Определение нагрузок, действующих на ферму




Курсовая: Проектирование металлической фермы

Курсовая: 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 1,3 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

 

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 = Рис.5. Расчетная схема фермы

 

     
   

Smom1 = 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 – l = 90, расчетное сопротивление стали по пределу текучести Ry=315 МПа по табл. 51* /1/, коэффициент продольного изгиба j = 0, 527 по табл. 72 /1/.

Требуемая площадь сечения

Принимаем профиль 17,5ШТ1, А = 47 см2, ix =4,5 см, iy= 5,96 см. Гибкость стержня lx = < [lx] = 132; jх = jmin =0,783 ly = < [ly] = 136,2; jy = 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 – l = 90, Ry=315 МПа, по табл. 72 /1/ j = 0, 527.



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2019-02-11 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: