Проектирование металлической фермы

Проектирование металлической фермы
Рефераты >> Архитектура >> Проектирование металлической фермы

1. Исходные данные

Необходимо рассчитать и законструировать стропильную ферму покрытия пролётом 27 м. Шаг ферм 8 м, сечение элементов решетки фермы выполнены из парных уголков, пояса из тавров. Покрытие тёплое. Климатический район по снеговому покрову – IV. Материал фермы – сталь марки 14Г2 (ГОСТ 19282 – 73*), соответствует марке С345 по ГОСТ 27772-88*, соединения стержней в узлах фермы сварные, коэффициент надёжности по назначению зданий . Высота фермы по наружным граням поясов 3150 мм.

Рис. 1. Схема стропильной фермы

2. Сбор нагрузок на ферму

На ферму действуют два вида нагрузок:

1) постоянная от собственного веса конструкций покрытия;

2) временная снеговая, которую можно отнести только к кратковременной с полным нормативным ее значением.

Величины расчетных нагрузок на 1 м2 (горизонтальной проекции) площади покрытия от собственного веса конструкции удобно определять в табличной форме.

Таблица 1.

Определение нагрузок, действующих на ферму

Вид нагрузки и ее составляющие

Норма-тивная

нагрузка

()

Коэф-т надеж-ности по нагруз-ке

Расчет-ная нагрузка

()

1

2

3

4

Постоянная:

- защитный слой гравия, на битумной мастике, t=20 мм, g=20 кН/м3

- гидроизоляционный ковер из 4-х слоев рубероида

- утеплитель из минераловатных плит t=100 мм, g=2,5 кН/м3

- пароизоляция из одного слоя рубероида

- цементная стяжка t=20мм

- сборные железобетонные ребристые плиты 8 x 2,7 м

- собственная масса фермы

- связи покрытия

0,4

0,2

0,25

0,05

0,4

1,6

0,3

0,04

1,3

1,1

1,05

0,52

0,26

0,325

0,065

0,52

1,76

0,315

0,042

Итого:

Временная

- снег по всему покрытию

1,4

Всего:

4,74

-

5,91

Значения погонных равномерно распределенных расчетных нагрузок от собственного веса конструкций и снега (в кН/м) определяются по формулам:

QКР = qКР × В = 3,81× 8 = 30,48 кН/м ;

РСНЕГА = РСН × В = 2,1× 8 =16,8 кН/м ;

где В – шаг ферм (В = 8 м);

qКР, РСН – расчетные нагрузки действующие на ферму из табл. 1

Общая нагрузка на промежуточные узлы фермы от собственного веса конструкций и снега определяется по формуле:

F1 = (QКР +PСНЕГА) × d = (30,48 + 16,8) × 2,7 = 127,66 кН;

где d – длина панели верхнего пояса (d = 2,7 м)

Общая нагрузка на опорные стойки от собственного веса конструкций и снега определяется по формуле :

F2 = 0,5 × F1 = 0,5 × 127,66 = 63,83 кН

Тогда, опорная реакция равна :

0,5 × (2× F2+9× F1) =5 × F1 = 0,5 × (2×63,83 + 9×127,66) =638,3 кН

Рис. 2. Схема загружения фермы.

3. Разработка схемы связей.

Сквозная плоская система (ферма) легко теряет свою устойчивость из плоскости. Чтобы придать ферме устойчивость, ее необходимо присоединить к какой-либо жесткой конструкции или соединить с другой фермой в результате чего образуется пространственно устойчивый брус.

Для обеспечения устойчивости такого бруса (блока) необходимо, чтобы все грани его были геометрически неизменяемы в своей плоскости.

Грани блока образуются двумя вертикальными плоскостями спаренных ферм, двумя перпендикулярными им горизонтальными плоскостями связей, расположенными по обоим поясам ферм, и тремя вертикальными плоскостями поперечных связей (две в торцах ферм и одна в коньке). Поскольку этот пространственный брус в поперечном сечении замкнут и достаточно широк, он обладает очень большой жесткостью при кручении и изгибе, поэтому потеря его общей устойчивости в изгибаемых системах невозможна.

Рис. 3. Связи, обеспечивающие устойчивость стропильных ферм.

4. Определение усилий в стержнях фермы

Значения усилий определяем методом сечений. За расчетную нагрузку фермы принимается расстояние между осями поясов. Уклоном верхнего пояса фермы при i = 0,015 можно пренебречь.

cosa = ; sina =