III. Расчет и конструирование стропильной фермы
Исходные данные: Ферма с параллельными поясами из гнуто-сварных профилей. Тип решетки: треугольная с дополнительными стойками. Материал стержней ферм - сталь С235.
При проектировании не рекомендуется применять в одной ферме больше 8 различных калибров стержней. Для элементов с близкими значениями площадей сечения принимают сечение одинаковым.
По заданию сечение поясов – из гнуто-сварных профилей, следовательно пояса можно проектировать с одним сечением по длине.
Минимальная толщина сечения 3мм.
В одной ферме не следует принимать сечение одинаковых габаритов с отличием менее 2мм.
1. Сбор нагрузок на ферму
Рис
13. Нагружение фермы.
Определение нагрузок сосредоточенных в узлах фермы:
- От действия постоянной нагрузки
Вес от каркаса фонаря: qфон=1,1кН/м2
Погонная нагрузка от веса фонаря
кН/м
Вес кровли: qкр=24,74-12,54=12,2кН/м
Вес стенок фонаря: qкр=2кН/м
кН
кН
кН
- От действия снеговой нагрузки (вариант 1)
S=9,12 кН/м
кН
кН
кН
- От действия снеговой нагрузки (вариант 2)
кН
кН
кН
- От действия опорных моментов
При сочетании нагрузки на раму 1,2,4,5,8:
Mлев =-873,6 кН·м
Mпр =-160,04+0,9(-61,24-210,65-139,64+274,65) = -296,92 кН·м
Hлев= 873/3,15=277,3 кН
Hпр= 296,92/3,15=94,3 кН
При сочетании нагрузки на раму 1,4,5,8 (без снеговой нагрузки):
Mлев =-873,6+61,23= -812,37 кН·м
Mпр = -296,92+61,23= -235,69 кН·м
Hлев= 812,37/3,15=257,9 кН
Hпр= 235,69/3,15=74,82 кН
- От действия распора (для сочетания 1,2,4,5,8)
W1=36,55 кН;W2=29,06 кН;
H1=10,34+0,9(4,96+56,7+92,47-37,66+W1)=148,1 кН
H2=10,34+0,9(4,96+124,18+25,48-27,99-W2)=98,2 кН
N4= -148,1 кН;N10= -197,2 кН;N16= -197,2 кН;N22= -98,2 кН;
- От действия распора (для сочетания 1,4,5,8)
W1=36,55 кН;W2=29,06 кН;
H1=10,34+0,9(56,7+92,47-37,66+W1)=143,6 кН
H2=10,34+0,9(124,18+25,48-27,99-W2)=93,7 кН
N4= -143,6 кН;N10= -118,7 кН;N16= -118,7 кН;N22= -93,7 кН;
2. Статический расчёт фермы
Подготовка исходных данных для расчета стропильной фермы производственного здания на ЭВМ.
Подвижная опора: 14
Неподвижная опора: 1
Количество стержней: 25
Количество узлов: 14
Количество загружений: 5
Рис.
14 Схема нумерации узлов и элементов
поясов и решетки стропильной фермы.
Таблица 5
Номера узлов стержней.
|
Стержень |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
16 |
17 |
18 |
19 |
20 |
21 |
22 |
23 |
24 |
25 |
|
начало |
1 |
2 |
1 |
1 |
3 |
3 |
4 |
4 |
5 |
5 |
6 |
6 |
7 |
7 |
8 |
8 |
9 |
9 |
10 |
11 |
10 |
11 |
12 |
12 |
13 |
|
конец |
2 |
3 |
3 |
5 |
5 |
5 |
5 |
6 |
6 |
8 |
8 |
7 |
8 |
9 |
9 |
11 |
11 |
10 |
11 |
12 |
12 |
14 |
14 |
13 |
14 |
Таблица 6
Координаты узлов.
-
Узел
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
X
0
0
2,5
5,5
5,5
8,5
11,5
11,5
14,5
17,5
17,5
20,5
23
23
Y
0
3,15
3,15
3,15
0
3,15
3,15
0
3,15
3,15
0
3,15
3,15
0
Таблица 7
Проекции сил на оси XиYпо узлам.
-
Узел
Загружение 1
Загружение 2
Загружение 3
Загружение 4
Загружение 5
X
Y
X
Y
X
Y
X
Y
X
Y
1
277,3
257,9
2
-277,3
-257,9
3
-33,6
-30,1
-37,2
4
-79,41
-27,4
-28,9
5
6
-74,2
-21,9
0
7
8
9
-74,2
-21,9
0
10
-79,41
-27,4
-28,9
11
12
-33,6
-30,1
-37,2
13
94,3
74,82
14
-94,3
-74,82
Таблица 8
Усилия в стержнях фермы
-
Наименование стержня
№ стержня
Усилие от пост. нагрузки
Усилие от снеговой нагрузки
Усилие от опорных моментов
Усилие от распоров
Расчётное усилие
1 вариант
2 вариант
С снег. нагр.
Без снег. нагр.
С снег. нагр.
Без снег. нагр.
№ загружения
Растяжение
№ загружения
Сжатие
Ψ=1
Ψ=0,9
Ψ=1
Ψ=0,9
Загружение
1
2
3
4
5
6
7
Верхний пояс
2
0
0
0
0
0
277,3
257,9
0
0
1,4
277,3
0
24
0
0
0
0
0
94,3
74,82
0
0
1,4
94,3
0
6
-294,87
-109,97
-98,97
-79,98
-71,98
233,54
214,12
0
0
0
1,2
-404,84
21
-294,87
-109,97
-98,97
-79,98
-71,98
138,06
118,6
0
0
0
1,2
-404,84
8
-294,87
-109,97
-98,97
-79,98
-71,98
233,54
214,12
0
0
0
1,2
-404,84
18
-294,87
-109,97
-98,97
-79,98
-71,98
138,06
118,6
0
0
0
1,2
-404,84
12
-365,54
-130,83
-117,75
-79,98
-71,98
185,8
166,36
0
0
0
1,2
-496,37
14
-365,54
-130,83
-117,75
-79,98
-71,98
185,8
166,36
0
0
0
1,2
-496,37
Нижний пояс
4
148,58
63,02
56,72
52,46
47,21
-257,41
-238
-148,1
-143,6
1,2
211,6
1,5,7
-233,02
22
148,58
63,02
56,72
52,46
47,21
-114,19
-94,72
-98,2
-93,7
1,2
211,6
1,5,7
-39,84
10
365,54
130,83
117,75
79,98
71,98
-209,67
-190,24
-131,47
-126,97
1,2
496,37
0
16
365,54
130,83
117,75
79,98
71,98
-161,93
-142,48
-114,83
-110,33
1,2
496,37
0
Раскосы
3
-239,01
-101,37
-91,23
-84,39
-75,95
-32
-32,01
0
0
0
1,2,4
-362,24
23
-239,01
-101,37
-91,23
-84,39
-75,95
32
32,01
0
0
0
1,2
-330,24
5
212,13
68,08
61,27
39,91
35,92
34,61
34,63
0
0
1,2,5
308,01
0
20
212,13
68,08
61,27
39,91
35,92
-34,61
-34,63
0
0
1,2
280,21
0
9
-102,47
-30,24
-27,22
0
0
-34,61
-34,63
0
0
0
1,2,4
-164,3
17
-102,47
-30,24
-27,22
0
0
34,61
34,63
0
0
0
1,2
-72,23
11
0
0
0
0
0
34,61
34,63
0
0
1,5
34,63
0
15
0
0
0
0
0
-34,61
-34,63
0
0
0
1,5
-34,63
Стойки
1
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
25
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
7
-79,41
-27,4
-24,66
-28,9
-26,01
0
0
0
0
0
1,3
-108,31
19
-79,41
-27,4
-24,66
-28,9
-26,01
0
0
0
0
0
1,3
-108,31
13
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0