Расчетные длины элементов фермы

Расчетные длины элементов плоских ферм и связей

10.1.1Расчетные длины сжатых элементов плоских ферм и связей в их плоскости lefи из плоскости lef,1 (рисунок 13, а, б, в, г), за исключением элементов, указанных в 10.1.2 и 10.1.3, следует принимать по таблице 24.

а — треугольная со стойками; б — раскосная; в — треугольная со шпренгелями; г — полураскосная треугольная; д — перекрестная

Рисунок 13 -Схемы для определения расчетных длин сжатых элементов (обозначения — см. таблицу 24) решеток ферм

10.1.2 Расчетные длины lefи lef,1верхнего пояса фермы (неразрезного стержня) постоянного сечения с различными сжимающими или растягивающими усилиями на участках (число участков равной длины k ≥ 2)в предположении шарнирного сопряжения (рисунок 14, а) элементов решетки и связей допускается определять по формулам:

в плоскости пояса фермы

(136)

где α — отношение усилия, соседнего с максимальным, к максимальному усилию в панелях фермы; при этом 1 ≥ α ≥ — 0,55; из плоскости пояса фермы

(137)

где β — отношение суммы усилий на всех участках (рассматриваемой длины между точками закрепления пояса из плоскости), кроме максимального, к максимальному усилию; при этом (к — 1) ≥ β ≥ — 0,5. При вычислении параметра β в формуле (137) растягивающие усилия в стержнях необходимо принимать со знаком «минус».

Таблица 24

Направление продольного изгиба элемента фермы Расчетные длины lefи lef,1
поясов опорных раскосов и опорных стоек прочих элементов решетки
1 В плоскости фермы lef:      
а) для ферм, кроме указанных в позиции 1, б l l 0,8/
б) для ферм из одиночных уголков и ферм с прикреплением элементов решетки к поясам впритык l l 0,9/
2 В направлении, перпендикулярном плоскости фермы (из плоскости фермы) lef,1.      
а) для ферм, кроме указанных в позиции 2,б l1 l1 l1
б) для ферм с прикреплением элементов решетки к поясам впритык l1 l1 0,9l1
3 В любом направлении lef= lef,1для ферм из одиночных уголков при одинаковых расстояниях между точками закрепления элементов в плоскости и из плоскости фермы 0,85l l 0,85l
Обозначения, принятые в таблице 24 (см.

Расчетные длины стержней ферм

рисунок 13):

l — геометрическая длина элемента (расстояние между центами ближайших узлов) в плоскости фермы; l1 — расстояние между узлами, закрепленными от смещения из плоскости фермы (поясами ферм, специальными связями, жесткими плитами покрытий, прикрепленными к поясу сварными швами или болтами, и т.п.)

Расчетные длины lefи lef,1 ветви сквозной колонны постоянного сечения (неразрезного стержня) с различными сжимающими усилиями на участках (число участков равной длины k ≥ 2) с граничными условиями, когда один конец стержня (нижний) жестко закреплен, а другой — шарнирно оперт в плоскости решетки при шарнирном креплении к нему элементов решетки (рисунок 14, б), допускается определять по формулам:

в плоскости ветви

(138)

где α — отношение усилия, соседнего с максимальным, к максимальному усилию в месте заделки; при этом 1 ≥ α ≥ 0;

а — пояса фермы; б — ветви колонны

Рисунок 14 — Схемы для определения расчетной длины элементов

из плоскости ветви

(139)

где β — отношение суммы усилий на всех участках, кроме максимального, к максимальному усилию в месте заделки; при этом (k-1)≥ β ≥ 0.

В обоих случаях l — длина участка (см. рисунки 13 и 14); l1 — расстояние между точками связей из плоскости стержня (см. рисунок 14), и расчет на устойчивость следует выполнять на максимальное усилие.

10.1.3 Расчетные длины lefи lef,1 (при допущении, что они не зависят от соотношения усилий) элементов перекрестной решетки, скрепленных между собой (см. рисунок 13, д), следует принимать по таблице 25.

Таблица 25

Конструкция узла пересечения элементов решетки Расчетная длина lef,1из плоскости фермы (связи) при поддерживающем элементе
растянутом неработающем сжатом
Оба элемента не прерываются l 0,7l1 l1
Поддерживающий элемент прерывается и перекрывается фасонкой:      
рассматриваемый элемент не прерывается 0,7l1 l1 l,4l1
рассматриваемый элемент прерывается и перекрывается фасонкой 0,7l1    
Обозначения, принятые в таблице 25 (см. рисунок 13, д): l — расстояние от центра узла фермы (связи) до точки пересечения элементов; l1 — полная геометрическая длина элемента.

10.1.4 Радиусы инерции i-х сечений элементов из одиночных уголков при определении гибкости следует принимать:

при расчетной длине элемента не менее 0,85 l (где l — расстояние между центрами ближайших узлов) — минимальными (i = imin);

в остальных случаях — относительно оси уголка, перпендикулярной или параллельной плоскости фермы (i = ixили i = iy), в зависимости от направления продольного изгиба.

Дата добавления: 2016-10-23; просмотров: 293 | Нарушение авторских прав

Рекомендуемый контект:


Похожая информация:


Поиск на сайте:


Конструирование и расчет опорных узлов стропильных ферм

Общие требования к конструированию. Конструирование ферм начинается с вычерчивания осевых линий, образующих геометрическую схему конструкции, в соответствии с конфигурацией фермы и ее основными размерами. Сходящиеся в узлах осевые линии элементов должны пересекаться в центре узла.

На осевые линии наносятся контуры стержней, которые привязываются к осям по центрам тяжести сечения, при этом в сварных фермах расстояние от центра тяжести до обушка (привязка) округляется в большую сторону до целого числа, кратного 5 мм. В фермах с болтовыми соединениями уголки привязываются к осям по рискам, ближайшим к обушку.

Когда сечение пояса по длине фермы меняется, в геометрической схеме принимается одна осевая линия, при этом верхняя грань пояса сохраняется на одном уровне для удобства опирания примыкающих элементов. Смещение осей поясов ферм при изменении сечения допускается не учитывать, если оно не превышает 1,5% меньшей высоты сечения пояса.

Фасонки, с помощью которых образуются узлы ферм, принимаются простого очертания, чтобы упростить их изготовление и уменьшить количество обрезков.

Фасонки выпускаются за обушки поясных уголков на 15 – 20 мм для возможности наложения сварных швов. В местах установки прогонов, прикрепленных к уголковым коротышам, и в местах усиления пояса накладками при опирании железобетонных плит на верхний пояс фасонку не доводят (утапливают) до обушка уголков на 10 – 15 мм.

Порядок конструирования и расчета узлов стропильных ферм следующий

1) провести осевые линии элементов так, чтобы они сходились в центре узла;

2) к осевым линиям «привязать» поясные уголки. Для этого определить по сортаменту размер Zo от центра тяжести уголка до обушка и округлить его по правилу округления до 5 мм, получив тем самым расстояние от обушка уголка до осевой линии. Таким же образом нанести контурные линии стержней решетки. Рассто­яние между краями элементов решетки и пояса в узлах (а) следу­ет принимать равным 6t — 20 мм, но не более 80 мм (здесь t _ толщина фасонки, мм);

3) рассчитать при крепление стержней решетки к фасонкам угловыми швами. Усилие N, действующее в прикрепленном стержне, распределяется между швами по перу и обушку уголка

Конструкция опорных узлов ферм зависит от способа сопряжения фермы с колонной.

При шарнирном сопряжении наиболее простым является узел опирания фермы на колонну сверху с использованием дополнительной стойки (надколонника). При таком решении возможно опирание ферм как на металлическую, так и на железобетонную колонну. Аналогично решается и узел опирания стропильной фермы на подстропильную.

При жестком сопряжении стропильная ферма примыкает обычно к колонне сбоку.

Опорное давление Fф передается на опорный столик.

Расчет фермы с параллельными поясами длиной 12 м в SCAD. Часть 2-ая

Опорный столик делают из листа t=30…40 мм при небольшом опорном давлении (Fф < ф. Опорный фланец крепят к полке колонны на болтах грубой или нормальной точности, которые ставят в отверстия на 3-4 мм больше диаметра болтов, чтобы они не могли воспринять опорную реакцию фермы в случае неплотного опирания фланца на опорный столик.

.

^ Рис. 38. Опорные узлы ферм:1 – ребро жесткости; 2 – опорная стойка; 3 – ребро с овальными отверстиями;4 – ребро для крепления вертикальной связи; 5 – шайба
Сварные швы, крепящие опорное ребро к фасонке узла, рас­считываются на передачу опорной реакции фермы:
, (30)
где lw — расчетная длина сварного шва, равная высоте фасонки за вычетом 1 см.
Для фиксации положения узла на колонне опорное ребро соединяется болтами нормальной точности с опорной стойкой, ко­торая в свою очередь крепится болтами, а затем приваривается к оголовку колонны. С опорной стойкой через специальное ребро с овальными отверстиями соединяется болтами и фасонка верх­него узла фермы. Овальные отверстия допускают перемещение верхнего узла фермы относительно опорной стойки и тем самым обеспечивают свободное опирание фермы, т. е. без появления опорного момента. К ребрам опорной стойки крепятся также вер­тикальные связи.

Рассмотренное конструктивное решение опорных узлов типовых ферм является универсальным, так как позволяет опирать стро­пильные фермы не только на стальные колонны, но и на подстро­пильные фермы, а также на железобетонные колонны, если в их оголовке предусмотрена стальная опорная плита.

Дата добавления: 2015-03-20; просмотров: 9088;

Главная / Проектирование стальных конструкций / Фермы / Подбор сечений элементов ферм / Расчетная длина сжатых стержней стропильных ферм

Расчетная длина сжатых стержней стропильных ферм

В критическом состоянии потеря устойчивости сжатого стержня возможна в любом направлении.

Рассмотрим два главных направления — в плоскости фермы и из плоскости фермы.

Возможная деформация верхнего пояса фермы при потере устойчивости в плоскости фермы может произойти так, как показано на фигуре, а, т. е. между узлами фермы. Такая форма деформации соответствует основному случаю продольного изгиба с коэффициентом приведения длины μ = 1 (смотрите формулу (10.II)). Поэтому расчетная длина сжатого верхнего пояса в плоскости фермы принимается равной его геометрической длине (между центрами узлов):

Для раскосов (за исключением опорного, который рассматривается как продолжение пояса) и стоек принимают расчетную длину в плоскости фермы

учитывая некоторое защемление их конца, имеющее место вследствие наличия растянутых элементов, примыкающих к фасонке. Действительно, при потере устойчивости сжатый раскос (или стойка), прикрепленный к фасонке, стремится повернуть ее; но растянутые элементы, которые также примыкают к фасонке, сопротивляются этому повороту, осуществляя тем самым некоторое защемление, позволяющее принимать коэффициент приведения μ = 0,8.

К определению расчетных длин верхнего пояса ферм

Расчетная длина сжатых элементов из плоскости фермы определяется расстоянием между их закрепленными точками. Таким образом, у показанной на фигуре, а стропильной фермы с фонарем и прогонами участок верхнего сжатого пояса под фонарем может подвергнуться продольному изгибу в плоскости фермы с расчетной длиной, равной длине панели, lx = d, а из плоскости фермы (в плане) с расчетной длиной ly = 2d.

Для остальных участков сжатого верхнего пояса расчетные длины в плоскости и из плоскости фермы благодаря наличию прогонов в узлах будут одинаковыми, т. е. lx = ly = d. Надо иметь в виду, что прогоны являются опорными точками для верхнего пояса только в том случае, если они закреплены против свободного перемещения в горизонтальной плоскости.

Так, например, на фигуре, в показан план ферм с прогонами, шарнирно присоединенными к фермам и допускающими свободное горизонтальное смещение ферм; в результате потеря устойчивости верхнего пояса может произойти, как показано на фигуре при расчетной длине его, равной всему пролету фермы. Только после постановки в плоскости верхнего пояса связей обеспечивается (в пределах упругой работы связевой горизонтальной фермы) неподвижность прогонов, осуществляющих закрепление точек верхнего сжатого пояса в боковом направлении и тем самым определяющих его расчетную длину из плоскости фермы.

Обычно связи ставятся таким образом, что закрепленный связями узел приходится через одну панель (прикреплять связь в середине прогона затруднительно по условиям монтажа).

Поэтому большей частью расчетная длина сжатого пояса стропильных ферм при определении его гибкости из плоскости фермы принимается равной двойной длине панели (ly = 2d) даже в том случае, когда в каждом узле имеются прогоны (если только прогон не скреплен со связью).

Расчетная длина сжатых раскосов и стоек из плоскости фермы принимается равной их геометрической длине.

В беспрогонном покрытии крупнопанельные плиты привариваются к верхним поясам ферм. Таким образом, они обеспечивают устойчивость верхнего пояса фермы из ее плоскости. Однако на время монтажа (или при наличии фонаря) все же могут потребоваться связи (смотрите раздел Типы сварных соединений. Расчет соединений при действии осевых сил).

«Проектирование стальных конструкций»,
К.К.Муханов

Пример расчета стропильной фермы

Пример. Расчет стропильной фермы.

Расчетные длины элементов фермы

Требуется рассчитать и подобрать сечения элементов стропильной фермы промышленного здания. На ферме посередине пролета расположен фонарь высотой 4 м. Пролет фермы L = 24 м; расстояние между фермами b = 6 м; панель фермы d = 3 м. Кровля теплая по крупнопанельным железобетонным плитам размером 6 X 1,6 м. Снеговой район&#8230;

Подбор сечений

При подборе сечений элементов ферм необходимо стремиться к возможно меньшему числу различных номеров и калибров уголковых профилей в целях упрощения прокатки и удешевления транспортировки металла (поскольку прокатка на заводах специализирована по профилям). Обычно удается рационально подобрать сечения элементов стропильных ферм, применяя уголки в пределах 5 — 6 различных калибров сортамента. Подбор сечений начинается со сжатого&#8230;

Выбор типа сечений

Выбор типа уголков для верхнего сжатого пояса стропильных ферм производится с учетом минимального расхода металла, обеспечения равноустойчивости пояса во всех направлениях, а также создания необходимой для удобства транспортировки и монтажа жесткости из плоскости фермы. Так как расчетные длины пояса в плоскости и из плоскости фермы во многих случаях значительно отличаются друг от друга (lу =&#8230;

Сварные конструкции. Расчет и проектирование

УЗЛЫ ФЕРМ

Условия рационального конструирования узлов ферм следующие: геометрические оси соединяемых стержней дол­жны пересекаться в одной точке — центре узла; должна быть обеспечена возможность наложения швов, прочно прикрепляющих раскосы и стойки к поясам в удобном для производства сварочных работ положении, не должно быть скученных швов.

Требуемая длина угловых швов, закрепляющих стер­жень в узле, вычисляется по формуле

‘-ТИТРГ • <12-6>

где N — продольное усилие в стержне;

| на главную | к оглавлению |

Определение расчетной длины стержней

В момент потери устойчивости сжатый стержень выпучивается, поворачивается вокруг центров соответствующих узлов и вследствие жесткости фасонок заставляет поворачиваться и изгибаться в плоскости фермы остальные стержни.

     Примыкающие   стержни   сопротивляются    изгибу   и   повороту   узла     и

Препятствуют  свободному  изгибу  стержня,  теряющего  устойчивость.

      Наибольшее сопротивление повороту узла оказывают растянутые стержни. Сжатые  стержни  слабо  сопротивляются  изгибу.

      Таким образом, чем больше растянутых стержней примыкает к сжатому стержню и чем они мощнее (больше их погонная жесткость), тем выше степень  защемления стержня и меньше его расчетная длина; влиянием сжатых стержней  на  защемление  можно  пренебречь.

      Сжатый  пояс оказывается слабо защемленным в узлах, так как с каждой стороны к нему примыкает только по одному растянутому раскосу, погонная жесткость которых значительно меньше погонной жесткости пояса. Поэтому защемлением сжатого пояса в запас устойчивости можно пренебречь и принимать его расчетную длину равной расстоянию между смежными узлами.

      Таким образом, при большей степени защемления меньше расчетная длина стержня  фермы

                                                    ,                                                                 (9.4)

где    —  коэффициент    приведения    длины,    зависящий     от  степени    защемления; 

  —  расстояние   между  центрами  узлов.

      По  нормам  коэффициент  приведения  длины “” элементов решетки из

уголков в плоскости фермы равен 0,8.

Расчетная длина сжатых стержней стропильных ферм

Тогда расчетная длина  в плоскости фермы определяется с некоторым запасом, в особенности для средних раскосов, жесткость которых по сравнению с примыкающими стержнями  невелика.

      Исключение составляет опорный восходящий раскос, условия работы которого в плоскости фермы такие же, как и у верхнего пояса, поэтому расчетная длина опорного раскоса в плоскости фермы принимается равной расстоянию  между  центрами  узлов.

      Расчетная длина пояса в плоскости, перпендикулярной плоскости фермы, принимается равной расстоянию между узлами, закрепленными связями от смещения  из  плоскости  фермы.

      В беспрогонных покрытиях верхний пояс стропильных ферм закреплен в плоскости кровли плитами или панелями настила, прикрепленными к поясам ферм в каждом узле. В этом случае за расчетную длину пояса из плоскости фермы  принимают  ширину   одной  плиты.

     Расчетная длина стержней решетки при выгибе их из плоскости фермы принимается равной расстоянию между геометрическими центрами узлов, так как  фасонки  очень  гибки  и  рассматриваются  как  листовые  шарниры.

     В трубчатых фермах с бесфасонными узлами расчетная длина раскоса, как в плоскости фермы, так и из нее, с учетом повышенной крутильной жесткости замкнутых  сечений  применятся  равной   0,9.

     В других случаях расчетная длина элементов ферм принимается по нормали.

Железобетонные фермы

Железобетонные фермы применяют при пролетах 18, 24 и 30 м (редко 36 л); подразделяют их на сегментные, арочные, треугольные, трапециевидные и с параллельными поясами (рис. 64). В зависимости от способа изготовления фермы могут быть цельными, из полуферм, из блоков длиной 6 м и из отдельных элементов.

Сегментные, арочные и полигональные фермы предназначены для покрытий с рулонной кровлей, треугольные — под кровлю из асбестоце-ментных и металлических волнистых листов. Фермы с параллельными поясами применяют в зданиях с плоским покрытием под рулонную «сухую» или водонаполненную кровлю.
Во избежание большого уклона кровли в крайних панелях на опорах сегментных ферм предусматривают небольшие столбики для опира-ния панелей покрытия. Шаг ферм 6 и 12 л (редко 18 м).

Решетка ферм позволяет опирать панели шириной 1,5 и 3 м. При вне-узловом опирании панелей верхний пояс дополнительно армируют для воспринятая усилий от местного изгиба. Большинство скатных ферм имеет опорные узлы высотой 0,8 м.
Фермы изготовляют из бетона марок 300—500. Нижний пояс выполняют предварительно напряженным и армируют пучками из высокопрочной проволоки. Для армирования верхнего пояса, раскосов и стоек применяют сварные каркасы из горячекатаной стали периодического профиля. В фемах предусмотрены закладные элементы, аналогичные балкам.

Наиболее рациональными по распределению материала являются сегментные и арочные фермы, имеющие ломаный или криволинейный верхний пояс. По сравнению с другими в них меньшие усилия в элементах решетки и меньшие изгибающие моменты в верхнем поясе от внеузлового загружения, что позволяет делать решетку более редкой.

Как определяются расчетные длины элементов плоских ферм?

Сегментные и арочные фермы имеют небольшую высоту на опоре, что позволяет уменьшить высоту стен; однако криволинейность верхнего пояса усложняет устройство опалубки и армирование.

Рис. 64. Железобетонные фермы покрытий:

Конфигурация верхнего пояса трапециевидных ферм проста, они взаимозаменяемы со стальными фермами. К недостаткам таких ферм относятся: сравнительно мощная решетка, большая высота на опоре, что требует устройства вертикальных связей между фермами в плоскости опорных стоек; эти фермы несколько тяжелее сегментных.
На фермы с параллельными поясами по сравнению с другими больше расходуется материалов, зато применяемая для их изготовления опалубка отличается простотой и меньшей трудоемкостью.

Крепят фермы к колоннам и к подстропильным конструкциям анкерными болтами и сваркой закладных опорных элементов (аналогично креплению железобетонных балок).

Похожие темы

Железобетонные подстропильные балки и фермы промышленных зданий

Железобетонные балки покрытий промышленных зданий

Отвод воды с покрытий промышленных зданий

Материалы оболочек покрытий промышленных зданий

Ограждающие конструкции покрытий промышленных зданий

—————————-

Оставить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *