Подберем размеры поперечного сечения нижнего пояса трапецеидальной стропильной фермы покрытия в составе одноэтажного производственного здания с полным металлическим каркасом. Сечение нижнего пояса принять в виде двух стальных неравнополочных уголков. Пролет фермы L=30 м, высота на опорах h=2,2 м, высота в середине пролета H=3,45 м.

Нагрузка прикладывается к узлам фермы в виде сосредоточенных сил Pн=130 кН. Материал фермы – сталь марки Ст3 с допускаемым напряжением [ σ ]=160 МПа. Схема к расчету фермы и эскиз поперечного сечения элементов нижнего пояса приведены на Рис.1 (а, б).

Рис.1(а,б). Схемы к подбору сечения нижнего пояса фермы
а – расчетная схема фермы; б – сечение нижнего пояса

Р А С Ч Е Т :

Поскольку рассматриваемая система симметрична, опорные реакции равны между собой:
Для определения усилия в нижнем поясе ферм воспользуемся методом сечений и выполним следующие операции:

1. Рассекаем ферму в середине пролета на 2 части с таким расчетом, чтобы в сечение попало не больше 3-х стержней;
2. Мысленно отбрасываем одну часть, например, первую;
3. Заменяем действия отброшенной части на оставшуюся усилиями отсеченных стержней;
4. Составляем уравнение равновесия в виде сумме моментов левых сил относительно точки «О», где пересекаются линии действия усилий, которые не требуется определять:

Отсюда находим усилие N^P:

где d – это длина панели, равная: d=L/10=30/10=3 м.

В пределах нижнего пояса найденное усилие является наибольшим. В этом нетрудно убедиться, если рассечь две другие панели и составить аналогичные уравнения относительно моментных точек O₁ и O₂.

Определим требуемую площадь сечения нижнего пояса фермы по следующей формуле:

По сортаменту в качестве сечения нижнего пояса фермы принимаем два одинаковых неравнополочных уголка размером L250×160×12 мм, общая площадь которых (F) будет наиболее близка к найденному выше требуемому значению площади: F=2·48,3=96,6 см² ≥ F_тр=88,1 см².