Расчёт металлической стропильной фермы. Расчёт кирпичной стены

3. Расчётно-конструктивный раздел.

3.1. Расчёт металлической стропильной фермы.

3.1.1. Тип и очертание стропильной фермы.

Согласно проекту пролет здания, перекрываемая фермой составляет 14,800м. Ферма классифицируется:

-по конструктивному признаку – лёгкая;

- по очертанию – с параллельными поясами;

-по типу решётки – треугольная с дополнительными стойками.

Схема фермы и ее элементов показана на рис 3.1.

Рис.3.1. Схема фермы и ее элементов.

3.1.2. Основные параметры фермы.

Расчётный пролёт фермы l₀ (расстояние между осями опорных частей) может быть принята:

                                                                l₀ =l + а/2                                                      (3.1)

где l - расстояние в свету между опорами;

a – ширина опоры

l₀ =14610 + 190/2=14705мм

Оптимальная высота фермы с параллельными поясами определяется:

h = (1/4…1/11)∙l

h = 3652,5…1328,18

Отсюда зададимся высотой h = 1700мм

3.1.3. Статический расчёт фермы.

3.1.3.1 Расчетная схема фермы.

Рис.3.2 Расчётная схема фермы.

 3.1.3.2. Нагрузки на ферму.

На ферму действуют следующие нагрузки:

- постоянные: кровля, деревянный каркас,  собственный вес фермы;

- временные: снеговая;

Сбор нагрузок приведен в табличной форме (табл. 3.1).

Таблица 3.1 Нагрузки, действующие на 1 м² площади покрытия

Наименование нагрузок	Нормативная нагрузка кН/м2	Коэффициент надёжности по нагрузке	Расчётная нагрузка кН/м2
1	2	3	4
Постоянная:
Кровля – металлочерепица «Монтерей» m = 4,5 кг/м2;	0,045	1,3	0,058
Утеплитель – плиты минераловатные полужесткие ПП δ=2 х 100=200 мм; ρ=300 кг/м3;	0,6	1,2	0,72
Каркас деревянный; ρ=500 кг/м3;	0,167	1,1	0,184
Пароизоляция -полиэтиленовая пленка	0,003	1,3	0,004
Продолжение табл.3.1
1	2	3	4
Металлические стропила (швеллер  20П)	2,208	1,05	2,32
Собственный вес фермы	0,1	1,05	0,105
Всего	gк=3,123	-	gd=3,391
Временная:
Снеговая So=1,2(табл.1.8 [4]); µ∙0,75 µ∙1,25	0,864 1,44	1,5	1,296 2,16

Нормативная нагрузка на 1 м² от:

утеплителя: g_kу=ρ× δ = 300 × 0,2·[10^-2] = 0,6кН/м² ;

каркаса:

объем древесины  ( c расчётом на площадь 3 х 6 м²): обрешётка с шагом 350 мм – 50х100х3000х18 шт;

стропильная обивка с шагом 1500 мм  – 50х100х6000х2 шт;

обрешётка для внутренней отделки с шагом 500 мм  – 100х100х3000х9 шт.

V=18·(0,05∙0,1∙3)+2·(0,05·0,1·6)+9∙(0,1х0,1х3)=0,27+0,06+0,27 =0,6 м³;

Масса древесины m=V·ρ=0,6·500=300 кг; где ρ= 500 кг/м³ ;

g_к = кН/м²;

Металлические стропила: швеллер 20П g = 18,4 кг/м

m = 2∙18,4∙6∙10^-2 = 2,208 кН/м²

Временная нагрузка на 1 м² от веса снегового покрова:

Город Витебск находится в IIБ районе по весу снегового покрова. Поскольку, проектируемое здание предназначено для эксплуатации на территории РБ, полное нормативное значение снеговой нагрузки на горизонтальную проекцию покрытия q _sk  , следует определять по формуле:

q_s,k= S₀ × μ

где S₀=1,2 Н/м² - нормативное значение веса снегового покрова на 1 м² горизонтальной поверхности земли;

Т.к.  25 < α < 60, где α =32,34º, то  μ =0,96 (рассчитывается линейной интерполяцией) - коэффициент перехода от веса снегового покрова земли к снеговой нагрузке на покрытие, принимаемой в соответствии с табл. 1.9[4]. Принимаем вариант нагружения №2 (номер схемы 1(прилож. 3 /12/)).

q_{sк лев}= S₀ ×μ = 1,2·0,75∙ μ =0,864 кН/м²

q_{sк прав}= S₀ ×μ = 1,2·1,25∙ μ =1,44 кН/м²

Расчётное значение снеговой нагрузки получаем умножением нормативного значения на коэффициент надёжности по нагрузке 1,5:

q _{s.d лев} =0,864∙1,5=1,296 кН/м²

q _{s.d лев} =1,44∙1,5=2,16 кН/м²

Рис.3.3. Схема снеговых нагрузок и коэффициенты µ.

Рис.3.4. План нагружения на ферму.

Линейно распределенная нагрузка на ферму равна (определяемая с учетом шага продольных ребер) равна:

g _d =3,391·6,0= 20,346 кН/м;           g _k = 3,123·6,0 = 18,738 кН/м;

q_s.d. =2,16·6,0 = 12,96 кН/м;                  q _{k s} = 1,44·6,0= 8,64 кН/м

Полная нагрузка, действующая на ферму равна:

Расчетное значение – (g + q_s)_d =(g_{d +} q_s.d )∙cos ά = 20,346 + 12,96 =33,306 кН/м;

Нормативное значение - (g + q_s)_к =(g_{k +} q_s.k)∙ cos ά = 18,738+8,64=27,378 кН/м;

Определим сосредоточенную силу F_g, действующую на каждый узел фермы от постоянной нагрузки:

G₁ = 1,3525∙33,306/2=22,52кН;

G₂ = 22,52+33,306∙1,5/2=47,50 кН;

G₃ = 24,979+24,979=49,96 кН;

G₁ = G₁₁=22,52кН;

G₂ = G₁₀ =47,50 кН;

G₃ = G₄ = G₅ = G₆ = G₇ = G₈ = G₉ = 49,96 кН;

Т.к. класс ответственности здания - I , то коэффициент надёжности по назначению ( согласно /12/). Т.о. в расчётах не применяем.

Рис. 3.5 Схема приложения узловой нагрузки.

Расчет стропильной фермы произведём с применением ПЭВМ  с помощью программы «Радуга»( табл. 3.1.1) .

Таблица 3.1.

Продолжение табл. 3.1.

Ма

Рис. 3.6. Нумерация стержней фермы

Рис. 3.7. Нумерация узлов фермы

Рис. 3.8. Внутренние усилия фермы