Строительство в Севастополе — сообщество мастеров строителей и отделочников
Строительные работы в Севастополе
В данной статье, из серии о расчетах сопромата онлайн, будет посвящена рамам. Рассмотрим отличный сервис, который позволяет рассчитывать и строить эпюры: продольных и поперечных сил, а также изгибающих моментов. Рассчитать раму онлайн можно по адресу rama.sopromat.org. В основе этой программы, как и в любой современной CAE системе, лежит метод конечных элементов. Что позволяет рассчитать любую раму, какой бы сложной она не была. Также это дает возможность рассчитывать статически неопределимые системы. Отдельно хотелось бы отметить, что этот онлайн сервис дает возможность рассчитывать системы с врезными шарнирами. Есть возможность вывода решения МКЭ. Несмотря на это, данный сервис, пожалуй, один из лучших по расчету рам и ферм, который есть в интернете. Лучше может быть только профессиональный софт, такой как CAE система ANSYS и ему подобные программы. Первом делом нужно сформировать стержневую систему. Для этого на вкладке «Построение» нужно выбрать «Добавить стержень», после чего согласно своим размерам построить схему рамы: После построения расчетной схемы рамы на вкладке «Элементы» появятся все созданные стержни и узлы этих стержней. Для приложения распределенной нагрузки, нужно выбрать интересующий элемент и задать интенсивность этой нагрузки. Чтобы создать сосредоточенный момент или силу, нужно выбрать соответственно узел. Там же в узлах накладываются связи на схему: задаются опоры или жесткие связи: После формирования расчетной схемы можно получить расчеты выбрав одну из опций на вкладке – «Расчет». Причем, реакции опор и эпюру продольных сил можно получить бесплатно. Для вывода эпюры поперечной силы и изгибающего момента, а также получения подробного хода решения методом конечных элементов нужно заплатить 20р. Вот такой удобный сервис существует для расчета рам в режиме онлайн. sopromats.ru Сервис ЭПЮРЫ ОНЛАЙН / РАСЧЕТ ФЕРМЫ может помочь Вам расчитать любую ферму, а если она является статически определимой (а фермы в большинстве случаев делают статически определимыми) - то и расписать уравнения равновесия во всех узлах фермы, как показано на рисунке. Кроме этого, сервис выдает усилия в стержнях фермы в табличном виде Поскольку количество стержней бывает большое, расстояния неудобные, то напрямую вводить данные в расчетчике долго. Для упрощения мы создали ГЕНЕРАТОР ОДНОСКАТНОЙ ФЕРМЫ, в котором достаточно указать основные размеры фермы - и расчетная схема будет создана автоматически. Если уж Вы решили самостоятельно расчитать ферму (даже с помощью этого сайта), неплохо бы ознакомиться с основными понятиями в теории расчета ферм :) Фермой называется конструкция, состоящая из стержней, соединённых между собой шарнирами, которые называются узлами фермы. Внешняя нагрузка на ферму передаётся через эти узлы. Каждый стержень в ферме находится в условиях простого осевого растяжения – сжатия, но общая деформация фермы – изгибная, то есть ферма работает на изгиб. Пролет фермы — это расстояние между опорами. Расстояние между узлами фермы по горизонтали называется панелью фермы и обозначается d.Расчет арочной фермы онлайн калькулятор. Главные пункты расчетов металлических ферм. Расчет фермы онлайн калькулятор
Расчет рамы онлайн
rama.sopromat.org — сервис расчета рам в режиме онлайн
Преимущества онлайн сервиса
Недостатки онлайн сервиса:
Порядок расчета рамы онлайн
Расчет усилий в стержнях фермы
O – усилие в стержнях верхнего пояса,
U – усилие в стержнях нижнего пояса,
V – усилие в стойках,
D – усилие в раскосах.
Расчет фермы начинают с определения опорных реакций. Опорные реакции в ферме определяются как в простой балке, работающей на изгиб.
Для определения усилий в стержнях ферм существуют несколько способов. Рассмотрим некоторые из них (аналитические):
а) Способ моментной точки. Применяется, когда можно разрезать ферму на две части так, чтобы в разрез попало три стержня. Для нахождения усилия в одном из них необходимо найти точку пересечения двух других разрезанных стержней (моментная точка) и записать уравнение равновесия (сумма моментов всех сил вокруг этой точки) любой отсечённой части фермы.
б) Способ проекций. Применяется, когда можно разрезать ферму на две части так, чтобы в разрез попало три стержня. При нахождении усилия в одном из них два других стержня оказываются параллельны (т.е. моментная точка оказывается в бесконечности). Записывается сумма проекций сил на вертикальную ось У любой отсечённой части фермы. Способ проекций чаще всего применяется для нахождения усилий в раскосах или стойках фермы с параллельными поясами.
в) Способ вырезания узлов. Применяется, когда два предыдущих способа не неприменимы, т.е. нельзя провести сечение через три стержня. Данный способ заключается в вырезании узла, к которому принадлежит искомый стержень и рассмотрении равновесия этого узла.
ПЕРЕЙТИ К РАСЧЕТУ ОДНОСКАТНОЙ ФЕРМЫ >>
sopromat.xyz
Расчет ферм
К вопросу о расчете плоских ферм (приложение к дискуссии)
Расчет фермы на прочность по способу вырезаний узлов довольно громоздкий. Расчет состоит из таких этапов (по Леоненко Д. В.): 1. Определение реакций опор фермы путем составления уравнений равновесия относительно точек опор:
2. Поочередно вырезаются узлы, в которых сходятся пояса (верхний и нижний), стойки и раскосы решетки фермы. Проектируя усилия на координатные оси хоу определяют характер (сжатие или растяжение) и величину усилий в стойках, раскосах и поясах панелей фермы. Таких узлов для фермы с тремя стойками и двумя раскосами –восемь:
3. По полученным результатам расчетов строится опора продольных сил во всех элементах фермы. Исходя из эпюры сил переходят к расчету прочности элементов фермы и подбору сечений этих элементов. Следуя технологичности изготовления фермы, при выборе сечения элементов принимают за расчетное максимальное усилие (например, в нижнем растянутом поясефермы действуют усилия 425 кГс, 425 кГс, 550 кГс, 375 кГс, следовательно, в расчет берут 550 кГс). Используя классическую формулу,
определяют напряжение в элементах фермы или момент сопротивления профиля (W), если определены положения, с последующим выбором определенного профиля из сортамента профилей.
Этот расчет классический и может применяться для расчета ответственных ферм в строительстве.
Если возникает необходимость запроектировать молонагруженную ферму для укрытия или козырька входа, когда на ферму действует снеговая нагрузка, ветровая нагрузки и собственный вес, можно рассматривать ферму, как балку с разнесенным сечением и следовательно расчет существенно упрощается что ведет к значительной экономии средств в малых предприятиях занимающихся металлоконструкциями.
В качестве примера можно привести способ увеличения несущей способности балки путем рассечения ее по стойке с последующей сваркой частей балки со смещением в местах примыкания (см. схему). Такой способ применяли для производства панелей покрытия и стеновых панелей при строительстве быстромонтируемых зданий производственного назначения.
Определяем величину увеличения несущей способности балки после ее рассечения и сварки.
Стандартный профиль балки №30. Балка рассеченная, сварная Видно, что момент сопротивления балки в 4,3 раза, а значит возросла ее несущая способность.
Рассмотрим упрощенный расчет фермы из профильных труб (нижний и верхний пояса), стойки и раскосы из листового проката или труб меньшего поперечного сечения:
Сечение фермы в точке приложения сечения силы: используем формулу для определения момента сопротивления относительно оси Х (сопромат, табл. 1, стр. 37). Определив изгибающий момент от действия Р вычисляется напряжение в нижнем (растянутом) поясе формы. Где – допускаемое напряжение для материала (Сталь 3) – момент сопротивления сечения составил 510,6 см3.
Для сравнения момент сопротивления двутавровой балки №30е (ГОСТ 8239-56) составляет 518 см3 (сопромат, табл. 6, стр. 90).
Рассмотрим расчет фермы из круглих труб (нижний и верхний пояса), стойки и раскосы из листового материала (или профильного) проката:
Сечения фермы в точке приложения силы Р будет. Используем известную методику определения момента сопротивления сложного сечения. Где I – момент инерции трубчатого сечения. (сопромат, стр. 55, таб.1)
ymax – максимальное удаление поперечного сечения трубы от главной оси Х – Х. (сопромат, стр. 21) Определив изгибающий момент от действия силы Р, определим напряжение в нижнем (растянутом) поясе фермы.
Где – допускаемое напряжение для материала (Сталь 3) Wx – момент сопротивления сечения составил 110,4 см3.
Для сравнения момент сопротивления двутавровой балки №22 (ГОСТ 8239-56) составляет 230 см3 (сопромат, табл. 6).
Рассмотрим расчет фермы из профильных труб прямоугольного сечения. Используем известную методику определения момента сопротивления сложного сечения.
Общий момент сопротивления будет относительно оси Х – Х.
(сопромат, стр. 31)
где
Общий момент сопротивления будет относительно оси х-х:
Рассчитав момент сопротивления сечения, можно определить напряжение в нижнем поясе фермы и выбрать необходимый профиль.
Выводы
1. Классический расчет фермы позволяет определить усилия во всех элементах фермы, однако он сложный и м. б. использован при расчете ответственных конструкций. 2. Упрощенный расчет фермы дает возможность определить прочностные характеристики опоеного сечения фермы и выбрать необходимые профили нижнего и верхнего поясов фермы.
Ткаченко Н.А. зам главного конструктора " ТОВ Стальмира "
Использованные источники 1. Г.С. Писаренко и др. Справочник по сопротивлению материалов. К. 1975г. 2. С.П. Фесик. Справочник по сопротивлению материалов. К. 1982г. 3. Д.В. Леоненко. Расчет плоских ферм. Б: 2006г.
www.stalmira.ua
Расчет арочной фермы онлайн калькулятор. Главные пункты расчетов металлических ферм
Имеется открытая площадка размерами 10х5 м возле дома и эту площадку хочется сделать закрытой, чтобы летом можно было пить чай на улице, не взирая на погодные условия, точнее взирая, но из-под надежного навеса, а еще чтобы можно было поставить машину под навес, сэкономив на гараже, да и вообще чтобы была защита от солнечного зноя в летний день. Вот только 10 метров - пролет большой и балку для такого пролета подобрать трудно, да и слишком массивной будет эта самая балка - скучно и вообще напоминает заводской цех. В таких случаях оптимальный вариант - сделать вместо балок фермы, а потом уже по фермам кидать обрешетку и делать кровлю. Само собой форма фермы может быть любой, но далее будет рассматриваться расчет треугольной фермы, как наиболее простой вариант. Проблемы расчета колонн для подобного навеса рассматриваются отдельно, расчет двух ферм с параллельными поясами или ригелей, на которые будут опирать фермы, здесь также не приводится.
Пока предполагается, что фермы будут располагаться с шагом 1 метр, а нагрузка на ферму от обрешетки будет передаваться только в узлах фермы. Кровельным материалом будет служить профнастил. Высота фермы может быть теоретически любой, вот только если это навес, примыкающий к основному зданию, то главным ограничителем будет форма кровли, если здание одноэтажное, или окна второго этажа, если этажей больше, но в любом случае сделать высоту фермы больше 1 м вряд ли получится, а с учетом того, что надо делать еще и ригеля между колоннами, то и 0.8 м не всегда выйдет (тем не менее примем эту цифру для расчетов). На основании этих предположений уже можно конструировать ферму:
Рисунок 272.1. Общая предварительная схема навеса по фермам.
На рисунке 272.1 голубым цветом показаны балки обрешетки, синим цветом - ферма, которую следует рассчитать, фиолетовым цветом - балки или фермы, на которые опираются колонны, изменение цвета от светло-голубого к темно-фиолетовому в данном случае показывает увеличение расчетной нагрузки, а значит для для более темных конструкций потребуются более мощные профили. Фермы на рисунке 272.1 показаны темно-зеленым цветом из-за совершенно иного характера нагрузки. Таким образом расчет всех элементов конструкции по отдельности, как то:
Балок обрешетки (балки обрешетки можно рассматривать как многопролетные балки , если длина балок будет около 5 м, если балки будут делаться длиной около 1 м, т.е. между фермами, тогда это обычные однопролетные балки на шарнирных опорах)
Ферм кровли (достаточно определить нормальные напряжения в поперечных сечениях стержней, о чем речь ниже)
Балок или ферм под фермами кровли (рассчитываются как однопролетные балки или фермы)
никаких особых проблем не представляет. Однако целью данной статьи является показать пример расчета именно треугольной фермы, этим мы и займемся. На рисунке 272.1 можно рассмотреть 6 треугольных ферм, при этом на крайние (переднюю и заднюю) фермы нагрузка будет в 2 раза меньше, чем на остальные фермы. Это означает, что эти две фермы если есть стойкое желание сэкономить на материалах, следует рассчитывать отдельно. Однако из эстетических и технологических соображений лучше все фермы сделать одинаковыми, а это значит, что достаточно рассчитать все лишь одну ферму (показана на рис.272.1 синим цветом). В данном случае ферма будет консольной, т.е. опоры фермы будут располагаться не на концах фермы, а в узлах, показанных на рисунке 272.2. Такая расчетная схема позволяет более равномерно распределить нагрузки, а значит, и использовать для изготовления ферм профили меньшего сечения. Для изготовления ферм планируется использовать квадратные профильные трубы одного типа, а подобрать требуемое сечение профильной трубы поможет дальнейший расчет.
Если балки обрешетки будут опираться сверху на узлы ферм, то нагрузку от навеса из профнастила и снега лежащего на этом профнастиле, можно считать сосредоточенной, приложенной в узлах фермы. Стержни фермы будут свариваться между собой, при этом стержни верхнего пояса скорее всего будут неразрезными длиной примерно 5.06 м. Однако будем считать, что все узлы фермы - шарнирные. Эти уточнения могут показаться незначительной мелочью, однако позволяют максимально ускорить и упростить расчет , по причинам, изложенным в другой статье. Единственное, что нам осталось определить для дальнейших расчетов, сосредоточенную нагрузку, но и это сделать не сложно, если профнастил или балки обрешетки уже рассчитаны. При расчете профнастила мы выяснили, что листы профнастила длиной 5.1-5.3 м представляют собой многопролетную неразрезную балку с консолью. Это означает, что опорные реакции для такой балки и соответственно нагрузки для нашей фермы будут не одинаковыми, однако изменения опорных реакций для 5 пролетной балки будут не такими уж и значительными и для упрощения расчетов можно считать, что нагрузка от снега, профнастила и обрешетки будет передаваться равномерно, как в случае с однопролетными балками. Такое допущение приведет только к небольшому запасу по прочности. В итоге мы получаем следующую расчетную схему для нашей фермы:
Рисунок 272.2 . Расчетная схема для треугольной фермы.
На рисунке 272.2 а) представлена общая расчетная схема нашей фермы, расчетная нагрузка составляет Q = 190 кг , что вытекает из расчетной снеговой нагрузки 180 кг/м 2 , веса профнастила и возможного веса балки обрешетки. На рисунке 272.2 б) показаны сечения, благодаря которым можно рассчитать усилия во всех стержнях фермы с учетом того что ферма и нагрузка на ферму является симметричной и значит достаточно рассчитывать не все стержни фермы, а чуть больше половины. А чтобы не запутаться во многочисленных стержнях при расчете, стержни и узлы ферм принято маркировать. Маркировка, показанная на рис.272.2 в) означает, что у фермы есть:
Стержни нижнего пояса: 1-а, 1-в, 1-д, 1-ж, 1-и;
Стержни верхнего пояса: 2-а, 3-б, 4-г, 5-е, 6-з;
Раскосы: а-б, б-в, в-г, г-д, д-е, е-ж, ж-з, з-и.
Если будет рассчитываться каждый стержень фермы, то желательно составить таблицу, в которую следует внести все стержни. Затем в эту таблицу будет удобно вносить полученное значение сжимающих или растягивающих напряжений.
Ну а сам расчет никаких особенных сложностей не представляет, если ферма будет свариваться из 1-2 видов профилей замкнутого сечения. Например, весь расчет фермы можно свести к тому, чтобы рассчитать усилия в стержнях 1-и, 6-з и з-и. Для этого достаточно рассмотреть продольные силы, возникающие при отсечении части фермы по линии IX-IX (рис. 272.2 г).
Но оставим сладкое на третье, и посмотрим как это делается на более простых примерах, для этого рассмотрим
сечение I-I (рис. 272.2.1 д)
Если указанным образом отсечь лишнюю часть фермы, то нужно определить усилия только в двух стержнях фермы. Для этого используются уравнения статического равновесия. Так как в узлах фермы шарниры, то и значение изгибающих моментов в узлах фермы равно нулю, а кроме того, исходя из тех же условий статического равновесия сумма всех сил относительно оси х или оси у также равна нулю. Это позволяет составить как минимум три уравнения статического равновесия (два уравнения для сил и одно для моментов), но в принципе уравнений моментов может быть столько же сколько узлов в ферме и даже больше, если использовать точки Риттера. А это такие точки в которых пересекаются две из рассматриваемых сил и при сложной геометрии фермы точки Риттера не всегда совпадают с узлами фермы. Тем не менее в данном случае у нас геометрия достаточно простая (до сложной геометрии мы еще успеем добраться) и потому для определения усилий в стержнях достаточно имеющихся узлов фермы. Но при этом опять же из соображений простоты расчета обычно выбираются такие точки, уравнение моментов относительно которой позволяет сразу определить неизвестное усилие, не доводя дело до решения системы из 3 уравнений.
Выглядит это примерно так. Если составить уравн
repairs-gid.ru
Расчет треугольной деревянной фермы онлайн калькулятор. Деревянные дома и бани на заказ
Деревянные фермы перекрытия представляют собой конструкцию из горизонтальных балок, расположенных на разных уровнях и соединенных вертикальными и наклонными деревянными связями. От обычных деревянных балок их отличает большая прочность и устойчивость к прогибам. Чаще всего, их применяют для перекрытия пролетов большой длины, при невозможности устройства промежуточных опор, а также при реконструкции или усилении существующих перекрытий. В данной статье мы рассмотрим их преимущества и недостатки, конструктивные особенности и возможность изготовления своими руками.
Конструкция и изготовление ферм
Конструктивно деревянные фермы перекрытия представляют собой конструкцию из сухого строганного бруса в виде двух параллельных горизонтальных балок, которые, для обеспечения жесткости, соединены связями в виде вертикальных стоек и наклонных раскосов. В отличие от стропильных ферм, имеющих обычно трехугольную форму наружной поверхности, они имеют прямоугольную. Сечение всех их элементов, шаг установки, размеры и тип соединительных элементов определяется с помощью специальных расчетов. В настоящее время для этого, чаще всего, используются специальные программы-калькуляторы. При этом учитывается, как длина пролета, который необходимо перекрыть, так и совокупная нагрузка, которая будет на них действовать.
Изготовление таких ферм, чаще всего, осуществляется в промышленных условиях, с использованием специального точного оборудования (например, МiTek) и доставляются на строительную площадку в собранном виде. При этом все элементы конструкции соединяются специальными металлическими элементами – оцинкованными зубчатыми пластинами (МЗП).
Преимущества и недостатки
По сравнению с обычными балками использование деревянных ферм перекрытия имеет как положительные стороны, так и недостатки. Преимуществами можно считать следующие их особенности:
- -возможность перекрывания большого пролета (до 9 м) без дополнительных опор;
- - малый вес, что является существенным при их транспортировке и монтаже (можно обойтись без подъемных механизмов или машин), а также обеспечивает меньшую нагрузку на стены и фундамент дома;
- - их легко и просто можно монтировать на стены любого типа;
- - высокая несущая способность конструкции позволяет укладывать их с различным шагом (30-90 см), подстраиваясь под разный вид напольного покрытия верхнего этажа или подшивки потолка, практически, без снижения несущих свойств;
- -отсутствие прогибов обеспечивает как надежную эксплуатацию напольного покрытия верхнего этажа, так и целостность подшивки потолка нижнего этажа;
- -возможность прокладки скрытых коммуникаций;
- -надежная звукоизоляция и отсутствие скрипов;
- -качественно изготовленные конструкции могут использоваться даже в открытом виде, как один из элементов интерьера комнаты.
К недостаткам можно отнести такие их особенности:
- - толщина межэтажного перекрытия получается большей, чем при использовании обычных балок;
- -большая сложность и трудоемкость качественного изготовления ферм своими руками и необходимость точного их расчета;
- - стоимость готовых ферм промышленного изготовления больше стоимости обычных балок.
Изготовление своими руками
Правильно изготовить деревянные фермы перекрытия своими руками достаточно сложно и трудоемко, но вполне возможно при наличии готового расчета и чертежа всей конструкции. Главная сложность состоит в необходимости грамотного расчета конструкции и тщательности соединения всех ее элементов. Как правило, выполнить такой расчет под силу только специалистам. Поэтому, если есть желание самостоятельно изготовить такие деревянные балки перекрытия (фермы), необходимо обратиться в проектную организацию, специализирующуюся на таких расчетах, к частным специалистам или найти в интернете онлайн-калькулятор для такого расчета. На их основании необходимо составить подробный чертеж и только тогда приступать к работе по изготовлению.
Рис.1 Элементы конструкции фермы перекрытия: 1 - горизонтальные балки; 2 - вертикальные и наклонные связи; 3 - соединительные металлические зубчатые пластины (МЗП).
Соединение элементов таких ферм, желательно, осуществлять, как и в промышленных условиях, с помощью металлических зубчатых оцинкованных пластин (МЗП) и использования прессов или домкратов. Если же есть сомнения в своих способностях, то лучше такие конструкции приобрести уже готовые, изготовленные в промышленных условиях или заказать по размерам пролета, который необходимо перекрыть. Смонтировать на месте и устроить на их основе деревянное перекрытие вполне можно своими руками. Межбалочное заполнение, в этом случае, может быть таким же, как и при использовании обычных деревянных балок. Но при этом, желательно, чтобы в утеплителе находилась бы только нижняя балка фермы, а верхняя и связи имели бы свободный доступ воздуха. Это позволит увеличить срок службы всей конструкции.
Нельзя усомниться в том, что надежность крыши является одной из важных ее характеристик. В основе данной конструкции лежат стропильные несущие фермы. Их монтаж можно назвать ответственной и трудоемкой работой, которая предусматривает проведение точных должна претерпевать вес укрывных материалов, утеплителя, обрешётки и атмосферных осадков в виде льда и снега. Учитывая все эти факторы, стропилам следует придать максимальную прочность. Изготовить их можно и самостоятельно, однако для этого важно учитывать регион, в котором выстроен дом, а также все его особенности, включая ветровые и снеговые нагрузки. Сюда следует отнести и сейсмичность области застройки.
Конструкция
Деревянные фермы собираются из висячих и наклонных стропил, мауэрлата, коньковых прогонов, подкосов, диагональных связей и раскосов. Соединенные детали образуют стропильную ферму, которая имеет вид треугольника или нескольких треугольников, соединенных между собой. Несущая часть конструкции крыши - это система стропил, которая еще называется стропильными ногами. Угол, под которыми они устанавливаются, соответствует
Деревянные фермы своими руками изготавливаются по технологии, которая предусматривает установку стропил на мауэрлат, расположенный на стене. Это требуется для равномерного распределения веса. В верхней части соединяются концы стропил и прогон, последний из которых называется подконьковым брусом. В этой части располагается конек кровли. Расстояние между стропилами должно определяться характеристиками материала кровли, сечением стропил, а также другими факторами. Данный параметр может изменяться от 0,8 до 2 м.
Что еще необходимо знать о конструкции стропильных ферм
Деревянные фермы, как было упомянуто выше, состоят из стропильных ног. Они должны располагаться параллельно по отношению к скатам, в качестве их задачи выступает исключение прогиба Если речь идет о прогоне, то он выполняется в виде поперечного бруса, который располагается продольно сверху. Для поддержки прогонов стропильной конструкции выступают стойки и лежни. Составляющие подстропильной фермы - это подкосы, именно благодаря им обеспечивается устойчивость стропил.
Проведение расчетов
Расчет деревянной фермы, конечно же, лучше всего доверить профессионалам, в процессе этих работ должны учитываться нагрузки, которые называются постоянными, а также временными и особыми. В качестве первых выступает вес составляющих кровельного пирога. Тогда как временные нагрузки - это погодные осадки и вес людей, которые могут подниматься на кр
ablock.ru
