Міністерство аграрної політики України

Херсонський Державний Аграрний Університет

Кафедра Будівництва

Методичні рекомендації до курсового проекту

з дисципліни “Сталеві конструкції”

для студентів заочної форми навчання зі спеціальності

7.092.101 “Промислове та цивільне будівництво”

Розрахунок і конструювання сталевої стропильної ферми покриття промислового будинку

Янін О.Є.

Херсон 2005

УДК 626.422.24

Методичні рекомендації до курсового проекту рекомендовано до видання рішенням науково-методичної ради будівельно-гідромеліоративного факультету (протокол № 5 від 12 січня 2005р.)

Рецензент:

Доцент, к.т.н. Кириченко В.Л.

Янін О.Є.

Розрахунок і конструювання сталевої стропильної ферми покриття промислового будинку– Херсон: РВВ “Колос” ХДАУ, 2005.- 28с.

Вступ

Методичні рекомендації призначені для використання студентами будівельно-гідромеліоративного факультету при виконанні курсових та дипломних робіт.

Загальні відомості

У рамках курсового проекту треба розрахувати і сконструювати сталеву стропильну ферму з паралельними поясами для покриття промислового будинку.

Метою розрахунку і конструювання ферми є:

1) підбір розмірів поперечного перерізу стержнів виходячи із забезпечення нормативних вимог по міцності, стійкості, граничній гнучкості;

2) розробка конструкцій і розрахунок вузлів ферми виходячи із забезпечення надійної передачі зусиль від одного стержня до другого.

Розрахунок і конструювання ферми повинні виконуватись на основі нормативних документів [1], [2]. В них викладені основні вимоги, виконання яких треба забезпечити при проектуванні.

Курсовий проект складається з:

1) пояснювальної записки на листах стандартного формату А-4;

2) графічної частини, яка виконується на одному листі стандартного формату А-1 або на двох листах стандартного формату А-2.

Графічна частина включає в себе[3]:

1) геометричну схему і схему зусиль ферми;

2) детальне креслення ферми;

3) схеми розташування основних елементів (ферм, прогонів або панелей покриття, горизонтальних в’язей по верхнім і нижнім поясам ферм);

4) таблиці, специфікації.

1. Вибір геометричної схеми ферми

Проектування ферми треба починати з розробки геометричної схеми. Її утворюють осьові лінії, які проходять через центри ваги стержнів. Осьові лінії усіх стержнів, що сходяться у вузлі, повинні пересікатись в однієї точці – центрі вузла.

Геометричну схему ферми треба приймати у відповідності з вимогами уніфікації. При застосуванні рулонної покрівлі в основу уніфікації покладені

1) модуль прольоту промислового будинку, що кратний 6м

2) довжина панелі верхнього поясу d=3м

3) уклін покрівлі і верхнього поясу і=1,5% (при виконанні розрахунків цей уклін можна не враховувати)

4) трикутна решітка зі стійками

5) висота ферми:

3150мм – якщо стержні виконані з парних кутиків (по зовнішнім граням поясів)

2900мм; 3500мм; 3600мм - якщо стержні виконані з круглих труб і ГЗП (гнуто-зварних профілів).

Уніфіковані геометричні схеми ферм для різних прольотів і форм поперечних перерізів стержнів наведені на рис.1.1.

а)

б)

а) для ферм з парних кутиків

б) для ферм з круглих труб і ГЗП

Рис.1.1 Уніфіковані геометричні схеми стропильних ферм

У відповідності з вказаними у завданні на проектування прольотом ферми L і типом поперечного перерізу стержнів, необхідно обрати відповідну геометричну схему за рис.1.1 і навести її у пояснювальній записці до курсового проекту.

2. Вибір розрахункової схеми ферми і збір навантажень

У розрахунковій схемі розкісної стропильної ферми треба прийняти шарнірне сполучення усіх стержнів у вузлах. Ферма спирається на колони у двох крайніх вузлах нижнього поясу.

Покриття по стропильних фермах буває двох типів:

1) прогонне

2) безпрогонне.

При прогонному типі, на верхні пояси стропильних ферм у вузлах встановлюють прогони у вигляді балок або легких наскрізних конструкцій. Вони розташовані в напрямку, перпендикулярному площині ферми. На прогони зверху укладають:

- дрібнорозмірні елементи (як правило, у вигляді сталевого профільованого настилу)

- ізоляційні шари конструкцій покрівлі та шари, що вирівнюють.

При безпрогонному типі покриття, на верхні пояси стропильних ферм укладають крупнорозмірні залізобетонні ребристі панелі покриття, довжиною, рівний кроку ферм (6 або 12м) і шириною 3м. Поздовжні ребра панелей розташовані у напрямку, перпендикулярному площині ферми. Відстань між ними відповідає ширині панелі і складає 3м. Оскільки відстань між вузлами верхнього поясу також дорівнює 3м, то поздовжні ребра залізобетонних панелей спираються на верхні пояси стропильних ферм у вузлах. На панелі покриття зверху укладають ізоляційні шари конструкцій покрівлі та шари, що вирівнюють.

Тип покриття при виконанні курсового проекту треба прийняти у відповідності із завданням.

На ферму діють такі навантаження:

1) постійне від власної ваги конструкцій покриття (покрівлі, ферми, в’язей)

2) тимчасове снігове.

При обох типах покриття, несучі елементи спираються на верхній пояс ферми у вузлах. Тому, навантаження на ферму від елементів покриття та снігу можна представити у вигляді вертикальних зосереджених сил, прикладених до вузлів верхнього поясу (див. рис.2.1). Для їх визначення вводяться поняття вантажної площі ферми і вантажної площі вузла.

Вантажна площа ферми – частина площі покриття, навантаження з якої передається на дану ферму.

Вантажна площа вузла – частина вантажної площі ферми, навантаження з якої передається на даний вузол (рис.2.1).

Рис.2.1 До визначення вантажних площ ферм і вузлів

Вертикальні зосереджені сили, прикладені до вузлів (вузлові сили) треба обчислювати як добуток постійного і тимчасового розрахункових навантажень, що діють на 1м² покриття (поверхневих навантажень), на вантажну площу відповідного вузла.

Збір постійних навантажень виконується на підставі розділу №2 [1]. Поверхневі постійні навантаження на 1м² покриття зручно підраховувати у табличній формі (таблиці 2.1 і 2.2). Таблицю 2.1 треба заповнювати при прогонному типі покриття, а таблицю 2.2 – при безпрогонному.

В обох таблицях послідовно переліковуються усі елементи покриття зверху униз, включаючи ферму. При цьому умовно прийнято, що власна вага ферм, прогонів, панелей покриття рівномірно розподілена по площі у плані.

Власна вага різних слоїв покрівлі обчислюється за формулою

, (2.1)

де γ, кН/м³ – питома вага матеріалу

t, м – товщина шару.

При виконанні курсового проекту покрівлю прийняти утепленою. Вид, питому вагу (γ_утепл) і товщину (t_утепл) утеплювача треба прийняти у відповідності із завданням на проектування. При заповненні строки №4 таблиць 2.1 і 2.2 треба знайти g_{н(утепл)}=γ_утепл·t_утепл і записати отримане значення у стовпчик №3.

Власна вага елементів покриття і покрівлі прийняті на основі даних, що наведені у літературі (стор.149 [4]), (стор.320 [5]).

Коефіцієнти надійності за навантаженням γ_f для стовпчика №4 прийняті за таблицею 1 [1]. Значення γ_{f(утепл)} для утеплювача треба прийняти рівним:

1,2 – якщо утеплювач виконується у заводських умовах (мінераловатні, фібролітові плити)

1,3 - якщо утеплювач виконується на будівельному майданчику (пінобетон).

Розрахункове навантаження для стовпчика №5 треба для кожної строки обчислювати за формулою

g=g_н·γ_f . (2.2)

Поверхневі постійні навантаження від власної ваги 1м² покриття прогонного типу

Таблиця 2.1

Поверхневі постійні навантаження від власної ваги 1м2 покриття безпрогонного типу

Таблиця 2.2

Примітка: Крок ферм (6 або 12м) вказаний у завданні на проектування.