Дипломная работа: Технология изготовления строительной фермы из прямоугольных труб
При угле наклона кровли a£25° коэффициент с =1 и приa³60° с =0. Промежуточные значения коэффициентов с определяются линейной интерполяцией.
В случае двускатного покрытия с углом наклона 200 …300 включительно учитывают второй вариант нагружения снегом: равномерно распределенная нагрузка с коэффициентом с =0,75, с одной стороны, и равномерно распределенная нагрузка с коэффициентом с =1,25, с другой.
При более сложных конфигурациях покрытия с перепадами пролетов по высоте снег сдувается на нижележащие фермы с высоких пролетов и образуется зона повышенных нагрузок (снеговые мешки). Определяют эти нагрузки по СНиП 2.01.07-85.
Расчетные узловые силы на ферму от веса снега определяют умножением расчетной погонной нагрузки на длину панели верхнего пояса d.
2. Определение усилий в стержнях фермы. Определение усилий в стержнях производится графическим или аналитическим способом. Для ферм с наклонными поясами используют графический способ при помощи диаграммы усилий Кремоны. Для этого определяют опорные реакции фермы, обозначают (цифрами и буквами) поля между силами и стержнями, строят диаграмму усилий. Расчет узлов выполняют таким образом, чтобы в каждом последующем узле было не более двух неизвестных усилий.
В некоторых случаях не все силы совпадают с узлами ферм (например, для покрытий из плит или панелей шириной 1,5 м в фермах с размером панели d=3 м). Здесь продольные усилия в элементах фермы определяют от всей нагрузки, собранной в сосредоточенные силы по узлам фермы. Сила Рm , действующая между узлами, создает в стержне дополнительный местный изгибающий момент Мm по аналогии с балкой. В результате такой элемент будет работать на внецентренное сжатие от продольной силы и местного изгибающего момента. Это учитывается при подборе сечения такого элемента.
Учитывая, что пояс неразрезной, местные изгибающие моменты, определенные как для свободно опертых балок, могут быть уменьшены на 10 % для всех панелей, кроме опорной. В конкретных случаях необходимо учитывать, что местный изгиб значительно утяжеляет ферму по сравнению со шпренгельной фермой.
3. Расчетные длины стержней ферм. Стержни фермы воспринимают продольные усилия сжатия или растяжения. Несущая способность сжатого стержня зависит от его расчетной длины и определяется потерей устойчивости.
где m — коэффициент, зависящий от способа закрепления концов стержня; l - геометрическая длина стержня (расстояние между центрами узлов).
Устойчивость стержней проверяют в двух направлениях — в плоскости фермы и из плоскости фермы, так как заранее нельзя определить, в каком из этих возможных направлений будет происходить потеря устойчивости фермы.
Несущая способность растянутых стержней не зависит от длины. Однако тонкие и длинные растянутые стержни могут провисать под влиянием собственной массы и колебаться под воздействием внешних нагрузок. В связи с этим гибкость растянутых элементов фермы ограничена нормами, и поэтому для ее определения также необходимо знать расчетные длины растянутых стержней как в плоскости, так и из плоскости фермы.
Расчетную длину всех стержней фермы принимают равной расстоянию между центрами узлов за исключением промежуточных раскосов и стоек, примыкающих к растянутому поясу. Растягивающее усилие в нижнем поясе препятствует повороту нижнего узла, поэтому стержни решетки имеют схему с шарнирным опиранием вверху и частичным защемлением внизу и их расчетная длина равна 0,8 геометрической длины, т. е. расстояния между центрами узлов. К опорному раскосу растянутый нижний пояс подходит только с одной стороны, что не обеспечивает защемления. Поэтому его расчетная длина принимается равной геометрической длине.
Устойчивость фермы из плоскости обеспечивают элементы покрытия и связи по верхним и нижним поясам. По верхним поясам укладываются прогоны или плиты покрытия. В коньке фермы обычно устанавливают связевую распорку, обеспечивающую устойчивость ферм в процессе монтажа, а также служащую опорой фермы из плоскости при наличии фонаря.
Нижний пояс фермы закрепляется системой связей по нижним поясам. За расчетную длину поясов ферм принимают расстояние между точками, закрепленными от смещения из плоскости фермы связями, плитами или прогонами с коэффициентом m—1.
У раскосов и стоек фермы в направлении из плоскости расчетная длина равна расстоянию между центрами узлов, так как небольшая жесткость поясов на кручение и гибкость узловых фасонок приближают работу этих стержней к схеме с шарнирным опиранием концов.
Подбор сечений стержней ферм
Наиболее распространенное сечение поясов стропильных и подстропильных ферм — тавровое, образованное парой уголков. Уголковый профиль позволяет легко комбинировать типы уголков (равнополочные или неравнополочные) и соединять их в сечении (полками в сторону).
Это позволяет конструировать стержни с различными радиусами инерции гх и rу и, следовательно, при различной расчетной длине l x и l y в плоскости и из плоскости фермы отдельных ее элементов подобрать наиболее экономичные, равноустойчивые сечения (с одинаковой гибкостью lxи lу) в обоих направлениях.
В таблице приведены различные сечения из уголков и даны соотношения их радиусов инерции.
Верхние пояса ферм из плоскости раскрепляют прогонами или плитами покрытия в каждом узле, и тогда расчетные длины будутl x=l y; или через узел, и тогда соотношение расчетных длин станет l y=2l x. В первом случае наиболее экономичным было бы сечение пояса из двух неравнополочных уголков, поставленных малыми полками в сторону (rx»ry). Однако такое сечение применяется редко, так как вследствие небольшой ширины пояса фермы оно неудобно при транспортировании и монтаже. По этим соображениям при l x=l yчаще применяют сечение верхнего пояса из двух равнополочных уголков. При расчетной длине пояса из плоскости фермы вдвое большей, чем в плоскости фермы (l y=2l x), наиболее рационально сечение из неравнополочных уголков, поставленных большими полками в сторону (rу»2rx).
Нижние пояса ферм обычно работают на растяжение, поэтому соотношение радиусов инерции сечений не влияет на их несущую способность. Однако для обеспечения требований по предельной гибкости, а также из условий транспортировки и монтажа более рационально широкое сечение из неравнополочных уголков, поставленных большими полками в сторону.
Опорные раскосы имеют одинаковую расчетную длину в плоскости и из плоскости фермы (l x=l y). Поэтому наиболее рациональное для них сечение из неравнополочных уголков, поставленных малыми полками в сторону (rx=ry).
Промежуточные раскосы и стойки при сжимающих усилиях проектируют из равнополочных уголков (rx»0,8ry). Растянутые элементы решетки могут приниматься и из неравнополочных уголков, если можно подобрать их сечение с меньшей площадью.
Стойки ферм с примыкающими связевыми элементами обычно проектируют крестового сечения. В этом случае их гибкость определяется наибольшей расчетной длиной (l y из плоскости фермы) и минимальным радиусом инерции.
Диаметр труб поясов рекомендуется принимать не более чем в три раза большим диаметра труб решетки. Толщина стенки труб поясов и опорных раскосов желательно не менее 3 мм, отношение толщины стенки к диаметру трубы 1/55…1/45. Для промежуточных раскосов и стоек толщину стенок труб можно брать до 2 мм с отношением ее к диаметру трубы до 1/80.
Сечения сжатых стержней обычно подбирают, начиная с элементов, воспринимающих большие усилия. Требуемая площадь двух уголков
