3.7 Уточнение расчетной схемы фермы
Второй этап статического расчета фермы начинается с прочерчивания узлов фермы. В итоге расчетная схема фермы примет следующий вид, рисунок 3.10.
Рис. 3.10. Расчетная схема фермы.
Величина эксцентриситетов, расположенных по одну сторону от пояса составляет:
и не превышает 0,25Dв = 0,25∙140=35 мм, значит их влиянием можно пренебречь.
4. Проектирование узлов фермы с применением гсп
Все узлы данного вида ферм выполняются бесфасоночными. Узел, состоящий из пояса и примыкающих к нему элементов решетки следует проверять на:
— продавливание (вырывание) участка полки пояса от усилий в раскосах и стойках;
— местную устойчивость участка боковой стенки пояса в местах примыкания сжатых раскосов;
— местную устойчивость боковых граней («щек») сжатых раскосов в зоне примыкания к поясу;
— прочность сварных
швов решетки к поясу, прикрепления
фланцев опорных и монтажных узлов.
Рис. 4.1. Узлы фермы, подлежащие расчету.
Обязательной проверке подвергается наиболее напряженный узел верхнего пояса 2 с самыми значительными по величине усилиями; монтажный (укрупнительный) узел 1, опорный узел 4 и узел нижнего пояса 3.
4.1. Расчет узла 2
Конструкция узла 2 верхнего пояса, усилия, действующие в узле, расчётные схемы на продавливание и вырывание полки верхнего пояса фермы приведены на рисунке 4.2.
Рис. 4.2 Расчетная схема на продавливание и вырывание грани трубы ВП раскосами Р2 и Р3.
4.1.1. Расчет на продавливание раскосом р2 полки верхнего пояса
Расчет производят в следующей последовательности:
Определяем длину участка пересечения сжатого раскоса с поясом
Определяем соотношения:
при соотношениях несущая способность на продавливание:
,
где t – толщина стенки ВП
f1 может быть найдена по формуле:
Тогда несущая способность на продавливание:
Величина внешней продавливающей силы, перпендикулярной оси пояса
Определяют коэффициент γd, учитывающий уровень и характер напряженного состояния пояса:
Предварительно определяют среднее напряжение в верхнем поясе на участке примыкающего раскоса (левого продавливающего)
где Ап — площадь поперечного сечения пояса;
Несущая способность пояса на продавливание обеспечена, если выполняется условие
к. верхний пояс не являетсягибким элементом;
γD — коэффициент влияния продольной силы в поясе, определяемый при сжатии в поясе;
γD =1 т.к.
γd — коэффициент влияния знака усилия в примыкающем элементе
γd= 1 т.к. раскос продавливает пояс.
Несущая способность пояса на продавливание обеспечена.
4.1.2. Расчет на вырывание полки верхнего пояса раскосом р3
Проверка прочности пояса над растянутым стержнем (раскосом) производится в той же последовательности, что и на продавливание:
Определяем длину участка пересечения сжатого раскоса с поясом
Определяем соотношения:при соотношениях несущая способность на вырывание:
,
где t – толщина стенки ВП
f2 может быть найдена по формуле:
Тогда несущая способность на вырывание:
Величина внешней вырывающей силы, перпендикулярной оси пояса
Определяют коэффициент γd, учитывающий уровень и характер напряженного состояния пояса:
Предварительно определяют среднее напряжение в верхнем поясе на участке примыкающего раскоса (правого вырывающего)
где Ап — площадь поперечного сечения пояса;
Несущая способность пояса на вырывание обеспечена, если выполняется условие
где γc — коэффициент условий работы, γ
к. верхний пояс не является
гибким элементом;
γD — коэффициент влияния продольной силы в поясе, γD =1 т.к.
γd — коэффициент влияния знака усилия в примыкающем элементе
γd= 1,2 т.к. раскос вырывает пояс.
Несущая способность пояса на вырывание обеспечена.
Этап 2. Создание расчетной схемы фермы для МКЭ — Мегаобучалка
Определение усилий в стержнях фермы
Постановка задачи и анализ расчетной схемы фермы
Рассмотрим ферму, расчетная схема которой изображена на рис.2.1.
Требуется определить на ПК с помощью программы SCAD. продольные усилия во всех стержнях фермы (в том числе и опорных) от указанных на рис. 2.1 двух вариантов ее загружения.
Прежде чем приступить к расчету по программе SCAD, необходимо проверить является ферма статически определимой или статически неопределимой.
1) Подсчитывается степень статической неопределимости [2]:
| , | (2.1) |
где — соответственно число стержней решетки фермы, число опорных стержней, число узлов фермы.
Необходимым, но недостаточным, условием статической определимости фермы является результат . Он означает, что число неизвестных усилий в стержнях фермы и ее опор равно числу уравнений равновесия, которые можно записать для всех узлов фермы. Кроме этого условия должна быть проверена геометрическая неизменяемость фермы. Поэтому выполняется операция 2:
2) Проверяется геометрическая неизменяемость фермы.
В нашем примере получаем:
1)
Структурный анализ фермы показывает, что она является жестким диском, прикрепленным к жесткому основанию тремя стержнями, не пересекающимися в одной точке и не параллельными. Таким образом, ферма геометрически неизменяема.
Эти два результата позволяют сделать вывод, что заданная ферма является статически определимой системой.
Инструкция по использованию программы SCAD
В инструкции не повторяется описание тех операций, которые были рассмотрены в первом разделе. Поэтому при выполнении Этапа 1 «Запуск программы SCAD и подготовка к созданию расчетной схемы» (см. подраздел 1.1) необходимо руководствоваться инструкцией, приведенной в подразделе 1.2. Продолжим конкретное выполнение этой инструкции с этапа 2.
Этап 2. Создание расчетной схемы фермы для МКЭ
2.1. Графическое представление расчетной схемы фермы в общей системе координат
Расчетную схему заданной фермы можно построить с использованием имеющихся в программе SCAD типовых схем. Для этого после открытия окна для создания расчетной схемы фермы необходимо войти в раздел Схема. С этой целью курсор устанавливается на закладке Схема и нажимается левая кнопка мыши. Появится инструментальная панель, соответствующая разделу Схема.
Нажимается вторая кнопка панели «Генерация прототипа фермы». Появится окно Конфигурация поясов фермы
В соответствии с заданной на рис.2.1 расчетной схемой фермы выбирается конфигурация «Двускатная ферма» и нажимается кнопка ОК. На экране появится окно с несколькими вариантами решетки двускатных ферм. Выбирается вариант решетки, соответствующий заданной на рис.2.1 ферме, вводятся соответствующие геометрические параметры фермы, и нажимается кнопка ОК. В результате в окне появится созданная расчетная схема фермы для МКЭ.
Обратим внимание на то, что из рассматриваемого окна удалена не нужная пока для дальнейших расчетов фермы панель визуализации, а панели фильтров отображения придана удобная форма, не закрывающая расчетную схему.
Нажатые на этой панели кнопки позволили отобразить узлы, опоры и номера узлов и элементов. Можно отобразить также общую систему координат и местные системы координат всех элементов.
Однако одновременно нажимать много кнопок на панели не рекомендуется, так как некоторые информации будут накладываться друг на друга.
2.2.Назначение типа элементов
В окне Создание нового проекта был выбран тип 1 схемы (см. пункт 1.2 в инструкции, приведенной в подразделе 1.2 раздела 1). В этом случае при нажатии кнопки «Назначение типов конечных элементов» панели Фильтры отображения все элементы будут отмечены цифрой 1. Если же выбор типа схемы не был сделан, или его надо изменить, то для назначения типа элементов надо войти в закладку Назначения, которому будет соответствовать своя панель кнопок.
Прежде чем нажать кнопку «Назначение типов конечных элементов» выделим все элементы, которым будет назначен один и тот же тип.
Подведем курсор к схеме фермы и нажмем правую клавишу мыши. Появится окно Выбор узлов и элементов
Нажимаем кнопку «Инвертировать выбор элементов». На цветном дисплее все линии, изображающие стержни фермы станут красными (на черном экране красные стержни станут невидимыми) и подтверждаем операцию выделения нажатием в этом же окне кнопки ОК.
Теперь нажимаем на инструментальной панели раздела Назначения кнопку «Назначение типов элементов», в результате чего появляется одноименное диалоговое окно, в котором при расчете плоской фермы отмечается: 1. Стержень плоской фермы.
Заключительной операцией выбора типа элемента является нажатие на инструментальной панели раздела Назначения кнопки ОК с зеленой галочкой . При этом все стержни на расчетной схеме снова станут белыми (при черном поле для изображения расчетной схемы) или черными (при белом поле). Если на фильтре отображения будет нажата кнопка «Тип элемента», то все стержни расчетной схемы фермы будут отмечены цифрой 1.
2.3. Назначение жесткости элементов
В задании к расчету поставлена задача определения только усилий в стержнях фермы. В результате анализа было установлено, что ферма статически определима. Поэтому в соответствии с указанием, данном в подразделе 2.3.1 раздела 1, требуемые жесткости стержней фермы в ПВК SCAD могут быть заданы в виде произвольных значений, например равными единице.
Для назначения жесткостей стержневых конечных элементов типа 1 в инструментальной панели раздела Назначения нажимаем кнопку .
Откроется первая страница «Жесткость стержней» трехстраничного диалогового окна Жесткость стержневых элементов.
Поскольку предполагается задание единичной жесткости, выбираем в первом диалоговом окне способ задания «Численное описание» (подведем курсор к круглому окошечку и щелчком левой кнопки мыши поставим в окне точку).
Затем нажатием кнопки «Численное описание» в верхнем меню перейдем на вторую страницу диалогового окна Жесткость стержневых элементов.
На второй странице с помощью курсора и левой клавиши мыши отмечаем тип элемента (тип 1) и вводим единичное значение продольной жесткости. На этой же странице нажатием кнопки ОК подтверждается назначение жесткости.
Окончательное подтверждение, что эта жесткость назначена всем выделенным красным цветом стержням фермы, является нажатие на инструментальной панели раздела Назначениякнопки ОКс зеленой галочкой .
2.4. Назначение опорных связей
Этот вопрос был рассмотрен в пункте 2.4 подраздела1.7, поэтому здесь на нем не останавливаемся.
2.5. Назначение шарниров в узлах элементов
Поскольку при формировании расчетной схемы фермы для МКЭ использовались конечные элементы типа 1 (см. рис.1.1), то все узлы в расчетной схеме МКЭ будут шарнирными. Поэтому использовать процедуру ввода шарниров в узлы, описанную в пункте 2.5. подраздела 1.7, при расчете фермы не требуется.
2.6. Сохранение созданной расчетной схемы и ее печать
Способы печати созданной на экране расчетной схемы рассмотрены в пункте 2.6 подраздела 1.7. В данном примере использован второй способ. Сформированная расчетная схема фермы приведена на рис.2.2 после создания загружения 1.
Как кровельные фермы работают с предварительно разработанными планами дома
Все категории
О наших планах Строительство дома Строительство вашего дома Зеленое строительство Хобби и отдых Строительство дома Советы и информация Дизайн дома Экстерьер дома и каркас Домашняя страница Статьи План дома на неделю Как Мы работаем Идеи и вдохновение Новости отрасли Инфографика Информация и ресурсы Вдохновляющие пространства Дизайн интерьера Кухни Новости Mascord Модифицированный дизайн дома Жизнь на природе Личные истории План Поддержка Продукты и услуги Реконструкция и ремонт недвижимости Showstoppers Вы когда-нибудь задумывались, как изготавливаются различные компоненты нового дома? Стропильные фермы особенно важны из-за нагрузок, которые они должны нести.
Давайте рассмотрим процесс проектирования и производства фермы, чтобы лучше понять инженерию, которая входит в завершенный дом.
Как фермы работают с предварительно разработанными планами домов
Планы домов, которые включают ферменную крышу, обычно включают слишком много переменных, зависящих от местоположения, чтобы проектировщики могли предоставить проект фермы, который потребуется. Географическое положение предполагаемого дома играет решающую роль в конструкции фермы. Необходимо учитывать ветровые, сейсмические и снеговые нагрузки, а также те нагрузки, которые передаются несущей конструкции.
Сотрудничайте с вашей компанией по производству ферм
Производитель ферм получит от вас информацию, например, о местонахождении объекта и материалах для отделки вашей крыши. Они будут использовать эту информацию, чтобы решить, какие критерии проектирования нам нужны при проектировании вашей стропильной системы. Временные нагрузки включают снег или подвижные предметы внутри конструкции (хранилище на чердаке), а статическая нагрузка — это вес строительных материалов, из которых сделан дом (потолочный материал, материалы для отделки крыши, каркас, изоляция и т.
д.).
Процесс проектирования
Используя информацию о планировке, полученную из планов вашего дома, наряду с упомянутыми ранее критериями проектирования для конкретной площадки, производитель проектирует фермы крыши, которые могут выдерживать как временные, так и постоянные нагрузки. Производитель фермы будет использовать планы и расчетные точки несущей нагрузки в качестве ориентира, но в конечном итоге проект производителя определит, где должна быть несущая конструкция под крышей. Эту информацию следует сравнить со структурным проектом плана дома до начала строительства.
Завершение работы над строительной документацией
После того, как проектирование фермы завершено, следует сравнить нагрузки, определенные в результате анализа фермы, с несущей конструкцией на планах вашего дома, и при необходимости отрегулировать конструкцию. В планах домов Mascord конструкция изначально определяется с использованием нагрузок на ферму из «наилучших предположений» ветра и сейсмических значений, чтобы создать структурный проект, который работает в большинстве случаев.
Многие другие издатели планов домов вообще не включают детали конструкции и оставляют вам возможность рассчитать все балки и стойки для всего дома.
Важно помнить, что структурный анализ дома начинается с нагрузок на крышу, и каждая нагрузка должна проходить через дом к фундаменту, который затем необходимо спроектировать для поддержки этих нагрузок. Вы не можете игнорировать измененную конструкцию фермы.
Чтобы помочь в этом вопросе, мы предлагаем нашим клиентам бесплатную проверку фермы, где наши дизайнеры сравнивают вашу конкретную конструкцию фермы со структурой плана дома и рекомендуют изменения, где это оправдано.
Для получения дополнительной информации обратитесь к известному производителю ферм в вашем регионе.
Конструкция MiTek со встроенной ферменной конструкцией
Созданная специально для производителей компонентов программа MiTek® Structure с интегрированным проектированием ферм обеспечивает самые мощные в отрасли функции структурного моделирования, редактирования и оценки.
Обзор
ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ МОДЕЛИРОВАНИЯ, РЕДАКТИРОВАНИЯ,
И ОЦЕНКИ СТРУКТУР
Созданный специально для производителей компонентов, MiTek® Structure обеспечивает самые мощные функции структурного моделирования, редактирования и оценки, доступные где угодно.
Easy Collaboration
Разговаривает с MiTek® Viewer и совместим с BIM.
Комплексное проектирование компонентов
Фермы, EWP, кассеты перекрытий и стеновые панели — все в одной программе.
Печать в один щелчок
Быстрая и простая схема вывода по мере необходимости.
Мощное 3D-моделирование
Процесс визуального проектирования для более точного проекта строительной площадки
Модернизация до конструкции mitek со встроенной ферменной конструкцией
Преимущества переоборудования
При переходе на MiTek Structure с интегрированным проектированием ферм вы получаете расширенную функциональность, производительность и расширенную поддержку от MiTek для обучения и адаптации ваших дизайнеров.
- Более быстрый и точный процесс проектирования
- Автоматическое обновление конструкции фермы при внесении изменений в модель
- Легкое объединение нескольких условий в одну конструкцию фермы инструмент для редактирования пластин
- Улучшенная интеграция с MiTek Management
- Проще обучение и работа благодаря более доступным инструментам, деталям, свойствам и меньшему количеству всплывающих диалоговых окон
- Сравните стоимость нескольких конструкций одной фермы в модели с помощью Snapshot
- Точное моделирование нагрузки крыши на фермы перекрытия и нагрузки перекрытия на фермы крыши
- Автоматическая нагрузка на внутренние пояса
Подробнее о процессе преобразования
Скачать лист продажисторий клиентов
«Мы модернизировали нашу конструкцию ферм и производственные возможности, перейдя с eFrame™ на MiTek Structure».
Accurate Housing Systems
East Troy, Wisconsin
Узнать больше
«Мы сократили время производственного процесса более чем на 70% и сэкономили бесчисленное количество часов, используя MiTek Structure и модули управления».
Mattingly Lumber & Millwork
Madison, Illinois
Подробнее
ХАРАКТЕРИСТИКИ
ИНТЕГРИРОВАННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ,
ОПТИМИЗИРОВАНО ДЛЯ ПРОИЗВОДИТЕЛЕЙ КОМПОНЕНТОВ
- Построитель формул
Функция построителя формул позволяет разработчикам создавать или сохранять настраиваемые формулы, группировать формулы в наборы, планировать и применять к заданиям или отдельным объектам. Создавайте оценки, применяя формулы к смоделированным объектам. - Ведомость материалов
Создание отслеживаемой и проверяемой спецификации, позволяющей визуально отслеживать материалы, используемые в модели. - Управление параметрами
Создавайте и настраивайте параметры плана непосредственно из файла задания. Вы можете включить все типы элементов в свои варианты, от аксессуаров до стен, и использовать настройку параметров, например, специальные соображения для соединения для создания конкретного места.
