Ваш гид по программному обеспечению SkyCiv - учебные пособия, практические руководства и технические статьи

Учебник по ферме 3: Пример конструкции фермы крыши

Проектирование ферм крыши с помощью SkyCiv

В этом уроке, мы спроектируем ферму крыши для гаража со следующей информацией:

Расположение: 8050 ЮЗ Бивертон Хиллсдейл Хайвей, Портленд, ИЛИ 97225, Соединенные Штаты Америки
Длина здания: 10.0м
Ширина здания: 7.0м
Высота карниза: 4.0м
Высота фермы крыши: 2.0м
Угол крыши: 29.745°
Корпус: Открытое здание

Мы будем использовать L-образную форму. (МАКО) секция для фермы крыши, изоляция критической фермы (на расстоянии 3,33 м) и анализируя его как свободно опертую ферму в сборе.

Посетите другие наши руководства для получения дополнительной информации об определении фермы и типы ферм. Или попробуйте наш Онлайн-калькулятор фермы для испытания и расчета осевых усилий для фермы, крыша и стропила.

фигура 1. 3D Визуализация конструкции.

фигура 2. Местонахождение площадки.

Нагрузки на крышу

При проектировании компонентов, оценим нагрузки крыши, действующие на стропильные фермы. Обратите внимание, что ветровая нагрузка, которая будет использоваться здесь, будет использоваться для компонентов и облицовки для проектирования элементов фермы крыши..

В конструкции стропильных элементов крыши, ASCE 7-16 Комбинации нагрузок LRFD будет использован.

Мертвая нагрузка

Примем следующие нагрузки, которые будут нести фермы крыши.:

Кровельные листы и аксессуары: 0.15 кПа (применяется в верхней хорде)
Потолок: 0.25 кПа (применяется на нижнем поясе)

Собственный вес будет проверен, когда у нас уже будет начальный раздел, и мы будем повторять дизайн по этим данным.. Для стропильных ферм, используя расстояние, равное 3,33 м от центра к центру (критический член), наложенная статическая нагрузка:

${W}_{мертвый,верхняя} = 0,15 кПа(3.33м) знак равно 0.5 кН / м $
${W}_{мертвый,низ} = 0,25 кПа(3.33м) знак равно 0.833 кН / м $

Живая нагрузка

Из таблицы 4.3-1 ASCE 7-16, временная нагрузка для крыш (обычная квартира, разбитый, и изогнутые крыши) равно 0.96 кПа. Следовательно, для стропильных ферм:

${W}_{жить} = 0,96 кПа(3.33м) знак равно 3.197 кН / м $

Обратите внимание, что временная нагрузка, действующая на ферму крыши, предполагается, что он действует на горизонтальную проекцию площади. Так как мы будем применять это на верхнем аккорде, мы просто умножим эту нагрузку на длину стержня, и примените его к верхним узлам хорды.

Ветровая нагрузка

На ветровую нагрузку, мы будем использовать расчет давления ветра для компонентов и облицовки (глава 30 ASCE 7-16). Мы будем использовать Генератор нагрузки SkyCiv рассчитать ветровые нагрузки, действующие на фермы крыши.

Следующая информация используется для расчета ветрового давления:

Расположение	8050 ЮЗ Бивертон Хиллсдейл Хайвей, Портленд, ИЛИ 97225, Соединенные Штаты Америки
Категория риска	я (Гараж)
Длина здания	10.0 м
Ширина здания	7.0 м
Средняя высота крыши	5.0 м
Угол крыши	29.745°

На основе спутникового снимка с Google Maps, мы видим, что все направления относятся к категории воздействия B.

фигура 3. Расположение конструкции и категория воздействия для каждого направления против ветра.

К тому же, в некоторых направлениях есть холмы, но влияние топографии незначительно, так как расположение сооружения находится на нижней половине высоты между подветренным подножием и высотой пика.. Следовательно, Kzt равен 1.0 по всем направлениям.

фигура 4. Карта высот из Google Maps и соответствующий топографический коэффициент для ветра, дующего с юга..

На вкладке Данные структуры, в качестве профиля крыши выберем Open-Pitched/Duopicth, так как гараж не огорожен стенами. Обратите внимание, что длина здания, L, здесь расстояние перпендикулярно скату крыши, и средняя высота крыши, час, это среднее значение высоты карниза и высоты вершины крыши.

фигура 5. Структурные данные.

На "Рассчитать ветровую нагрузкупараметры, нам нужно установить тип структуры на ASCE 7-16 – Здания – Компоненты и облицовка, так как мы будем проектировать ферму крыши как компоненты.. Классификация ограждений установлена на «Открытые здания», а для параметра «Ветровая блокировка» установлено значение «Прочистить или пусто под», как указано ниже., во время тайфунов, автомобили внизу не блокировали бы больше, чем 50% ветровой зоны ниже. Для участка кровельного покрытия, рассчитаем эффективную ветровую площадь для стропильных ферм.

Эффективная ветровая площадь стропильной фермы – длина равна 3,33м:

${А}_{ферма} $ = расстояние x длина = 3,33 м(7.0м) "="( 23.31 {м}^{2} \)

тем не мение, в разделе 26.2 ASCE 7-16, по определению эффективной площади ветра, полезная ширина не должна быть менее одной трети длины пролета. Следовательно:

${А}_{ферма} $ = расстояние x длина ≥ (длина/3) х длина = 3,33 м (7м) ≥ (7м/3) (7м) знак равно $ 23.31 {м}^{2} $

Вход для ветровой нагрузки выглядит следующим образом:

фигура 6. Параметры ветра для открытой застройки – комплектующие и облицовка.

По этим параметрам, расчетное давление ветра можно рассчитать:

фигура 7. Давление ветра для каждой зоны.

Так как давление ветра для зон 1, 2, и 3 все одинаковы, зонирование не имеет значения. Следовательно, для нагрузки крыши на ферму, у нас будет два случая – положительный (или макс.) случай и отрицание (или мин) кейс:

${W}_{ветер+} = 0,651 кПа (3.33м) знак равно 2.168 кН / м $
${W}_{ветер-} знак равно -0.453кПа (3.33м) знак равно -1.508 кН / м $

Обратите внимание, что положительное значение здесь означает, что давление действует в направлении и перпендикулярно поверхности крыши, а отрицательное значение означает, что давление действует в направлении и перпендикулярно поверхности крыши..

Снеговая нагрузка

Использование тех же данных сайта, что и в ветровой нагрузке:

Расположение	8050 ЮЗ Бивертон Хиллсдейл Хайвей, Портленд, ИЛИ 97225, Соединенные Штаты Америки
Категория риска	я (Гараж)
Длина здания	10.0 м
Ширина здания	7.0 м
Средняя высота крыши	5.0 м
Угол крыши	29.745°

О параметрах «Расчет снеговой нагрузки», нам нужно установить «Категорию местности» на «B» (то же, что и категория воздействия), «Условия воздействия на крышу» на «Полностью открытые», а «Тепловые условия» на «Неотапливаемые и открытые конструкции», поскольку это будет гараж на открытом пространстве.. Для параметра «Наклонная крыша» установлено значение «Скользкая», так как используемый кровельный материал G.I.. лист. более того, мы рассмотрим неуравновешенный случай для локации с использованием симметричной двускатной крыши.

фигура 8. Параметры снеговой нагрузки.

Создание снеговой нагрузки, Снеговая нагрузка сбалансированной крыши равна 0.23 кПа.

фигура 9. Результат сбалансированной снеговой нагрузки.

Для несбалансированного случая, нам нужно учитывать загрузку с одной стороны (р1) равно 0 и другие (р2) равно 0.42 кПа.

фигура 10. Результат несбалансированной снеговой нагрузки для двускатной крыши.

Следовательно, Снеговая нагрузка на прогоны и фермы крыши составляет::

${W}_{ферма,уравновешивается} знак равно 0.23 кПа (3.33м) знак равно 0.766 кН / м $
${W}_{ферма,несбалансированный p1} знак равно 0 кН / м $
${W}_{ферма,несбалансированный p2} знак равно 0.42 кПа (3.33м) знак равно 1.399 кН / м $

То же с динамической нагрузкой, снеговая нагрузка действует на горизонтальную проекцию полезной площади и должна быть преобразована в наклонную нагрузку, действующую на верхний пояс фермы крыши.. Следовательно:

${W}_{ферма,уравновешивается} знак равно 0.766 кН / м / потому что(29.745°) знак равно 0.882 кН / м $
${W}_{ферма,несбалансированный p1} знак равно 0 кН / м $
${W}_{ферма,несбалансированный p2} знак равно 1.399 кН/м /cos(29.745°) знак равно 1.611 кН / м $

Начните расчет фермы крыши с помощью SkyCiv:

Конструкция фермы крыши

Использование SkyCiv S3D, мы можем проанализировать ферму крыши:

Предположим, что ферма крыши просто поддерживается и будет анализироваться в 2D путем добавления опор в каждом узле с кодом RRFRRR, чтобы зафиксировать только смещение по оси Z.. Начальная секция, которую мы будем использовать, имеет форму AISC L. – 2.5«х2,5»х3/16». К тому же, элементы моделируются как ферма – где фиксированность узла освобождается для локального Y- и ось Z. Применение нагрузок на крышу и умножение каждой нагрузки, рассчитанной выше, на длину стержня, чтобы преобразовать ее в узловые нагрузки.: