Расчет и проектирование фермы

4.1 Определение геометрических размеров элементов фермы

Расчетный пролет фермы l = L – h_к = 12000 – 408 =11592 мм.

Высота фермы назначается из условия ее жесткости с учетом допустимого уклона кровли, принимаемого в зависимости от вида водоизолирующего слоя.

Принимаем высоту фермы h =1450мм.,что не меньше =  мм. Назначаем строительный подъем f_стр= *l =  мм.

Угол наклона верхнего пояса с учетом строительного подъема

tga = ; a = 14,12^о; sina = 0.243; cosa = 0.970.

Длина одного ската верхнего пояса (с учетом строительного подъема)

 м.

Длина элементов фермы:

ВД = ВЕ = 2,9875*tga - м.

 м.

 м.

Геометрическая схема фермы приведена на рисунке 7.

4.2 Выбор сорта древесины, ее влажности и расчетных сопротивлений, типа и марки клея

Принимаем для элементов стропильных ферм и связей жесткости древесину хвойных пород сосну по ГОСТ 24454-80 второго сорта.

При постоянной влажности внутри отапливаемых помещений 70% температурно – влажностные условия эксплуатации конструкций, согласно таблице 1 [1] –А2. Для этих условий максимальная влажность неклееной древесины 20% и клееной - 12%.

Расчетные сопротивления древесины лиственницы второго сорта назначаем согласно таблице 3 [1] с учетом необходимых коэффициентов условий работы по п.3.2.

Для основных видов напряженного состояния в таблице 4 приведены значения расчетных сопротивлений и коэффициентов условий работы.

Рис. 7. Расчетная схема фермы.

Таблица 4. Расчетные сопротивления и коэффициенты условий работы древесины сосны второго сорта.

4.3. Расчет фермы

4.3.1. Определение нагрузок

Нормативная поверхностная нагрузка от ограждения покрытия приведенная к горизонтальной поверхности составляет:

g^н = 338,1 Па.

Временная нормативная поверхностная нагрузка равна:

S^н = 2240 Па.

Нормативная поверхностная нагрузка от собственной массы стропильной фермы со связями может быть определена по формуле:

 Па;

где К_с.в. = 4 – коэффициент собственной массы стропильной фермы с учетом связей.

Расчетная линейная нагрузка на ферму:

- постоянная g = (g^н + )*g_f1*В = (338,1+125,4)*1.1*3 = 1529,6 Н/м;

- временная S = S^н * g_f2*В = 2240*1,6*3 = 10752 Н/м;

где g_f1 = 1.1 – коэффициент перегрузки для постоянной нагрузки, согласно таблице 1 [3];

В = 3 м – шаг ферм вдоль здания.

Узловая нагрузка в средних узлах стропильной фермы:

- постоянная                G = 2,9875*cosa*g = 2,9875*0,97*1529,6 = 4433 Н =

= 4,43 кН.

- временная (снеговая) F = 2,9875*cosa*S =2,9875*0,97*10752 = 31158 Н =

                                      = 31,16 кН.

Полная узловая нагрузка P = 4,43+31,16 =35,59 кН.

4.3.2. Определение усилий в элементах фермы

Усилия в элементах фермы определяем путем построения диаграммы усилий от единичной узловой нагрузки, расположенной на половине пролета фермы (рисунок 8). Полученные значения заносим в таблицу 5. Умножая их на фактические узловые нагрузки находим расчетные усилия в элементах фермы.

Опорные реакции от единичной нагрузки определяются из условий:

SМ_В = 0; 11,592*А – 0.5*11,592 – (5,461 +3,065) – 0.5*

SМ_А = 0; 11,592*В – 0.5*

Таблица 5. Усилия в стержнях фермы при различных сочетаниях нагрузок.

Рис. 8. Определение усилий графическим способом (Диаграмма Максвелла-Кремоны)