снега) нагрузок.
Возможны два сочетания нагрузок: первое – постоянная + снеговая нагрузка по всему пролету; второе – постоянная нагрузка по всему пролету +снеговая на половине пролета. Ветровую нагрузку ввиду её малого влияния на усилия в элементах фермы можно не учитывать.
Усилия в элементах фермы определяются графическим способом (путем построения диаграммы Максвелла – Кремоны) от узловых нагрузок Р=1, расположенных на одной (левой) половине фермы (рис.4.2). Полученные усилия в элементах фермы заносят в табл.4.2 с последующим умножением их на расчетные узловые нагрузки.
