Металлодеревянная ферма

 

1.Определение общих размеров фермы

Принимаем высоту фермы равной: h=L/5 при L=20 м, h=4 м

Строительный подъем:

Угол наклона верхнего пояса с учетом строительного подъема:

по таблице Брадиса

Длина одного ската верхнего пояса:

м

Примем половину верхнего пояса равной АС/2=10,82/2=5,4 м высоту примем с учетом строительной высоты равной h=4.08 м

Длина элементов фермы:

м

м

м

Длину из конструктивных соображений примем равной 8.5 м

Геометрическая схема фермы

2.Расчет обрешетки

Нагрузка на поверхность кровли, кг/.

№Наименование нагрузкиНормативная нагрузка, кг/м2gfРасчетная нагрузка кг/м2Постоянные нагрузки1Асбестовые волнистые листы141,115,42Прогоны (обрешетка) 1 п.м. 7,5х150hшагом 500 мм ?=500 кг/м35,6 кг/м1,16,18Временная нагрузка1Монтажная нагрузка1001,31302Снеговая нагрузка701,498Итого250

Грузовая площадь на 1 обрешетку:

Шаг между прогонами в проекции, на плоскость:

см

Нагрузка на 1 п.м. прогона:

Прогон рассчитываем на косой изгиб. Разложим нагрузку на

составляющие по осям:

Изгибающие моменты:; принимаем сечение bxh=8х12 см ;

Условие прочности:

Расчетное сопротивление тогда Условие выполняется.

Проверка жесткости:

Принимаем сечение bxh=7,5х15 см

Проверяем

Окончательно принимаем сечение bxh=7,5х15 см

3.Статический расчет фермы

Собственный вес стропильной фермы с прогонами

Расчетная погонная нагрузка на 1 п.м. горизонтальной проекции верхней проекции фермы с учетом собственного веса фермы:

Единичную нагрузку в расчет не берем, тогда 250 кг-130 кг=120 кг

рассчитаем на горизонтальную поверхность

Ширина груз. на узел пощади равна а=5,4*0,93=5 м

Определение опорных реакций: А=2650*2=5300 кг

Определение усилий в стержнях стропильной фермы

Элемент фермыНомер стержняЗнакиУсилия от P=1Усилия в стержнях, кгОбозначение усилияP=2650 кгВерхний пояс1-А-4,34115002-B-3,96104404-С-3,96104405-D-4,3411500Нижний пояс1-F4106003-F2,5868405-F410600Раскосы2-31,539754-31,53975Стойки1-2-0,9224404-5-0,922440Опорные реакции2530025300

4.Подбор сечений элементов

Верхний пояс выполним на пластичных нагелях. Верхнем поясе действует продольное сжимающее усилие =11500 кг. Кроме того верхний пояс подвергается местному изгибу от поперечной нагрузки: вызываюший в панели положительный момент с цельюуменьшения т узлы фермы A, B, Cзапроектируем с внецентренным опиранием элементов, вызывающим по концам отрицательные моменты т равные на q*e. Для приближенного определения сечения верхнего пояса вычисляем величину расчетного момента в середине панели по формуле:

т*м

изгибающий момент от местной нагрузки в середине панели верхнего пояса. L=540 длина панели верхнего пояса. Задаемся шириной сечения b=15 см площадь сечения F=15h; Момент сопротивления сечения W

По прочности сечения верхнего пояса на сложное сопротивление сжатию и изгибу

находим h

Упростим выражение:находим корни уравнения выбираем наибольшее значение по модулю h=21.7 см

Здесь ?=0,8 - приближенная величина коэф. Учитывающий дополнительный изгибающий момент от продольного усилия при деформации пояса.

По условию размещения необходимого количества пластинок на половине длины верхней панели, опирающейся в коньковом узле одним нижним брусом

где находим h

Упростим выражение: h=24.5 примем высоту сечения по ГОСТу 25 см

; ; -коэф.

Учитывающий увеличение сдвигающей силы по швам брусьев вследствие опирание брусьев на концах неполным сечением, при передачи силы N на концах пояса одному крайнему брусу принимается равным 0.4

здесь

где ширина принятой верхнего пояса фермы.

В данном случае решающим является условие размещение пластинок. В соответствии с этим заданием сечением верхнего пояса из двух брусьев 18х13 см. Окончательную проверку верхнего пояса начнем с определения минимальных размеров площадок смятия в узлах А, В, С. Минимальная длина горизонтальной площадки смятия в опорном узле равна:

-расчетное сопротивление сосны смятию поперек волокон.

Высота торцовой площадки в опорном узле

где - растягивающее усилие в панели A-D, ?=20®угол между верхними нижним поясом.

Минимальная длина вертикальной площадью смятия в коньковом узле

где - растягивающее усилие в панели D-D

Минимальная длина наклонной площадки смятия в коньковом узле под шайбой узла

где - растягивающее усилие в панели С-D

Минимальная высота площадки смятия в промежуточном узле верхнего пояса равна

При конструировании узлов А, В, С уровняем эксцентриситеты , ,

Приравнивая напряжения в сечении пояса посередине и по концам панели, получим величину эксцентриситета eиз уравнения:

отсюда см

По конструктивным соображениям принимаем величину е=70 мм, что обеспечивает достаточную высоту площадки смятия на нижнем торце пояса при этом оси элементов АDи DCпересекаются с осью верхнего пояса в точках и минимальные размеры площадок смятия в этом случае являются обеспеченными. Геометрические характеристики принятого сечения верхнего пояса момент сопротивление Гибкость пояса в плоскости фермы Производим проверку сечения верхнего пояса в середине панели AB при полном загружении фермы снегом как внецентренно сжатого стержня

Где кг*см расчетный изгибающий момент - коэф. условий работы на изгиб составной балки с размерами не менее 15 см

Строительный выгиб панели верхнего пояса назначаем из величины наибольшего прогиба пояса, определяемого от воздействия расчетной поперечной нагрузки и продольных сил. Прогиб пояса в середине нижней панели от расчетной поперечной нагрузки и разгружающих опорных моментов с учетом составности сечения определяется по формуле:

где - прогиб поперечной расчетной нагрузки;

- прогиб от опорных разгружающих моментов;; прогиб принятого сечения не проходит по требованию. Подбираем сечение из двух брусьев по 15х15 см. Тогда ; ; ;

требование удовлетворяется. Принимаем

;- момент инерции сечения пояса

поправочный коэф. к моменту инерции поперечного сечения составной балки от 4 м и более

- изгибающий момент сечения пояса на опорах от расчетной продольной силы.

Расчет пластичных нагелей. Принимаем стандартные пластичные нагели толщинойсм и длиной см нагели ставим с минимальным шагом =9*1,2=11 см Несущая способность одного нагеля ширина принятого сечения. Необходимое количество пластинок в одной панели:

где 0.8 - коэф. учитывающий отсутствие пластинок на среднем участке панели протяжением 0.2*Lab

; для панели AB, для панели CB

Для панели АВ:

Для панели ВС:

Ставим во всех панелях на 0.4 длины количество пластинок с нормальным шагом s=11 см

<19.14 шт. принимаем 19 шт.

-расстояние между крайними пластинками на одной половине панели за вычетом свободных от пластинок участков в середине и по краям блока

Растянутые стальные элементы

Все растянутые элементы фермы выполняется из круглой стали марки ВСт3пс6-1. Диаметр сечения элемента ADпо прочности на растяжение определяем по формуле:

где R=2350 кг/см2 расчетное сопротивление стали.

Диаметр сечения петли приваренной на концах стержня AD

m-коэф. учитывающий снижение расчетного сопротивления для тяжей, состоящих из нескольких ветвей.

Таким же образом сделаем расчет по остальным.

Элемент фермыУсилиеddnA-D 2,42D-D 21.6D - A 2.42D-C1.51.2C-D1.51.2

В коньковом узле крепление тяжа DC делаем при помощи коротыша большого диаметра. Диаметра коротыша по резьбе определяем из уравнения

см где коэф. 0.8 учитывает понижение расчетного сопротивления стали растяжению в нарезной части тяжей.

5.Конструирование узлов фермы

Стойка BD

Сечение стойки находим из условия смятия в месте примыкания ее к верхнему поясу. Размер сечения стойки в плоскости фермы.

принимаем сечение 15х5 см с площадью F=75см2. Длина стойки BD=187 см. Гибкость Проверяем стойку на продольный изгиб в плоскости фермы. Находим

Опорный узел А

Нижний пояс присоединяется к опорному узлу хомутом из круглой стали, прикрепленный гайками к траверсе.

Хомут рассчитывается из условия прочности на растяжения. Требуемая площадь сечения по резьбе.

где 2-количество ветвей в хомуте.

Принимаем диаметр хомута 3,6 см

Траверса держит два конца хомута. Траверсу подберем из швеллера №8 Расчетный пролет:

Максимальный изгибающий момент

Площадь сечение швеллера Под швеллером ставим лист сечением 10х110 мм Расстояние центра тяжести сечения от листа

Момент инерции сечения

Минимальный момент сопротивления:

Проверяем траверсу на изгиб:

Узел D

Для прикрепления элементов служат две фасонки из листовой стали ?=8 мм с отверстиями для валиков. Пролет валиков

Момент в наиболее нагруженном валике:

Требуемы диаметр по изгибу

Проверяем диаметр валика на срез:

на смятие фасонки

Наименьшая высота фасонки в месте ослабления отверстиями из условия прочности на растяжения:

принимаем h=2*1.5*d=3*3.4=11 см

Коньковый узел

Усилие растянутого раскоса передается на верхний пояс через гайку с квадратной шайбой под углом 20 градусов

Необходимая площадь смятия:

Сторона квадратной шайбы с учетом отверстия в ней

Определим толщину шайбу из условия ее прочности на изгиб при диаметре раскоса d=1.5 см учитывая, что вписанная окружность гайки имеет Изгибающий момент в шайбе

Необходимый момент сопротивления сечения шайбы

Толщина шайбы с учетом ее ослабления отверстием равна

обрешетка стропильный ферма шайба

см принимаем шайбу 65х65х15 мм

Литература

1)Иванов В.А. Куницкий Л.И «Конструкции из дерева и пластмасс» Киев-1970 изд. «Будивельник» 509 стр.

)СНиП II-25-80 «Деревянные конструкции» Госстрой СССР 1980 г.

)СНиП II-23-81* «Стальные конструкции» Госстрой СССР 1981 г.

1.Определение общих размеров фермы Принимаем высоту фермы равной: h=L/5 при L=20 м, h=4 м Строительный подъем: Угол наклона верхнего пояса

Больше работ по теме: