КАТЕГОРИИ:
Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)
Пределение усилий в стержнях фермы 6 страница
|
|
|
|
толщина - не менее 
15м и более.
Геометрическая схема ф. опр-ся очертанием поясов и видам решетки. По очертанию поясов ф. бывают: 1) Трапециевидные (уклон=1/8-1/12); 2) ф. с парал-ми поясами, с уклоном вовнутрь 1,5% со обеих сторон; 3) односкатные фермы; 4) треугольные ф. 5) ф. полигонального очертания. Подбор очертания поясов зависит от назначения фермы, вида кровли, системы водоотлива и экономических показателей.
Решетка ф. работает на поперечную силу и обеспечивает геометрическую неизменяемость констр. фермы. Наиболее рациональной считается треуг-я сис-ма решетки с углом наклона к поясам 450-500. Эта решетка дает наименьшее число узлов и наименьшую суммарную длину всей решетки.
Сущесв. спец-ая сис-ма решеток: 1) шпренгельная решетка, прим-ся в тех случаях, когда необходимо уменьшить расчетную длину сжатого элемента и когда необх-мо уменьшить расстояние м/у узлами верхнего пояса для восприятия нагрузки; 2) крестовая решетка; 3) ромбическая; 4) Полуромбическая. Рациональны при большой поперечной силе.
Геометрические схемы ферм в производственных зд. унифицированы. При пролетах 18м, 24м высота ф. 2,25м. При 30м, 36м – 3,15м.
Ф. рассчитывают на постоянную (собствен. вес кровли, фермы, прогонов и связи), кратковременную атмосферную (от снега, ветров. нагр. обычно разгружает ф. и обычно не учит-ся), кратковременную технологическую (от подвесного подъема транспортного оборудования). Обычно на легкие ф. нагрузка прикладывается в узлах. Для удобства расчета усилие в стержнях фермы опред-т от каж. вида нагр. Если ф. примыкает к колонне сбоку, и конструкция узлов обеспечив. жесткое сопряжение ф. с колонной, то дополнительно на ф. будут действовать рамные моменты. Одновременно на ф. будет передаваться распор (равный продольной силе ригеля).
Для подбора сечения стержней ферм, вначале следует определить расчетные усилия в каж. элементе ф.. Задаемся гибкостью λ0 →φ0. 
По сортаменту определяем фактическую площадь → ix → 
; iy → 
; Из них выбираем макс.гибкость→φminz → 
.
В узлах ферм рассчитывают сварные швы на усилие, возникающее в стержнях. Нормами рекомендуется приваривать элементы решетки к фасонке фланговыми швами по перу или обушку с выводом швов на торец уголка 20мм. В узлах швы желательно не пересекать. Толщина фасонок принимается в зависимости от действующего усилия.
Для обеспечения устойчивости сжатых элементов верхней части фермы служат связи по покрытию. Их располагают: 1) в плоскости верх. поясов стропильных ферм (поперечные связевые фермы и продольные элементы м/у ними); 2) в плоск-ти нижн. поясов ф. (поперечная и продольная связевая ф.); 3)вертикальные связи (м/у стропильными фермами); 4)по фанарям.
где Апл, Wпл — площадь и момент со-противления плиты; В, L — ширина и длина плиты
Рис. 14.17(а, б,в)
Так как плита лежит на фундаменте свободно, для восприятия возможного растяжения устанавливают анкерные болты, которые являются расчетными элементами.
Ширина плиты принимается на 100—200 мм шире сечения колонны. Тогда из условия прочности бетона фундамента на сжатие
Расчет выполняют на комбинацию усилий N и М, дающую наибольшее краевое сжатие бетона.
Для обеспечения жесткости плиты и уменьшения ее толщины в базе устанавливают траверсы и ребра.
В легких колоннах применяют базы как с одностенчатои (см. рис. 14.16 а),
так и двустенчатой траверсой из листов или двух швеллеров (см. рис. 14.16, в). Для более мощных колонн устраивают двустенчатые траверсы из листов. Траверсы могут быть общими для полок колонны (см. рис. 14.16, в)
и раздельными (см. рис. 14.16, г).
Общие траверсы приваривают к пол-кам колонны наружными швами. Они работают как двухконсольные балки под действием отпора бетона фун-дамента и усилия в анкерных болтах. Швы крепления траверсы воспри-нимают только сдвигающее усилие. Такие траверсы целесообразны при небольшой ширине колонны (до 500—700 мм). При большей ширине колонны более экономичны и удобны для сварки раздельные траверсы. Каждая траверса приваривается к по-лке колонны двумя швами и работает как консоль от отпора
бетона или уси-лия в анкерном болте. Швы крепления траверсы воспринимают момент и сдвигающее усилие.Так как напряжения в бетоне фундамента под плитой распределяются неравномерно, при определе-нии моментов на различных участках величину
Центр плиты совмещают с центром тяжести ветвей, в противном случае в ветви колонны появляется дополни-тельный момент.Базу каждой ветви рассчитывают на свою комбинацию изгибающего момента и продольной силы, дающую наибольшие усилия сжатия в ветви в нижнем сечении колонны.
При значительном изгибающем мо-менте и небольшой продольной силе в одной из ветвей может возникнуть растягивающее усилие. Это усилие воспринимается анкерными болтами и определяется по формуле
Из условия появления растягивающих усилий в анкерных болтах в сочетании учитываются нагрузки, для которых
M/N > y1(2)/hн
Анкерные болты располагают по оси ветвей и закрепляют на столиках или с помощью анкерной плитки.
Конструкция базы должна обеспечивать удобство прихватки деталей при их сборке и доступность сварки всех швов. При проектировании базы следует учитывать способ установки колонны на фундамент.Основным в настоящее время является безвы-верочный способ Сущность его заключается в том, что первоначально на фундамент устанав-ливают опорные плиты с верхней фре-зерованной поверхностью. Выверку плит и установку их в проектное положение выполняют с помощью установочных болтов (рис. 14.19).
Рис 14 19. Опорные плиты баз при безвыверочном методе монтажа
1— плита, 2 —подливка, 3 — установочный болт для рихтовки плиты под колонну, 4— анкерньые болты
После выверки под плиты подливают цементный раствор. Торец колонны при изготовлении фрезеруют. На монтаже колонну устанавливают по осевым рискам на опорную плиту. Затем на анкерные болты надевают анкерные плитки и затягивают болты. После установки колонны ее стержень приваривают к плите конструктивными швами.
Рама безшарнирного типа является наиболее жесткой и экономичной, почему она и является основным типом поперечной конструкции стального каркаса промышленных зданий. Различают два типа ригеля рамы — решетчатый (стропильная ферма) и сплошной (балочного типа). Наиболее распространенным типом ригеля является решетчатый как более легкий и жесткий. Сплошной ригель наряду с серьезными недостатками (большой вес, меньшая жесткость) имеет и некоторые преимущества перед решетчатым: меньшую строительную высоту (высота ригеля около 1/18 / 1/20 пролета), удобство транспортировки, меньшую трудоемкость изготовления (особенно при применении автоматической сварки), удобство монтажа. Поскольку, однако, вес сплошных ригелей заметно возрастает с увеличением пролета, применение их ограничено.
Опорный момент в раме с решетчатым ригелем 
Стропильную ферму, являющуюся, как уже указывалось, в промышленных зданиях со стальными колоннами элементом рамы — ригелем, в целях большей поперечной жесткости цеха, как правило, жестко соединяют с колоннами. При такой конструкции ферма получается защемленной по концам, в результате чего на опоре, кроме опорной реакции, возникает еще и опорный момент М0. Разделив опорный момент М0 на высоту фермы у опоры h0, получим горизонтальные силы Н (пара сил), которые воздействуют на ферму и на колонны: 
Опорные моменты определяются при решении рамы общими методами строительной механики. В зависимости от направления горизонтальных сил Н одни элементы фермы этими силами догружаются (дополнительно к вертикальным нагрузкам), другие — разгружаются. Обычно определяют усилия в стержнях от двух комбинаций опорных моментов, создающих наихудшие условия для работы поясов и для работы раскосов.
Жесткое соединение фермы с колонной осуществляется по типу, показанному на фигуре. Здесь в нижнем опорном узле передача опорного давления и горизонтальной силы H (появляющейся в результате углового момента рамы) осуществляется раздельно. Опорная фасонка, выполненная в виде сварного тавра, передает опорное давление А на опорный столик (через строганые поверхности), причем опорная планка для большей четкости передачи выпускается на 10 — 20 мм. Ее толщина принимается равной 16 — 20 мм. Расчетные нагрузки
Поперечные рамы промышленных зданий рассчитываются на следующие нагрузки:
1. собственный вес кровли и конструкций покрытия;
2. вес снега;
3. вес стен (при оттирании стен на каркас);
4. вертикальное давление от кранов;
5. давление ветра на стены и фонари здания.
Первые четыре вида нагрузок относятся к основным воздействиям, ветровая нагрузка является дополнительным воздействием.
Нагрузки на поперечную раму
Древесину можно защитить от гниения применив антисептики. Антисептирование древесины можно осуществлять несколькими способами: поверхностной обработкой, пропиткой под давлением, а также обмазкой антисептическими пастами. Для антисептирования можно использовать водорастворимые, органорастворимые, масляные антисептики, также возможно применение антисептических паст.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Водорастворимые антисептики служат для пропитки древесины, которая в процессе эксплуатации будет защищена от непосредственного увлажнения и вымывающих воздействий воды. Органорастворимые антисептики являются высокотоксичными препаратами, которые хорошо проникают древесину. Их применяют в тех случаях, когда необходимо ввести в древесину трудновыщелачиваемые антисептики без последующей сушки элементов конструкций и изделий. Масляные антисептики, такие как каменноугольное масло, антрацитовое масло, сланцевое масло и другие, не выщелачиваются водой, поэтому их применяют для глубокой пропитки деревянных элементов, увлажнение которых происходит непосредственно в процессе эксплуатации Элементы открытых сооружений, которые обработаны пастой, необходимо защитить гидроизоляционным покрытием.
Для того, чтобы защитить древесину от возгорания, также возможно применение конструктивных мер, суть которых заключается в отдалении деревянных частей сооружений от источников нагревания, а также в покрытии деревянных конструкций штукатуркой, асбестовым картоном, асбестоцементными листами. Помимо всего прочего, на деревянные конструкции наносят специальные огнезащитные составы или же пропитывают древесину химическими веществами – так называемыми антипиренами.
Огнезащитное действие антипиренов заключается в том, что одни из них при нагревании древесины образуют пленку, предотвращая доступ кислорода к древесине, а другие при высокой температуре выделяют газы, препятствующие горению. На рынке товаров имеется большое количество составов, которые осуществляют комбинированную защиту древесины от гниения или возгорания.
,
где N - расчётная продольная сила;
R p - расчетное сопротивление древесины растяжению вдоль волокон, определенное с учетом всех необходимых коэффициентов условий работы (коэффициенты условий работы даны на стр. 26);
F нт - площадь нетто поперечного сечения элемента.
Центрально-сжатые элементы. Длина сжатых элементов значительно больше, чем размеры поперечного сечения, поэтому разрушаются эти элементы не как малые стандартные образцы - только от сжатия, а в результате потери устойчивости, которая происходит значительно раньше, чем напряжения сжатия достигают своего предела. Эта особенность работы сжатых элементов называется явлением продольного изгиба и учитывается введением в расчетную формулу коэффициента продольного изгиба φ.
Коэффициент продольного изгиба ф представляет собой отношение критического напряжения σкр (напряжения, при котором стержень начинает терять устойчивость) к среднему временному пределу прочности древесины на сжатие вдоль волокон R врср:
Коэффициент φ условно можно рассматривать как поправочный коэффициент, на который надо умножить средний временный предел прочности древесины на сжатие, чтобы получить критическое напряжение упругого стержня:σкр = φ R врср. Коэффициент φ ≤ 1, что свидетельствует о неполном использовании прочностных свойств материала. Гибкость элементов определяется в зависимости от их расчетной длины и радиуса инерции поперечного сечения по формуле 
, 
.
С учётом вышесказанного расчёт центрально-сжатых элементов производится по формулам:
на прочность 
, на устойчивост 
.
Подбор сечения: 
.
Изгибаемые элементы
При расчёте на поперечный изгиб принимается линейное распределение нормальных напряжений по высоте сечения. Расчёт ведётся на прочность и жесткость. Расчёт на прочность выполняется по формуле.
Расчёт на устойчивость плоской формы деформирования изгибаемых элементов прямоугольного постоянного сечения производится по формуле
где М - расчетный изгибающий момент на рассматриваемом участке l р; W бр - максимальный момент сопротивления брутто на рассматриваемом участке l р; φм - коэффициент устойчивости изгибаемых элементов.
где l р - расстояние между опорами элемента, а при наличии раскреплений сжатой кромки элемента в промежуточных точках от смещений из плоскости изгиба, l р - расстояние между этими точками;
b, h - ширина и максимальная высота сечения элемента на участке l р;
kф - коэффициент, зависящий от формы эпюры изгибающего момента на расчетной длине l р
Проверяются скалывающие напряжения при изгибе по формуле Журавского
где Q - расчетная поперечная сила; S бр- статический момент брутто сдвигаемой части поперечного сечения элементаотн осительно нейтральной оси; J бр - момент инерции брутто поперечного сечения элемента относительно нейтральной оси;- b расч - расчетная ширина поперечного сечения элемента. R ск - расчётное сопротивление древесины скалыванию вдоль волокон при изгибе с учетом всех необходимых коэффициентов условий работы;
Косой изгиб.
Явление косого изгиба возникает в элементах прямоугольного сечения, когда направление действующей нагрузки не совпадает с направлением одной из главных осей сечения (рис. 3.4,а). В условиях косого изгиба работают прогоны скатных покрытий.
Проверка прочности при косом изгибе производится по формуле:
Проверка жёсткости при косом изгибе производится по полному прогибу, равному геометрической сумме прогибов fx и fy:
Расчет на устойчивость плоской формы деформирования изгибаемых элементов.
,
где М – максимальный изгибающий момент на рассматриваемом участке lp; mδ и mф – балочный коэффициент и коэффициент формы (применяются такими же, как и при расчете прочности).
Проверка прочности по скалывающим напряжениям в сечении с максимальной поперечной силой выполняется по формуле Журавского
,
где Q – поперечная сила, Sбр – статический момент относительно нейтральной оси той части площади сечения, которая расположена выше или ниже проверяемого шва, Jбр – момент инерции сечения, b – ширина балки, и при двутавровом сечении – ширина стенки (b=bст).
4. Расчет по прогибам.
СНиП II-25-80 дает формулу для определения наибольшего прогиба шарнирно-опертых балок в виде:
,
где f0 – прогиб балки постоянного сечения высотой h без учета деформаций сдвига, для загруженной равномерно-распределенной нагрузкой 
,h – наибольшая высота сечения, l – пролет балки, k – коэффициент, учитывающий влияние переменности высоты сечения, для балки постоянного сечения k=1, с – коэффициент, учитывающий влияние деформации сдвига от поперечной силы.
Значение коэффициентов k и с для основных расчетных схем балок даны в приложении СНиП.
При проверке балки по прогибам должно выполняться условие
, 
Кроме основных проверок в ряде случаев выполняются дополнительные проверки. К таким проверкам относятся проверка на смятие опорной площадки балки, проверка напряжений растяжения в гнутых балках и т.п.
|
|
|
|
|
Дата добавления: 2015-06-30; Просмотров: 611; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!