45.Узлы тяжелых ферм. Предварительно напряженные фермы.
Тяжелые фермы, воспринимающие динамические нагрузки (ж/д мосты, краны и т. п.), иногда проектируются клепаными. Современные тяжелые фермы, как правило, конструируются из сварных стержней с узлами на высокопрочных болтах.
В фермах предварительное напряжение может осуществляться затяжками или в неразрезных фермах - смещением опор. Наиболее разработанным способом создания предварительного напряжения в фермах является натяжение их затяжками из высокопрочных материалов (стальных канатов, пучков высокопрочной проволоки и т.п.). Затяжки следует размещать так, чтобы в результате их натяжения в наиболее нагруженных стержнях фермы возникли усилия, обратные по знаку усилиям от нагрузки.
Схема размещения затяжек определяет характер предварительного напряжения и работы фермы.
Можно размещать затяжки в пределах длины отдельных стержней, работающих под нагрузкой на растяжение, создавая в них предварительное напряжение сжатия. Этот способ может быть эффективен лишь для тяжелых ферм, у которых каждый стержень представляет собой отправочный элемент. Тогда предварительное напряжение стержней осуществляется на заводе.
В фермах, пояс которых (работающий на растяжение) имеет значительный вес, можно с помощью одной затяжки создать сжимающее предварительное напряжение во всех панелях пояса и тем самым значительно облегчить его.
Примером может служить сегментная ферма, у которой решетка имеет небольшие усилия, а в работу верхнего пояса могут быть включены конструкции покрытия (например, железобетонный или металлический настил).
В легких фермах наиболее эффективной является схема типа арки с затяжкой. При этой схеме натяжением затяжки создается предварительное напряжение во всех стержнях фермы, причем наиболее тяжелые элементы (верхний и нижний пояса) получают разгружающие усилия от натяжения затяжки.
Возможны выносные затяжки, разгружающее воздействие которых на стержни фермы может быть особенно значительным. Однако по условиям компоновки сооружения и его транспортировки, а также с учетом транспортабельных габаритов выносную затяжку не всегда можно применить.
При размещении вдоль нижнего пояса затяжка по длине соединяется диафрагмами с поясом и обеспечивает его устойчивость во время.
36.Центрально-сжатые сплошные колонны. Типы сечений. Расчет и конструирование стержня сплошной колонны.
Колонны служат для передачи нагрузки от вышележащих конструкции через фундаменты на грунт. Верхняя часть колонны, на который опираются вышележащие конструкции, называется оголовком. Основная часть колонны, передающая нагрузку сверху вниз, называется стержнем. Нижняя часть колонны, передающая, нагрузку от стержня на фундамент называется базой. Если продольная сила, приложена по центру тяжести сечения стержня, то она называется центрально сжатой. Если продольная сила не совпадает с центром тяжести сечения, то колонна называется внецентренно сжатой. Центрально-сжатые колонны бывают сплошные и сквозные. Сплошные колонны применяют при больших нагрузках и небольших высотах; сквозные, наоборот.
Максимальная нагрузка колонны:
-
2700-3500 кН;
-
5500-5600 кН, при нагрузках больше указанных
более рациональны сплошные колонны.
Типы сечений стержня
Расчет колонны проводится в такой последовательности: 1.Расчет стержня, 2.Расчет базы, 3.Расчет оголовка
Р
асчет
стержня колонны
1.Задаются типом сечения.
2.Выбирают расчетную схему.
3
.Подсчитывается
нагрузка на колонну.
Сила N=2Qmax·1.01 , где коэффициент 1,01 учитывает собственный вес колонны.
4.Определяется
расчетная длина в обоих направлениях.
где
μ–
коэффициент расчетной длины,
l
- геометрическая длина колонны.
5. Определяем требуемую площадь сечения.
.
Чтобы определить коэффициент
,
задаемся гибкостью
.
При N=1500-2500 кН, l=5-6 м,
;
при N=2500-4000 кН,
В зависимости от
класса стали и гибкости определяем
по
таблице СНиП. Определяем в первом
приближении
и
,
соответствующий заданной гибкости.
6. Определяем габариты сечения.
Зависимость радиуса
инерции от типа сечения приближенно
выражается по формулам:
h и b - высота и ширина сечения. Отсюда
определяются требуемые генеральные
размеры сечения:
.
7.Затем подбирают
Общая
площадь сечения распределяется между
поясами и стенкой так, чтобы около 80%
приходилось на долю поясов.
Толщина
стенки
Требуемая толщина
одного пояса
.
Скомпоновав сечение, т.е. назначив
размеры tf,
h,
hw,
b,
производят проверку подобранного
сечения.
8.Определяются
фактические геометрические характеристики:
А,
По наибольшей
гибкости
(которая
не должна превышать предельного значения
=120)
по таблицам определяют значение
.
9.Затем проверяют
общую устойчивость стержня колонны.
При недонапряжении более чем на 5 % производят корректировку принятого сечения. Кроме того, проверяется местная устойчивость стенки и поясов.
10. Местная устойчивость пояса обеспечена если:
11. Местная устойчивость
стенки обеспечена если: при условной
гибкости стержня колонны
при условной
гибкости стержня колонны
,
где условная
гибкость стержня колонны
При
стенки
укрепляют поперечными ребрами жесткости
на расстоянии
,
но не менее 2 ребра на отправочный
элемент.