 |
Подбор сечений верхнего пояса фермы
|
|
|
|
Расчет и конструирование стропильной фермы
Сбор нагрузок на ферму
Постоянная нагрузка
Состав кровли был рассмотрен в табл. 1.
Нагрузка от веса покрытия (за исключением веса фонаря):
,
где gкр – расчетная нагрузка от веса конструкций покрытия, по табл. 1 равна 2,61 кН/м2;
gg – коэффициент надежности по нагрузке от веса фонаря, для металлических конструкций кровли равен 1,05;
gфон – вес фонаря, принимается равным 0,15 кН/м2.
кН/м2.
В отличии расчета рамы, вес фонаря учитываем в мессах фактического опирания его на ферму. Вес каркаса фонаря на единицу площади горизонтальной проекции фонаря
кН/м2.
Вес бортовой стенки и остекления на единицу длины стенки
кН/м.
Приведем найденные нагрузки к упрощенной схеме:
Рис. 36. Схема постоянной нагрузки на стропильную ферму.
Найдем узловые силы на рис. 36:
кН;
кН;
кН.
Силы F 0 и F 9 приложены к колонным и в расчете фермы не учитываются.
Опорные реакции
кН.
Снеговая нагрузка.
Город Череповец находится в IV-ом снеговом районе (карта 1 СНиП 2.01.07-85*). Следовательно, нормативное значение веса снегового покрова на 1 м 2 горизонтальной поверхности земли s о = 1,5 кПа (табл. 4 СНиП 2.01.07-85*).
Расчетная линейно распределенная нагрузка от снега на ферму:
,
где g f – коэффициент надежности по нагрузки, для снеговой нагрузки по п. 5.7 СНиП 2.01.07-85* равен 1,4, так как gn/s0 = 2,13 / 1,50 = 1,42 > 0,8.
m - коэффициент перехода от веса снегового покрова земли к снеговой нагрузке на покрытие.
Таким образом
, кН/м.
В соответствии с п. 3 прил. 3 СНиП 2.01.07-85* для зоны С характерны два варианта схемы снеговых нагрузок.
Первый вариант снеговой нагрузки.
Рис. 37. Схема первого варианта снеговой нагрузки.
|
|
|
По п. 3 прил. 3 СНиП 2.01.07-85* определим:
Узловые силы:
кН;
кН;
кН.
Опорные реакции:
кН.
Второй вариант снеговой нагрузки.
Рис. 38. Схема второго варианта снеговой нагрузки.
По п. 3 прил. 3 СНиП 2.01.07-85* определим:
Так как, нормативное значение веса покрытия равно 2,13 кН/м2, что больше 1,5 кН/м2, то принимаем
.
Узловые силы:
кН;
кН;
кН.
Опорные реакции:
кН.
Нагрузка от рамных моментов.
Первая комбинация.
Из таблицы расчетных усилий (табл. 2) находим
- максимальный момент в сечении 1-1 на левой стойке (сочетание 1, 2, 3*, 4, 5*):
кН/м;
- соответствующий ему момент на правой стойке (сочетание 1, 2, 3, 4*, 5):
кН/м.
Вторая комбинация (без учета снеговой нагрузки).
Аналогично первой комбинации, получаем
кН/м;
кН/м.
Нагрузки от распора рамы.
Первая комбинация.
Значения нормальных сил в ригеле слева (сочетание 1, 2, 3*, 4, 5*):
кН.
Значения нормальных сил в ригеле справа (сочетание 1, 2, 3*, 4*, 5):
кН.
Вторая комбинация.
Аналогично первой комбинации без учета снеговой нагрузки, получаем
кН.
Значения нормальных сил в ригеле справа (сочетание 1, 2, 3*, 4*, 5):
кН.
В результате получим следующую схему
Рис. 39. Схема приложения опорных моментов и распора.
Определение усилий в стержнях фермы
Примем следующую нумерацию стержней фермы:
Рис. 40. Расчетная схема стропильной фермы.
По результатам расчетов стропильной фермы в расчетной программе Lira 8.1 составим таблицу.
Подбор сечений стержней фермы
По заданию на проектирование, материал конструкций фермы – сталь С245. Для нее по табл. 51 СНиП II-23-81* определим, что расчетное сопротивление стали растяжению, сжатию, изгибу по пределу текучести
кН/см2.
Подбор сечений верхнего пояса фермы
Элемент В1 – 1, В2 – 3, В3 – 4.
Расчетное усилие N = -1270,5 кН.
Расчетные длины стержня:
см; 
см.
Поскольку lx = lу, принимаем тавровое сечение из двух равнополочных уголков. Зададимся гибкостью в пределах рекомендуемых для поясов ферм:
|
|
|
.
Тогда условная гибкость
.
Тогда по табл. 72 СНиПа II-23-81* находим, j = 0,686. Следовательно, требуемая площадь поперечного сечения:
см2.
Принимаем сечение из двух равнополочных уголков 160´16. Для него выпишем из сортамента следующие величины: А = 49,1´2 = 98,2 см2, iх = 4,89 см, iу = 7,10 см (принимаем толщину фасонки 12 мм).
Расчетные гибкости стержня в плоскостях, перпендикулярных осям х–х и у–у, соответственно равны
;
.
По максимальной (перпендикулярной осям х–х) гибкости определим условную гибкость:
.
По табл. 72 СНиПа II-23-81* находим, j = 0,806.
Проверим несущую способность подобранного сечения
кН/см2.
Получили большое недонапряжение, поэтому изменим уже подобранное сечение, задав гибкость
.
Тогда условная гибкость
.
Тогда по табл. 72 СНиПа II-23-81* находим, j = 0,805. Следовательно, требуемая площадь поперечного сечения:
см2.
Принимаем сечение из двух равнополочных уголков 180´11. Для него выпишем из сортамента следующие величины: А = 38,8´2 = 77,6 см2, iх = 5,60 см, iу = 7,81 см (принимаем толщину фасонки 12 мм).
Расчетные гибкости стержня в плоскостях, перпендикулярных осям х–х и у–у, соответственно равны
;
.
По максимальной (перпендикулярной осям х–х) гибкости определим условную гибкость:
.
По табл. 72 СНиПа II-23-81* находим, j = 0,838.
Проверим несущую способность подобранного сечения
кН/см2.
В соответствии с табл. 19 СНиПа II-23-81* предельная гибкость равна
,
где
,
Следовательно:
,
что удовлетворяет подобранному сечению:
.
Оставляем принятое сечение из двух уголков 180´11.
Элемент В4 – 6, В5 – 7.
Расчетное усилие N = -1833,1 кН.
Расчетные длины стержня:
см; 
см.
Поскольку lу = 2´ lх, принимаем тавровое сечение из двух неравнополочных уголков, расположенных узкими полками вместе. Зададимся гибкостью в пределах рекомендуемых для поясов ферм:
.
Тогда условная гибкость
.
Тогда по табл. 72 СНиПа II-23-81* находим, j = 0,686. Следовательно, требуемая площадь поперечного сечения:
см2.
Требуемая площадь одного уголка составляет 58,6 см2, а сортамент неравнополочных горячекатаных уголков заканчивается на сечении с площадью поперечного сечения 49,8 см2. Следовательно, остается лишь подбирать сечение пояса по сортаменту равнополочных уголков.
|
|
|
Принимаем сечение из двух равнополочных уголков 220´16. Для него выпишем из сортамента следующие величины: А = 60,2´2 = 120,4 см2, iх = 6,80 см, iу = 9,49 см (принимаем толщину фасонки 12 мм).
Расчетные гибкости стержня в плоскостях, перпендикулярных осям х–х и у–у, соответственно равны
;
.
По максимальной (перпендикулярной осям у–у) гибкости определим условную гибкость:
.
По табл. 72 СНиПа II-23-81* находим, j = 0,815.
Проверим несущую способность подобранного сечения
кН/см2.
В соответствии с табл. 19 СНиПа II-23-81* предельная гибкость равна
,
где
,
Следовательно:
,
что удовлетворяет подобранному сечению:
.
Оставляем принятое сечение из двух уголков 220´16.
|
|
|
