 |
Шаг фермы определяет архитектурное решение плана здания с учетом требований модульной системы и конструктивными возможностями строительного покрытия.
|
|
|
|
Шаг фермы определяет архитектурное решение плана здания с учетом требований модульной системы и конструктивными возможностями строительного покрытия.
Оптимальный шаг фермы определяется техникой экономического анализа.
Вопрос 5. Рациональное использование ферм различного очертания.
Важнейшим геометрическим параметром фермы является ее относительная высота h/ℓ . Чем она больше, тем меньше усилия в поясах, но растет суммарная протяженность элементов решетки. На основе опыта проектирования различных типов ферм наиболее рациональными соотношениями для ферм с параллельными поясами - 1/8…1/12; для полигональных и сегментных ферм – 1/6…1/10; для треугольных ферм – ¼ …1/6. ( самое важное жирным)
Рациональное применение:
- фермы с параллельными поясами проектируют под рулонную кровлю
+ однотипность узлов и размеров элементов
+ оптимальные углы между раскосами и поясами (45-60)
- треугольные фермы – здания с крутой холодной кровлей.
(- разнотипность узлов и размеров элементов)
-другие очертания поясов – различное назначение
-трапециевидные, полигональные и сегментные – самые рациональные по расходу материала.
Вопрос 6. Статический расчёт ферм.
Ферма, как конструкция, работает на изгиб. Однако при узловой нагрузке в прямолинейных стержнях фермы возникают только продольные усилия N, вызывающие растяжение или сжатие стержней. Определение усилий в стержнях является одной из основных задач при расчете ферм.
Для определения усилий в стержнях статически определимых ферм разработаны различные аналитические и графические методы. С появлением быстродействующих компьютерных программ в настоящее время преимущественно используются аналитические методы расчета ферм. Два наиболее простых из них: метод вырезания узлов и метод сквозных сечений с последующим составлением уравнений равновесия.
|
|
|
Статический расчет фермы заключается в определении реакций в ее опорах и нахождении усилий в ее стержнях.
Для статически определимых ферм для решения данной задачи, как известно, достаточно только уравнений равновесия. Составив для каждого узла по два уравнения равновесия проекций всех сил на вертикальную и горизонтальную оси, получим замкнутую систему уравнений, решив которую найдем усилия во всех стержнях фермы и реакции опор.
Он заключается в мысленном вырезании узла фермы с заменой действия на него стержней соответствующими внутренними усилиями. Эти усилия связаны между собой и приложенной к стержню внешней нагрузкой (или опорными реакциями) посредством статических уравнений равновесия. Для любого узла можно составить два таких уравнения - равенства нулю суммы проекций всех сил, например, на вертикальную и горизонтальную оси Σ X=0 и Σ Y=0. Очевидно, если в узле сходятся два стержня, то из этих уравнений могут быть найдены усилия в обоих из них. Если узел соединяет три стержня, но усилие в одном из них уже найдено из рассмотрения равновесия другого узла или использованием способа сечений, то из этих двух уравнений могут быть найдены усилия в двух оставшихся стержнях. После этого можно вырезать следующий узел и продолжить расчет.
При использовании метода сквозных сечений ферму разделяют на две части сечением, проходящим через стержни, усилия в которых (или в одном из которых) требуется определить, и рассматривают равновесие одной из частей. Действие другой части фермы заменяют усилиями, возникающими в “перерезанных” стержнях (изначально они также считаются положительными, т. е. направлены от узлов). Рассматриваемая часть фермы находится под действием произвольной плоской системы сил, состоящей, в общем случае, из активных сил, опорных реакций и искомых усилий в “перерезанных” стержнях, следовательно, для нее можно составить три уравнения равновесия. Поэтому сечение, по возможности, выбирается таким образом, чтобы оно пересекало только три стержня.
|
|
|
Графический метод
Вопрос 7. Прочность, устойчивость и жёсткость элементов ферм.
Прочность – это способность конструкции (или материала) сопротивляться разрушению под действием нагрузок.
Расчет на прочность - определение предельной нагрузки на элемент, при превышении которой происходит его разрушение.
Жесткость – это способность конструкции (или материала) сопротивляться деформированию.
Расчет на жесткость предполагает определение деформаций (прогибов, удлинений, углов поворота).
Устойчивость – это способность конструкции сохранять положение равновесия под нагрузкой. Положение равновесия конструкции устойчиво в том случае, если, получив малое отклонение (возмущение) от этого положения равновесия, конструкция снова к нему возвращается.
Расчет на устойчивость предполагает определение критической силы - силы, при которой произойдет потеря устойчивости.
Прочность элементов зависит от материала, величины прикладываемой нагрузки и поперечных размеров, а в некоторых случаях формы и расположения сечения.
Для элементов конструкций прочность обуславливается величиной допускаемых напряжений.
То есть для определения прочности конструкции фермы необходимо рассчитать нормальные напряжения, воспринимаемые поясами фермы, и касательные напряжения, воспринимаемые решеткой фермы. Оба значения не должны превышать расчётных. В противном случае конструкция фермы считается непрочной.
Жесткость конструкций определяют следующие факторы:
модуль упругости материала (модуль нормальной упругости E при растяжении-сжатии и изгибе, модуль сдвига G — при сдвиге и кручении);
геометрические характеристики сечения деформируемого тела (сечение F при сдвиге и растяжении-сжатии, момент инерции I при изгибе, полярный момент инерции Iр при кручении);
линейные размеры деформируемого тела (длина l);
|
|
|
вид нагрузки и тип опор [фактор а в формуле (51)].
Жесткость фермы зависит от очертания пояса: при одинаковой высоте конструкции, ферма с параллельными поясами имеет наибольшую жесткость, с треугольными поясами – наименьшую, остальные виды очертаний – среднее значение.
Сами по себе конструкции фермы плоские, однако, если их соединить между собой системой связей, они превращаются в решетчатую структуру с признаками пространственной работы. Системы связей обеспечивают пространственную устойчивость конструкции.
Вопрос 8. Виды арок и особенность их работы.
Арочными называются системы криволинейного или ломаного очертания, в опорах которых от вертикальной нагрузки возникают наклонные реакции, направленные, как правило, внутрь пролета. Горизонтальная составляющая такой наклонной реакции называется распором.
а) двухшарнирная (ось арки описывается уравнением окружности);
б) трехшарнирная, статически определимая арка;
в) арка с затяжкой на опорах;
г) арка с затяжкой выше опор;
д) арка сквозного сечения (такую арку можно рассматривать как две отдельные арки с затяжками);
е) арка переменного сечения;
ж) параболообразная арка (ось арки описываемые гиперболой);
з) стрельчатая арка (ось арки описывается двумя уравнениями окружности), окружности пересекаются в ключе или замке арки;
и) арка ломаного профиля;
к) треугольная арка.
Характерной особенностью арки является ее работа преимущественно на сжатие. Статическая работа арки непосредственно связана с наличием или отсутствием опорных, или ключевых шарниров. По этому признаку арки делятся на трехшарнирные, двухшарнирные и бесшарнирные.
Распор арок воспринимается непосредственно фундаментом или жесткими опорными конструкциями. Пологие арки с большим распором, как правило, имеют затяжки, а вертикальные составляющие опорных реакций воспринимают стены или колонны. Подъемистые арки передают распор на фундаменты, которые рассчитываются на полную опорную реакцию. Если грунт слабый, то в плоскости пола или под ним также устраиваются затяжки. Чем положе арка, тем больше распор.
Арки при особом расположении нагрузки могут испытывать только сжимающие усилия. В общем случае в арке возникают изгибающие моменты.
|
|
|
