Подбор и проверка сечений стержней фермы

Ферма

Постоянная нагрузка. Нагрузка от покрытия.

Снеговая нагрузка. Расчетная нагрузка:

Подбор сечений стержней стропильной фермы и их проверку целесообразно производить в табличной форме

При подборе сечений стержней фермы особое внимание сле­дует обратить на определение их расчетных длин и компоновку сечений.

Различают расчетную длину стержня в плоскости (lх).и из плоскости (ly)фермы. Расчетная длина поясов фермы в плоскости принимается равной расстоянию между узлами (т.е. длине пане­ли), а из плоскости - расстоянию между точками закрепления узлов. Верхний пояс закрепляется из плоскости панелями или плитами покрытия, приваренными к нему. Так как опирание кровли происходит в узлах, то расстояние между узлами равно расчетной длине из плоскости. Таким образом, для верхнего поя­са L_x = L_y = d (d - длина панели фермы). Нижний пояс закрепляется от смещения из плоскости распорками (см. рис. 1.3). Распорки всегда располагаются по краям ферм и по колоннам. В некоторых случаях возможна постановка дополнительных распорок для уменьшения расчетной длины нижнего пояса из плоскости ферм. Таким образом, для нижнего пояса ly равно расстоянию между распорками.

Элементы фермы

Обозначение стержня

Сечение

Площадь А

Расчетное усилие N кН

Рассчетные длины

Радиусы инерции, см

Гибкости

Коэффициент условий работы

коэффициент для сжатых стержней

Напряжение

Lx

Ly

ix

iy

λx

λy

[λ]

-

+

Пояса верхний нижний

Раскосы

Стойки

Расчетная длина всех стержней решетки (раскосов и стоек) из плоскости фермы равна геометрической длине стержня l y, т.е. расстоянию между центрами тяжести узлов l. Их расчетная длина в плоскости фермы зависит от того, сколько растянутых стерж­ней примыкает к сжатому стержню. Если с одной стороны сжато­го стержня решетки примыкают два растянутых стержня пояса, создающих частичное защемление, то для получения расчетной длины (l x) геометрическую длину (l) следует умножить на коэф­фициент приведения длины µ= 0,8. Таким образом, для таких стержней l х = 0,8 l, l y = 1.

В остальных случаях l х = l y = 1 (например, опорный раскос фермы).

Соотношение расчетных длин l y и l х в основном определяет конструктивную форму сечения стержня.

С целью обеспечения равноустойчивости сжатых стержней при l х = 0,8 l целесообразно применение равнобоких уголков, а при l х = l y следует скомпоновать стержень из двух неравнобоких уголков, соединенных большими полками. Исключение может составить верхний пояс фермы, у которого l х = l y, его целесооб­разно составить из двух равнобоких уголков либо широкополоч­ного тавра, что обеспечит ему большую устойчивость из плоско­сти при перевозке и монтаже. Нижний пояс фермы рекомендует­ся скомпоновать из неравнобоких уголков, соединенных мень­шими полками, либо из широкополочного тавра. Растянутые рас­косы решетки обычно составляют из двух равнобоких уголков

Подбор сечения стержней фермы начинают с элементов, имеющих большее усилие. Требуемую площадь двух уголков сжатого стержня определяют по формуле

где N - расчетное усилие в стержне;

- коэффициент продольного изгиба, которым ориентировоч­но задаются при подборе сечения поясов ( = 0,65... 0,85) и сече­ний стержней решетки ( = 0,4... 0,7);

- расчетное сопротивление стали;

- коэффициент условий работы.

Затем по сортаменту подбирают близкие по требуемой площа­ди уголки либо широкополочные тавры, из которых в соответст­вии с приведенными выше рекомендациями компонуется сечение стержня. Следует стремиться принимать уголки с возможно бо­лее тонкими полками. Для этого выписывают необходимые гео­метрические характеристики сечения А, и и определяют гиб­кости стержня в плоскости и из плоскости фермы, :

;

Гибкость сжатых стержней ограничена; она не должна пре­вышать значений гибкости, приведенных в табл. 5.3.

Удовлетворив условия предельной гибкости, проверяют на­пряжения в стержне:

где - коэффициент продольного изгиба, принимаемый по большей гибкости;

А - площадь сечения двух принятых уголков или тавров.

№ п/п	Элементы конструкций	λ
	Пояса и опорные раскосы фермы	180-60α*
	Прочие элементы фермы	210-60α*
	Верхние пояса стропильных ферм, остающиеся незакрепленными в процессе монтажа
	Стержни, служащие для уменьшения расчетной длины сжатых стержней

Проверку подобранных сечений сжатых элементов решетки, имеющих гибкость более 60, необходимо производить с учетом коэффициента условий работы = 0,8. Во всех остальных случа­ях = 0,95,

Если напряжение окажется больше расчетного сопротивления, следует выбрать уголки с большей площадью и в том же порядке Снова произвести проверку принятого сечения.

Следует также попытаться применить уголки меньшего ка­либра, если про верка показывает, что недонапряжение составляет от 5 до 15 %.

Требуемая площадь сечения растянутых стержней определяет­ся по формуле

По сортаменту определяют ближайшие большие по площади уголки, компонуют сечение и выписывают геометрические характеристики сечения , и - Определяют гибкости стержня Гибкость растянутых стержней также нормирована: где

Если гибкость подобранного элемента нс провосходит пре­дельной, то проверяют прочность стержня по формуле

где = 0,95.

В фермах пролетом 24 м сечение пояса, подобранного по наи­большему усилию, принимают для всех панелей пояса; в фермах больших пролетов - в случае, если усилия в панелях отличаются более чем на 30 %, может быть принято решение об изменении сечения пояса. Сечение пояса может изменяться в пределах от­правочного элемента фермы. Такой стык поясов производится на заводах по изготовлению металлоконструкций.

Гибкость стержней нижнего пояса принимается . Сечения средних раскосов ферм, в которых по расчету на полную симметричную нагрузку получено небольшое растяжение, следует подбирать по предельной гибкости на сжатие. Это объяс­няется тем, что при односторонней снеговой нагрузке в них мо­жет появиться сжатие.

Подбор сечений этих стержней ведут следующим образом: зная расчетные длины l х и l y и предельную гибкость , оп­ределяют требуемые минимальные радиусы инерции и

;

Затем по сортаменту подбирают уголки и компонуют сечение, отвечающее данному условию:

Для любых стержней ферм не следует применять уголки, раз­мер которых менее 50х5 мм. При определении радиусов инерции сечения из двух уголков относительно вертикальной оси необхо­димо знать расстояние в свету между уголками, которое равно толщине фасонок фермы. Эта толшина зависит от величины уси­лия, возникающего в опорном раскосе, и может быть принята по таблице

Рассчетное усилие в опорном раскосе кН	до 250	251…400	401…600	601…1000	1001…1400	1401…1800	1801…2300
Толщина фасонок t мм

Определив необходимые сечения всех стержней фермы, нуж­но проследить, чтобы уголков различных типоразмеров было не более 5-6 в фермах пролетом 24 м и 7-8 - в фермах больших про­летов. Если ИХ окажется больше, близкие по площади сечения следует принять по большему уголку, уменьшив тем самым чис­ло типоразмеров.

При конструировании стержней следует обратить внимание на размещение соединительных прокладок, обеспечивающих совме­стную работу двух уголков, составляющих стержень (рис. 5.1).

Соединительные прокладки f3 сжатых стержнях ставятся на расстояниях не более 40 и не менее двух прокладок на стержне, а в растянутых не более 80 ( - радиус инерции одного уголка относительно оси, параллельной плоскости прокладки).

Дата добавления: 2014-11-16