Подбор сечений верхнего сжатого пояса

Расчет стропильных ферм. Типы сечений стержней ферм, подбор сечения этих стержней

Пролет фермы устанавливается техническим заданием и увязывается с компоновкой конструктивной схемы каркаса. Высотой фермы задаются из учёта минимального расхода стали, требований жесткости, транспортабельности. При этом необходимо учитывать эксплуатационные затраты на отопление здания, антикоррозионную обработку, а также изготовление и монтаж. Выбор фермы зависит от типа кровли, требуемого уклона, способа соединения с колоннами (шарнирное или жесткое).

Стропильные фермы рассчитываются на нагрузки, передающиеся на них в виде сосредоточенных сил в узлах. Основными нагрузками при расчете стропильных ферм являются постоянные нагрузки от кровли, несущих конструкций покрытия, конструкций подвесного потолка, собственного веса фермы со связями и временные от снега, а также от ветра (при уклонах кров-ли более 30о), подвесного подъемно-транспортного оборудования (при его наличии) и других возможных технологических нагрузок.

Постоянные нагрузки, как правило, принимаются равномерно распределенными. Равномерно распределенная нагрузка подсчитывается сначала на 1 м2 площади, затем по грузовой площади находится сосредоточенная сила, действующая на каждый узел.

При наличии фонарной надстройки нагрузки от бортовых стенок фонаря и остекления учитываются в виде сосредоточенных сил, приложенных в узлах опирания крайних стоек фонаря.

Пример сбора нагрузок на стропильную ферму

4 – грузовая площадь на узел фермы.

Грузовая площадь для определения нагрузок на узел фермы изображена на рис. 10 цифрой 4 и составляет Агр = 3.0 ∙ 6.0 = 18 м². По заданию, расчетная постоянная нагрузка от собственного веса покрытия составляет 170 кгс/м² (1.7 кН/м²). Расчетная снеговая нагрузка для принятого снегового района строительства составляет 120 кгс/м² (1.2 кН/м²). Нагрузка на каждый узел фермы составляет:

кН.

Зная нагрузку на ферму, загружаем их в ПК «ЛИРА» и задаем предварительные сечения фермы для назначения жесткостных характеристик для расчета. После расчета получаем значения усилий, возникающих в стержнях фермы.

Также, существуют различные методы определения усилий в стержнях фермы (вырезание узлов, метод моментных точек, метод сечений, графический метод Максвелла-Кремоны и др.) Однако, усилия в стержнях фермы можно определить и приближенным способом, представив ферму в виде статически определимой балки. При этом пояса фермы воспринимают изгибающий момент, а решетка – поперечную силу.

Типы сечения стержней ферм

При работе ферм при сечениях элементов из уголков или тавров принимается допущение, что все стержни соединены в узлах шарнирно, оси всех стержней прямолинейны, расположены в одной плоскости и пересекаются в узле в одной точке. Шарнирное соединение элементов в узлах фермы допускается при двутавровых, Н-образных и трубчатых сечениях, когда отношение высоты сечения h к длине элемента l между узлами не превышает: 1/15 – для конструкций, эксплуатируемых в районах с расчетными температурами ниже минус 45 С; 1/10 – для конструкций, эксплуатируемых в остальных районах.

При превышении указанных отношений h/l следует учитывать дополнительные изгибающие моменты в элементах от жесткости узлов.

По расходу стали наиболее эффективным является трубчатое сечение. Труба обладает хорошей обтекаемостью, поэтому ветровое давление меньше, что важно для высоких сооружений (башен, мачт, кранов). На трубах мало задерживается иней и влага, поэтому они стойки к коррозии; их легко очищать и окрашивать. Это повышает долговечность трубчатых конструкций.

Для предотвращения коррозии внутренних плоскостей трубчатые элементы следует герметизировать. Однако определенные конструктивные трудности сопряжения трубчатых элементов и высокая стоимость труб ограничивают их применение.

Прямоугольные гнуто замкнутые сечения обладают почти теми же преимуществами, что и трубчатые, позволяют упростить узлы сопряжения элементов и нашли широкое применение. Однако, фермы из гнуто замкнутых профилей с бесфасоночными узлами требуют высокой точности изготовления.

Технологические трудности не позволяют изготавливать гнутые профили толщиной более 10-12 мм. Это ограничивает возможность их использования. Кроме того, большие пластические деформации в углах гиба снижают хрупкую прочность стали.

Часто сечения элементов ферм принимаются из разного вида профилей: пояса из двутавров, решетка из гнутозамкнутых профилей или пояса из тавров, решетка из парных или одиночных уголков. Такое решение оказывается более рациональным.Сжатые элементы ферм следует проектировать равноустойчивыми в двух взаимно перпендикулярных направлениях.

Подбор сечений верхнего сжатого пояса

Расчетное усилие для стержня верхнего пояса фермы является сжимающее усилие . Расчетная длина в плоскости фермы = 3 м, т.е. равна расстоянию между узлами верхнего пояса. Расчетная длина из плоскости фермы равна расстоянию между узлами связей по верхнему поясу = 6 м. Учитывая разные расчетные длины целесообразно принять не равнополочные уголки, поставленные меньшими полками вместе.

Исходя из значения расчетного усилия, принимаем толщину фасонки 12 мм.

Устойчивость элементов сплошного сечения при центральном сжатии согласно п.7.1.3 СП 16.13330.2011 вычисляется по формуле:

Из данной формулы следует, что требуемая площадь сечения элемента верхнего пояса фермы:

= ,

где – коэффициент устойчивости при центральном сжатии, в первом приближении принимаем = 0,6;

= 1 – коэффициент условий работы, принимаемый по табл.1 СП 16.13330.2011.

По ГОСТу принимаем сечение из двух неравнополочных уголков, для которых А_факт; ; ; = ; = . Тогда максимальная гибкость = , условная гибкость:

= .

Определяем значение коэффициента устойчивости по формуле:

= ,

где – коэффициент, вычисляется по формуле:

= 9,87(1 – + + ,

где коэффициенты = 0,04 и = 0,14, принимаемые по табл. 7 СП 16.13330.2011 для сечения типа с.

Выполняем проверку по прочности:

= ≤ 1.

Выполняем проверку условия по гибкости:

< ,

где – предельная гибкость сжатого элемента, определяемая согласно табл.32 СП 16.13330.2011: = 180 - 60 ,где = .

Дата добавления: 2018-06-01; просмотров: 340; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

12 3 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!