А — пролетом 24 м; б — пролетом 36 м

Согласно СНиП [3] снеговую нагрузку на покрытие без фонаря отдельно стоящего здания следует принимать равномерно распределенной по пролету. При наличии продольного фонаря предусматриваются различные варианты нагрузок [3]. Поскольку снеговая нагрузка является временной, необходимо учитывать также возможность односторонней загрузки фермы.

Исследования показывают, что усилия в стержнях фермы при загрузке ее снеговой нагрузкой по варианту I [3], мало отличаются от усилий при равномерно распределенной нагрузке по всему пролету. Практически можно считать эти схемы загрузки идентичными. При нагрузке по варианту II усилия в некоторых панелях поясов фермы уменьшаются на 20÷25%. В раскосах, расположенных ближе к середине фермы, возрастают в 1,2÷1,6 раза, а в стойках 3−4 (рис. 4.2, а) и 6−7 (рис. 4.2,6) увеличиваются в 1,5÷2,5 раза (большие значения относятся к фермам меньших пролетов).

Из сказанного следует, что при наличии продольного фонаря ферму следует рассчитывать на оба варианта снеговой нагрузки. При определении расчетных усилий в этом случае учитываются большие усилия из полученных значений усилий.

Однако, если учесть, что сечения средних раскосов большей частью подбираются по предельной гибкости и что они поэтому обладают определенным запасом несущей способности, можно (по согласованию с руководителем проекта) ограничиться определением усилий в стержнях фермы от снеговой нагрузки по варианту I или даже равномерно распределенной нагрузки.

При односторонней нагрузке фермы снеговой нагрузкой усилия в поясах и прилегающих к опоре раскосах на 25÷30% меньше, чем при загрузке ее по всему пролету. В примыкающих к середине фермы раскосах могут возникнуть усилия противоположного знака, например вместо растяжения сжатие. Усилия в стержнях фермы от односторонней нагрузки можно не определять, если примыкающие к середине фермы раскосы (по два раскоса от середины в каждую сторону) будут запроектированы в соответствии с требованиями, предъявляемыми нормами к сжатым стержням, т.е. гибкость не должна превышать 150 и расстояния между соединительными планками будут не более .

Установив конструкцию кровли, вертикальных ограждений фонаря и схему нагрузки фермы снеговой нагрузкой, определяют расчетные нагрузки на 1 м² горизонтальной поверхности , , , , а затем определяют сосредоточенные силы от остекления, бортовых и торцовых стенок фонаря и, наконец, узловые нагрузки. Напомним, что для ферм с уклоном верхнего пояса 1/12÷1/8 можно принимать .

Для узлов бесфонарных участков фермы сосредоточенные силы от постоянной нагрузки (рис. 4.2) получим по формуле

(4.1)

для узлов, на которые опираются крайние стойки фонаря (при одинаковом размере панели):

(4.2)

для узлов подфонарной части фермы

(4.3)

Узловую снеговую нагрузку получим по формуле

(4.4)

В формулах (4.1), (4.2), (4.3) и (4.4) приняты следующие обозначения:

— вес бортовой стенки, приходящийся на узел (в курсовом проекте можно принять вес 1 пог. м стенки =100 кг), определяемый по формуле ;

— вес переплетов и остекления, определяемый по формуле ,где - вес переплетов и стекла, приходящийся на 1 м² остекленной поверхности, принимаемый равным 35— 40 кг, и - высота остекленной поверхности;

—вес снегового покрова на горизонтальной поверхности, принимаемый в зависимости от района строительства [3,];

- коэффициент перехода от веса снегового покрова на горизонтальной поверхности земли к нормативной нагрузке на покрытие;

, – пролет фермы, – пролет фонаря;

и – см., п. 2.1.2.

Формулы (4.1), (4.2), (4.3) и (4.4) позволяют определить узловую нагрузку для рядовых ферм. Нагрузка на фермы, устанавливаемые в торцах здания, а также по осям, где фонарь обрывается, будет отличаться от нагрузки на рядовые фермы. Фермы, поставленные в торцах здания, будут нагружены примерно в 2 раза меньше, чем рядовые; фермы, устанавливаемые по осям, где обрывается фонарь, за счет веса торцовой стенки и образования снеговых мешков будут нагружены несколько больше рядовых, хотя нагрузка от остекления и бортовых стенок на эти фермы будет в 2 раза меньше. Обычно в целях унификации все фермы делают одинаковыми и рассчитывают по наибольшим нагрузкам. В курсовом проекте можно ограничиться определением усилий от сосредоточенных сил только для рядовых ферм по формулам (4.1), (4.2), (4.3) и (4.4).

Принимается, что сосредоточенные силы от перечисленных нагрузок передаются на узлы верхних поясов ферм. Возможны также нагрузки, которые будут приложены к узлам нижних поясов (технологическое оборудование, коммуникации, подвесные пути тельферов, кран-балок и др.).

К ферме, являющейся ригелем рамы с жесткими верхними узлами, кроме вертикальных нагрузок приложены еще и узловые моменты и .

Установив узловые нагрузки, переходят к определенно усилий в стержнях фермы.