Конструкции городских зданий и сооружений (стр. 1 из 2)
1. Компоновка конструктивной схемы каркаса
1.1 Исходные данные
Конструктивное решение промышленного здания:
Пролет здания L = 18 м., шаг колонн В = 6 м., длина здания ℓ = 24 м.
Температурный режим здания – холодный
Тип фермы – 6, тип решетки-6, длина панели решетки ℓ =1,5 м.
2. Расчет стропильной фермы
2.1 Выбор расчетной схемы
Ферма балочного типа опирается шарнирно (передает только опорные реакции).
2.2 Сбор нагрузок
На стропильную ферму действуют несколько видов нагрузки:
– постоянная нагрузка – собственный вес фермы, вес конструкции покрытия, вес конструкции связи, опорные моменты от жесткости узлов и т.д.
– временно кратковременная нагрузка – снеговая нагрузка, ветровая
– Постоянные нагрузки на покрытие.
Таблица 1
| Вид нагрузки | gН | гF | g |
| Гидроизоляция (4 слоя рубероида)Пароизоляция (1 сл рубероида)Профилированный настилСтальные волнистые листыПароизоляцияПрогоны сплошныеУ | 0,20,050,140,150,050,08УgН=0,62 | 1,31,31,11,11,31,05 | 0,260,0650,1540,1650,070,084Уg=0,728 |
Определяем единичную силу действующую на узлы фермы от постоянной нагрузки: gПОС.= Уg*В*г = 0,728*6*0,95=4,1496 кн
Определяем единичную силу Р= gПОС*a=4.1496*1.5=6.2244 кН
– Временная нагрузка:
· Снеговая нагрузка
,где
п 5.7 [3], 
табл. 4 [2], 
п. 5.3. [2], (район строительства г. Иркутск -2) 
. 
Диаграммы усилий от вертикальной единичной нагрузки
· Ветровая нагрузка
При шарнирном сопряжении на ферму передаются усилия от ветровой нагрузки. Ферма симметричная, определяем усилия в стержнях фермы при действии ветра слева.
– Активное давление ветра
, где 
=0,38 кн/мІ п. 6.4 [3], нормативный скоростной напор ветра, табл. 5, п. 6.4 район 3-г. Иркутскс =0,8 п. 6.6 [3], аэродинамический коэффициент, учитывающий конфигурацию здания для активного давления ветра, с=0,6 – для пассивного давления
к = 1, п. 6.5. [3], коэффициент учитывающий изменение давления ветра по высоте: гf =1.4 п. 6.11/3/.к=0,59 при высоте верха фермы 8 м
– Пассивного давление ветра
, где - 0,38 кн/мІ п. 6.4 [3], нормативный скоростной напор ветра, 
Определение аэродинамических коэффициентов на покрытии (приложение 4 схема 2 (2))
Tg a=8/12=0,666 (7), а=33 град
Се1=0,3
Се2=-0.4
Давление ветра на верхнем поясе на ветрен. стороны покрытия
Давление ветра на верхнем поясе подветренной стороны покрытия фермы
Расчетная узловая нагрузка на верхнем поясе на ветряной стороны покрытия фермы
2.3 Статический расчет
Статический расчет фермы производим от каждого вида нагрузки. При расчете определяем усилия в каждом стержне фермы. Расчет фермы производим графически, т.е. построение диаграммы Максвелла-Кремоны. (рис. 7, рис. 8) Результаты расчета сводятся в таблицу усилий.
Ветер справа=ветер слева
Расчет усилий в стержнях фермы
| № стержня | Усилия, Р=1 | Усилия от постоян нагр, Р=6.23, кН | Усилия от снеговой нагрузки,Р=11,52, кН | Усилия от ветровой нагрузки | Расчетные усилия, максимальные, Nmax, кН | ||||||
| слева | справа | ||||||||||
| ш=1 | ш=0,9 | ш=1 | ш=0,9 | ш=1 | ш=0,9 | № усилий | Сжатие: (–) | Растяжение: (+) | |||
| № усилий | 1 | 2а | 2б | 3а | 3б | 4а | 4б | ||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 |
| В-П | |||||||||||
| А-1 | 2,1 | 12,78 | 24,192 | 21,77 | 1.5255 | 1.373 | 1.5255 | 1.373 | 1.2.3.4 | 40 | |
| Б-2 | 2,1 | 12,78 | 24,192 | 21,77 | 1.0926 | 0.983 | 1.0926 | 0.983 | 1.2.3.4 | 39.16 | |
| В-5 | -5,5 | -29,82 | -63,36 | -57,02 | 0.0289 | 0.026 | 0.0289 | 0.026 | 1.2 | 93.18 | |
| Г-6 | -5,5 | -29,82 | -63,36 | -57,02 | -0.4041 | -0.3637 | -0.4041 | -0.3637 | 1.2.3.4 | 94 | |
| Д-8 | -9,7 | -58,8 | -111,74 | -100,5 | -0.6449 | -0.58 | -0.6449 | -0.58 | 1.2.3.4 | 171.8 | |
| Е-9 | -9,6 | -58,8 | -110,6 | -99,54 | -1.0778 | -0.97 | -1.0778 | -0.97 | 1.2.3.4 | 171.5 | |
| Ё-11 | -9,3 | -56,6 | -107,14 | -96,42 | 0.5625 | 0.5 | 0.5625 | 0.5 | 1.2 | 203.56 | |
| Ж-12 | -9,2 | -56,6 | -105,9 | -95,31 | 0.1296 | 0.1166 | 0.1296 | 0.1166 | 1.2 | 162.5 | |
| З-14 | -9,2 | -56,6 | -105,9 | -95,31 | 1.9591 | 1.76 | 1.9591 | 1.76 | 1.2 | 162.5 | |
| И-15 | -9,2 | -56,6 | -105,9 | -95,31 | 1.4437 | 1.3 | 1.4437 | 1.3 | 1.2 | 162.5 | |
| К-17 | -9,2 | -56,6 | -105,9 | -95,31 | 3.1542 | 2.84 | 3.1542 | 2.84 | 1.2 | 162.5 | |
| Л-18 | -9,7 | -58,8 | -111,74 | -100,5 | 2.6388 | 2.37 | 2.6388 | 2.37 | 1.2 | 170.54 | |
| М-20 | -5,5 | -29,82 | -63,36 | -57,02 | 1.5063 | 1.356 | 1.5063 | 1.356 | 1.2 | 93.18 | |
| Н-21 | -5,5 | -29,82 | -63,36 | -57,02 | 1 | 0.9 | 1 | 0.9 | 1.2 | 93.18 | |
| О-24 | 2,1 | 12,78 | 24,192 | 21,77 | -1.3895 | -1.25 | -1.3895 | -1.25 | 1.2 | 37 | |
| П-25 | 2,1 | 12,78 | 24,192 | 21,77 | -1.9044 | -1.714 | -1.9044 | -1.714 | 1.2 | 37 | |
| НП | |||||||||||
| 1-Т | -2 | -12,4 | -23,04 | -20,74 | 6.175 | 5.54 | 6.175 | 5.54 | 1.2 | 35.44 | |
| З-Т | -4,3 | -24,8 | -49,536 | -44,58 | 4.485 | 4.036 | 4.485 | 4.036 | 1.2 | 74.336 | |
| 4-С | -4,3 | -24,8 | -49,536 | -44,58 | 4.485 | 4.036 | 4.485 | 4.036 | 1.2 | 74.336 | |
| 7-С | 8,3 | 49,6 | 95,616 | 86,05 | 7.093 | 6.384 | 7.093 | 6.384 | 1.2.3.4 | 159.4 | |
| 10-С | 9,5 | 57,87 | 109,44 | 98,5 | 5.709 | 5.138 | 5.709 | 5.138 | 1.2.3.4 | 178.73 | |
| 13-С | 8,3 | 49,6 | 95,616 | 86,05 | 3.327 | 2.99 | 3.327 | 2.99 | 1.2.3.4 | 151.87 | |
| 16-С | 9,5 | 57,87 | 109,44 | 98,5 | 0.6073 | 0.546 | 0.6073 | 0.546 | 1.2.3.4 | 168.53 | |
| 19-С | 8,3 | 49,6 | 95,616 | 86,05 | -0.604 | -0.544 | -0.604 | -0.544 | 1.2 | 145.2 | |
| 22-С | -4,4 | -24,8 | -50,688 | -45,62 | 4.218 | 3.796 | 4.218 | 3.796 | 1.2 | 96.3 | |
| 23-Р | -4,4 | -24,8 | -50,688 | -45,62 | 4.218 | 3.796 | 4.218 | 3.796 | 1.2 | 96.3 | |
| 25-Р | -2 | -12,4 | -23,04 | -20,74 | 2.109 | 1.9 | 2.109 | 1.9 | 1.2 | 35.44 | |
| Раскос | |||||||||||
| 5–4 | 10,4 | 60,07 | 119,8 | 107,82 | 2.5737 | 2.316 | 2.5737 | 2.316 | 1.2.3.4 | 185 | |
| 3–2 | 2,5 | 13,86 | 28,8 | 25,92 | 1.8895 | 1.7 | 1.8895 | 1.7 | 1.2.3.4 | 46.44 | |
| 8–7 | 1,6 | 10,52 | 18,432 | 16,588 | -0.6964 | -0.627 | -0.6964 | -0.627 | 1.2 | 29 | |
| 7–6 | -4,3 | -29,23 | -49,536 | -44,58 | -0.4327 | -0.39 | -0.4327 | -0.39 | 1.2.3.4 | 79.63 | |
| 11–10 | -0,9 | -5,32 | -10,368 | -9,33 | -2.019 | -1.82 | -2.019 | -1.82 | 1.2.3.4 | 19.7 | |
| 10–9 | -0,2 | -1,5 | -2,304 | -2,0736 | 1.6074 | 1.45 | 1.6074 | 1.45 | 1.2 | 24.54 | |
| 14–13 | 2,1 | 11,88 | 24,192 | 21,77 | -3.2816 | -2.952 | -3.2816 | -2.952 | 1.2 | 36 | |
| 13–12 | 2,1 | 11,88 | 24,192 | 21,77 | 2.8226 | 2.54 | 2.8226 | 2.54 | 1.2.3.4 | 38.9 | |
| 17–16 | -0,2 | -1,5 | -2,304 | -2,0736 | -1.6357 | -1.47 | -1.6357 | -1.47 | 1.2.3.4 | 7.07 | |
| 16–15 | -1 | -6,4 | -11,52 | -10,37 | 2.2572 | 2.03 | 2.2572 | 2.03 | 1.2 | 17.9 | |
| 20–19 | -4,1 | -29,22 | -47,232 | -42,5 | 1.2766 | 1.15 | 1.2766 | 1.15 | 1.2 | 76.45 | |
| 19–18 | 1,5 | 10,52 | 17,28 | 15,55 | 0.43 | 0.387 | 0.43 | 0.387 | 1.2.3.4 | 28.66 | |
| 24–23 | 2,5 | 13,86 | 28,8 | 25,92 | -2.3591 | -2.123 | -2.3591 | -2.123 | 1.2 | 42.66 | |
| 22–21 | 10,4 | 60,07 | 119,8 | 107,82 | -4.3819 | -3.944 | -4.3819 | -3.944 | 1.2 | 179.9 | |
| Стойка | |||||||||||
| 2–1 | -1 | -6,2 | -11,52 | -10,37 | -0.845 | -0.76 | -0.845 | -0.76 | 1.2.3.4 | 19.41 | |
| 4–3 | -8 | -49,6 | -92,16 | -82,94 | -2.994 | -2.7 | -2.994 | -2.7 | 1.2.3.4 | 147.7 | |
| 6–5 | -1 | -6,2 | -11,52 | -10,37 | -0.845 | -0.76 | -0.845 | -0.76 | 1.2.3.4 | 19.41 | |
| 9–8 | -0,9 | -6,2 | -10,368 | -9,33 | -0.845 | -0.76 | -0.845 | -0.76 | 1.2.3.4 | 18.26 | |
| 12–11 | -1 | -6,2 | -11,52 | -10,37 | -0.845 | -0.76 | -0.845 | -0.76 | 1.2.3.4 | 19.41 | |
| 15–14 | -1 | -6,2 | -11,52 | -10,37 | 1.057 | 0.95 | 1.057 | 0.95 | 1.2 | 17.7 | |
| 18–17 | -1 | -6,2 | -11,52 | -10,37 | 1.057 | 0.95 | 1.057 | 0.95 | 1.2 | 17.7 | |
| 21–20 | -1 | -6,2 | -11,52 | -10,37 | 1.057 | 0.95 | 1.057 | 0.95 | 1.2 | 17.7 | |
| 23–22 | -8 | -49,6 | -92,16 | -82,94 | 4.524 | 4.07 | 4.524 | 4.07 | 1.2 | 141.76 | |
| 25–24 | -1 | -6.2 | -11,52 | -10,37 | 1,055 | 0,95 | 1,055 | 0,95 | 1,2 | 17,72 | |
2.4 Подбор сечений стержней фермы