Определение усилий в фермах

Задание на курсовую работу

Требуется рассчитать и сконструировать на стадии КМД стальную стропильную ферму покрытия производственного здания при следующих данных:

1. Пролет здания L=30 м;

2. Длина здания 60м;

3. Снеговой район - I;

4. Климатический район – II₂

5. Шаг ферм 12 м;

6. Здание отапливаемое;

7. Кровля утепленная, с прогонами из прокатных профилей, легкая, без фонаря;

8. Элементы решетки ферм - из парных уголков;

9. Материал стержней ферм - сталь С255;

10. Монтажный стык на сварке.

Конструктивная схема фермы

К расчету и конструированию принята ферма с параллельными поясами пролетом l_ф=l-2•200=30000-2•200=29600мм и высотой сечения по центрам тяжести сечений поясов h_ф=3150-Z_ob-Z_oh=3150-30-20=3100мм, где Z_ob и Z_oh - расстояние от обушков поясных элементов до их центров тяжести. Приня­тая схема фермы указана на рисунке 1.1.

Очертания стропильных ферм определяются принятым уклоном кровли, конструкцией опорных закреплений фермы, требованиями габаритности отправочных марок. Схемы решеток должны обеспечивать угол между поясами и раскосами, равный 45^о при расстоянии между узлами верхнего пояса 3 м, минимум элементов и однотипность узлов сопряжения решетки с поясами фермы.

При уклоне кровли i=1,5%, несущем стальном профилированном настиле по прогонам с шагом 3 м и при передаче нагрузки с фермы на колонны каркаса нижними опорными узлами фермы наиболее рациональными являются фермы с параллельными поясами. Высота сечения таких ферм по обушкам поясных элементов в типовых сериях принята 3150мм при пролетах здания 30 и 36м и 2250мм при пролетах 18 и 24м. Это составляет приблизительно (1/8 – 1/11) пролета фермы. Решетка ферм треугольная с дополнительными стойками.

Высоту ферм в середине пролета h_ф принимают на основе технико-экономического анализа с учетом условий перевозки. Принимаем ферму с восходящим опорным раскосом. Такое решение позволяет обеспечить как жесткое, так и шарнирное сопряжение с колоннами.

Принимаем шарнирное сопряжение, с использованием дополнительной стойки (надколонника).

Рисунок 1.1-Схема стропильной фермы

Нагрузки на стропильную ферму

Расчет постоянной и временной нагрузки

Вычисление суммарной расчетной постоянной и временной нагрузок, отнесенных к 1м² покрытия, выполнено в таблице 2.1. При этом конструкция кровли принята по рисунку 2.1, расчетные нагрузки от элементов кровли и прогонов по Приложению 4[5], а собственный вес ферм и связей принят равным 0,25 кН/м².

Таблица 2.1

Тип и состав покрытия	Единица измерения	Нормативное значение		Расчётное значение
1. Пост. нагрузка от веса кровли - 2слоя Изопласт К ЭКП 5,0	кН/м2	0,05∙2=0,1	1,2	0,12
- утеплитель Knouf t=50мм	кН/м2	0,055	1,2	0,066
- 1слой Изопласт П КПП 3,0	кН/м2	0,03	1,2	0,036
- проф. настил Н75-750-0,8	кН/м2	0,155	1,05	0,163
- решетчатые прогоны пролётом 12 м серии 1.462.3-17/85	кН/м2	0,15	1,05	0,158
2. Собств. вес ферм и связей покрытия без учета веса конструкций фонаря	кН/м2	0,25	1,05	0,26
Пост. нагрузка всего:	кН/м2	0,74	-	0,803
3. Снеговая нагрузка	кН/м2	0,8*0,7=0,56	-	0,8
Всего:	кН/м2	1,3	-	1,603

Полная узловая нагрузка на ферму:

F = 1,603 ·d_р·В_ф = 1,603·3·12=57,7 кН

Где: d_р = 3м - длина панели верхнего пояса фермы;

В_ф = 12м - шаг ферм

Подбор прогонов

Расчетная нагрузка на прогон при шаге прогонов b = 3 м: .Исходя из этого, принимаем решетчатые прогоны пролётом 12 м серии 1.462.3-17/85 с допускаемой расчетной нагрузкой 6,2 кН/м и сечениями: верхнего пояса , раскосов .

Определение усилий в фермах

Усилия в элементах фермы определяем от полной узловой нагрузки F =57,7 кН, расположенной во всех узлах верхнего пояса фермы. Для определения усилий используем таблицу усилий в элементах фермы от единичной узловой нагрузки F=1 согласно Приложения 4 [5]. Вычисление усилий выполнено в виде таблицы 3.1.

При вычислении расчетных усилий учтен коэффициент надежности по назначению g_n = 0,95.

Таблица 3.1- Определение усилий в элементах фермы