Документ Microsoft Word

42. Работа и расчет раскосной решетки колонн.

В. Расчет раскосной решетки. Элементы раскосных решеток колонн работают на осевые силы от продольной деформации стержня колонны и от поперечной силы при изгибе колонны

Если—напряжение в колонне от продольной силы N, то сокра­щение длины колонны на протяжении панели длиной а 

 

Где - напряжение в раскосе от сжатия колонны.

Поскольку ,

                                                  

К этому напряжению должно быть прибавлено напряжение от действия поперечной силы продольного изгиба Q  (рис. VIII.17.б)

Усилие в раскосе   

Где Q-поперечная сила; n-число раскосов в одном сечении колонны,расположенных в двух параллельных плоскостях.

Напряжение      

Суммарное напряжение     

Коэффициент берут по гибкости раскоса, определяемой по наименьшему радиусу инерции сечения уголка; коэффициент условий работы m , учитывающий одностороннее прикрепление раскоса из одиночного уголка, равен 0,75

Усилия в раскосах решетки обычно невелики и требуют уголков не­больших сечении. В сварных колоннах следует применять уголки не ме­нее 40x5 мм.

Распорки служат для уменьшения расчетной длины ветви колонны и обычно принимаются таким же сечением, как и раскосы.

Поперечная сила Q создает в одной из ветвей колонны дополнительное сжимающее усилие, в .другой— такое же по величине растягиваю­щее. Эти дополнительные усилия по сравнению с осевой сжимающей слой в колонне незначительны и поэтому в расчете не учитываются.

49. Определение нагрузок для расчета ферм, загружения, статический расчёт и определение расчетных усилий в стержнях ферм.

Вся нагрузка, действующая на ферму, обычно бывает приложенной к узлам фермы, к которым прикрепляются элементы поперечной конструкции (например, прогоны кровли или подвесного потолка), передающие нагрузку на ферму. Если нагрузка приложена непосредственно в панели, то в основной расчетной схеме она также распределяется между ближайшими узлами, но при этом дополнительно учитывается местный изгиб пояса от расположенной на нем нагрузки: на опоре (в узле) - как на опоре неразрезной балки; в пролете - как в пролете неразрезной балки с умножением величин моментов на коэффициент 1,2.

Для удобства расчета рекомендуется определять усилия в стержнях ферм отдельно для каждого вида нагрузки. Так, в стропильных фермах следует составлять расчетные схемы отдельно для следующих нагрузок: постоянной, в которую входит собственный вес фермы и вес всей поддерживаемой конструкции (кровли с утеплением, фонарей и т. п.); временной - нагрузки от подвесного подъемно-транспортного оборудования, нагрузки полезной, действующей на подвешенное к ферме чердачное перекрытие, и т. п.; кратковременной, атмосферной - снег, ветер.

Постоянная, временная и снеговая нагрузки относятся к основному сочетанию нагрузок, и расчет на них ведется с учетом установленных значений коэффициентов перегрузки; ветер при расчете обычных стропильных ферм относится к особому сочетанию нагрузок.

В отдельных узлах к нагрузке, прибавляется нагрузка от веса фонаря.

Снег - нагрузка временная, которая загружает ферму лишь частично загружение снегом одной половины фермы может оказаться невыгодным для средних раскосов.

Расчетную узловую нагрузку от снега определяют по формуле:

Где Pc-вес снегового покрова на 1 м2 горизонтальной проекции кровли, nc-коэффициент перегрузки для снеговой нагрузки

Значение РC должно определяться с учетом возможного неравномерного распределения снегового покрова около фонарей или перепадах высоты здания.

Давление ветра учитывается только на вертикальные поверхности, а также на поверхности с углом наклона к горизонту более 30°, что бывает в башнях, мачтах, эстакадах, а также в крутых треугольных стропильных фермах и фонарях. Ветровая нагрузка, как и другие виды нагрузок, приводится к узловой. Горизонтальная нагрузка от ветра на фонарь при расчете стропильной фермы, как правило, не учитывается, так как ее влияние на работу фермы незначительно.

При расчете ферм со стержнями из уголков или тавров предполагается, что в узлах системы - идеальные шарниры, оси всех стержней прямолинейны, расположены в одной плоскости и пересекаются в узле в одной точке (в центре узла). Стержни такой идеальной системы работают только на осевые усилия. Напряжения, найденные по этим усилиям, являются основными. В связи с фактической жесткостью узловых соединений в стержнях фермы возникают дополнительные напряжения, которые при отношении высоты сечения стержня к его длине, равном Vis, расчетом не учитываются, так как они не влияют на несущую способность конструкции. пролетный момент в крайней панели

пролетный момент промежуточных панелей

момент в узле (опорный)

Кроме того, в стержнях фермы возникают напряжения от моментов в результате неполного центрирования стержней в узлах. Эти напряжения, не являющиеся основными, как правило, расчетом не учитываются, так как по малости допускаемых в фермах эксцентриситетов они лишь незначительно влияют на несущую способность ферм.

Смещение оси поясов ферм при изменении сечений не учитывается, если оно не превышает 1,5 % высоты пояса.

50 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. 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.

44. Виды операния: 1. шарнирное (опирание конструкции сверху). Передача нагрузки происходит через опорное ребро или фланец на опорную плиту, которые пристрагиваются друг к другу. Через промежуток ребра реакция передается на стержень колоны.   2. жесткое опирание (примыкание конструкции сбоку). Опорный столик и опорное ребро строгать, чтобы плотнее стояли друг к другу. Опорную плиту назначают толщиной 20-30мм. мм Обычно длина швов, приваривающих вертикальные рёбра к плите оголовка недостаточно для передачи усилия N, поэтому N передаем через смятие торца вертикального ребра (торец фрезеровать), а швы назначают конструктивно. Высоту ребра определяем по длине вертикальных швов, приваривающих ребро к стенкам колонны.   Проверяем ребро на срез: Проверяем напряжения в швах, прикрепляющие ребра оголовка к плите при kf=10 мм.

46. Существует два типа баз — общая и раздельная. Для сплошных, а также легких сквозных колонн применяют общие базы(рис.1). Для лучшей передачи момента  на фундамент база внецентренно сжатой колонны  развивается в плоскости действия момента; центр плиты обычно совмещается с центром тяжести колонны. Если  момент    одного знака   по абсолютному значению значительно больше момента другого знака, возможна конструкция базы с плитой, смещенной в сторону действия большего момента. Под плитой в бетоне фундамента возникают нормальные напряжения п. (рис. 14.17,6),определяемые по формулам внецентренного сжатия (14.32)

При большом значении изгибающего момента второй член формулы 14.32) может оказаться больше первого и под плитой возникают растягивающие напряжения. Так как плита лежит на фундаменте свободно, для восприятия возможного растяжения устанавливают анкерные болты, которые в отличие от базы центрально-сжатой колонны являются расчетными элементами. Ширина плиты принимается на 100— 200 мм шире сечения колонны. Тогда из условия прочности бетона фундамента на сжатие  из формулы (14.32) можно определить длину плиты

Расчет выполняют на комбинацию усилии N и Л(. 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 одностенчатой (см. рис. 14.16.а), так и двустенчатой траверсой из листов или двух швеллеров (см. рнс. 14.16, в). Для более мощных колонн устраивают двустенчатые траверсы из листов. Траверсы могут быть общими для полок колонны (см. рис. 14.16, «) и раздельными (см. рис. 14.16,*). Общие траверсы приваривают к полкам колонны наружными швами (сварка во внутренней полости затруднена). Они работают как двух-консольные балки под действием отпора бетона фундамента и усилия в анкерных болтах. Швы крепления траверсы воспринимают только сдвигающее усилие. Такие траверсы целесообразны при небольшой ширине колонны (до 540—700 мм). При большей ширине колонны более экономичны и удобны для сварки раздельные траверсы (см. рис. 14.16, г). Каждая траверса приваривается к полке колонны двумя швами и работает как консоль от отпора бетона или усилия в анкерном болте. Швы крепления траверсы воспринимают момент и сдвигающее усилие.

Рис. 1. Общие базы внецентренно-сжатых колонн. а) легкой сплошной колонны с одностенчатой траверсой, б) легкой решетчатой колонны,в) двухступенчатая база с общими траверсами, г) двухступенчатая база с раздельными траверсами. 1- анкерные болты, 2- анкерные плитки.

48.