Размещено на http://www.allbest.ru/

1.Задание и исходные данные для курсового проекта

Запроектировать стальную ферму покрытия при следующих исходных данных:

-Район строительства - Волгоград (II₅)

-Снеговой район II

-Длина здания 90 м

-Здание отапливаемое

-Кровля легкая по прогонам, без фонаря

-Профиль кровли - плоская

-Пролет здания - 24 м

-Шаг ферм - 6 м

-Стержни ферм из парных уголков

-Материал элементов ферм C345

-Монтажный стык на накладках и высокопрочных болтах



2.Сбор нагрузок на ферму

2.1 Определение интенсивности снеговой нагрузки

Коэффициент надёжности по ответственности здания _n=1,0 по ГОСТ Р 54257-2010.

Подсчет снеговой нагрузки производится в соответствии с СП 20.13330.2011 “Нагрузки и воздействия” [1].

Нормативное значение снеговой нагрузки на 1 м² горизонтальной проекции покрытия определяется по формуле:

(1)

где c_е - коэффициент, учитывающий снос снега с покрытий зданий под действием ветра или иных факторов, принимаемый в соответствии с пунктом 10.5;

c_t = 1 - термический коэффициент, принимаемый в соответствии с пунктом 10.10;

- коэффициент перехода от веса снегового покрова земли к снеговой нагрузке на покрытие, принимаемый в соответствии с пунктом 10.4;

S_g - вес снегового покрова на 1 м² горизонтальной поверхности земли, принимаемый в соответствии с пунктом 10.2.

Для пологих (с уклонами до 12% или с f/l ? 0,05) покрытий однопролетных и многопролетных зданий без фонарей, проектируемых в районах со средней скоростью ветра за три наиболее холодных месяца V ? 5 м/с (см. схемы Г.1, Г.2, Г.5 и Г.6 приложения Г [2]), следует установить коэффициент сноса снега:

(2)

где k - принимается по таблице 11.2;

b - ширина покрытия, принимаемая не более 100 м.

кН/м²

Расчетная снеговая нагрузка на 1 м² покрытия будет вычисляться по формуле:

(3)

где г_f = 1,4 - коэффициент надежности по снеговой нагрузке, принимаемый согласно п. 10.12 [1].

кН/м²

Расчетная линейная нагрузка на ригель:

Узловая нагрузка на прогоны (узлы фермы):

(4)

где - шаг прогонов.

кН - средние прогоны;

кН - крайние прогоны;

2.2 Выбор конструкции кровли и определение нагрузок от нее

Принимаем следующую конструкцию кровли:

-Гидроизоляция - 2слоя техноэласта с посыпкой

-Утеплитель - минераловатные плиты РУФ БАТТС толщина t=120 мм

-Пароизоляция -1 слой изопласта

Выбор профнастила

Настил подбирается исходя из предельной равномерно распределённой нагрузки и расчётной схемы профилированных листов по ГОСТ 24045-94. Шаг листов настила составляет 3 м.

Принимаем трёхпролётную расчётную схему. Производим сбор нагрузок на настил в табл.1:

Таблица 1 - Определение нагрузки на профилированный настил

Тип и состав покрытия	Ед. изм.	Нормативное значение	гf	Расчетное значение
Гидроизоляция 2слоя техноэласта с посыпкой	кН/м2	0,05•2=0,10	1,2	0,12
Утеплитель - минераловатные плиты РУФ БАТТС толщина t=120 мм=0,12 м; г=130 кг/м3	кН/м2	0,156	1,2	0,1872
Пароизоляция - 1 слой изопласта	кН/м2	0,05	1,2	0,06
Снеговая нагрузка м=1	кН/м2	0,529	1,4	0,741
Всего:	кН/м2	0.84		1.108

Принимаем настил НС44-1000-0,7 с нагрузками для трёхпролётной схемы 2,85 кН/м², вес настила 0,074 кН/м².

Расчет прогона

На прогон покрытия действует нагрузка от веса покрытия и веса снегового покрова. Постоянная нагрузка от веса покрытия приведена в таблице 2.

Таблица 2- Нагрузка от покрытия

Тип и состав покрытия	Ед. изм.	Нормативное значение	гf	Расчетное значение
Гидроизоляция 2слоя техноэласта с посыпкой	кН/м2	0,05•2=0,10	1,2	0,12
Утеплитель - минераловатные плиты РУФ БАТТС толщина t=120 мм=0,12 м; г=130 кг/м3	кН/м2	0,156	1,2	0,1872
Пароизоляция - 1 слой изопласта	кН/м2	0,05	1,2	0,06
Профнастил НС44-1000-0,7	кН/м2	0,074	1,05	0,077
Снег	кН/м2	0,529	1,4	0.741
Всего:	кН/м2	0.909		1.185

Рассматриваем вариант прогона из сплошного прокатного двутавра.

Предельный относительный прогиб по СП20.13330.2011: l/208 - для пролета 6 м.

Расчетная линейная нагрузка на прогон:

кН/м

где = 0,28 кН/м - масса предварительно принятого профиля прогона (Й 26Б1);

- шаг прогонов;

- нагрузка на прогон от снега и веса кровли.

Прогон рассчитываем на косой изгиб от нормальной и касательной составляющей нагрузки.

Расчетные изгибающие моменты:

б=аrctg (180/12000) = 0,52° - угол наклона поясов фермы;

где q_x и q_y - линейная расчетная нагрузка по оси x и y прогона соответственно;

l=6 м- шаг ферм.

В соответствии с принятой расчетной схемой прогона максимальные расчетные усилия в прогоне:

кНм

кН

Для климатического района II₅ подбираем сталь для прогона. Балки прогона относятся к 3-ой группе конструкций (Приложение В [1]). Здание отапливаемое. Сталь выбираем по таблице В.1 [1]. Принимаем сталь С235, R_y=230 МПа. Предельные относительные прогибы для балок принимаются в зависимости от величины пролета по таблице Е.1 [2]. При l = 6 м:

f_u= l/200=6/200=0,03м=3 см

Требуемый момент сопротивления из условия обеспечения прочности по нормальным напряжениям:

(5)

где - коэффициент условий работы (таблица 1 [1]);

R_y - расчетное сопротивление стали растяжению, сжатию и изгибу по пределу текучести. стальная ферма конструкция нагрузка

см³

По сортаменту (ГОСТ 26020-83) подбираем двутавр №16, геометрические характеристики которого:

высота сечения h = 160,0 мм,

ширина b_f = 81 мм,

площадь сечения А = 20,2 см²,

момент инерции I = 873 см⁴,

момент сопротивления W = 109,00 см³.

Проверка жесткости

Нормативная нагрузка на прогон:

кН/м

Определяем прогиб балки в середине пролета:

Жесткость обеспечена.



3.Определение узловых нагрузок от собственного веса покрытия и снега на стропильную ферму

Для расчета фермы приводим нагрузку к узловой. Собственный вес элементов фермы задаем непосредственно в программе SCAD.

3.1 Нагрузка в средние узлы

При шаге ферм B = 6 м

Нормативные нагрузки:

Нагрузка от снега:

кН

Нагрузка от веса покрытия:

кН

Расчетные нагрузки:

Нагрузка от снега:

кН

Нагрузка от веса покрытия:

кН



3.2 Нагрузка в коньковый узел

В коньковом узле устанавливаем два прогона.

Нормативные нагрузки:

Нагрузка от снега:

кН

Нагрузка от веса покрытия:

кН

Расчетные нагрузки:

Нагрузка от снега:

кН

Нагрузка от веса покрытия:

кН;



4.Определение расчетных усилий в элементах фермы

4.1 Геометрическая схема

Пролет фермы составляет l_ф = l - 2·200 = 24000 - 400 = 23600 мм.

Высота фермы по центрам тяжести поясов:

мм;

где - расстояние от обушков поясных элементов до их центров тяжести.

В середине фермы задаемся строительным подъемом 180 мм.

4.2 Расчетная схема

Для расчета используем 2 тип схемы. Рассматриваем шарнирное примыкание фермы к колонне сбоку. Шарнирность соединения достигается за счет податливого фланца в верхнем опорном узле фермы. На схеме это отразится постановкой только вертикальной связи (Z) в верхнем опорном узле. Нижний опорный узел фермы выполняется неподатливым, на схеме требуется запрещение перемещений по вертикали и горизонтали (Z,X). Расчетная схема приведена на рисунке 1

Рисунок 1 - Расчетная схема фермы



4.3 Жесткости элементов

Жесткости элементов заданы предварительно по проектам-аналогам. Характеристики принятых сечений приведены в таблице 4.1.

Таблица 4.1 Характеристики принятых сечений

Номер типа жесткости	Сечение	Номера элементов
1		7,8,9,10,11,12,13,14, 15,16,17,18,2,3,4,5, 36,37,38,39
2		21,24,27,30,33,20,22,23, 25,26,28,29,31,32,34
3		57, 58, 59, 60, 61
4		40,41

Расчетная схема с номерами типов жесткости приведена на рисунке 2

Рисунок 2 - Расчетная схема с номерами типов жесткости

4.4 Нагрузки на ферму

На ферму действуют следующие виды нагрузок:

Постоянные нагрузки:

1- собственный вес конструкции фермы

2- нагрузка от веса покрытия

Кратковременные:

3- снеговая нагрузка на весь пролет

4- снеговая нагрузка на половину пролета

Схема приложения нагрузок приведена на рисунке 3

Размещено на Allbest.ru