Металеві конструкції

РОЗРАХУНОК ФЕРМ

Розрахунок балкових ферм виконують у такій послідовності: встановлення розрахункової схеми ферми; визначення та збір навантаження; виз­начення розрахункових зусиль в елементах фер­ми; підбір поперечних перерізів розтягнених та стиснених елементів; складання загальної таб­лиці зусиль, поперечних перерізів і напружень в елементах ферми; розрахунок вузлових з'єд­нань ферми, в тому числі монтажних стисків.

Розрахункова схема ферми має вигляд осьових ліній стержнів, вузлові з'єднання яких умовно шарнірні. З'єднання у вузлах жорстке, проте, якщо відношення висоти поперечного перерізу

, 1

Стержня до його довжини п/І < —, додаткові на­пруження, зумовлені жорсткістю вузла, можна не враховувати.

Навантаження. Кроквяні ферми розрахову­ють на такі види навантажень, які передаються у вигляді зосереджених сил у вузлах ферми:

Постійне навантаження від маси покрівлі та власної маси конструкцій;

Тимчасове навантаження від снігу, вітру, під­вісного підйомнотранспортного обладнання.

Більшість цих навантажень рівномірно розпо­ділені. їх підраховують спочатку на один квад­ратний метр, потім визначають площу наванта­ження, яка припадає на один вузол, і вже після цього знаходять зосереджену силу, прикладену у кожному вузлі.

Види навантажень, їх значення та коефіцієнти надійності для найбільш поширених типів покрі­вель наведені в табл. 6.2.

, сумісних з вузлом; Ь — крок ферми; q — розрахункове рівномірно, розподілене наванта­ження на 1 м2; а — кут нахилу верхнього поясу ферми.

Розрахункове навантаження від маси снігу на 1 м2 знаходимо за формулою

S = Y/SoP, (6.2)

Таблиця 6.2

Навантаження від маси конструкцій покрівлі

Вид навантаження

Де уу — коефіцієнт надійності завантаження для покрівлі, визначається співвідношенням норма­тивного постійного навантаження від маси по­крівлі з нормативним сніговим навантаженням; s0 — нормативне значення снігового наванта­ження, яке залежить від району будівництва (карта 1 додатка 1 і приймається згідно з буді­вельними нормами СНиП 2.01.07-85); р — пере­хідний коефіцієнт від навантаження на рівні землі до навантаження на 1 м2 горизонтальної покрівлі; при нахилі покрівлі а < 25° р = 1, при а > 60° р = 0, а в інтервалі 25° < а < 60° значення р визначається лінійною інтерполяцією (табл. 1 додатка 1).

У цьому випадку треба також приймати і не­рівномірне однобічне навантаження ферми снігом, що спричиняє зростання зусиль у середніх роз­косах і, що найважливіше,— зміну знака зусилля. При легких покрівлях частка снігового наванта­ження досягає 60...70 % розрахункового наванта­ження і це треба брати до уваги.

Зосереджене навантаження на вузол ферми від снігу також знаходять, перемножуючи роз­рахункове снігове навантаження на площу, що стосується даного вузла.

Від вітрового навантаження зусилля в елемен­тах ферми найчастіше мають протилежний знак порівняно зі зусиллям від власної маси покрівлі та снігу. У зв'язку з цим вітрове навантаження треба враховувати тільки тоді, коли його значення перевищує навантаження від покрівлі.

Інші навантаження враховують згідно з тех­нологічним завданням, і це додаткове наванта­ження прикладається у вигляді зосереджених сил до вузлів ферми.

Визначення розрахункових зусиль у стержнях. Використання ЕОМ дає змогу роз­раховувати практично будь-яку схему ферми. ЕОМ при заданому навантаженні визначає роз­рахункові зусилля в стержнях з урахуванням по­єднання навантажень, а також може підібрати пе­рерізи стержнів.

При відсутності ЕОМ зусилля в стержнях ста­тично визначених ферм доцільно визначати гра­фічним методом — побудовою діаграм Максвел­ла — Кремони. Причому для кожного виду на­вантаження доцільно будувати окрему діаграму.

У фермах з простими схемами, наприклад, з паралельними поясами, а також з невеликою кількістю стержнів простіше використати аналі­тичний спосіб.

Будуючи діаграми Максвелла — Кремони, для позначення стержнів застосовують цифри і літе­ри. Далі визначають аналітичним способом опорні реакції і будують багатокутник сил від зовнішніх, а потім і від внутрішніх навантажень (рис. 6.9).

При наявності шпренгельної решітки окремо будують діаграму для основної схеми, в якій зо-

Середжені сили з вузлів шпренгельної решітки розподіляються на основні вузли, а вже потім бу­дують діаграми для шпренгельних решіток. Після цього обчислюють зусилля в цих стержнях ме­тодом додавання.

На основі визначених зусиль від різних типів навантаження складають загальну таблицю роз­рахункових зусиль з урахуванням коефіцієнта поєднання для верхнього та нижнього поясів, а також елементів решітки — стояків і розкосів.

При безпрогонному рішенні покрівлі у верх­ньому поясі ферм, крім стиску, може виникати місцевий згинальний момент від позавузлового опирання на ферму плит чи прогонів. У даному випадку верхній пояс ферми розглядають як не- розрізну балку на пружноподатливих опорах, якими є вузли ферми. Оскільки розвантажуваль­ний вплив опорних моментів на момент у середині панелі невеликий, то в першій панелі довжиною d/ момент від місцевого навантаження Floc, при­кладеного посередині панелі, можна визначити, як у розрізній балці:

У інших панелях розвантажувальний вплив обчислюється введенням коефіцієнта 0,9. З прак­тики відомо, що вигідніше застосовувати додат­кові шпренгельні решітки, ніж допускати роботу поясів на місцевий згин.