Расчет деревянной брусчатой фермы

3  Расчетно-конструктивный раздел

3.1 Расчет деревянной брусчатой фермы

3.1.1 Конструктивная схема фермы

Основной несущей конструкцией покрытия  над центральным нефом является  деревянная брусчатая  ферма треугольного очертания малопролетная. Расчетный  пролет фермы составляет . Расчетная высота  равна  , принимаем высоту фермы равной 3 м.  Решетка фермы треугольная. Расчетная схема фермы приведена на рисунке 3.1.

Рисунок 3.1. Расчетная схема фермы покрытия.

3.1.2 Определение нагрузок действующих на ферму

На ферму действуют  следующие виды нагрузок:

–  постоянные (нагрузка от собственного веса покрытия и фермы);

–  временные (снеговая  и ветровая нагрузки).

Подсчет постоянных нагрузок на  1 м² фермы покрытия проводим с учетом коэффициента надежности по назначению здания g_n=1 /7/. Расчет сведен в таблицу 3.1:

Таблица 3.1 –   Нагрузка от кровли на 1м²

Нагрузку от собственного веса  фермы покрытия определяем по эмпирической формуле 1.1 /8/:

,                                                      (3.1.1) где – постоянная нагрузка от покрытия, кН/м²;

– полное  нормативное значение снеговой нагрузки, кН/м²;

 –  расчетный пролет  фермы, м;

 –  коэффициент собственного веса определяем по табл. 1.6 /8/.

Постоянную нагрузку от покрытия определяем по формуле:

,                      (3.1.2)      здесь – распределенная нагрузка от обрешетки:

,                 (3.1.3)

где – сосредоточенная  нагрузка, передаваемая  на верхний пояс фермы от    веса  обрешетки, определяемая по формуле (обрешетка выполнена  из        досок сечением 32х100х1200 мм с шагом 350 мм из древесины   плотностью 500 кг/м³):

,                           (3.1.4) здесь   – площадь сечения обрешетки, м²;

 – пролет обрешетки, м;

 –  плотность древесины, кг/м³;

– количество элементов обрешетки;

– длинна верхнего пояса;

– шаг ферм.

 –  нормативная линейно распределенная нагрузка от веса металлочерепицы табл. 3.1 /8/.

Найденные значения подставим в  формулу 1.1 /8/:       

Нормативное значение линейной  нагрузки от  веса обрешетки (), действующей на верхний пояс фермы,  определяем по формуле:

.                      (3.1.5)

Расчетное значение нагрузки от веса обрешетки определяем по формуле:

.                           (3.1.6)

где – коэффициент надежности для постоянных воздействий, принимаемый по табл.4.3 /8/.

Расчетное значение  линейно распределенной нагрузки от веса металлочерепицы  по верхнему поясу составляет:

.                      (3.1.7)

Расчетное значение  линейно распределенной нагрузки конструкции покрытия  по верхнему поясу фермы составляет:

.                                 (3.1.8)

Расчетное значение  линейно распределенной нагрузки от собственного веса  фермы составляет:

.                         (3.1.9)

Снеговая нагрузка.

Полное  нормативное значение снеговой нагрузки на горизонтальную проекцию покрытия с учетом изменений №1 к СНиП 2.01.07-85 «Нагрузки и воздействия» определяем по формуле 5/9/:

,                                                         (3.1.10)

где   –  нормативное значение веса снегового покрова на 1 м² горизонтальной поверхности земли  принимаем  в зависимости от  снегового района; г.Витебск относится к II Б району –  ;

 –  коэффициент перехода от веса снегового покрова на уровни земли к снеговой нагрузки  на   покрытие  определяем согласно п. 5.3 /1/ по приложению 3 /1/ интерполяцией:

при   –  ; при   –  ;  тогда при   –  ;

.

Линейно распределенную  нагрузка от снега на ферму покрытия определяем по формуле:

,                                                      (3.1.12)

где  – расчетное значение линейно распределенной нагрузки на ферму покрытия от снегового покрова;

– коэффициент надежности по  нагрузки, п. 5.7 СНиП 2.01.07-85, для снеговой

нагрузки принимается равным  1,6,  так как  согласно п 5.7 СНиП 2.01.07-85  при:

;                                       (3.1.13)

 –  шаг ферм покрытия.

Согласно  приложению 3 СНиП 2.01.07-85 принимается варианты 1 и 2 распределения снеговой нагрузки по ферме покрытия схема б.

Расчетное значение линейно распределенной нагрузки от снега на ферму покрытия:

1-й вариант снеговой нагрузки:

;

2-й вариант снеговой нагрузки:

;

.

Переходим  от нагрузки распределенной по горизонтальной проекции к нагрузки  распределенной по верхнему поясу фермы.

;

;

;

          Ветровая нагрузка.

Ветровая нагрузка. По СНиП 2.01.07-85 “Нагрузки и воздействия” для I района РБ нормативное значение ветрового давления w₀= 0,23кН/м², коэффициент надежности по нагрузке /9/.

Линейная распределенная нагрузка от ветра на раму определяется по формуле 6 /9/:

w_m= w₀·k·c· ,                                                      (3.1.14)

где w₀ – нормативное значение ветрового давления (п.6.4 СНиП 2.01.07-85);

k – коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте (п.6.5 СНиП 2.01.07-85);

c – аэродинамический коэффициент (п.6.6 СНиП 2.01.07-85);

 - коэффициент надежности по нагрузке (п. 6.11 СНиП 2.01.07-85).

      Нормативное значение средней составляющей ветровой нагрузки с наветренной стороны равно: при коэфициенте, уччитывающем изменение ветрового давления по        высоте для раена застройки В и при аэродинаммическом коэффициенте