3. Підбір перерізів елементів ферми

3.1. Верхній пояс

Вузли верхнього поясу виконують лобовим упором елементів. Розрахунок елементів ведуть за схемою стиснуто-зігнутого стержня. Розрахунковий проліт l=АВ=ВБ=4,72 м. Підбір перерізу проводять за розрахунковими зусиллями отриманими після розрахунку в програмі ЛИРА:

• поздовжнє зусилля N_ВБ = -275,04 кН (табл. 2)

• згинаючий момент від зовнішньо рівномірно розподіленого навантаження

Для зменшення моменту від зовнішнього навантаження M_q вузли верхнього поясу ферми конструюють з позацентровою передачею поздовжніх зусиль з від’ємним ексцентриситетом, завдяки чому в елементах верхнього поясу виникає розвантажуючий момент M_e = N·e. Оптимальну величину ексцентриситету е знаходять із умови рівності напружень в перерізі елемента посередині і на кінцях панелі

де ξ = 0,5 – коефіцієнт прийнятий орієнтовно.

Ексцентриситет в елементах утворюють шляхом зміщення центру площадок зминання в вузлах донизу від геометричної осі верхнього поясу на величину е, що конструктивно досягається влаштуванням врізок в торцях елементів на глибину 2е від верхньої грані. Приймаємо ексцентриситет у вузлах верхнього поясу однаковим і рівним е = 5,86 см.

Приймаємо верхній пояс з брусу шириною b = 20,0 см і визначаємо необхідні мінімальні розміри площадок зминання у вузлах ферми:

1. в опорному і гребеневому вузлах зминання деревини відбувається під кутом до напрямку волокон,

де

де

2. в проміжному вузлі зминання деревини відбувається вздовж волокон

де R_см = 1,5 кН/см² – розрахунковий опір деревини зминанню вздовж волокон для 2-ого сорту;

R_p,90° = 0,3 кН/см² – розрахунковий опір деревини зминанню поперек волокон для 2-ого сорту.

Необхідна висота бруса верхнього поясу ферми

Приймаємо h = 25 см.

Перевіряємо прийнятий переріз.

Геометричні характеристики перерізу:

Гнучкість елемента в площині ферми

де

Розрахунковий згинаючий момент

Коефіцієнт

Максимальні нормальні напруження:

1. в середині прольоту

Умова виконується.

2. на кінцях панелі

Умова виконується.

Стійкість верхнього поясу із площини ферми забезпечена прогонами і щитами покриття.

3.2. Розтягнуті елементи

Розрахункові зусилля в елементах: N_АД = 270,07 кН; N_ДД’ = 173,91 кН;

N_ДБ = 92,66 кН (див. табл. 2).

Проектуємо розтягнуті елементи з двох круглих тяжів.

Необхідна площа перерізу елемента АД

де R_y = 225 МПа – розрахунковий опір для арматурної сталі класу АІ.

Необхідний діаметр одного тяжа визначаємо за виразом

де 0,8 – коефіцієнт, який враховує послаблення перерізу різьбою;

0,85 – коефіцієнт несумісності роботи двох стержнів.

Приймаємо елемент АД з 2 стержнів Ø 36 мм кожний.

Аналогічно визначаємо діаметри стержнів елементів ДД’ i ДБ.

Необхідна площа перерізу елемента Д Д’

Необхідний діаметр одного тяжа визначаємо за виразом:

Приймаємо елемент ДД’ з 2 стержнів Ø 28 мм кожний.

Необхідна площа перерізу елемента ДБ

Необхідний діаметр одного тяжа визначаємо за виразом:

Приймаємо елемент ДБ з 2 стержнів Ø 22 мм кожний.

Для зменшення прогину елемента ДД' передбачаємо підвіску із круглої сталі діаметром 14 мм. Діаметри петель для приєднання тяжів до проміжних вузлів нижнього поясу за умови рівноміцності приймаємо: для АД – d_пет = 26 мм; для ДД' – d_пет = 20 мм і для ДБ – d_пет = 16 мм.

Стержні ДД' розташовані щільно один до одного та з'єднані між собою по довжині через 1 м за допомогою зварювання. В інших елементах стержні також зводяться щільно і зварюються по довжині через 1 м.