Стержни тяжелых ферм. Это более мощные сечения.

Система решеток ферм.

От системы решетки зависят вес фермы, трудоемкость ее изготовления, внешний вид.

Решетка должна соответствовать схеме приложения нагрузок, поскольку нагрузки во избежание местного изгиба пояса передаются на ферму в узлах.

Треугольная система решетки

а)

б)

подвески

а) – дает наименьшую суммарную длину решетки и наименьшее число узлов.

б) – часто к треугольной решетке добавляются дополнительные стойки в фермах поддерживающих прогоны кровли.

Дополнительные стойки целесообразны также для уменьшения расчетной длины сжатого пояса.

Общий недостаток треугольной системы решетки является наличие сжатых длинных раскосов.

Раскосная система решетки.

а)

б)

При ее проектировании нужно стремится, чтобы наиболее длинные раскосы

были растянуты, а стойки – сжаты. Эти требования удовлетворяются при нисходящих раскосах в фермах с параллельными поясами (а) и восходящих – в треугольных фермах (б).

Однако в треугольных фермах восходящие раскосы идут по большой диагонали, поэтому более приемлемы треугольные фермы с нисходящими раскосами, хотя они и сжаты, но зато длина их меньше.

Раскосная решетка - более трудоемка, требует большего расхода металла, т.к. в ней больше узлов и длина раскосной решетки больше.

1.

Позволяет сохранить расстояние между прогонами

Специальные системы решеток.

а) шпренгельная решетка – уменьшает расчетную длину сжатых стержней поясов; шпренгельная решетка в треугольных фермах применяется при крутых кровлях (α=35-45º) и больших пролетах для треугольной фермы (l = 20 – 24 м).

б) крестовая решетка – устраивается в фермах, работающих на двустороннюю нагрузку. Это горизонтальные связевые фермы покрытий, вертикальные фермы башен, мачт.

 

Применяются в мостах, башнях, мачтах, связях – обладают большой жесткостью.

 

7.2 Определение нагрузок и расчетных усилий

 

Вся нагрузка, действующая на ферму, обычно бывает приложенной к узлам фермы.

Для удобства расчета рекомендуется определять усилия отдельно для каждого вида нагрузки:

- постоянной – в которую входит собственный вес фермы, связей, фонарей и кровли с утеплителем;

- временной – нагрузки от подвесного подъемно-транспортного оборудования и др.;

- кратковременной, атмосферной – снеговая, ветровая.

Узловая нагрузка от веса кровли определяется по формуле

,

где g_ф – собственный вес фермы горизонтальной проекции, кН/м²;

g_кр – вес кровли, кН/м²;

α – угол наклона верхнего пояса к горизонтали;

b – шаг ферм;

d₁ и d₂ – длины примыкающих к углу панелей;

γ_f – коэффициент надежности по нагрузке.

Узловая снеговая

,

где - вес снегового покрова, кН/м²

γ_f – коэффициент надежности по нагрузке для снеговой нагрузки.

Давление ветра учитывается только на вертикальные поверхности, а также на поверхности с углом наклона к горизонту более 30^о, что бывает в башнях, мачтах, эстакадах, а также в крутых треугольных стропильных фермах и фонарях. Ветровая нагрузка, как и другие виды нагрузок, приводится к узловой. Горизонтальная нагрузка от ветра на фонарь при расчете стропильной фермы, как правило, не учитывается, так как ее влияние на работу фермы незначительно.

Определение усилий в стержнях ферм. При расчете ферм со стержнями из уголков или тавров предполагается, что в узлах системы – идевльные шарниры, оси всех стержней прямолинейны, расположены в одной плоскости и пересекаются в узле в одной точке (в центре узла). Стержни такой идеальной системы работают только на осевые усилия. Напряжения, найденные по этим усилиям, являются основными. В связи с фактической жесткостью узловых соединений в стержнях фермы возникают дополнительные напряжения, которые расчетом не учитываются (при отношении высоты сечения стержня к его длине, равном 1/15).

Кроме того, в стержнях фермы возникают напряжения от моментов в результате неполного центрирования стержней в узлах. Эти напряжения, не являющиеся основными, как правило не учитываются, так как по малости допускаемых в фермах эксцентриситетов они лишь незначительно влияют на несущую способность ферм. Смещение оси поясов ферм при изменении сечений не учитывается, если оно не превышает 1,5% высоты пояса.

Расчет ферм следует выполнять на ЭВМ с использованием вычислительных программ. При отсутствии ЭВМ усилия в стержнях удобнее всего определять графическим методом, т.е. построением диаграмм Максвелла-Кремоны, причем целесообразно для каждого вида нагрузки выполнять отдельный расчет. Для ферм с несложными схемами (например, с параллельными поясами) и небольшим числом стержней более простым является аналитическое определение усилий (метод вырезания узлов).

В соответствии с классификацией сочетаний нагрузок усилия определяют отдельно для каждого вида сочетаний и несущую способность стержней проверяют по окончательному расчетному наибольшему усилию.

Рекомендуется результаты статического расчета записывать в таблицу, в которой должны быть приведены значения усилий от постоянной нагрузки, от возможных комбинаций временных нагрузок (например, от одностороннего загружения снегом), а также расчетные усилия как результат суммирования усилий при невыгоднейшем загружении для всех возможных сочетаний нагрузок.

 

7.3 Обеспечение общей устойчивости ферм в системе покрытия, расчетные длины стержней ферм

 

Многочисленные исследования отдельно стоящих ферм показали, что при упругой работе фактические напряжения в стержнях меньше теоретических: в легких фермах – в среднем на 10%, в тяжелых – на 18%. Это результат отличия фактической конструкции фермы от ее расчетной схемы. Обычно разрушение ферм происходит от потери устойчивости сжатых стержней, рисунок 9.11, а, /2/. Потеря устойчивости наступает без появления каких-либо видимых предупредительных признаков, и весьма часто до разрушения нельзя предсказать, какой стержень потеряет устойчивость.

Как правило, теряют устойчивость сжатые раскосы средних панелей, хотя они и не имеют самых высоких расчетных напряжений. Это говорит о том, что потеря устойчивости зависит не столько от напряженного состояния, сколько от посторонних причин, от наличия тех или иных геометрических или физических несовершенств, в первую очередь от погнутий. Эти погнутия часто появляются в результате неаккуратного транспортирования или дефектов изготовления; для гибких средних раскосов они являются весьма существенными. Поэтому нужно обращать большое внимание на повышение жесткости средних раскосов и защиту их от погнутий.

Влияние начальных эксцентриситетов и возможных погнутий на работу сжатых основных стержней решетки (из уголков, кроме опорных) учитывают согласно требованиям СНиП коэффициентом условий работы γ=0,8 (при гибкости стержней λ ≥ 60).

В момент потери устойчивости сжатый стержень выпучивается вокруг центров соответствующих узлов и вследствие жесткости фасонок заставляет поворачиваться и изгибаться в плоскости фермы остальные стержни, примыкающие к этим узлам., рисунок 9.12, /2/. Примыкающие стержни сопротивляются изгибу и повороту узла и этим препятствуют свободному изгибу стержня, теряющего устойчивость. Наибольшее сопротивление повороту узла оказывают растянутые стержни, поскольку их деформация от изгиба ведет к сокращению расстояния между узлами, между тем как от основного усилия это расстояние должно увеличиваться. Сжатые же стержни слабо сопротивляются изгибу, так как деформации от поворота и осевого усилия направлены у них в одну сторону и, кроме того, они могут терять устойчивость одновременно.

Т.о., чем больше растянутых стержней и чем они мощнее, тем больше степень защемления сжатого стержня и меньше его расчетная длина; влиянием сжатых стержней на защемление можно пренебречь.

Расчетная длина сжатого стержня фермы может быть рассчитана по формуле

,

где - коэффициент приведения длины;

- расстояние между центрами узлов.

Коэффициенты приведения длины определяются по таблице 11, /5/.

Таблица 7.1 - Коэффициенты приведения длины

Направление продольного изгиба	Расчетная длина
Поясов	Опорных раскосов и опорных стоек	Прочих элементов решетки
1. В плоскости фермы: а) для ферм, кроме указанных в п. 1.б)			0,8
б) для ферм из одиночных уголков и ферм с ферм с прикреплением элементов решетки к поясам впритык			0,9
2. В направлении, перпендикулярном плоскости фермы (из плоскости фермы): а) для ферм, кроме указанных в п. 2.б)	1	1	1
б) для ферм с поясами из замкнутых профилей с прикреплением элементов решетки к поясам впритык	1	1	0,9 1

 

Расчетная длина сжатого пояса в плоскости, перпендикулярной плоскости фермы, принимается равной расстоянию между узлами, закрепленными связями от смещения из плоскости фермы ( ₁). В беспрогонных покрытиях верхний пояс стропильных ферм закреплен из плоскости фермы жесткими плитами или панелями настила, прикрепленными к поясам. В этом случае за расчетную длину пояса можно принимать ширину одной плиты (равную, как правило, расстоянию между узлами решетки).

Расчетная длина сжатых стержней ( ₁) решетки при выгибе их из плоскости фермы принимается равной расстоянию между геометрическими центрами узлов. В трубчатых фермах с бесфасоночными узлами расчетная длина раскоса как в плоскости, так и вне плоскости фермы может приниматься 0,9 .

Предельные гибкости стержней. Для сжатых стержней устанавливается величина предельной, наибольшей, гибкости, которая является нормативной величиной.

Для стали Для алюминиевых

сплавов

Сжатые пояса, а также опорные раскосы

и стойки, передающие опорные реакции λ_пр = 120 λ_пр = 100

Прочие сжатые стержни ферм λ_пр = 150 λ_пр = 120

Сжатые стержни связей λ_пр = 200 λ_пр = 150

Растянутые стержни также не должны быть слишком гибкими, так как они могут изогнуться при транспортировании и монтаже, особенно это важно в конструкциях, подверженных динамическим воздействиям.

Для стали Для алюминиевых

сплавов

Растянутые пояса и опорные раскосы λ_пр = 250 λ_пр = 200

Прочие растянутые стержни ферм λ_пр = 350 λ_пр = 300

Растянутые стержни связей λ_пр = 400 λ_пр = 300

В конструкциях, не подвергающихся динамическим воздействиям, гибкость растянутых стержней ограничивают только в вертикальной плоскости (чтобы предотвратить их чрезмерное провисание), установив для всех растянутых стержней предельную гибкость λ_пр = 400.

 

ЛЕКЦИЯ 8

Тема лекции – Фермы

План лекции:

- выбор типа сечения, подбор и проверка сечения растянутых и сжатых стержней ферм;

- конструкция, работа и расчет узлов ферм;

- новые конструктивные решения легких ферм.

 

8.1 Выбор типа сечения, подбор и проверка сечения растянутых и сжатых стержней ферм

 

Типы сечений стержней легких ферм показаны на рисунке 8.1. Сечение составлено из двух уголков.

 

 

Рисунок 8.1 - Типы сечений стержней легких ферм

 

Такие сечения имеют большой диапазон площадей, удобны для конструиро-вания узлов на фасонках.

Недостатком такой конструктивной формы являются:

- большое количество заготавливаемых деталей с различными типоразмерами;

- значительный расход металла на фасонки и прокладки;

- высокая трудоемкость изготовления;

 

Рисунок 8.2 - Типы сечений стержней легких ферм

 

Применение стержней с такими сечениями определяется условиями работы конструкции, наличием сортамента.

Стержни тяжелых ферм. Это более мощные сечения.

Типы сечений: Н-образные сечения из двух вертикальных листов(вертикалов), соединенных горизонтальным листом (горизонталом).

Рисунок 8.3 - Типы сечений стержней тяжелых ферм

 

Швеллерное сечение: недостаток в том, что здесь наличие двух ветвей, которые приходится соединять планками или решетками.

12Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: