Решетчатые стойки

Решетчатые стойки применяют для Придания зда­нию поперечной устойчивости, а также в конструкциях торцовых стен. Решетчатые стойки состоят из двух вет­вей, каждая из которых крепится к фундаменту анкер­ными болтами. Стойки воспринимают вертикальные (вес конструкций покрытия, кровли и т. д.) и горизонтальные (от давления ветра и сил торможения крановой тележ­ки) нагрузки.

В капитальных зданиях и сооружениях обычно при­ меняют решетчатые стойки с параллельными ветвями (рис. VII.20,6) или при наличии мостового крана сту­
пенчатого очертания (рис. VII.20, а) с размещением их внутри здания. Ранее применялись решетчатые стойки треугольного очертания, которые располагались в виде контрфорсов снаружи здания. Отношение расстояния между центрами ветвей в основании решетчатой стойки к ее высоте рекомендуется применять в пределах 1/5—
1/8..

Каждая ветвь решетчатой стойки может состоять из одного или двух брусьев, составленных в направлении, нормальном к плоскости стойки. При одиночном сечении ветви применяют двойную решетку, охватывающую вет­ви с обеих сторон. Узлы стоек конструируют обычно с внецентренным присоединением элементов решетки к ветвям на болтах. Стойки закрепляют в. фундаменты с помощью металлических анкеров из полосовой или круг­лой стали. Конструкция решетчатой стойки высотой 9,24 м приведена на рис. VII.21.

Стойки рассчитывают на вертикальную и горизон­тальную нагрузки; При расчете на вертикальную нагруз­ку можно считать (пренебрегая продольными деформа­циями ветвей стойки), что нагрузка, приложенная к од­ной ветви, передается непосредственно этой ветвью на фундамент, не вызывая усилий во второй ветви стойки.

Две стойки, связанные поверху несущей конструкци­ей кровельного покрытия, образуют поперечную раму здания (см. рис. 'VI 1.20,б). В деревянных рамах связь ригелей со стойкой, как правило, принимается шарнир­ной, вследствие чего вертикальная нагрузка, изгибающая ригель, не вызывает в стойках изгибающих моментов. Вследствие этого, при расчете на горизонтальную нагруз­ку следует учитывать взаимную связь стоек с ригелем

решая в общем случае однажды статически неопредели­мую раму, состоящую из двух закрепленных в основа­нии стоек, связанных поверху шарнирно присоединен­ным ригелем.

,При определении усилий в элементах решетчатой стойки от действия горизонтальных нагрузок ее рассмат­ривают как консольную ферму, защемленную в фунда­менте. Учитывая значительное расстояние между осями ветвей и обычно одинаковое их сечение, расчет можно вести по формуле

где Fht — площадь нетто сечения одной ветви стойки; N — усилие в
нижнем сечении одной ветви- стойки от вертикальной нагрузки;
Nu=M/ho — сжимающее усилие от горизонтальных нагрузок, вызы­
вающих изгибающий момент М у основания стойки.;

Расчетную длину стойки при определении ее гибко­сти и коэффициента | принимают равной удвоенной дей­ствительной длине (как для консоли)... ' '

Податливость связей, соединяющих решетку с ветвя­ми стоек, учитывают введением при вычислении коэффи­циента | приведенной гибкости Я,_пр, считая гибкость от-' дельной ветви Ai== 0. Число срезов связей п_с (болтов, гвоздей) на один м длины стойки определяют делением числа срезов в узле на длину панели стойки.

Устойчивость отдельной ветви стойки проверяют по формуле:

где q>i — коэффициент продольного изгиба, бпределяемый по расчет­ной длине /ь равной расстоянию между узлами стойки; Fsp — пло­щадь брутто сечения ветви; Wep — момейт сопротивления брутто се­чения ветви; М_я—М/^ — изгибающий момент в стойке, определяемый по деформированной схеме; М — изгибающий момент у основания стойки..<• ■.

Расчет элемент©».стойки из плоскости рамы произ­водят без учета изгибающего момента М, отдельно для каждой ветви стойки по расчетной длине, равной рас­стоянию между пространственными связями, раскрепля­ющими ветви. Если сечение ветви составное, то расчет ведут как для составного центрально-сжатого стержня. Усилия в элементах решетки определяют.как в ферме с последующим делением на коэффициент £, Анкеры рас­считывают по максимальному растягивающему усилию в ветвях стойки при действии постоянной вертикальной минимально возможной и максимальной горизонтальной нагрузок.

46 § 8.4. Обеспечение пространственной устойчивости плоскостных деревянных конструкций

Рассмотренные ранее пространственные крепления, воспринимающие ветровые усилия, в то же время слу­жат для предупреждения выпучивания сжатого контура плоскостных деревянных конструкций. В большинстве случаев сжатый пояс в них раскрепляют прогонами
кровли, которые должны быть прочно прикреплены к
верхнему поясу, и настилам кровли. Различные способы
крепления описаны в разд. VI и VII, а также показаны
на рис. VIII.7, а. ——-

В арочных конструкциях помимо верхних (сжатых) поясов следует раскреплять и нижние сжатые пояса арок, а в некоторых рамных конструкциях — внутренний контур рамы, который может быть сжат на всей своей длине или на части ее, особенно при несимметричном приложении нагрузок: Нижние пояса раскрепляют (при пространственно устойчивом верхнем покрытии) устрой­ством вертикальных связей. Учитывая деформации в соединениях связей, за расчетную длину сжатого нижне­го пояса при проверке его устойчивости следует прини­мать расстояние между связями, увеличенное на 25%.

Основным типом поперечных вертикальных связей являются жесткие связи, соединяющие попарно вдоль здания соседние конструкции (рис. VIII. 10). Вертикаль­ные связи не следует делать непрерывными по всей дли­не здания, так как при обрушении по какой-либо причи­не одной из несущих конструкций она перегрузит через связи соседние конструкции, что может привести к по­следовательному обрушению всего покрытия

Устройство вертикальных связей в виде подкосов (рис. УШЛО,-б) нецелесообразно. Если по длине здания будет действовать снеговая нагрузка различной интен­сивности (рис. VIII. 10, в), то подкосы не предупредят, а наоборот, будут способствовать выпучиванию з'акрепля-юго ими пояса фермы.

Связи рассчитывают на усилия, направленные пер­пендикулярно плоскости раскрепляемой конструкции. В случае раскрепления верхнего сжатого пояса ферм связями, расположенными в плоскости покрытия, рассто­яние между узлами закрепления Ъ устанавливают в со-гветствии с условиями гибкости пояса из плоскости [)ермы. При этом каждый узел закрепления рассчитыва-эт на силу Q = bq_CB. Значение <?св определяют по форму­лам

а) в покрытиях по фермам, однопролетным балкам и
пологим аркам (f/l<i 1/6)

_?CB = 0,03</_B(rt + l)/2/; (VIII.1)

б) в покрытиях по трехшарнирным рамам и высоким
аркам

<7_СВ = 0,001% (n+l)/2t\

в) в покрытиях по консольным балкам и рамам при положительном изгибающем моменте в пролете

q_CB = O,Olq_B(n+l)/2tl

при отрицательном изгибающем моменте в пролете

Узловую нагрузку на связевую поперечную ферму или на точку крепления элементов покрытия к несущим конструкциям определяют по формуле.

(VIII. 5)

При раскреплении нижних поясов ферм арочной кон­струкции попарно поперечными связями (рис. VIII.11, а) последние воспринимают, таким образом, горизонталь­ные силы Q от двух смежных поясов и передают их в плоскости верхних поясов или на жесткую систему кро­вельного покрытия, образуемую щитовым настилом, ли­бо на ветровые фермы или специальные связи.

Близко расположенные друг от друга арочные или / рамные конструкции иногда соединяют попарно решет-/ чатыми связями, располагаемыми в плоскости нижних (сжатых поясов (рис. VIII.11, б). Такие связи рассчиты­вают как горизонтальные фермы, имеющие пролет, рав­ный длине нижнего пояса полуарки. Такое решение свя­зей менее рационально. При этом связи по верхнему поя­су должны быть рассчитаны на восприятие не только го­ризонтальных сил от закрепляемых узлов верхнего пояса, но и от реактивных сил в верхнем шарнире и от горизонтальных ферм по нижнему поясу.

Если к одной системе связей прикреплены сжатые контуры нескольких плоских конструкций, то усилия, пе­редающиеся на узлы связей, принимают равными nQ (п — количество раскрепляемых конструкций).

Бывают случаи, когда даже при отсутствии активных сил, действующих перпендикулярно плоскости конструк­ции, приходится принимать меры к пространственному, креплению ее растянутого контура. Примером таких кон­струкций являются шпренгельные системы (рис. VIII.12).

Шпренгельные конструкции характеризуются пони­женным по отношению к линии опор расположением нижнего пояса в средней части пролета и по крайней мере одним переломом в его очертании—в месте сжатой стойки. Если при этом верхний пояс расположен выше уровня опор, то равновесие узла Г устойчивое (рис. VIII. 12, а). При отклонении узла Г из плоскости систе­мы он стремится вернуться в прежнее положение. Если верхний пояс расположен ниже уровня опор, узел Г на-¹ ходится в неустойчивом положении (рис. VIII.12, в). При прямом верхнем поясе равновесие узла Г становится без­различным (рис. VIII.12, б).

На практике применяют шпренгельные конструкции с расположением верхнего пояса по схемам, приведен­ным на рис. VIII.12, а, б. Однако неизбежный прогиб под максимальной нагрузкой превращает схему б в схему в и узел Г становится также неустойчивым. Поэтому вари­анты б и «требуют обязательного устройства вертикаль­ных связейТУстройство вертикальных связей необходимо прТГлюбей схеме конструкции, если к нижнему поясу ее приложены активные силы, действующие перпендику лярно ее плоскости, например силы торможения от под­весного транспортного оборудования. Во многих случа­ях сечения элементов связей приходится назначать по конструктивным соображениям, при этом предельная максимальная гибкость элементов не должна превосхо­дить 200.

При применении в конструкции покрытия кровельных панелей последние могут быть использованы также для закрепления сжатого контура плоских деревянных кон­струкций. При этом связи, соединяющие панели с закреп­ляемым сжатым элементом, располагают равномерно по всей его длине и рассчитывают на усилие q.

КУПОЛА

Купольные покрытия являются самой распространен­ной формой пространственных конструкций, в том числе из древесины, фанеры, пластмасс. Будучи одним из наи­более экономичных видов оболочек на круглом или мно­гоугольном плане, они получили широкое распростране­ние в гражданском, промышленном и сельскохозяйствен­ном строительстве. Очертание куполов зависит от архитек­турных и технологических требований, вида материала, типизации элементов, простоты изготовления, транспор­тировки и монтажа конструкций. Купольные оболочки из пластмасс имеют диаметр от одного метра (свето­вые фонари) до 50—60 и (сферы укрытия антенных уст­ройств). При усилении пластмассовых куполов деревян­ными или металлическими ребрами их пролеты могут превышать Д00 м. Купола из клеефанерных элементов достигают диаметра 90 м. Известные к настоящему вре­мени возведенные деревянные купола достигают пролета 153 и 162 м, а покрытие над стадионом, разработанное фирмой «Вайерхоэер» (г. Такома, США) в форме реб­ристого купола с сетчатым заполнением, из клееной дре­весины и фанеры, запроектировано диаметром 257 м.

Классифицировать купола покрытия можно по самым различным признакам. По материалу — из древесины, фанеры, пластмасс и их сочетаний. По конструктивному решению — тонкостенные купола-оболочки, ребристые купола, ребристо-кольцевые, ребристо-кольцевые купола с решётчатыми связями, сетчатые. По форме поверхно­сти, получаемой вращением образующей вокруг верти­кальной оси, купола могут быть сферического очерта­ния, эллиптического, конического, в форме гиперболоида вращения и т. д. Пластмассовые купола часто проекти­руют из волнистых (лотковых) и складчатых элементов.

Основными нагрузками, действующими на купольное покрытие, являются: собственный вес конструкции, сне­говой покров, технологическая нагрузка от массы обору­дования и приспособлений; для подъемистых куполов — ветровая нагрузка.

Методика расчета купольных покрытий зависит от типа оболочки и вида нагрузки — осесимметричной и йещееимметрйчной. К первой, как правило, относится собственный вес конструкции; как вариант — масса сплошного снегового покрова и симметрично подвешен­ного оборудования. Ко второй — ветровая нагрузка; как вариант — односторонняя снеговая и масса несимметрич­но расположенного оборудования.

Оболочка купола считается пологой, если отношение стрелы подъема купола к его диаметру не превышает,1/5. При отношении стрелы подъема купола к его диа­метру не более 1/4 ветровой напор создает^на поверхно­сти купола отсос, котррый разгружает купол и при до­статочном собственном весе покрытия может не учиты? ваться. Однако легкие пластмассовые купола необходимо проверять расчетом на действие отсоса ветра.