Особенности расчета ферм пром.зданий.Определение усилий в Эл-тах,учитывая усилия от моментов в поперечных рамах.

Особенности расчета

А. Нагрузки. Основными нагрузками при расчете стропильных ферм являются постоянная нагрузка от кровли и несущих конструкций по­крытия и нагрузка от снега. Иногда на стропильные фермы действуют и другие нагрузки; от подвесного транспорта, подвесных коммуникаций и оборудования, электроосветительных установок, вентиляторов, гале­рей, систем испарительного охлаждения, устанавливаемых на крыше здания и т. д. При больших пылевыделениях (например, на цементных заводах) при расчете ферм учитывают нагрузку от пыли.

Постоянные нагрузки от кровли, стропильных ферм, связей по по­крытию и фонарей принимаются, как правило, равномерно распреде­ленными. Нагрузки от бортовых стенок фонаря и остекления учитыва­ются в виде сосредоточенных сил, приложенных в узлах опирании край­них стоек фонаря.

Значения нагрузок и коэффициентов перегрузки (коэффициентов надежности по нагрузке) для некоторых наиболее распространенных типов покрытий приведены в табл. 13.1.

Нагрузка от бортовой стенки фонаря определяется в зависимости от конструктивного решения. Вес остекления принимается равным 0,35 кН на 1 м² остекленной поверхности.

Снеговые нагрузки при расчете элементов покрытия (плит, прогонов, настила и ферм) несколько отличаются от принимаемых при расчете поперечных рам.

Это объясняется тем, что для конструкций покрытия снеговая на­грузка является основной, определяющей размеры сечения элементов (особенно при легких кровлях). В некоторых случаях доля снеговой на­грузки в расчетных усилиях достигает 60—70 %. Поэтому элементы по­крытия весьма чувствительны к возможным перегрузкам и неравномер­ному распределению снеговой нагрузки, что необходимо учитывать при расчете.

Расчетное значение снеговой нагрузки определяют по формуле

р = np₀c (13.5)

Значение коэффициента перегрузки п при расчете элементов покры­тия принимается в зависимости от отношения нормативного веса по­крытия g^н к нормативной снеговой нагрузке р^н (см. гл. 12).

Коэффициент с учитывает неравномерное распределение снега по покрытию, возможность образования вследствие переноса снега снеговых мешков у перепадов высот и зависит от конфигурации кровли (рис. 13.13).

Для зданий без фонарей и перепадов высот при угле наклона кровли α≤25° с=1,0, при α ≥60° с = 0, в интервале 25°< α <60° значение с определяют линейной интерполяцией.

Если здание имеет двускатное покрытие с углом наклона 20°<сс< 5^30°, то учитывается и второй вариант загружения снегом (рис. 13.13,а).

Для зданий с фонарями {рис. 13.13, б) рассматривают два варианта загружения снегом, а коэффициенты с определяют по формулам:

c₂ =1+0.1a/b; c₃=1+0.6a/S_ф;

c₄=1+0.4a/S_ф (13.6)

Значения с при этом не должны превышать: для ферм и балок при нормативной нагрузке от покрытия бо­лее 1,5 кН/м²—2,5; то же, при норма­тивной нагрузке от покрытия менее 1,5 кН/м²-4; для профилированного настила— 2; для прогонов— 2,5. Зна­чение S_ф принимается равным высоте фонаря h_фон, но не более b.

При более сложных конфигураци­ях покрытия с перепадами высот снег сдувается с вышележащих пролетов на нижележащие и образуются зоны повышенных снеговых нагрузок. Дан­ные для определения этих нагрузок приведены в главе СНиП П-6-74. В не­обходимых случаях, когда неблаго­приятные усилия в элементах возни­кают при частичном загружении, сле­дует рассмотреть также схемы со сне­говой нагрузкой, действующей на ча­сти пролета.

В большинстве случаев наиболь­шие усилия в поясах и раскосах ферм получаются при загружении по пер­вому варианту. Второй вариант яв­ляется определяющим для плит, на­стилов, прогонов и стоек ферм, рас­положенных в местах повышенных снеговых нагрузок. Кроме того, при загружении по второму варианту, а также при половинном загружении пролета в средних раскосах ферм может измениться знак усилия, и слабонагруженные растянутые элементы окажутся сжатыми.

Расчетные узловые силы на ферму от постоянных и снеговых нагрузок определяются в соответствии с указаниями гл.9

Нагрузка от ветра вызывает в элементах фермы, как правило, усилия противоположного знака по сравнению с усилиями от веса покрытия и снега. Поэтому при расчете ферм ветровую нагрузку следует учитывать только в том случае, если ее величина превышает вес покрытия (при легких кровлях и в районах с повышенной ветровой нагрузкой)

Прочие нагрузки на стропильные фермы принимают по технологическому заданию.

Б. Определение усилий в стержнях ферм. Усилия в стержнях стропильных и подстропильных ферм при шарнирном сопряжении их с колоннами от неподвижной узловой нагрузки определяют графическим или аналитическим способом (см. гл. 9) При внеузловой передаче нагрузки пояс фермы работает на осевое усилие с изгибом. Учитывая неразрезность пояса, значение момента можно приближенно определитьпо формуле

М (Fd/4)0,9 ( 13.7 )

0.9— коэффициент, учитывающий неразрезность пояса.

Усилия от подвижной нагрузки (подвисных кранов,тельферов) определеляют по линиям влияния.

В стропильных фермах, входящих в состав поперечной рамы возникают усилия от распора (продольная сила в ригеле) H_P (рис.13,14,а) В зависимости от конструктивного решения узла опряжения фермы и колонны распор рамы воспринимается нижним или верхним поясом фермы.

При расчете рам по приближенной методике с заменой решет­чатого ригеля сплошным, расположенным в уровне нижнего пояса, рас­пор рамы считается приложенным к нижнему поясу.

При жестком сопряжении ригеля с колонной в элементах фермы возникают усилия от рамных моментов на опорах. Эти усилия можно определить графическим или аналитическим способом, приложив на опо­рах фермы две пары горизонтальных сил (рис. 13. 14, б):

и (13.8)

где — расстояние между осями поясов фермы на опоре.

Значения опорных моментов М₁ и М₂ берут из таблицы расчетных усилий колонны для сечения 1-1 (см.табл. 12.6), при этом, взяв мо­мент для левой опоры М₁ нужно определить опорный момент для пра­вой опоры М₂ при той же комбинации нагрузок.

При определении опорных моментов следует учитывать: первую ком­бинацию с максимальным (по абсолютному значению) моментом, вы­зывающую наибольшее растягивающее усилие в крайней панели верх­него пояса, и вторую комбинацию моментов без учета снеговой нагрузки для определения возможного сжимающего усилия в нижнем поясе.

Для определения расчетных усилий в стержнях фермы составляют таблицу, включающую усилия от постоянных и временных нагрузок, от распора рамы и опорных моментов (см. пример табл. 13.2). Расчетные усилия получают суммированием отдельных составляющих в их небла­гоприятном сочетании.

Узлы сопряжения ферм с колонной выполняются, как правило, на болтах и имеют определенную податливость; в процессе эксплуатации может произойти ослабление соединений и степень защемления фермы на опоре уменьшится. Опорные моменты и распор рамы определяют с учетом всех нагрузок (постоянных, снеговых, крановых, ветровых), ко­торых может и не быть. Поэтому разгружающее влияние опорных мо­ментов и распора рамы обычно не учитывают.

Если усилия в рассматриваемом стержне от распора рамы, опорных моментов и вертикальной нагрузки имеют одинаковые знаки, то прини­мают их сумму. Если знаки усилий разные и усилия от распора и мо­ментов меньше по абсолютному значению, то за расчетное берут усилие только от вертикальной нагрузки. Если же усилия имеют разные знаки, и усилия от распора и моментов больше усилий от вертикальной нагруз­ки, то стержень должен быть проверен и на алгебраическую сумму этих усилий.

При обеспечении достаточной жесткости узла сопряжения ферм и колонн, например при соединении на сварке, может быть учтено разгружающее влияние опорных моментов от постоянной и снеговой нагру­зок.

Для этого расчет фермы следует проводить раздельно для каждой нагрузки с учетом соответствующих рамных моментов и распора и со­ставлять расчетные комбинации, вызывающие наиболее неблагоприят­ные усилия.

Подбор сечения элементов ферм покрытия, расчет и конструирова­ние промежуточных узлов выполняются так же, как и для обычных сво­бодно опертых ферм (см, гл. 9).