Металлические фермы, область применения, выбор очертания, компановка, тип решетки. Типы сечений стержневых легких ферм. Подбор сечений

Фермы являются большепролетными сквозными конструкциями. Основное назначение: в конструкциях покрытия, мосты, башни и мачты, опоры ЛЭП. Основные ''+'': малая металлоемкость, легко придать любое очертание, относительно простое изготовление. ''-'': высокая трудоемкость.

Классификация. По статической работе фермы:

1) разрезные (наиболее распространены),

2) неразрезные.

Выбор очертания является важным этапом проектирования. Очертание должно соответствовать статической схеме, а также виду нагрузок, определяющих эпюру моментов.

Треугольные фермы применяют при значительных уклонах кровли, вызванных условиями эксплуатации. ''-'': острый опорный узел сложен и допускает лишь шарнирное опирание, стержни решетки в середине пролета получаются очень большими.

Трапециевидные фермы – такое очертание достаточно хорошо соответствует эпюре моментов, возможно устраивать жесткое сопряжение со стойкой. Стержни решетки относительно короткие. Решен естественный водоотвод с кровли.

Фермы полигональной формы наиболее применимы для конструирования тяжелых ферм больших пролетов. В основном мостовые фермы. В наибольшей степени соответствует эпюре моментов, что дает значительную экономию металла. Однако, при этом значительно возрастает трудоемкость. Для легких ферм такое очертание нерационально, т. к. конструктивные усложнения и повышенная трудоемкость не окупаются экономией стали.

Фермы с параллельными поясами - существенные конструктивные плюсы, т. к. одинаковые длины элементов, одинаковые схемы узлов, min кол-во стыков поясов. Для рулонных кровель – основные конструкции. Возможны две схемы опирания на колонну: сверху и сбоку. Высота треугольных ферм в зависимости от пролета и уклона кровли, однако наиболее рациональна высота 1/5…1/6 пролета. В остальных фермах наилучшая высота зависит от пролета и количества панелей. По условиям жесткости min высота определяется допустимым прогибом.

Решетка фермы работает на перерезывающую (поперечную) силу, выполняя функцию стенки в сплошной балке. Решетка должна соответствовать схеме приложения нагрузки, чтобы по возможности избежать изгиба верхнего пояса.

А) Треугольные решетки являются основным типом в трапециевидных фермах и в фермах с úú поясами. Как правило, в решетку добавляют дополнительные стойки, а иногда и подвески, позволяющие уменьшить расстояние между узлами, что значительно уменьшает расчетные длины стержней.

Б ) Раскосная решетка проектируется таким образом, чтобы раскосы были растянутыми, а стойки – сжатыми. Это достигается при нисходящих раскосах в фермах с úú поясами и восходящих раскосов в треугольной ферме. В треугольных фермах такая решетка применяется очень редко из-за сложности узлов и повышенной материалоемкости.

В) Специальная система решеток. При большой высоте ферм и рациональном угле наклона раскосов»45° панели верхнего пояса получаются очень большими. Чтобы уменьшить длину панелей, сохранив рациональный угол наклона применяют шпренгельную решетку. Более трудоемка и материалоемка, однако такая решетка позволяет получить рациональное расстояние между узлами верхнего пояса при рациональном угле наклона раскосов, а также уменьшить расчетную длину верхнего пояса и сжатых раскосов.

При нагрузках, действующих со стороны верхнего и нижнего поясов применяют крестовую решетку. Применяют в основном в связевых фермах, в вертикальных фермах башен, мачт и высоких зданий. Такие фермы более материалоемки и трудоемки.

При значительных поперечных силах и двухсторонней нагрузке возможно применение ромбической и полураскосной решетки. Обладают очень высокой жесткостью, однако более трудоемки и материалоемки.

В фермах пролетом >36м выполняется строительный подъем, что предотвращает возникновение больших прогибов. Величина строительного подъема составляет прогиб от нормативной нагрузки + 1/200 пролета.

Стержни тяжелых ферм отличаются более мощным сечением, что объясняется большими расчетными длинами и большими усилиями. Иногда тяжелые фермы подвержены динамическим нагрузкам, их выполняют клепаными. Применяют следующие типы сечения:

а) Н-образные сечения выполнены из 2 вертикальных листов и горизонтального листа. Применяются парные фасонки, что облегчает конструирование, не очень трудоемки, применяют как для поясов, так и для решетки.

Б) Швеллерные сечения. Применяют парные фасонки. Хорошая устойчивость в обеих плоскостях, поэтому целесообразно применять в сжатых стержнях большой длины. ''-'': наличие двух ветвей, которые необходимо соединять планками и решетками.

В) Коробчатые сечения. Очень мощные сечения, применяются, как правило, в верхних поясах мостовых ферм.

Г) Сечение из двутавров с параллельными поясами. Применяются как одиночные, так и парные двутавры в поясах и решетках.

Д) Трубчатые сечения. Затруднено конструирование ферм из труб, поэтому применяются редко.

Стержни легких ферм. Для удобства изготовления и комплектования сортамента металла обычно устанавливают 4-6 различных калибров профиля, из которых подбирают все элементы. При значительных усилиях в поясах ферм их можно проектировать из стали двух типов. В легких фермах пролетом до 30 м пояса принимают из одного профиля. В легких фермах применяют стержни из одиночных уголков, парных уголков, широкополочных тавров, трубчатого сечения.

Замечания: 1) чтобы избежать дополнительных напряжений, стержни ферм центрируют в узлах по осям, проходящим через центр тяжести сечения с округлением до 5 мм. В противном случае необходимо учитывать дополнительный момент М = N×e.

2) Чтобы уменьшить сварочные напряжения, стержни решетки не доводят до пояса на расстояние а = 6t_{фасонки,} , но не более 80 мм. Расстояние между торцами поясов на одной фасонке не менее 50 мм.

3) Допустимая разница в толщине фасонок между смежными узлами =2 мм. Толщина фасонки зависит от усилия в стержнях, для легких ферм принимается от 6 до 20 мм.

4) Стропильные фермы пролетом от 18 до 36 м разбивают на два отправочных элемента с укрупнительным стыком в середине.

Подбор сечений элементов металлических ферм. Для удобства изготовления при проектировании ферм устанавливают 4-6 различных калибров профиля, из которых подбирают все элементы. Для предварительной установки необходимого ассортимента профилей ориентировочно определяют требуемые площади сечений для всех стержней фермы.

Стержни, составленные из 2 профилей, соединенных через прокладки, рассчитывают как сплошностенчатые. Из условия обеспечения необходимой жесткости при перевозке и монтаже в сварных фермах используют уголки с полками ≥ 50 мм. При значительных усилиях в поясах ферм подбор сечений стержней производят из сталей 2 марок. При изменении сечения поясов в стыке целесообразно сохранять постоянной толщину уголков по обеим сторонам стыка, изменяя ширину полки.

А) Для сжатых стержней:

1. Подбор сечения начинают с определения требуемой площади:А_треб = N/φR,

где N - расчетное усилие; R - расчетное сопротивление материала; φ -коэффициент продольного изгиба в зависимости от гибкости элемента. В предварительном подборе можно принять гибкость для поясов 80-100, для раскосов 100-120.

2. Определение требуемого радиуса инерции по оси х и у: i_x(y)тр = l_0x(y)/λ, где l_0x(y) – расчетная длина стержней.

3.По найденным значениям радиусов инерции и требуемой площади сечения согласно сортамента подбирают наиболее подходящие профили.

4.Определяют фактическое значение радиусов инерции подобранного сечения и подсчитывают гибкость λ_x(y) = l₀/i_x(y).

5. По максимальной гибкости определяют коэф-т продольного изгиба φ_min.

6. Производят проверку на общую устойчивость σ = N/ φ_minA ≤ Rγ.

7. Окончательный подбор сечений стержней фермы осуществляют в табличной форме.

Б) Для центральнорастянутых стержней:

1. Oпределяют требуемую площадь сечения: А_треб = N/R.

2. При подборе сечения стержней фермы фактические гибкости lx и ly сравнивают с lmax=400.

3. При окончательном подборе сечений стержней фермы рекомендуется не менять сечение поясов более чем 1 раз, а при пролетах до 24м делать постоянным по наибольшему усилию. Толщину прокладок, обеспечивающих совместную работу уголков, принимают = толщине фасонки. Расстояние междуу прокладками принимают в сжатых стержнях ≤ 40i, в растянутых ≤ 80i, где i-момент инерции уголка относительно оси, параллельной плоскости прокладки. При этом в пределах длины 1 элемента ставят не менее 2 прокладок.

Date: 2015-09-19; view: 3405; Нарушение авторских прав