Строительство ДОЦ в п.Береговом

 

Расчет фермы на усилия в стержнях выполняем с помощью программного комплекса Лира 9.0. Задаем схему фермы, указываем условия закрепления - шарнирное, задаемся предварительными жесткостями стержней (руководствуясь опытом проектирования), а также узловой нагрузкой, учитывая:

 

 

- нагрузкой от покрытия:

 кН/м;                                 (2.48)

- снеговой нагрузкой: 

 кН/м;                             (2.49)

- сосредоточенной нагрузкой  от площадок обслуживания (см. схему фермы и чертежи):

 кН

Вычисляем данное значения принимая максимальную нагрузку от двух человек

между двумя соседними  колоннами шага).

 

Приводим нагрузку к  узловой:

                             (2.50)

                     (2.51)

              (2.52)

      (2.53)

где

q - расчетное значение постоянной нагрузки от покрытия, кН/м;

d₁ - длина первой и последней панели фермы, м;

d₂ - длина панели фермы, м;

В - шаг установки ферм, м.

2.3.2. Расчет фермы. Результаты.

 

Производим расчет в  программе «Лира 9.0». Вычисленные  значения N представлены в таблице 2.3.2.1. Положительные значения соответствуют растянутым стержням, отрицательные – сжатым.

 

Таблица 2.8. Значения продольных сил N а стержнях фермы

№ элем	N  (кН)	№ элем	N  (кН)
1	460.437	22	-1408.951
2	1185.164	23	-1593.095
3	1546.032	24	-1412.695
4	1546.032	25	-870.187
5	1185.164	26	579.044
6	460.437	27	-468.006
7	-866.443	28	320.226
8	-1408.951	29	-199.535
9	-1589.351	30	63.932
10	-1412.695	31	64.427
11	-870.187	32	-200.153
12	-1.872	33	320.721
13	-43.720	34	-468.625
14	-93.675	35	579.539
15	-93.675	36	-707.314
16	33.521	37	-707.314
17	-93.675	38	-707.314
18	-93.675	39	-707.314
19	-43.720	40	0.000
20	1.872	41	0.000
21	-866.443

 

В зависимости от усилия в опорном раскосе (N = 707,314 кН) принимаем толщины фасонок (по таблице 8.7, [6]):

t_ф  = 1,4 см

 

 

 

2.3.3. Материал и расчётные длины элементов фермы

 

Материал элементов  фермы - сталь по ГОСТ 27772-88:

- стержни - сталь С245,

- фасонки и опорный фланец - сталь С255.

l_x – расчётная длина элемента в плоскости, перпендикулярной оси х;

l_y – расчётная длина элемента в плоскости, перпендикулярной оси y;

l₁ – расстояние между точками закрепления;

[l] – предельная гибкость элементов фермы;

 

Таблица 2.9.  Расчетные длины стержней фермы и их гибкости

Название элемента	lx	ly	[l]
Опорный раскос	0,5•l	l	(-) 120
Раскосы ферм:
сжатые	0,8•l	l	(-) 150
растянутые	0,8•l	l	(+) 400
стойки	0,8•l	l	(-) 150
Верхний пояс	3м	3м	(-) 120
Нижний пояс	6м	l1	(+) 400
Шпренгель	l•	l•	(-) 200

 

2.3.4. Подбор сечений стержней

2.3.4.1. Верхний пояс

Расчёт элементов  верхнего пояса ведём, как центрально сжатых по максимальному усилию в стержнях по формуле:

,                                            (2.54)

где N – продольное усилие в стержне;

 - коэффициент надежности по назначению;

- коэффициент продольного изгиба;

- расчетное сопротивление стали;

- коэффициент условий работы

Проверку прочности выполняем по формуле:

,                                                 (2.55)

где A₁ – площадь сечения одного уголка

Принимаем к расчёту  только стержень с максимальным продольным усилием, так сечение нижнего пояса является неизменным по всей длине:

 

Стержень №9:  

N₉ = -1589  кН,       [l] = 120,       l_x = 3 м,     l_y = 3 м

Задаёмся  j = 0,5

 см²            (2.56)

 см²                             (2.57)

По сортаменту принимаем  220х16 с A = 68,6 см², i_x = 6,02 см, i_y = 9,56 см,

z₀ = 6,81 см

Проверка прочности

                  (2.58)

Слишком большой запас  прочности – задаёмся j = 0,7

 см²                 (2.59)

 см²                                  (2.60)

По сортаменту принимаем 160х16 с A = 49,1 см², i_x = 4,89 см, i_y = 7,18 см,

z₀ = 4,55 см.

Проверка прочности

            (2.61)

Условие выполняется.

 

2.3.4.2. Нижний пояс

 

Расчёт элементов  нижнего пояса ведём, как центрально растянутых по формуле:

                                            (2.62)

 

Проверку прочности выполняем по формуле:

                                            (2.63)

Принимаем к расчёту  только стержень с максимальным продольным усилием, так сечение верхнего пояса является неизменным по всей длине:

 

Стержень №3

N₃ = 1546 кН,      [l] = 400,       l_x = 6 м,     l_y = l₁ = 18 м

 см²                             (2.64)

 см²                             (2.65)

По сортаменту принимаем 140х12 с A = 32,5 см², i_x = 4,31 cм, i_y = 6,3 см,

z₀ = 3,9 см

Проверка прочности

                   (2.66)

Условие выполняется.

 

2.3.4.3. Опорный раскос

Расчёт опорного раскоса  ведём, как центрально сжатого (см. расчет верхнего пояса фермы).

 

Стержень №38(36)

N₃₈₍₃₆₎ = -704,3  кН,   [l] = 150,     l_x = 0,5•l = 0,5•423 = 212 cм,  l_y = l = 423 cм

Задаёмся  j = 0,5

 см²               (2.67)

 см²                              (2.68)

По сортаменту принимаем  160х10 с A = 31,43 см², i_x = 4,96 см, , i_y = 7,05 см, z₀ = 4,3 см.

Проверка прочности

        (2.69)

Слишком большой запас  прочности – задаёмся j = 0,7

 см²                (2.70)

 см²                              (2.71)

По сортаменту принимаем 125х9 с A = 22 см², i_x = 3,86 см, i_y = 5,63 см

z₀ = 3,4 см

Проверка прочности

       (2.72)

Условие выполняется.

2.3.4.4. Раскосы

[l]_р = 400,      [l]_сж  = 150,       l_x = 0,8•444 = 355 см,     l_y = 444 см

 

Стержень №26 (является растянутым)  

N₂₆ = 579 кН

 см²                  (2.73)

 см²                             (2.74)

По сортаменту принимаем 90х7 с A = 12,3 см², i_x = 2,77 см, i_y = 4,21 см,

z₀ = 2,47 см.

Проверка прочности

          (2.75)

Условие выполняется.

 

 

Стержень №27 (является центрально сжатым)

N₂₇ = -468  кН

Задаёмся  j = 0,5

 см²                (2.78)

 см²                             (2.77)

По сортаменту принимаем 125х10 с A = 24,3 см², i_x = 3,85 см, i_y = 5,66 см,

z₀ = 3,45 см.

Проверка прочности

           (2.79)

Условие выполняется.

 

Стержень №28 (является растянутым)  

N₂₈ = 320,2 кН

 см²                  (2.80)

 см²                              (2.81)

По сортаменту принимаем 70х5 с A = 6,86 см², i_x = 2,16 см, i_y = 3,38 см

z₀ = 1,9 см

Проверка прочности

           (2.82)

Условие выполняется.

 

Стержень №29 (является центрально сжатым)

N₂₇ = -199,5  кН

Задаёмся  j = 0,5

 см²                 (2.83)

 см²                              (2.84)

По сортаменту принимаем 80х7 с A = 10,8 см², i_x = 2,45 см, i_y = 3,82 см,

z₀ = 2,23 см.

Проверка прочности

            (2.85)

Условие не выполняется.

Задаемся повторно j = 0,4

 см²               (2.86)

 см²                              (2.87)

По сортаменту принимаем 100х7 с A = 13,8 см², i_x = 3,08 см, i_y = 4,59 см,

z₀ = 2,71 см.

Проверка прочности

           (2.88)

Условие выполняется.

 

 

 

 

Стержень №30 (является растянутым)  

N₂₈ = 63,9 кН

 см²                 (2.89)

 см²                               (2.90)

Рассмотрим минимально допустимые радиусы инерции:

 

По сортаменту принимаем 70х5 с A = 6,86 см², i_x = 2,16 см, i_y = 3,38 см

z₀ = 1,9 см

Проверка прочности

              (2.91)

Условие выполняется.

 

2.3.4.5. Стойки

Расчет всех стоек  ведем как центрально сжатых элементов

[l] = 150,        l_x = 0,8•l₁ = 0,8•315 = 252 см,     l_y = 315см   g_с = 0,8

Стержень №14 (№15)

N₁₄ = -93,7  кН.

Задаёмся  j = 0,35

 см²                     (2.92)

см²                                   (2.93)

По сортаменту принимаем 70х5 с A = 6,86 см², i_x = 2,16 см, i_y = 3,38 см,z₀ = 1,9 см.

Проверка прочности

           (2.94)

Условие выполняется

Стержень №16

Данный стержень устанавливаем  конструктивно таким же как и  все стойки - 70х5   с A = 6,86 см², i_x = 2,16 см, i_y = 3,38 см, z₀ = 1,9 см

 

2.3.5. Расчёт узлов

 

В данном дипломном проекте  узлы отправочных марок ферм рассчитаны по требованиям и указаниям типовой  серии 1.460.2-10/88 (выпуск 1, части 1 и 2) – расстояния между краями элементов по поверхности фасонок больше 80 мм, а также соответственно длины сварных швов.

 

 

 

Таблица 2.9.  Расчёт сварных швов и узлов фермы

 

Обозначение элемента	Сечение (профиль)	Усилие	Площадь сечения	Расчетная длина	Расчетная длина	gc	Радиусы инерции		Предельная гибкость	j	Напряжение
		N	A	lx	ly		ix	iy	[l]		s
20,7,21,8,22,9	160х16	-1589	49,1	3	3	0,95	4,89	7,18	120	0,7	202,77
1,2,3	140х12	1546	32,5	6	18	0,95	4,31	6,3	400	-	237,8
36 (опорный)	160х10	-704	31,4	3,6	4,44	0,95	4,96	7,05	150	0,719	222,57
27	125х10	-468	24,3	3,6	4,44	0,8	3,85	5,66	150	0,596	236,67
29	100х7	-200	13,8	3,6	4,44		3,08	4,59	150	0,447	192,06
26	90х7	579	12,3	3,6	4,44	0,95	2,77	4,21	400	-	235,37
28	70х5	320	6,86	3,6	4,44		2,16	3,38	400	-	233,38
30	70х5	63,9	6,86	3,6	4,44		2,16	3,38	400	-	45,57
14,15,16	70х5	-93,7	6,86	2,5	3,15	0,8	2,16	3,38	150	0,439	184,74