Розрахунок і конструювання сталевої стропильної ферми покриття промислового будинку (стр. 1 из 6)
Міністерство аграрної політики України
Херсонський Державний Аграрний Університет
Кафедра Будівництва
Методичні рекомендації до курсового проекту
з дисципліни “Сталеві конструкції”
для студентів заочної форми навчання зі спеціальності
7.092.101 “Промислове та цивільне будівництво”
Розрахунок і конструювання сталевої стропильної ферми покриття промислового будинку
Янін О.Є.
Херсон 2005
УДК 626.422.24
Методичні рекомендації до курсового проекту рекомендовано до видання рішенням науково-методичної ради будівельно-гідромеліоративного факультету (протокол № 5 від 12 січня 2005р.)
Рецензент:
Доцент, к.т.н. Кириченко В.Л.
Янін О.Є.
Розрахунок і конструювання сталевої стропильної ферми покриття промислового будинку– Херсон: РВВ “Колос” ХДАУ, 2005.- 28с.
Вступ
Методичні рекомендації призначені для використання студентами будівельно-гідромеліоративного факультету при виконанні курсових та дипломних робіт.
Загальні відомості
У рамках курсового проекту треба розрахувати і сконструювати сталеву стропильну ферму з паралельними поясами для покриття промислового будинку.
Метою розрахунку і конструювання ферми є:
1) підбір розмірів поперечного перерізу стержнів виходячи із забезпечення нормативних вимог по міцності, стійкості, граничній гнучкості;
2) розробка конструкцій і розрахунок вузлів ферми виходячи із забезпечення надійної передачі зусиль від одного стержня до другого.
Розрахунок і конструювання ферми повинні виконуватись на основі нормативних документів [1], [2]. В них викладені основні вимоги, виконання яких треба забезпечити при проектуванні.
Курсовий проект складається з:
1) пояснювальної записки на листах стандартного формату А-4;
2) графічної частини, яка виконується на одному листі стандартного формату А-1 або на двох листах стандартного формату А-2.
Графічна частина включає в себе[3]:
1) геометричну схему і схему зусиль ферми;
2) детальне креслення ферми;
3) схеми розташування основних елементів (ферм, прогонів або панелей покриття, горизонтальних в’язей по верхнім і нижнім поясам ферм);
4) таблиці, специфікації.
1. Вибір геометричної схеми ферми
Проектування ферми треба починати з розробки геометричної схеми. Її утворюють осьові лінії, які проходять через центри ваги стержнів. Осьові лінії усіх стержнів, що сходяться у вузлі, повинні пересікатись в однієї точці – центрі вузла.
Геометричну схему ферми треба приймати у відповідності з вимогами уніфікації. При застосуванні рулонної покрівлі в основу уніфікації покладені
1) модуль прольоту промислового будинку, що кратний 6м
2) довжина панелі верхнього поясу d=3м
3) уклін покрівлі і верхнього поясу і=1,5% (при виконанні розрахунків цей уклін можна не враховувати)
4) трикутна решітка зі стійками
5) висота ферми:
3150мм – якщо стержні виконані з парних кутиків (по зовнішнім граням поясів)
2900мм; 3500мм; 3600мм - якщо стержні виконані з круглих труб і ГЗП (гнуто-зварних профілів).
Уніфіковані геометричні схеми ферм для різних прольотів і форм поперечних перерізів стержнів наведені на рис.1.1.
а)
б)
а) для ферм з парних кутиків
б) для ферм з круглих труб і ГЗП
Рис.1.1 Уніфіковані геометричні схеми стропильних ферм
У відповідності з вказаними у завданні на проектування прольотом ферми L і типом поперечного перерізу стержнів, необхідно обрати відповідну геометричну схему за рис.1.1 і навести її у пояснювальній записці до курсового проекту.
2. Вибір розрахункової схеми ферми і збір навантажень
У розрахунковій схемі розкісної стропильної ферми треба прийняти шарнірне сполучення усіх стержнів у вузлах. Ферма спирається на колони у двох крайніх вузлах нижнього поясу.
Покриття по стропильних фермах буває двох типів:
1) прогонне
2) безпрогонне.
При прогонному типі, на верхні пояси стропильних ферм у вузлах встановлюють прогони у вигляді балок або легких наскрізних конструкцій. Вони розташовані в напрямку, перпендикулярному площині ферми. На прогони зверху укладають:
- дрібнорозмірні елементи (як правило, у вигляді сталевого профільованого настилу)
- ізоляційні шари конструкцій покрівлі та шари, що вирівнюють.
При безпрогонному типі покриття, на верхні пояси стропильних ферм укладають крупнорозмірні залізобетонні ребристі панелі покриття, довжиною, рівний кроку ферм (6 або 12м) і шириною 3м. Поздовжні ребра панелей розташовані у напрямку, перпендикулярному площині ферми. Відстань між ними відповідає ширині панелі і складає 3м. Оскільки відстань між вузлами верхнього поясу також дорівнює 3м, то поздовжні ребра залізобетонних панелей спираються на верхні пояси стропильних ферм у вузлах. На панелі покриття зверху укладають ізоляційні шари конструкцій покрівлі та шари, що вирівнюють.
Тип покриття при виконанні курсового проекту треба прийняти у відповідності із завданням.
На ферму діють такі навантаження:
1) постійне від власної ваги конструкцій покриття (покрівлі, ферми, в’язей)
2) тимчасове снігове.
При обох типах покриття, несучі елементи спираються на верхній пояс ферми у вузлах. Тому, навантаження на ферму від елементів покриття та снігу можна представити у вигляді вертикальних зосереджених сил, прикладених до вузлів верхнього поясу (див. рис.2.1). Для їх визначення вводяться поняття вантажної площі ферми і вантажної площі вузла.
Вантажна площа ферми – частина площі покриття, навантаження з якої передається на дану ферму.
Вантажна площа вузла – частина вантажної площі ферми, навантаження з якої передається на даний вузол (рис.2.1).
Рис.2.1 До визначення вантажних площ ферм і вузлів
Вертикальні зосереджені сили, прикладені до вузлів (вузлові сили) треба обчислювати як добуток постійного і тимчасового розрахункових навантажень, що діють на 1м2 покриття (поверхневих навантажень), на вантажну площу відповідного вузла.
Збір постійних навантаженьвиконується на підставі розділу №2 [1]. Поверхневі постійні навантаження на 1м2 покриття зручно підраховувати у табличній формі (таблиці 2.1 і 2.2). Таблицю 2.1 треба заповнювати при прогонному типі покриття, а таблицю 2.2 – при безпрогонному.
В обох таблицях послідовно переліковуються усі елементи покриття зверху униз, включаючи ферму. При цьому умовно прийнято, що власна вага ферм, прогонів, панелей покриття рівномірно розподілена по площі у плані.
Власна вага різних слоїв покрівлі обчислюється за формулою
, (2.1)де γ, кН/м3 – питома вага матеріалу
t, м – товщина шару.
При виконанні курсового проекту покрівлю прийняти утепленою. Вид, питому вагу (γутепл) і товщину (tутепл) утеплювача треба прийняти у відповідності із завданням на проектування. При заповненні строки №4 таблиць 2.1 і 2.2 треба знайти gн(утепл)=γутепл·tутепл і записати отримане значення у стовпчик №3.
Власна вага елементів покриття і покрівлі прийняті на основі даних, що наведені у літературі (стор.149 [4]), (стор.320 [5]).
Коефіцієнти надійності за навантаженням γf для стовпчика №4 прийняті за таблицею 1 [1]. Значення γf(утепл) для утеплювача треба прийняти рівним:
1,2 – якщо утеплювач виконується у заводських умовах (мінераловатні, фібролітові плити)
1,3 - якщо утеплювач виконується на будівельному майданчику (пінобетон).
Розрахункове навантаження для стовпчика №5 треба для кожної строки обчислювати за формулою
g=gн·γf . (2.2)
Поверхневі постійні навантаження від власної ваги 1м2 покриття прогонного типу
Таблиця 2.1
| Номер наван-тажен-ня | Склад навантажень і розрахунок їх нормативних значень | Норма-тивне наванта-ження gн,кПа (кН/м2) | Коефіці-єнти надійно-сті за на-ванта-женням γf | Розра-хункове наванта-ження g,кПа (кН/м2) |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| 1. | Захисний шар із бітумної мастики з утопленим гравієм, γ=21кН/м3; t=0,02м; gн=γ·t=21·0,02=0,42кН/м2 | 0,42 | 1,3 | 0,546 |
| 2. | Гідроізоляція з 4-х шарів руберойду | 0,16 | 1,3 | 0,208 |
| 3. | Цементна (або асфальтова) стяжка, γ=18кН/м3; t=0,02м; gн=γ·t=18·0,02= =0,36кН/м2 | 0,36 | 1,3 | 0,468 |
| 4. | Утеплювач з (вказати вид або матеріал утеплювача згідно із завданням), gн(утепл)=γутепл·tутепл | gн(утепл) | γf(утепл) | gн(утепл)· ·γf(утепл) |
| 5. | Пароізоляція у вигляді одного шару пергаміну або руберойду | 0,04 | 1,3 | 0,052 |
| 6. | Сталевий профільований настил | 0,12 | 1,05 | 0,126 |
| 7. | Прогони | 0,08 | 1,05 | 0,084 |
| 8. | Стропильні ферми з в’язями | 0,24 | 1,05 | 0,252 |
| Разом | gн= | g= |
Поверхневі постійні навантаження від власної ваги 1м2 покриття безпрогонного типу
Таблиця 2.2
| Номер наван-тажен-ня | Склад навантажень і розрахунок їх нормативних значень | Норма-тивне наванта-ження gн,кПа (кН/м2) | Коефіці-єнти надійно-сті за на-ванта-женням γf | Розра-хункове наванта-ження g,кПа (кН/м2) |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| 1. | Захисний шар із бітумної мастики з утопленим гравієм, γ=21кН/м3; t=0,02м; gн=γ·t=21·0,02=0,42кН/м2 | 0,42 | 1,3 | 0,546 |
| 2. | Гідроізоляція з 4-х шарів руберойду | 0,16 | 1,3 | 0,208 |
| 3. | Цементна (або асфальтова) стяжка, γ=18кН/м3; t=0,02м; gн=γ·t=18·0,02= =0,36кН/м2 | 0,36 | 1,3 | 0,468 |
| 4. | Утеплювач з (вказати вид або матеріал утеплювача згідно із завданням), gн(утепл)=γутепл·tутепл | gн(утепл) | γf(утепл) | gн(утепл)· ·γf(утепл) |
| 5. | Пароізоляція у вигляді одного шару пергаміну або руберойду | 0,04 | 1,3 | 0,052 |
| 6. | крупнорозмірні залізобетонні ребристі панелі покриття | 1,4 (при кроці ферм 6м)1,9 (при кроці ферм 12м) | 1,1 | 1,54 (при кроці ферм 6м)2,09 (при кроці ферм 12м) |
| 7. | Стропильні ферми з в’язями | 0,4 | 1,05 | 0,42 |
| Разом | gн= | g= |
Примітка: Крок ферм (6 або 12м) вказаний у завданні на проектування.