- •Министерство образования и науки Российской Федерации
- •Исходные данные.
- •2. Компоновка каркаса здания
- •Снеговая нагрузка
- •Ветровая нагрузка
- •Сбор крановых нагрузок
- •4. Жесткости элементов
- •5. Определение расчетных усилий в элементах поперечной рамы. Расчетные сочетания усилий
- •6. Компоновка системы связей.
- •7. Расчет колонны. Надкрановая часть
- •8. Расчет колонны. Подкрановая часть
- •9. Расчет и конструирование узла сопряжения верхней и нижней частей колонны
- •10. Расчет базы колонны
- •11.Расчет стропильной фермы. Определение усилий, сечений
- •12. Расчет нижнего опорного узла фермы
- •Расчет верхнего опорного узла
- •Расчет узлов фермы.
- •Список литературы
- •Стропильная ферма.
11.Расчет стропильной фермы. Определение усилий, сечений
Расчетные усилия в элементах фермы
Элемент фермы |
Номер элемента |
Усилие от единичной нагрузки F=1 |
Усилие от постоянной нагрузки |
Усилие от снеговой нагрузки |
Номер загружения |
Расчетное усилие N, кН | ||||||
на всём пролете |
на половине пролета |
на всём пролете |
на половине пролета |
|
| |||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 | ||||
Верхний пояс |
4 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
«5+6» |
0 | ||||
5 |
-3,810 |
-2,381 |
-102,29 |
-215,067 |
-134,403 |
-317,357 | ||||||
6 |
-3,810 |
-2,381 |
-102,29 |
-215,067 |
-134,403 |
-317,357 | ||||||
7 |
-3,810 |
-1,429 |
-102,29 |
-215,067 |
-80,664 |
-317,357 | ||||||
8 |
-3,810 |
-1,429 |
-102,29 |
-215,067 |
-80,664 |
-317,357 | ||||||
9 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 | ||||||
Нижний пояс |
1 |
2,381 |
1,667 |
63,911 |
134,403 |
94,099 |
198,314 | |||||
2 |
4,286 |
2,143 |
115,045 |
241,936 |
120,968 |
356,981 | ||||||
3 |
2,381 |
0,714 |
63,911 |
134,403 |
134,403 |
198,314 | ||||||
Стойки |
10 |
-0,50 |
-0,50 |
-13,421 |
-28,224 |
-28,224 |
-41,645 | |||||
11 |
-1,00 |
-1,00 |
-26,842 |
-56,448 |
-56,448 |
-83,290 | ||||||
12 |
-1,00 |
0 |
-26,842 |
-56,448 |
0 |
-83,290 | ||||||
13 |
-0,50 |
0 |
-13,421 |
-28,224 |
0 |
-41,645 | ||||||
Раскосы |
14 |
-3,452 |
-2,417 |
-92,659 |
-194,858 |
-136,435 |
-287,517 | |||||
15 |
2,071 |
1,036 |
55,590 |
116,904 |
58,480 |
172,494 | ||||||
16 |
-0,690 |
0,345 |
-18,521 |
-38,949 |
19,475 |
-57,470 | ||||||
17 |
-0,690 |
-1,036 |
-18,521 |
-38,949 |
-58,480 |
«5+7» |
-77,001 | |||||
18 |
2,071 |
1,036 |
55,590 |
116,904 |
58,480 |
«5+6» |
172,494 | |||||
19 |
-3,452 |
-1,036 |
-92,659 |
-194,858 |
-58,480 |
-287,517 |
Сечения элементов фермы выполним из парных стальных горячекатаных равнополочных уголков по ГОСТ 8509-93. Подбор сечений выполним в таблице (табл.1). Задачу по подбору сечений решим методом последовательных приближений. По заданию сталь элементов поясов С345, сталь элементов решетки С245. Соединение элементов в узлах выполним на фасонках с применением угловых сварных швов. Толщину фасонок принимаем в зависимости от усилия в опорном раскосе (N= -287,517 кН), tф =10мм.
Подбор сечений центрально-сжатых элементов фермы
При подборе сечений центрально-сжатых элементов предварительно задаемся коэффициентом продольного изгиба φз. В первом приближении:
φз=0,7…0,8 – для элементов поясов;
φз=0,4…0,6 – для элементов решетки.
Находим требуемую площадь сечения из условия устойчивости:
где Ry – расчетное сопротивление стали по пределу текучести, по табл. 51 СНиП II-23-81:
для стали С345 при толщине фасонного проката от 2 до 10мм
для стали С245 при толщине фасонного проката от 2 до 20мм
–коэффициент условия работы конструкции (табл. 6 СНиП II-23-81),
N – расчетное усилие в элементе (табл. 11,1).
По требуемой площади Aтр по сортаменту (ГОСТ 8509-93) подбираем сечение из двух уголков и определяем фактические геометрические характеристики: А=2А , ix, iy.
Для подобранного сечения определяем гибкости и сравниваем их с предельным значением:
где ,– расчетные длины элементов фермы в плоскости и из плоскости фермы соответственно,– для элементов поясов и опорных раскосов,– для прочих элементов решетки,, гдеl – геометрическая длина элемента (расстояние между центрами узлов), l1 – расстояние между центрами узлов, закрепленных от смещения из плоскости фермы;
–предельное значение гибкости, – для элементов поясов, опорных раскосов и опорных стоек,– для прочих элементов решетки, где, где– коэффициент продольного изгиба для максимального значения гибкости(табл. 72 СНиПII-23-81).
Для подобранного сечения по табл. 51 СНиП II-23-81 уточняем значение Ry и проверяем элемент по условию устойчивости:
.
Подбор сечений центрально-растянутых элементов фермы
Находим требуемую площадь сечения по несущей способности:
где Ry – расчетное сопротивление стали по пределу текучести, по табл. 51 СНиП II-23-81 для стали С345 при толщине фасонного проката от 2 до 10мм для стали С245 при толщине фасонного проката от 2 до 20мм
–коэффициент условия работы конструкции (табл. 6 СНиП II-23-81),
N – расчетное усилие в элементе (табл. 11,1).
По требуемой площади Aтр по сортаменту (ГОСТ 8509-93) подбираем сечение из двух уголков и определяем фактические геометрические характеристики: А=2А , ix, iy.
Для подобранного сечения определяем гибкости и сравниваем их с предельным значением:
где ,– расчетные длины элементов фермы в плоскости и из плоскости фермы соответственно,,, гдеl – геометрическая длина элемента (расстояние между центрами узлов), l1 – расстояние между центрами узлов, закрепленных от смещения из плоскости фермы;
–предельное значение гибкости, при режиме работы кранов 3К.
Для подобранного сечения по табл. 51 СНиП II-23-81 уточняем значение Ry и проверяем элемент по несущей способности:
.
Подбор сечений элементов фермы
Элемент фермы |
Номер элемента |
Расчетное усилие N, кН |
Сечение |
Площадь сечения А, см2 |
Расчетные длины, см |
Радиусы инерции, см |
Гибкость |
φmin |
γc |
α |
[λ] |
Напряжение, кН/см2 |
Сталь | |||||||||||
lгеом |
lefx |
lefy |
ix |
iy |
λx |
λy |
σ |
Ryγc | ||||||||||||||||
Верхний пояс |
4 |
0 |
2∟90х8 |
27,86 |
300 |
300 |
300 |
2,76 |
4,08 |
108,7 |
73,53 |
0,374 |
0,95 |
0,814 |
131,13 |
0 |
32,3 |
С345 | ||||||
5 |
-317,357 |
2∟90х8 |
27,86 |
2,76 |
4,08 |
108,7 |
73,53 |
0,374 |
0,814 |
131,13 |
30,45 |
32,3 | ||||||||||||
6 |
-317,357 |
2∟90х8 |
27,86 |
2,76 |
4,08 |
108,7 |
73,53 |
0,374 |
0,814 |
131,13 |
30,45 |
32,3 | ||||||||||||
Нижний пояс |
1 |
198,314 |
2∟70х5 |
13,72 |
600 |
600 |
1200 |
2,16 |
3,23 |
277,78 |
371,5 |
- |
0,95 |
- |
400 |
14,45 |
32,3 | |||||||
2 |
356,981 |
2∟70х5 |
13,72 |
2,16 |
3,23 |
277,78 |
371,5 |
- |
- |
400 |
26,02 |
32,3 | ||||||||||||
Стойки |
11 |
-83,290 |
2∟63х5 |
12,26 |
315 |
252 |
315 |
1,94 |
2,96 |
129,90 |
106,4 |
0,365 |
0,8 |
0,69 |
180 |
18,61 |
19,60 |
С245 | ||||||
Раскосы |
14 |
-287,517 |
2∟90х9 |
31,2 |
435 |
217,5 |
435 |
2,75 |
4,11 |
79,09 |
105,84 |
0,505 |
0,8 |
0,94 |
105,84 |
18,25 |
19,60 | |||||||
15 |
172,494 |
2∟50х5 |
9,6 |
435 |
1,53 |
2,45 |
284,31 |
177,55 |
- |
0,95 |
- |
400 |
17,97 |
23,28 | ||||||||||
17 |
-77,001 |
2∟75х6 |
17,56 |
348 |
2,30 |
3,44 |
151,30 |
126,45 |
0,272 |
0,8 |
0,5 |
180 |
16,12 |
19,60 |