РАСЧЕТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ СЕГМЕНТНОЙ МЕТАЛЛОДЕРЕВЯННОЙ ФЕРМЫ

1. Конструктивная схема фермы

Требуется запроектировать утепленное покрытие пролетом 24 м, длиной 64 м, снеговой район строительства – VI. Изготовление конструкций заводское, сборка на стройплощадке. Деревянные конструкции группы А1. Принимаем в качестве несущих конструкций покрытия сегментные фермы, с верхним поясом из клееных блоков, шаг ферм 6 м, для обеспечения пространственной жесткости конструкции принимаем первый и последний шаг ферм 5 м. Схема фермы указана на рисунке 1.

Рисунок 26. Геометрические размеры фермы

Расчётный пролёт фермы l = 24 м.

Расчётная высота фермы

Решётка фермы треугольная.

Радиус оси верхнего пояса

Длина дуги верхнего пояса:

где – центральный угол;

.

Принимаем верхний пояс состоящим из равных панелей.

Длина панели

длина хорды

где

Принимаем нижний пояс состоящим из равных панелей.

Длина панели нижнего пояса

Стрела выгиба панели верхнего пояса

Размеры раскосов:

ВЗ=ГЗ=

ЖВ=ГИ=

Горизонтальные проекции панелей верхнего пояса составляют:

Строительный подъём фермы

Сбор нагрузок

Собственная масса фермы определяется по формуле

где для сегментной фермы пролётом l = 24 м.

Таблица 9 – нормативная и расчётная нагрузки на ферму

Статический расчёт

Разбиваем ферму на 20 участков, путем деления угла на 20 частей (рис.27). Для каждого из узлов участка необходимо найти угол касания к окружности, координаты относительно центра окружности, коэффициенты , соответствующие расчётные снеговые нагрузки по двум вариантам загружения.

Рисунок 27. К расчету углов

Находим горизонтальный угол:

Угол касания к окружности определим по формуле

где i – номер узла. Координаты каждого узла элемента арки находим по формуле:

где R – радиус-вектор узла элемента; β – полярный угол.

По снеговому району (VI) принимаем схему загружения [3, прил.3], по двум вариантам. Снеговые нагрузки по двум вариантам:

Рисунок 28. Схема загружения фермы по двум вариантам

Рисунок 29. Расчетная схема фермы

Результаты определения геометрических параметров сводим в табл.10.

Таблица 10 - Геометрические характеристики узлов элементов фермы

№ узла	X, м	Y, м	, град	μ1	μ2	Р1, кН/м	Р2, кН/м
	-12,00	15,97	37,0	0,40	1,890	2,29	10,8
	-10,98	16,72	33,3	0,50	1,710	2,86	9,76
	-9,88	17,39	29,6	0,60	1,540	3,43	8,79
	-8,74	17,99	25,9	0,69	1,360	3,94	7,77
	-7,56	18,52	22,2	0,77	1,190	4,39	6,80
	-6,35	18,97	18,5	0,84	0,990	4,80	5,65
	-5,11	19,34	14,8	0,89	0,800	5,10	4,57
	-3,85	19,63	11,1	0,94	0,600	5,37	3,43
	-2,58	19,83	7,4	0,97	0,400	5,53	2,28
	-1,29	19,96	3,7	0,99	0,200	5,65	1,14
	0,00	20,00	0,0	1,00	0,000	5,71	0,00
	1,29	19,96	3,7	0,99	0,100	5,65	1,14
	2,58	19,83	7,4	0,97	0,200	5,53	2,28
	3,85	19,63	11,1	0,94	0,300	5,37	3,43
	5,11	19,34	14,8	0,89	0,400	5,10	4,57
	6,35	18,97	18,5	0,84	0,495	4,80	5,65
	7,56	18,52	22,2	0,77	0,595	4,39	6,80
	8,74	17,99	25,9	0,69	0,680	3,94	7,77
	9,88	17,39	29,6	0,60	0,770	3,43	8,79
	10,98	16,72	33,3	0,50	0,855	2,86	9,76
	12,00	15,97	37,0	0,40	0,945	2,29	10,8

Ветровую нагрузку не учитываем, т.к. по [3, прил. 4] на поверхности данной фермы наблюдается отрицательное ветровое давление, которое больше, чем ветровое давление положительное.

Для статического расчета учитываем также модуль упругости Е = т/м², коэффициент Пуассона μ = 0,3. Предварительно задаемся размерами сечения поясов и раскосов фермы. Заделку опор принимаем: в правой опоре – шарнирно-подвижную, в левой - шарнирно-неподвижную. Для выбора расчетных сочетаний усилий задаем специальные исходные данные: собственный вес вышележащих конструкций принимаем тип нагрузки – постоянная, снеговая – кратковременная. Взаимоисключения двух снеговых нагрузок учитываем простановкой коэффициента, равного единице, в первом столбце соответствующей графы. Статический расчёт производим с помощью программного комплекса Structure CAD. Результаты расчета по сочетаниям нагрузок приведены в приложении 1.