Главная / Рефераты / Рефераты по архитектуре

Реферат: Проектирование металлической фермы


1. Исходные данные
Необходимо рассчитать и законструировать стропильную ферму покрытия пролётом 27 м. Шаг ферм 8 м, сечение элементов решетки фермы выполнены из парных уголков, пояса из тавров. Покрытие тёплое. Климатический район по снеговому покрову – IV. Материал фермы – сталь марки 14Г2 (ГОСТ 19282
– 73*), соответствует марке С345 по ГОСТ 27772-88*, соединения стержней в узлах фермы сварные, коэффициент надёжности по назначению зданий .
Высота фермы по наружным граням поясов 3150 мм.
Рис. 1. Схема стропильной фермы
2. Сбор нагрузок на ферму
На ферму действуют два вида нагрузок:
1) постоянная от собственного веса конструкций покрытия;
2) временная снеговая, которую можно отнести только к кратковременной с полным нормативным ее значением.
Величины расчетных нагрузок на 1 м2 (горизонтальной проекции) площади покрытия от собственного веса конструкции удобно определять в табличной форме.
Таблица 1.
Определение нагрузок, действующих на ферму

Норма-тиКоэф-т Расчет-ная
Вид нагрузки и ее составляющие вная надеж-нонагрузка
нагрузкасти по ()
нагруз-к
() е
1 2 3 4
Постоянная:
защитный слой гравия, на битумной 0,4 1,3 0,52
мастике, t=20 мм, (=20 кН/м3
гидроизоляционный ковер из 4-х слоев 0,2 1,3 0,26
рубероида
утеплитель из минераловатных плит t=100 0,25 1,3 0,325
мм, (=2,5 кН/м3
пароизоляция из одного слоя 0,05 1,3 0,065
рубероида
цементная стяжка t=20мм 0,4 1,3 0,52
сборные железобетонные ребристые плиты 8
x 2,7 м 1,6 1,1 1,76
собственная масса фермы 0,3 1,05 0,315
связи покрытия 0,04 1,05 0,042
Итого:

Временная

- снег по всему покрытию 1,4
Всего: 4,74 - 5,91
Значения погонных равномерно распределенных расчетных нагрузок от собственного веса конструкций и снега (в кН/м) определяются по формулам:
QКР = qКР ( В = 3,81( 8 = 30,48 кН/м ;
РСНЕГА = РСН ( В = 2,1( 8 =16,8 кН/м ; где В – шаг ферм (В = 8 м); qКР, РСН – расчетные нагрузки действующие на ферму из табл. 1
Общая нагрузка на промежуточные узлы фермы от собственного веса конструкций и снега определяется по формуле:
F1 = (QКР +PСНЕГА) ( d = (30,48 + 16,8) ( 2,7 = 127,66 кН; где d – длина панели верхнего пояса (d = 2,7 м)
Общая нагрузка на опорные стойки от собственного веса конструкций и снега определяется по формуле :
F2 = 0,5 ( F1 = 0,5 ( 127,66 = 63,83 кН
Тогда, опорная реакция равна :
0,5 ( (2( F2+9( F1) =5 ( F1 = 0,5 ( (2(63,83 + 9(127,66) =638,3 кН
Рис. 2. Схема загружения фермы.
3. Разработка схемы связей.
Сквозная плоская система (ферма) легко теряет свою устойчивость из плоскости. Чтобы придать ферме устойчивость, ее необходимо присоединить к какой-либо жесткой конструкции или соединить с другой фермой в результате чего образуется пространственно устойчивый брус.
Для обеспечения устойчивости такого бруса (блока) необходимо, чтобы все грани его были геометрически неизменяемы в своей плоскости.
Грани блока образуются двумя вертикальными плоскостями спаренных ферм, двумя перпендикулярными им горизонтальными плоскостями связей, расположенными по обоим поясам ферм, и тремя вертикальными плоскостями поперечных связей (две в торцах ферм и одна в коньке). Поскольку этот пространственный брус в поперечном сечении замкнут и достаточно широк, он обладает очень большой жесткостью при кручении и изгибе, поэтому потеря его общей устойчивости в изгибаемых системах невозможна.
Рис. 3. Связи, обеспечивающие устойчивость стропильных ферм.
4. Определение усилий в стержнях фермы
Значения усилий определяем методом сечений. За расчетную нагрузку фермы принимается расстояние между осями поясов. Уклоном верхнего пояса фермы при i = 0,015 можно пренебречь. cos( = ; sin( =
Рис.5. Расчетная схема фермы

(mom1 = 3150 = 0 ; N1-4 = 0 (kH)·

(kH)

Усилие в стержне 9-11 отсутствует.
Рис. 6. Размеры элементов фермы и усилия в них
Таблица 2
Расчетные усилия в элементах фермы
Обозначение
Элемент Стержня Расчетные усилия, кН
СЖАТИЕ РАСТЯЖЕНИЕ
1 – 4 0 0

Верхний пояс
4 – 6 -875,34 -
6 – 8 -875,34 -
8 – 10 -1313,07 -
10 - 11 -1313,07 -
2 – 5 - 492,38
Нижний пояс
5 – 7 - 1148,94
7 – 9 - 1367,79
5 - 6 -127,66 -
Стойки
7 - 10 -127,66 -
9 – 11 0 -
2 - 3 -756,64 -

Раскосы
3 - 4 -756,64 -
4 - 5 - 588,45
5 - 8 -420,32 -
7 - 8 - 252,19
7 - 11 -84,06 -
1 - 3 0 0
5. Подбор сечений стержней фермы
Подбор сечения стержней верхнего пояса.
Верхний пояс принимаем с изменением сечения.
Подбираем сечение для стержней 1 – 4, 4-6 , для наибольшей нагрузки N4-6 = -875.34 kH
Задаемся гибкостью – ( = 90, расчетное сопротивление стали по пределу текучести Ry=315 МПа по табл. 51* /1/, коэффициент продольного изгиба
( = 0, 527 по табл. 72 /1/.
Требуемая площадь сечения
Принимаем профиль 17,5ШТ1, А = 47 см2, ix =4,5 см, iy= 5,96 см.
Гибкость стержня
(x = ( [(x] = 132;
(х = (min =0,783
(y = ( [(y] = 136,2; (y = 0,849
Предельные гибкости
;
;
;
.
Проверка устойчивости стержня
(.
Недонапряжение составляет 20%, но при меньшем профиле возникает перенапряжение. Если принять тавр 25БТ1 и тавр 30БТ1 для стержней 8 – 10 и
10 – 11, получим перерасход металла. Окончательно принимаем профиль 17,5ШТ1
Подбираем сечение для стержней 8 - 10, 10 – 11, для нагрузки N =
-1313,07 kH
Задаемся гибкостью – ( = 90, Ry=315 МПа, по табл. 72 /1/ ( = 0, 527.
Требуемая площадь сечения
Принимаем профиль 20ШТ1, А = 62 см2, ix =5,13 см, iy= 7,19 см.
Гибкость стержня
(x = ( [(x] = 127,8;
(х = (min = 0,816
(y = ( [(y] = 133,2; (y = 0,909
Предельные гибкости
;
;
;
.
Проверка устойчивости стержня
(.
Недонапряжение составляет 13%, но при меньшем профиле возникает перенапряжение. Окончательно принимаем профиль 20ШТ1
Проверка местной устойчивости стенки сжатого пояса
Проверяем местную устойчивость стенок сжатого пояса для стержней 1 – 4, 4-6 и 6 - 8, по формуле 91*/1/ где hw,ef = h – t – R= 16,93 – 1,28 – 2,0 = 13,65

Местная устойчивость стенок тавра обеспечена.
Проверяем местную устойчивость стенок сжатого пояса для стержней 8 - 10 и 10 - 11. где hw,ef = h – t – R= 194,3 - 14,2 - 22 = 158,1мм = 15,81 см

Местная устойчивость стенок тавра обеспечена.
Подбор сечения стержней нижнего пояса.
Нижний пояс принимаем с изменением сечения по длине.
Подбираем профиль для стержня 2 - 5 и рассчитываем его на усилие – N = 492,38 кН.
Требуемая площадь сечения
Принимаем тавр 13БТ1 , А = 17,65 см2, ix = 3,78 см, iy= 2,64 см.
Гибкость стержня
(x = ( [(] = 400;
(y = ( [(] = 400.
Проверка прочности стержня 5-7
(.
Условие соблюдается.
Подбираем профиль для стержня 5 – 7, 7 - 9 и рассчитываем его на усилие – N = 1367,79 кН.
Требуемая площадь сечения
Принимаем тавр 25БТ1 , А = 45,9 см2, ix = 7,57 см, iy= 4,22 см.
Гибкость стержня
(x = ( [(] = 400;
(y = ( [(] = 400.
Проверка прочности стержня 5-7
(.
Условие соблюдается.
Подбор сечений сжатых раскосов и стоек производим по методике подбора сечений сжатых верхних поясов фермы, растянутых раскосов – по методике подбора сечений растянутых поясов фермы.
Подбираем сечение из парных уголков для стержней 5 - 6, 7 – 10 – не опорный раскос (сжатый) с внутренним усилием N = - 127,66 кН
Задаемся гибкостью – ( = 100, по табл. 72 /1/ ( = 0,433.
Требуемая площадь сечения
Принимаем ++ 70x6, А = 16,3 см2, ix =2,15 см, iy= 3,25 см.
Гибкость стержня
(x = ( [(x] = 156
(x = (min = 0,324
(y = ( [(y] = 171,6; (y = 0,456
Предельные гибкости
;
;
;
.
Проверка устойчивости стержня
(.
Условие соблюдается.
Сечение для стойки 9 – 11 принимаем конструктивно, для уменьшения количества типа профилей принимаем ++ 70x6
Стержень 5 - 8.
Задаемся гибкостью – ( = 100, по табл. 72 /1/ ( = 0,433.
Требуемая площадь сечения
Принимаем 2+ 125 x 80x8, А = 32 см2, ix =4 см, iy= 5,98 см.
Гибкость стержня
(x = ( [(x] = 157,8
(x = (min = 0,564
(y = ( [(y] = 166,8; (y = 0,678
Предельные гибкости
;
;
;
.
Проверка устойчивости стержня
(.
Условие соблюдается.
Стержень 7 – 11.
Задаемся гибкостью – ( = 100, по табл. 72 /1/ ( = 0,433.
Требуемая площадь сечения
Принимаем 2+ 90x 56x6, А = 23,74 см2, ix =2,88 см, iy= 4,42 см.
Гибкость стержня
(x = ( [(x] = 180
(x = (min = 0,336
(y = ( [(y] = 180; (y = 0,477
Предельные гибкости
;
;
;
.
Проверка устойчивости стержня
(.
Условие соблюдается.
Стержень 2 - 4
Задаемся гибкостью – ( = 100, по табл. 72 /1/ ( = 0,433.
Требуемая площадь сечения
Принимаем 2+125x80x10, А = 39,4 см2, ix =3,98 см, iy= 5,98 см.
Гибкость стержня
(x = ( [(x] =135
(x = 0,817
(y = ( [(y] = 126; (y = (min = 0,675
Предельные гибкости
;
;
;
.
Проверка устойчивости стержня
(.
Условие соблюдается.
Подбираем профиль для стержня 4 - 5 и рассчитываем его на усилие – N =588,45 кН.
Требуемая площадь сечения
Принимаем тавр 2+ 75Ч50Ч8 , А = 18,94 см2, ix = 2,35 см, iy= 3,75 см.
Гибкость стержня
(x = ( [(] = 400;
(y = ( [(] = 400.
Проверка прочности стержня 4 - 5
(.
Условие соблюдается.
Подбираем профиль для стержня 7 - 8 и рассчитываем его на усилие – N =252,19 кН.
Требуемая площадь сечения
Принимаем тавр 2+ 63Ч40Ч6 , А = 11,8 см2, ix = 1,99 см, iy= 3,21 см.
Гибкость стержня
(x = ( [(] = 400;
(y = ( [(] = 400.
Проверка прочности стержня 7 - 8
(.
Условие соблюдается.
Что бы уменьшить количество типов профилей для не напряженного раскоса
1 - 3 конструктивно принимаем сечение 2+ 63Ч40Ч5.
Опорную стойку принимаем конструктивно из сварного симметричного двутавра. Конструктивные особенности, катеты швов указаны в графической части проекта и главе «Конструирование монтажных узлов» данной пояснительной записки.
Результаты расчета стержн...

ВНИМАНИЕ!
Текст просматриваемого вами реферата (доклада, курсовой) урезан на треть (33%)!

Чтобы просматривать этот и другие рефераты полностью, авторизуйтесь  на сайте:

Ваш id: Пароль:

РЕГИСТРАЦИЯ НА САЙТЕ
Простая ссылка на эту работу:
Ссылка для размещения на форуме:
HTML-гиперссылка:



Добавлено: 2010.10.21
Просмотров: 1004

При использовании материалов сайта, активная ссылка на AREA7.RU обязательная!