| 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)·
(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.
Требуемая площадь сечения
Принимаем профиль 20ШТ1, А = 62 см2, ix =5,13 см, iy= 7,19 см.
Гибкость стержня
lx = < [lx] = 127,8;
jх = jmin = 0,816
ly = < [ly] = 133,2; jy = 0,909
Предельные гибкости
;
;
;
.
Проверка устойчивости стержня
<.
Недонапряжение составляет 13%, но при меньшем профиле возникает
перенапряжение. Окончательно принимаем профиль 20ШТ1
Проверка местной устойчивости стенки сжатого пояса
Проверяем местную устойчивость стенок сжатого пояса для
Страницы: 1, 2
|
ИНТЕРЕСНОЕ
|