Столбов А.В. Металлические конструкции

Подождите немного. Документ загружается.

 

пр

lqq





Моментами от узловых эксцентриситетов, которые возникают

при неполной центровке стержней в узлах, как правило,

пренебрегают. При наличии внеузловой нагрузки величина

изгибающего момента определяется по приближенной формуле

9,0





где F – величина внеузловой нагрузки;

0,9 – коэффициент, учитывающий неразрезность пояса.

Усилия в стержнях фермы от подвесного подъемно –

транспортного оборудования определяются по линиям влияния. С

целью упрощения расчетов влияние подвесных кранов можно учесть,

используя данные таблиц 2.1, 2.19, 2.30, 2.35, 2.53, [10] об

эквивалентной нагрузке на 1м

покрытия от подвесных кранов.

Подбор сечений стержней фермы удобно выполнять в табличной

форме. В таблице указываются расчетные усилия в стержнях, тип и

размеры сечения, площадь сечения, расчетные длины, радиусы

инерции сечений, гибкости и предельные гибкости, значения

коэффициентов продольного изгиба (для сжатых стержней),

коэффициенты условий работы, данные проверок прочности

растянутых стержней или проверок устойчивости сжатых стержней.

Тип сечения стержней выбирается студентами самостоятельно.

Для поясов и решетки фермы допускается использовать стали разной

прочности, однако следует учитывать, что при больших гибкостях

стержней применение сталей высокой прочности для сжатых

элементов экономически нецелесообразно. Количество различных

калибров профиля в легких фермах не должно превышать 6 – 8 штук.

С целью снижения трудоемкости изготовления в фермах пролетом

до30 м сечения поясов по длине, как правило, не изменяются.

Расчетные длины элементов в плоскости фермы можно

подсчитать по формуле





где



– коэффициент расчетной длины;

– геометрическая длина элемента, равная расстоянию между

центрами узлов.

Для поясов, опорных раскосов, опорных стоек

1



Коэффициент

9,0



для промежуточных элементов решетки ферм с

прикреплением элементов решетки к поясам впритык (например,

бесфасоночные соединения элементов трубчатых ферм).

Коэффициент

8,0



для промежуточных элементов решетки ферм

из парных уголков, ферм с поясами из широкополочных тавров и т.п.

Расчетные длины элементов из плоскости фермы

равны

расстояниям

между центрами узлов, закрепленных от смещения из

плоскости фермы (кроме промежуточных элементов решетки,

прикрепляемых к поясам впритык, для которых

9,0 ll



Гибкости сжатых элементов поясов, опорных раскосов и стоек,

передающие опорные реакции, не должны превышать предельных

значений



 60180

где









– коэффициент, принимаемый не менее 0,5;

N – усилия в рассматриваемом стержне;



– коэффициент продольного изгиба, определяемый по таблице

72 [7]; при внецентренном загружении стержней вместо

коэффициента



определяется коэффициент



(таблица 74 [7]);

А – площадь сечения стержня;

– расчетное сопротивление материала стержней;



– коэффициент условий работы, принимаемый по таблице 6

[7].

Для остальных сжатых элементов решетки ферм



 60210

Для растянутых стержней ферм при статистических нагрузках



=400. Предельная гибкость верхнего пояса из плоскости фермы в

процессе монтажа



=220.

При подборе сечений сжатых стержней первоначально можно

принять

1



, а затем, в случае превышения фактических гибкостей

значения

120



(или

150



), уточнить величины предельных

гибкостей с учетом коэффициента

15,0 



. Задавшись гибкостью

8060





для элементов верхнего пояса, опорных раскосов и стоек

или

120100





для промежуточных стержней решетки, можно

подсчитать требуемую площадь сечения А

тр

и ориентировочные

радиусы инерции сечения

тр,x

;

тр,y







тр

;

тр,



i 

;

тр,



i 

где



– начальное значение коэффициента продольного изгиба,

определяемое в зависимости от гибкости λ

По таблицам сортамента с учетом требуемой площади и

радиусов инерции подбирается подходящий калибр профиля,

подсчитываются фактические гибкости и выполняется проверка

стержня на устойчивость









min

где φ

min

– коэффициент предельного изгиба, определяемый в

зависимости от наибольшей гибкости (





или





При большом несоответствии требуемых значений площади и

радиусов инерции с данными сортамента, в случае неточного выбора

начального значения гибкости, выполняют расчет во втором

приближении с использованием промежуточных значений площади

сечения.

Слабонагруженные сжатые и растянутые стержни решетки

подбираются по предельной гибкости. Для этого вычисляется

минимальный радиус инерции и по нему принимается сечение с

наименьшей площадью без проверки напряжений.

Требуемая площадь сечения растянутых стержней определяется

по формуле

сy







тр

После подбора по сортаменту калибра профиля с ближайшим

большим значением площади выполняется проверка принятого

сечения на прочность с учетом ослаблений отверстиями.

При подборе сечений внецентренно сжатых стержней задаются

гибкостью λ

, определяют радиус инерции





ориентировочную высоту сечения





, где δ

– коэффициент,

определяемый в зависимости от типа сечения по таблице 26. Затем

подсчитываются приведенный относительный эксцентриситет

условная гибкость









;





где η – коэффициент влияния формы сечения, определяемый по

таблице 73[7];

m – относительный эксцентриситет;



– эксцентриситет;



– радиус ядра сечения (





– для симметричных

относительно оси х сечений или



3,0

– для тавровых сечений

и сечений из парных уголков).

В зависимости от



определяется коэффициент



(таблица 74[7]) и подсчитывается требуемая площадь сечения

cye







тр

Подбор сечения по сортаменту (или компоновка составного

сечения) производится исходя из значений А

тр

. Если в первом

приближении подобрать (скомпоновать) сечение не удается,

изменяется значение гибкости



и повторяется цикл расчета.

Подобранное сечение при

20

проверяется на устойчивость в

плоскости действия момента







где А – площадь сечения стержня;

– коэффициент, определенный с учетом геометрических

характеристик подобранного сечения.

Таблица 26

Тип

сечения

Прибли-

женные

значения

коэффи-

циента



0,3 0,32 0,28 0,43



=0,41;

;

cpxx

hi 









=0,35;

;

cpxx

di 







Проверка устойчивости стержня из плоскости действия момента

производится при J

по формуле









где φ

– коэффициент, определяемый по таблице 72[7] в зависимости

от





;

c – коэффициент, вычисляемый согласно рекомендациям п. 5.31[7].

При

20

выполняется проверка прочности с учетом

ослабления сечений





где

– площадь и момент инерции сечения нетто;

у – расстояние от нейтральной оси сечения до краевых волокон.

Особенности конструирования и расчета ферм

из парных уголков.

Типы сечений стержней ферм показаны на рис. 18 .

Рис. 18. Типы сечений стержней ферм из парных уголков.

Наиболее распространенным является сечение из двух

равнополочных уголков (рис.18,а). Подобный тип сечения

обеспечивает равноустойчивость сжатых стержней решетки, т.к.

имеет большую жесткость из плоскости фермы. Сечение из

неравнополочных уголков (рис. 18 ,б) употребляется в случаях, когда

расчетные длины стержней из плоскости в два раза больше, чем в

плоскости фермы. Сечение, показанное на схеме «в», применяется для

элементов верхнего пояса при наличии сосредоточенной нагрузки,

приложенной вне узлов. Кроме того, подобные сечения обеспечивают

равноустойчивость стержней при

ll 

(т.к.

ii 

). Крестовое

сечение из двух равнополочных уголков (рис.18, г) можно применять

для средних стоек ферм.

Для обеспечения совместной работы уголков в зазорах между

ними на равных расстояниях устанавливают прокладки. Расстояние

между прокладками не должно превышать 40

для сжатых стержней

и 80

– для растянутых, где

– радиус инерции одного уголка

относительно оси, параллельной прокладке. В каждом сжатом

стержне должно быть не менее 2 прокладок.

При выборе профиля по сортаменту необходимо отдавать

предпочтение тонкостенным уголкам, т.к. они более устойчивы и

имеют минимальную площадь ослабления отверстиями под

монтажные болты. Для обеспечения необходимой жесткости стержней

при транспортировке и монтаже сечение необходимо компоновать из

уголков с размером полки не менее 56мм. Стержни ферм в узлах

центрируются по осям, проходящим через центры тяжести сечений.

Расстояние от обушка до центра тяжести сечения стержня округляется

в большую сторону кратно 5мм. Соединение элементов фермы

выполняется при помощи фасонок, размещаемых в зазоре между

уголками. Толщина фасонок

принимается исходя из наибольшего

усилия в стержнях (см. табл. 27). Допускается разница толщины

фасонок в смежных узлах до 2мм. В одном отправочном элементе

можно использовать не более двух разных толщин фасонок. Обрезка

уголков решетки производится, как правило, перпендикулярно их оси.

Для больших стержней допускается косая резка. Уголки решетки не

доводятся до поясов на расстояние

 

ммt

5040 ,206 



но не более чем на 80мм.

Очертание фасонок определяется схемой узла и длиной сварных

швов, прикрепляющих стержни к фасонке. Обычно фасонки

проектируются в виде прямоугольных пластин. Для обеспечения

плавной передачи усилий от элементов решетки к поясам фасонки

могут изготавливаться в виде трапеций. За обушки поясных уголков

фасонки выпускают на 10 - 15мм. В зонах опирания прогонов или

плит покрытия их, наоборот, не доводят до обушков поясных уголков

на 10 – 15мм и это место не заваривают.

Таблица 27

Наибольшее усилие в

стержнях решетки.

150 160-

250

260-

400

410-

600

610-

1000

1010-

1400

1410-

1800

Рекомендуемая

толщина фасонок

(мм).

6 8 10 12 14 16 18

Если толщина поясных уголков менее 10мм при шаге ферм 6м

или менее 14мм при шаге ферм 12м, то необходимо усиление

верхнего пояса ферм в местах опирания железобетонных плит

покрытия. Усиление выполняется с помощью накладок толщиной

12мм, привариваемых продольными сварными швами (расположение

сварных швов – вдоль стержня).

Стержни решетки прикрепляются к фасонкам фланговыми

швами. Концы швов выводятся на торцы стержней на 20 мм.

Суммарная расчетная длина угловых швов, прикрепляющих стержни

решетки к фасонкам, может быть определена по формулам :

- при расчете по металлу шва





ffcwf



;

- при расчете по металлу границы сплавления





fzcwz



где N – расчетное усилие в стержне.

Катеты швов принимаются не менее указанных в табл.38

[7]

величин. Катет шва по обушку уголка не должен превышать

уг

t2,1

где

уг

-толщина полки уголка. Максимальное значение катета шва по

перу рекомендуется принимать на 1÷2 мм меньше толщины полки

уголка. Для упрощения сварочных работ в одной отправочной марке

должно быть не более трех различных значений катетов швов.

Распределение по обушку и перу длины швов



прикрепляющих каждый уголок, производится обратно

пропорционально расстояниям от швов до оси стержня. С учетом

этого конструктивная длина швов по обушку

и перу

для одного

уголка может быть подсчитана по формулам

мм







;

 

мм

1 





Для равнополочных уголков коэффициент

7,0



; для

неравнополочных уголков, привариваемых к фасонке меньшей полкой





0,75 и для неравнополочных уголков, привариваемых большей

полкой





0,65. Расчетная длина каждого участка шва должна быть

не менее

k4

и не менее 40мм. Максимальная длина участка

флангового шва должна быть не более

k



Швы, прикрепляющие фасонку к поясу, рассчитываются на

разность усилий в смежных панелях пояса

NNN 

или на

равнодействующее усилие

FNN



, если к узлу приложена

сила F,











Задавшись катетом швов, можно из приведенного соотношения

определить суммарную длину сварных швов, либо при известной

длине швов – подсчитать требуемый катет.

Схема узла фермы с заводским стыком верхнего пояса показана

на рис. 19. Между торцами стыкуемых с помощью накладок поясных

уголков необходимо оставлять зазор не менее 50мм. Стык поясов

смещается в панель с меньшим усилием на расстояние 300÷500мм, а

фасонка включается в работу стыка. Горизонтальные полки

стыкуемых уголков перекрываются двумя накладками. Конструкции

узлов с заводским стыком верхнего и нижнего поясов аналогичны.

Рис. 19. Узел с заводским стыком верхнего пояса.

Расчет узлов с заводским стыком пояса может быть выполнен по

приближенной методике. Расчетное усилие в элементах пояса

принимается равным

2,1 N

где

– усилие в стержне

расположенном слева от узла;

– усилие в стержне,

расположенном справа от узла. Суммарная площадь парных

горизонтальных накладок назначается из условия равнопрочности не

менее половины площади двух поясных уголков меньшего размера

HHH

tbA 2

. При этом расчетное сопротивление материала

накладок должно быть не ниже расчетного сопротивления материала

уголков. Напряжение в элементах, перекрывающих стык (в накладках

и вертикальной фасонке), определяется по формуле

min,

2,1









где

угугg

tbA  '2

– расчетное значение площади фасонки;

уг

– ширина вертикальной полки уголка;

– расчетное сопротивление материала уголков;

- расчетное сопротивление материала фасонки;

min,y

– минимальное значение расчетного сопротивления

или

Если

, то соотношение

при определении

приближенно считается равным единице. Фактическая площадь

фасонки по сечению g-g должна быть не менее

. Суммарная

расчетная длина четырех участков сварных швов, прикрепляющих

горизонтальные накладки к поясным уголкам, определяется по

формуле







cwf



где





– усилие, приходящееся на парные

горизонтальные накладки.

Конструктивная длина каждого участка швов

мм





Суммарная расчетная длина четырех участков сварных швов,

прикрепляющих левые поясные уголки к фасонке, определяется

аналогично

cwf









где

gHg

ANNN 



лл

2,1

При определении конструктивной длины каждого участка швов

приближенно можно принять, что расстояние от обушка и пера уголка

до линии действия усилия

уг