Министерство науки и высшего образования РФ

Волгоградский государственный технический университет

Факультет дистанционного обучения

Кафедра «Строительные конструкции, основания и надёжность сооружений»

Курсовая работа

по дисциплине «Металлические конструкции»

ПРОЕКТИРОВАНИЕ СТАЛЬНОЙ ФЕРМЫ

Выполнил: ст. уч. гр ПГС-19

Нурмухамедов Р.Р.

Проверил: Габова В.В.


Волгоград 2023

ПРОЕКТИРОВАНИЕ СТРОПИЛЬНОЙ ФЕРМЫ
Спроектировать стропильную ферму промышленного здания при следующих данных:



Рис.1. Схема фермы.
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

• 
  Район строительства – гор. Минск
  
• 
  Пролёт фермы – L=18 м
  
• 
  Шаг ферм – 6 м
  
• 
  Кровля – холодная
  
• 
  Материал фермы – сталь марки ВСт3пс6 по СП16.13330-2017
  
• 
  Ry=235 МПа = 23,5Кн/см²
  
• 
  Класс ответственности здания – II (Коэффициент надёжности по назначению _n=0,95)
  

Геометрические размеры стержней фермы Таблица 1.

Элемент	Стержень	Геометрические размеры стержней, мм
		Пролет фермы 18 м
1	2	3
Верхний пояс	1-В1	3010
	3-В2	3010
	4-В3	3010
	6-В4	3010
Нижний пояс	2-Н1	6000
	5-Н2	6000
Раскосы	1-2	3874
	2-3	3874
	4-5	4208
Стойки	0-1	2200
	3-4	2700

Определение расчётных нагрузок

При шаге ферм В=6м. Таблица 2.

№ п/п	Состав кровли	Нормативная нагрузка, Кн/м2	γf	Расчётная нагрузка, Кн/м2
1.	Гидроизоляционный ковёр из 3-х слоёв рубероида	0.20	1.3	0.26
2.	Асфальтовая или цементная стяжка	0.40	1.3	0.52
3.	Утеплитель (пенобетон, ρ = 600Кг/м3, t =12см)	0.72	1.3	0.94
4.	Железобетонные панели из тяжёлого бетона с заливкой швов (3х6м.)	1.60	1.1	1.76
5.	Собственный вес металлоконструкций (ферма, связи)	0.3	1.05	0.32

---

Итого: q = 3.80

6.

Снеговая нагрузка (2-й снеговой р-он)

0,84

1,4

S 0 =1,18

1. 
   Вычисляем узловые нагрузки
   

При уклоне кровли 1/12 угол =448, cos =0,996

Усилие в узле от постоянной нагрузки:


Усилие в узле от снеговой нагрузки:

,

где b = 3,01 м.- длина панели верхнего пояса (ширина грузовой площади).


Т.к. ферма симметрично нагружена, усилия от действия единичных нагрузок в узлах (столбец 3), (табл.1) умножаем на фактические узловые нагрузки (столбец 4и5). Заполняем соответствующие колонки для растянутых (столбец 6) и сжатых (столбец 7) стержней.

Усилия в стержнях фермы Таблица 3.

Элемент	Стержень	Усилия от узловой нагрузки Fузл=1,0 кН	Усилия от постоянной нагрузки Fп = 72,53 кН	Усилия от снеговой нагрузки Fcн = 20,25 кН	Расчетные усилия, кН
					Растяжение +	Сжатие -
		Пролет фермы 24 м
1	2	3	4	5	6	7
Верхний пояс	1-В1	0.00	0	0	0	0
	3-В2	-6.80	-493,204	-137,7		630,904
	4-В3	-6.80	-493,204	-137,7		630,904
	6-В4	-7.65	-554,8545	-154,9125		709,767
Ниж -ний пояс	2-Н1	4.35	315,5055	88,0875	403,593
	5-Н2	7.75	562,1075	156,9375	719,045
Раскосы	1-2	-5.60	-406,168	-113,4		519,568
	2-3	3.10	224,843	62,775	287,618
	4-5	-1.40	-101,542	-28,35		129,892
Стойки	0-1	-0.50	-36,265	-10,125		46,39
	3-4	-1.00	-72,53	-20,25		92,78

---

2. 
   Подбор сечений стержней фермы
   

Подбор сечений сжатых стержней.

• 
  Задаётся тип поперечного сечения и определяется требуемая площадь сечения:
  

, (1)

γ_с – коэффициент условий работы (табл. 1^* СП16.13330-2017).

φ – по предварительно заданной гибкости λ:

λ=60÷90 для поясов; λ=100÷120 – для решётки.

• 
  Вычисляют требуемые радиусы инерции сечения: ; .
  
• 
  В соответствии с A_тр, i_тр,x, i_тр,y по сортаменту подбирают подходящий размер профиля. При несогласованности значений изменяют сечение и вновь проверяют устойчивость.
  

Местная устойчивость сжатых полок прокатных уголков обычно обеспечивается.

• 
  Проверка устойчивости: .
  

Подбор сечений растянутых стержней.

. (2)

По A_тр компонуется сечение, определяются его геометрические характеристики, производится проверка прочности и гибкости:

; (3)

Подбор сечений по предельной гибкости.

Растянутые и сжатые стержни при небольших усилиях (раскосы в средних панелях, дополнительные стойки в треугольной решётке, элементы связей и др.) подбирают по предельной гибкости (СП16.13330-2017Ф):

; . (4)

По сортаменту подбирают сечение из равнополочных уголков (минимальный размер уголка для сварных ферм ∟50х50х5).
Расчетные длины стержней ферм из парных уголков

Таблица 4.

Стержень фермы	Расчётная длина элемента
	В плоскости фермы,	из плоскости фермы,
Пояса	l	l1
Опорные раскосы	l	l
Прочие стержни решётки	0,8l	l

---

l– геометрическая длина элемента в плоскости фермы (расстояние между смежными узлами в поясах ферм или длина элементов решётки);

l₁ – расстояние между узлами, закреплёнными от смещения из плоскости фермы (например, горизонтальные связи по верхнему и нижнему поясам ферм).

Принимаем тавровые сечения, составленные из 2-х равнополочных уголков.

Подбор сечений поясов:

Площадь сечения нижнего растянутого пояса определяют по формуле (2).

Максимальное усилие растяжения в стержне 5-Н2: N_max= 719,045 кН. Требуемая площадь сечения одного уголка при _с=0,95



По сортаменту находим равнополочные уголки 110х8; А=17,2 см²; i_x=3,39 см; i_y=4,87 см.

Расчетная длина: l_x=6м – расстояние между смежными узлами фермы;

l_y=6м – расстояние между узлами связей по нижнему поясу.
Гибкость элемента;



Площадь сечения верхнего сжатого пояса определяют по формуле (1).

Верхний пояс принимаем без изменения сечения по всей длине и рассчитываем по максимальному усилию.

Ребра железобетонных панелей привариваются в местах опор на верхнем поясе во всех узлах фермы. Тогда l_x= l_y=3,01 м.

В противном случае l_y равна расстоянию между узлами крепления горизонтальных связей в уровне верхнего пояса (l_y=n l_x).

Для верхнего пояса .

Принимаем

ƛ=????√R_y/E=100√23,5/20*10³=3,43

По таблице Д1 СП16.13330-2017, принимаем

φ=0,488

Требуемая площадь сечения одного уголка



Определим требуемые радиусы инерции:

=0,8*301/100=2,41 см

= 301/100=3,01 см

---

Из сортамента находим равнополочные уголки 125х14 А =33,37 см²., радиусы инерции сечения верхнего пояса равны:

i_x= 3,8 см; i_y= 5,6 см.

Гибкости стержня



где [ λ ] = [120] – предельная гибкость (СП16.13330-2017 )
Проверка устойчивости стержня.

Проверка устойчивости стержня проводим по наименьшему значению коэффициента φ_х


Устойчивость стержня обеспечена.


Подбор сечений элементов решётки ферм:

Опорный раскос 1-2 принимаем из профилей верхнего пояса - уголок 125х14 .
Подбираем сечение растянутого раскоса 2-3: N=287,618 кН; l=3,874 м



По сортаменту находим равнополочные уголки 70х5; А=6,86 см²; i_x=2,16 см; i_y=3,23 см.


Подбираем сечение сжатого раскоса 4-5: N=129,892 кН; l=4,208 м

Площадь сечения верхнего сжатого пояса определяют по формуле (1).

Принимаем

ƛ=????√R_y/E=100√23,5/20*10³=3,43

По таблице Д1 СП16.13330-2017, принимаем

φ=0,488

Требуемая площадь сечения одного уголка



Определим требуемые радиусы инерции:

=0,8*420,8/100=3,37 см

= 420,8/100=4,2 см

Из сортамента находим равнополочные уголки 125х8, А =19,69 см²., радиусы инерции сечения верхнего пояса равны:

i_x= 3,87 см; i_y= 5,46 см.

Гибкости стержня



где [ λ ] = [120] – предельная гибкость (СП16.13330-2017 )
Проверка устойчивости стержня.

Проверка устойчивости стержня проводим по наименьшему значению коэффициента φ_х


Устойчивость стержня обеспечена.


Подбираем сечение сжатой стойки 0-1

---

Смотрите также файлы

• Заключение 20.docx

• Методические указания для студентов всех специальностей. Анпоо Сургутский институт экономики, управления и права.pdf

• Если у человека есть заранее сформированная предрасположенность реагировать на чтото определённым образом, то и делать это он будет в соответствии с ней.docx

• Практических заданий по дисциплине этика делового общения.docx

• Курсовая работа по дисциплине Архитектурностроительное проектирование зданий и сооружений Тема Многоэтажное жилое здание (.pdf