Расчет и проектирование стальной фермы покрытия

пролет (расстояние между опорами) фермы – l=27 м;

расстояние (шаг) между соседними фермами в покрытии – b=12 м;

снеговой район по нагрузке S – VIII;

малоуклонная конструкция кровельного ограждения – ί=2,5%;

технологическое требование расчленения стальной фермы на минимальное число отправочных марок полной заводской готовности с монтажными стыками на болтовых соединениях без сварки.

Рассматриваемая стальная ферма покрытия имеет пролет l =27 м. Шаг фермы (расстояние между фермами) составляет b = 12 м. Место строительства относится к восьмому району по снеговой нагрузке. Подвеска подъемно-транспортного и другого технологического оборудования не предусмотрена, поэтому высота фермы в соответствии с формулой (2) принята h=l/12=27/12=2,25м, а нормируемый предельный прогиб – ѓu = l/250 = 2700/250 = 10,8 см при l < 36 м.

Ферма включает параллельные пояса, треугольную систему решетки с дополнительными стойками и состоит из трех отправочных марок. Две из них имеют длину 11,25м и строительный подъем, обеспечивающий двухскатному покрытию уклон ί = 0,025 (2,5%). Между этими марками расположена горизонтальная (ί = 0) 4,5-метровая вставка. Отправочные марки стыкуются между собой при помощи болтовых соединений на фланцах. Монтажные стыки сообщены с узлами, имеющими изломы поясов, и включают соединения дополнительных стержневых элементов решетки.

Стальная ферма покрытия изготовлена из замкнутых гнутосварных профилей прямоугольного сечения. Их заводские соединения конструктивно оформлены в виде бесфасоночных узлов и выполнены полуавтоматической сваркой в среде углекислого газа: сварочный материал - проволока марки Св 08Г2С с расчетным сопротивлением металла угловых швов Rwѓ = 200 МПа (2000 кгс/см2). В качестве основного конструкционного материала приняты малоуглеродистая сталь С245 (марки ВСт3сп5) с расчетным сопротивлением по пределу текучести Ry = 240 МПа (2400 кгс/см2) при толщине проката t = 4…20 мм и низколегированная сталь С345 (марки 09Г2С) с Ry =335 МПа (3350 кгс/см2) при t = 2…10 мм и Ry = 315 МПа (3150 кгс/см2) при t = 10…20 мм, а также для растянутых фланцев – сталь С390 (марки 14Г2АФ) с Ry = 380 МПа (3800 кгс/см2) при t = 4…50 мм.

Нормативное значение нагрузки от собственного веса стальной фермы покрытия вычислено по формулам (5) и (6)

ms = kml = (0,4…0,8)27 = 10,8…21,6 кг/м2 ;

m=m ms=(1,03…1,05)(10,8…21,6) = 11,12 …22,68кг/м2

и в расчете принято равным 23 кгс/м2.

Дальнейший сбор расчетной нагрузки приведен в табл. 1.

Табл. 1. Определение расчетной нагрузки, кН/м2 (кгс/м2)

Нагрузка	Нормативное значение	Коэффициент надежности	Расчетное значение
Вес:
снега	3,36 (336)	0,7*	4,8 (480)
гравийной защиты	0,40 (40)	1,3	0,52 (52)
рулонного ковра	0,16 (16)	1,3	0,21 (21)
утеплителя	0,25 (25)	1,2	0,3 (30)
пароизоляции	0,04 (4)	1,2	0,048 (4,8)
настила	0,1 (10)	1,05	0,11 (11)
прогонов	0,03 (3)	1,05	0,04 (4)
связей	0,02 (2)	1,05	0,03 (3)
фермы	0,35 (35)	1,05	0,37 (37)
Итого	4,71(471)		6,43(643)

Определив нормативное и расчетное значения действующей на ферму нагрузки, следует вычислить ее минимальную высоту из условия жесткости по формуле (3):

где σn = (pn/p)Ry, так как условие жесткости проверяется при действии нормативной нагрузки; pn = 4,71 кН/м2 – нормативная нагрузка; p = 6,428 кН/м2 – расчетная нагрузка; Ry = 240 МПа и Е = 210000 МПа – соответственно сопротивление и модуль упругости стали.

Как видно, hmin = 1,836 м =l/14,7< l/12 =2,25м и принятое в расчете значение высоты фермы не нуждается в корректировке.

• Статический расчет плоской фермы
• Унификация и расчет стержней
• Конструирование и расчет монтажных стыков
• Расчет фермы на деформативность