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

Долгов А.А.

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. Тюмень
  
• 
  Пролёт фермы – L=18 м
  
• 
  Шаг ферм – 12 м
  
• 
  Кровля – теплая
  
• 
  Материал фермы – сталь марки 18Гпс по СП16.13330-2017
  
• 
  Ry=230 МПа = 23.0Кн/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

При шаге ферм В=12м. Таблица 2.

№ п/п	Состав кровли	Нормативная нагрузка, Кн/м2	γf	Расчётная нагрузка, Кн/м2
1.	Гравийный защитный слой на битумной мастике, t = 2см.	0,40	1,3	0,52
2.	Гидроизоляционный ковёр из 3-х слоёв рубероида	0,20	1,3	0,26
3.	Утеплитель (пенопласт, ρ = 50Кг/м3, t = 6см)	0,30	1,3	0,40
4.	Пароизоляция	0,05	1,3	0,065
5.	Стальной профилированный настил марки Н60-845-1.0	0,16	1,05	0,17
6.	Собственный вес металлоконструкций (ферма, связи, прогоны)	0,30	1,05	0,32

---

Итого: q = 1,735

6.

Снеговая нагрузка ( 3 снеговой р-он)

1,26

1,4

S 0 =1,764

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 = 65,58 кН	Усилия от снеговой нагрузки Fcн = 60,53 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	-445,944	-411,604		857,548
	4-В3	-6.80	-445,944	-411,604		857,548
	6-В4	-7.65	-501,687	-463,0545		964,742
Ниж -ний пояс	2-Н1	4.35	285,273	263,3055	548,5785
	5-Н2	7.75	508,245	469,1075	977,3525
Раскосы	1-2	-5.60	-367,248	-338,968		706,216
	2-3	3.10	203,298	187,643	390,941
	4-5	-1.40	-91,812	-84,742		176,554
Стойки	0-1	-0.50	-32,79	-30,265		63,055
	3-4	-1.00	-65,58	-60,53		126,11

---

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= 977,3525 кН. Требуемая площадь сечения одного уголка при _с=0,95



По сортаменту находим равнополочные уголки 100х12; А=22,8 см²; i_x=3,03 см; i_y=4,51 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√23/20*10³=3,39

По таблице Д1 СП16.13330-2017, принимаем

φ=0,495

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 160х16 А =49,07 см²., радиусы инерции сечения верхнего пояса равны:

i

---

_x= 4,89 см; i_y= 7,03 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 160х16 .
Подбираем сечение растянутого раскоса 2-3: N=390,941 кН; l=3,874 м



По сортаменту находим равнополочные уголки 70х7; А=9,42 см²; i_x=2,14 см; i_y=3,28 см.


Подбираем сечение сжатого раскоса 4-5: N=176,554 кН; l=4,208 м

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

Принимаем

ƛ=????√R_y/E=100√23/20*10³=3,39

По таблице Д1 СП16.13330-2017, принимаем

φ=0,495

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: N=63,055 кН; l=2,20 м

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

Принимаем

---

Смотрите также файлы

• Программа профессиональной переподготовки Теория и методика учебнотренировочного процесса по избранному виду спорта (плавание) (340).docx

• Правоохранительные органы в механизме государства.doc

• Пояснительная записка Общая характеристика учебного предмета Описание места учебного предмета в учебном плане.docx

• Учет и контроль основных средств в учреждениях мчс россии на примере фгку 15 отряд фпс по Ленинградской области.pptx

• Отчет по оперативнослужебной деятельности Руководитель практики от техникума Т. А. Котова Руководитель практики.docx