576 (Проектирование металлической фермы)
Описание файла
Документ из архива "Проектирование металлической фермы", который расположен в категории "". Всё это находится в предмете "архитектура" из , которые можно найти в файловом архиве . Не смотря на прямую связь этого архива с , его также можно найти и в других разделах. Архив можно найти в разделе "рефераты, доклады и презентации", в предмете "архитектура" в общих файлах.
Онлайн просмотр документа "576"
Текст из документа "576"
1. Исходные данные
Н
еобходимо 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:
-
постоянная от собственного веса конструкций покрытия;
-
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:
| 0,4 0,2 0,25 0,05 0,4 1,6 0,3 0,04 | 1,3 1,3 1,3 1,3 1,3 1,1 1,05 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
Т
огда, опорная реакция равна :
0,5 (2 F2+9 F1) =5 F1 = 0,5 (263,83 + 9127,66) =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.
cos = 
; sin =
Рис.5. Расчетная схема фермы
|
| mom1 = 3150 = 0 ; N1-4 = 0 (kH)·
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Усилие в стержне 9-11 отсутствует. |
Рис. 6. Размеры элементов фермы и усилия в них
Таблица 2
Расчетные усилия в элементах фермы
| Элемент | Обозначение Стержня | Расчетные усилия, кН | |
| СЖАТИЕ | РАСТЯЖЕНИЕ | ||
| Верхний пояс | 1 – 4 | 0 | 0 |
| 4 – 6 | -875,34 | - | |
| 6 – 8 | -875,34 | - | |
| 8 – 10 | -1313,07 | - | |
| 10 - 11 | -1313,07 | - | |
| Нижний пояс | 2 – 5 | - | 492,38 |
| 5 – 7 | - | 1148,94 | |
| 7 – 9 | - | 1367,79 | |
| Стойки | 5 - 6 | -127,66 | - |
| 7 - 10 | -127,66 | - | |
| 9 – 11 | 0 | - | |
| Раскосы | 2 - 3 | -756,64 | - |
| 3 - 4 | -756,64 | - | |
| 4 - 5 | - | 588,45 | |
| 5 - 8 | -420,32 | - | |
| 7 - 8 | - | 252,19 | |
| 7 - 11 | -84,06 | - | |
| 1 - 3 | 0 | 0 | |
5. Подбор сечений стержней фермы
Подбор сечения стержней верхнего пояса.
Верхний пояс принимаем с изменением сечения.
Подбираем сечение для стержней 1 – 4, 4-6 , для наибольшей
нагрузки N4-6 = -875.34 kH
Задаемся гибкостью – = 90, расчетное сопротивление стали по пределу текучести Ry=315 МПа по табл. 51* /1/, коэффициент продольного изгиба
= 0, 527 по табл. 72 /1/.
Т![]()
ребуемая площадь сечения
Принимаем профиль 17,5ШТ1, А = 47 см2, ix =4,5 см, iy= 5,96 см.
Гибкость стержня
x = 
[x] = 132;
х = min =0,783
y = 
[y] = 136,2; y = 0,849
Предельные гибкости
;
;
;
.
Проверка устойчивости стержня
.
Недонапряжение составляет 20%, но при меньшем профиле возникает перенапряжение. Если принять тавр 25БТ1 и тавр 30БТ1 для стержней 8 – 10 и 10 – 11, получим перерасход металла. Окончательно принимаем профиль 17,5ШТ1
Подбираем сечение для стержней 8 - 10, 10 – 11, для нагрузки N = -1313,07 kH
Задаемся гибкостью – = 90, Ry=315 МПа, по табл. 72 /1/ = 0, 527.
Требуемая площадь сечения
Принимаем профиль 20ШТ1, А = 62 см2, ix =5,13 см, iy= 7,19 см.
Гибкость стержня
x = 
[x] = 127,8;
х = min = 0,816
y = 
[y] = 133,2; y = 0,909
Предельные гибкости
