Подбор сечений стержней стропильной фермы

Подбор сечений стержней стропильной фермы и их проверку производим в табличной форме (табл.6.1).

При подборе сечений стержней фермы особое внимание следует обратить на определение их расчетных длин и компоновку сечений.

Различают расчетную длину стержня в плоскости и из плоскости фермы. Расчетная длина поясов фермы в плоскости принимается равной расстоянию между узлами (т.е. длине панели), а из плоскости – расстоянию между точками закрепления узлов.

Верхний пояс закрепляется из плоскости панелями или плитами покрытия, приваренными к нему. Так как опирание кровли происходит в узлах, то расстояние между узлами равно расчетной длине из плоскости. Таким образом, для верхнего пояса (длина панели фермы ).

Для нижнего пояса длина между узлами стержней равна 6,0 м, значит Нижний пояс закрепляется от смещения из плоскости распорками. Распорки располагаются по краям ферм и по колоннам. Таким образом, для нижнего пояса равно расстоянию между распорками.

Расчетная длина всех стержней решетки (раскосов и стоек) из плоскости фермы равна геометрической длине стержня (т.е. расстоянию между центрами тяжести узлов). Их расчетная длина в плоскости фермы зависит от того, сколько растянутых стержней примыкает к сжатому стержню. Если с одной стороны сжатого стержня решетки примыкают два растянутых стержня пояса, создающих частичное защемление, то для получения расчетной длины геометрическую длину следует умножить на коэффициент приведения длины Таким образом, для таких стержней Следовательно, для стоек расчетные длины будут равны: Для раскосов расчетные длины будут равны:

Соотношение расчетных длин и в основном определяют конструктивную форму сечения стержня.

С целью обеспечения равноустойчивости сжатых стержней при целесообразно применение равнобоких уголков, а при следует скомпоновать стержень из двух неравнобоких уголков, соединенных большими полками. Исключение может составить верхний пояс фермы у которого , его целесообразно составит из двух равнобоких уголков, что обеспечит ему большую устойчивость из плоскости при перевозке и монтаже (причем, сечение верхнего пояса делается переменным, и меняется один раз в узле 13). Нижний пояс фермы рекомендуется скомпоновать из неравнобоких уголков, соединенных меньшими полками (причем, сечение нижнего пояса делается переменным, и меняется один раз в узле 4). Растянутые раскосы решетки обычно составляют из двух равнобоких уголков.

Толщину фасонок при усилии в опорном раскосе принимают равной 14мм.

Для определения сечения сжатых стержней необходимо предварительно задаться их гибкостью в пределах (Зададимся ). По принятому значению найдем значение коэффициента продольного изгиба .Для коэффициент продольного изгиба ). Определяем требуемую площадь сечения стержня.

1.Требуемую площадь двух уголков сжатого стержня определяют по формуле:

где расчетное усилие в стержне;

расчетное сопротивление стали;

коэффициент условия работы, определяемый по табл. 29 «Нормативных и справочных материалов»:

· для верхнего пояса фермы

· для стоек фермы

· для сжатых раскосов, кроме опорного

· для опорного раскоса

По сортаменту подбираем близкие по требуемой площади уголки, из которых в соответствии с приведенными выше рекомендациями компонуем сечение стержня (следует стремиться принимать уголки с возможно более тонкими полками). Выписываем необходимые геометрические характеристики сечения и и определяем гибкости стержня в плоскости и из плоскости фермы по формулам:

Гибкость сжатых стержней ограничена; она не должна превышать значений гибкости, приведенных в табл. 32 СП 16.13330.2011, т.е. для сжатого пояса и опорного раскоса ; для остальных сжатых стержней , где , но не менее 0,5. Для растянутых стержней . Удовлетворив условия предельной гибкости, проверяем напряжения в стержне по формуле:

где расчетное усилие в стержне;

коэффициент продольного изгиба, принимаемый по большей из найденных гибкостей ;

Площадь сечения двух принятых уголков;

расчетное сопротивление стали;

коэффициент условий работы.

При большем запасе в прочности необходимо уменьшить сечение принятого уголка и пересчитать величины и при новых значениях и подбирая более подходящее сечение стержня.

2. Требуемая площадь сечения растянутых стержней определяется по формуле:

где расчетное усилие в стержне;

расчетное сопротивление стали;

коэффициент условия работы, определяемый по табл. 29 «Нормативных и справочных материалов»:

· для нижнего пояса фермы

· для растянутых раскосов

По сортаменту определяем ближайшие большие по площади уголки, компонуем в соответствии с рекомендациями, сечение и выписываем геометрические характеристики и После этого определяем гибкости стержня в плоскости и из плоскости фермы по формулам:

Гибкость растянутых стержней не должна превышать . Далее проверяем прочность стержней по формуле:

где расчетное усилие в стержне;

площадь сечения двух принятых уголков;

расчетное сопротивление стали;

коэффициент условий работы; (для всех растянутых элементов).

Верхний пояс

Стержни 12-13

Принимаем сечение стержней из 2-х равнополочных уголков

Определяем гибкость стержня:

Максимальная гибкость коэффициент . Проверяем напряжения:

Определим предельную гибкость:

Значения гибкостей элементов не превосходят значений предельной гибкости .

Сечение стержней принимаем из 2-х равнополочных уголков

Раскосы

Стержень 2-10

Принимаем сечение стержней из 2-х равнополочных уголков

Определяем гибкость стержня:

Максимальная гибкость коэффициент . Проверяем напряжения:

Определим предельную гибкость:

Значения гибкостей элементов не превосходят значений предельной гибкости .

Сечение стержней принимаем из 2-х равнополочных уголков

Нижний пояс

Стержень 3-4

Принимаем сечение стержней из 2-х неравнополочных уголков

Определяем гибкость стержня:

Согласно СП 16.13330.2011 табл. 33, в конструкциях, не подвергающихся динамическим воздействиям, гибкость растянутых элементов проверяют только в вертикальных плоскостях.