[Aleksey_2016]

Прошу проверить мои расчеты фермы односкатной независимой крыши балкона.

В интернете искал информацию по построению таких крыш, но ничего толком не нашел. Везде пишут по разному - делай из такого уголка, делай из другого, делай из прямоугольной трубы, размеры указаны не все и те без обоснований. Поэтому решил сам посчитать...

Балкон находится на последнем этаже пятиэтажки. Над балконом выпирает кусок крыши длиной 480 мм, этого мало. Крыша балкона в данный момент будет независимой, т.е. без стоек. В дальнейшем, если буду стеклить балкон, добавятся стойки, но пока без них.

Ферму планирую сделать из 4-х одинаковых треугольных частей, которые будут сварены из стальных уголков 40х40х3.0. Расстояние между ними - 870 мм. На них болтами закреплены два деревянных бруса 40х40. Расстояние между ними - 450 мм. Поверх брусьев - ондулин. Каждая часть фермы крепится к стене 2-мя болтовыми анкерами.

Вид крыши сбоку:



Большой прямоугольник - это наружный блок сплит-системы. Профиль 60х30 - это рама под остекление (на будущее, пока без нее).

Рассчитывал в программе APM Structure 3D v9.7.

В первой модели (Ферма10.frm) расчет сделал только по снеговой нагрузке на брусья (т.е. без пластин), снеговой район - 2 (120 кг/м2). Расчет среза болтов крепления брусьев к уголкам не делал.

Сначала рассчитал вес снега и ондулина:

1. Ширина крыши - 0.666 м, длина крыши - 2.61 м
2. Площадь крыши - 0.666 м * 2.61 м = 1.738 м2 (пренебрег тем, что ондулин на 60 мм заходит под крышу)
3. Плотность ондулина - 3.158 кг/м2
4. Вес ондулина с учетом 3-х перекрытий - 0.666 м * (2.61 м + 3 * 2 * 0.095 м) * 3.158 кг/м2 = 6.688 кг
5. Вес снега и ондулина - 120 кг/м2 * 1.738 м2 + 6.688 кг = 215.248 кг

Потом рассчитал нагрузку (поперечную распределенную силу) на 1 мм длины деревянного бруса:

1. Нагрузка на все брусья (равна весу снега и ондулина) - 215.248 кг
2. Нагрузка на 1 мм бруса - 215.248 кг / (2 * 2.61 м) = 41.235 кг/м = 0.4044 Н/мм

Результаты расчета модели:

• Максимальный прогиб стального уголка - 0.77-0.90 мм
• Максимальный прогиб деревянного бруса - 0.96-1.03 мм
• К-ты запаса (одинаковые для уголков и брусьев):
  • по текучести - более 1.438
  • по прочности - более 2.509
  • по усталости - более 1.618

Максимальные реакции в опорах (болтовые анкеры):

• Rx (растяжение/вырыв) - 2.73 кН
• Rz (срез) - 0.71 кН

По этой таблице подобрал болт анкера. Из стали Ст45 это будет М10х1.5:

• К-т запаса прочности на растяжение - 3.27 кН / 2.73 кН = 1.2
• К-т запаса прочности на срез - 3.181 кН / 0.71 кН = 4.5

Во второй модели (Ферма20.frm) в качестве ондулина использовал стальные пластины толщиной 0.73 мм, при этом их вес соответствует весу ондулина. К пластинам приложил снеговую и ветровую нагрузки. Ветровой район - 6 (73 кгс/м2), тип местности - B (Б).

Максимальные реакции в опорах получились меньше:

• Rx (растяжение/вырыв) - 1.92 кН
• Rz (срез) - 0.48 кН

По таблице выбрал болт анкера М8х1.25:

• К-т запаса прочности на растяжение - 2.07 кН / 1.92 кН = 1.08
• К-т запаса прочности на срез - 2.03 кН / 0.48 кН = 4.23

Вопросы:

• Прогибы стального уголка и деревянного бруса являются допустимыми?
• Коэффициент запаса прочности достаточен для того, чтобы не переломился деревянный брус?
• Правильно определены величины растяжения и среза?
• Правильно выбран болт анкера? Хватит запаса прочности на растяжение?
• В районе опор в стальных уголках будут отверстия под болты. Как определить - насколько уменьшиться прочность в этом месте? Как определить - переломится/согнется уголок в этом месте или нет?
• Смущает большой момент My в некоторых опорах - 363 кН/мм в ферме1, 106 кН/мм в ферме2. Это реальная цифра? Почему такая большая разница? Пытался рассчитать сварное соединение (просто длиной 40 мм), но с такими моментами получается нереальная длина катета.
• Я вообще в правильном направлении двигаюсь?

[Бахил]

Сообщение от Aleksey_2016 Я вообще в правильном направлении двигаюсь?

Да. Только коэф. запаса надо брать 6.

[Aleksey_2016]

Бахил, к-т запаса 6 - это запас прочности на растяжение болта или запас прочности брусьев и уголков? Не многовато?