30.Область применения, классификация, генеральные размеры ферм, системы решеток.

Стальные фермы широко применяются во многих областях строительства; в покрытиях и перекрытиях промышленных и гражданских зданий, мостах, опорах линий электропередачи, объектах связи, телевидения и радиовещания (башни, мачты), транспортных эстакадах, гидротехнических затворах, грузоподъемных кранах и т. д.

Классификация.

по статической схеме – балочные (разрезные, неразрезные, консольные); арочные, рамные, комбинированные (рис.1);

Рис.1. Системы ферм

а – балочная разрезная; б – неразрезная; в,е – консольная; г – арочная; д – рамная;

ж - комбинированная

по очертанию поясов – с параллельными поясами, трапециевидные, треугольные, полигональные, сегментные.

по системе решетки – треугольная, раскосная, крестовая, ромбическаяи др.

Генеральные размеры ферм. Пролет фермы(определяется эксплуатационными требованиями и экономичностью. Высота треугольной фермы(зависит от пролета и уклона кровли). Высота трапецеидальных ферм, и ферм с паралл поясами(из условия наименьшей массы). Высота фермы из условий жесткости (выполнение условия по прогибам). Размеры панели(соответствуют расстояниям м/у элементами, передающими нагрузку на ферму, соотв оптимальному углу наклона раскосов). Унификация и модулирование геом размеров ферм(производится по видам сооружений). Строительный подъём(назнач равным прогибу от нормативной нагрузки+половину временной нагрузки).

32. Типы, подбор и проверка сечений стержней ферм.

Типы сечений стержней фермы.

1-2 трубчатые

С использ прокатных уголков

двутавровое

тавровое

Рис. 1. Типы сечений

стержней легких ферм

Составные сечения из

проката

Рис. 2. Типы сечений стержней тяжелых ферм

Растянутые стержни подбираем из условия прочности.

Требуемая площадь сечения , где - коэффициент условий работы для растянутых стержней.

Принимаем сечение из двух уголков. Принимаем сечение из равнополочных уголков как более экономичное. Для сечения из этих уголков определяем , .

Проверяем прочность стержня

< .

Проверяем гибкости стержня < .

Стержни, в которых усилия отсутствуют, обычно проектируют из одного уголка. В рассчитываемой ферме исключение составляет центральная стойка, у которой сечение принято крестовым из двух равнополочных уголков. Эти стержни подбирают по предельной гибкости .

Во всех случаях стальные уголки размером менее не назначают во избежание повреждения при транспортировании и монтаже ферм.

Сжатые стержни подбираем из условия устойчивости. Подбор сечений начинаем с наиболее нагруженного стержня верхнего пояса.

Требуемая площадь сечения , где - коэффициент условий работы для сжатых поясов и опорных раскосов.

Принимаем сечение из двух уголков и определяем , , .

Гибкости стержня , . По наибольшей гибкости находим .

Проверяем устойчивость стержня

< .

Максимальная гибкость стержня не превышает предельно допустимой

, где >0.5.

33. Конструирование, особенности работы и расчета узлов ферм из парных уголков. В фермах со стержнями из двух уголков , составленных тавром, узлы проектируют на фасонках, которые заводят между уголками. Стержни решетки прикрепляют к фасонке флаговыми швами. Усилие в элементах распределяется между швами по обушку и по перу уголка обратно пропорционально их расстояниям до оси стержня. Разность площадей швов регулируется толщиной и длиной швов. Фасонки выпускают за обушки поясных уголков на 10-20мм.

Промежуточный узел.Швы прикрепляющие фасонку к поясу, при отсутствии узловых нагрузок рассчитывают на разность усилий в смежных панелях пояса: N=N₂-N_1. В месте опирания на верхний пояс прогонов или кровельных плит фасонки не доводят до обушков поясных уголков на 10-15мм. Швы крепления пояса к фасонке рассчитываем на совместное действие продольных сил в смежных панелях пояса N₁ и N₂ и узловой нагрузки F. Узловая нагрузка . Напряжения в наиболее нагруженных швах по обушкам: .Напряжения в наиболее нагруженных швах по перу: .Дополнительные напряжения от узловой нагрузки F: . Результирующие напряжения: .

Узел пояса с изменением сечения. Стыки поясов необходимо перекрывать накладками, выполненными из уголков(при одинаковой толщине поясов) или листов. Площадь сечения стыковых элементов должна быть на меньше площади стыкуемых элементов. Уголки перекрывающие стыки пояса, принимаются того же калибра, что и поясные. Для того чтобы прикрепить угловую накладку, приходится срезать обушок и вертикальную полку уголка. Уменьшение его площади сечения компенсируется фасонкой. При установке листовых накладок в работу включается фасонка. Центр тяжести сечения в месте стыка не совпадает с центром тяжести сечения пояса, и оно работает на внецентренное растяжение(сжатие). Для облегчения работы фасонок стык пояса желательно вывести за пределы узла. Крепление накладок к поясным уголкам целесообразно рассчитывать из условия равнопрочности на полное усилие, которое может выдержать накладка.

Укрупнительные стыки строп. фермы .

Верхний укрупнительный стык. Усилие в стыке передается через накладки, прикрепляемые к полкам (фасонка не включается в работу стыка). Размеры сечения накладок подбираем из условия их равнопрочности с перекрываемыми полками уголков пояса.

Прочность стыка проверяем по усилию: ,

Площадь сечения стыка определяем с учетом ослабления поперечного сечения каждой накладки одним отверстием диаметром d₀, тогда площадь нетто горизонтальных и вертикальных накладок .

Среднее напряжение в накладках

Требуемое число высокопрочных болтов определяем по предельному усилию, воспринимаемому накладкой:

Так как площадь ослабленного сечения накладки то проверка его прочности: ,

где: - расчетная площадь сечения; n_i – количество болтов в рассматриваемом сечении; n– общее количество болтов на накладке по одну сторону от оси стыка. Сварные швы крепления фасонки к поясу принимаем конструктивно минимальной толщины .

Верхн.стык. Нижн. стык

Нижний укрупнительный стык рассчитывается аналогично.

Опорный узел. Он может быть шарнирным или жестким.

Шарнирный узел опирания фермы. При свободном опирании ферм на нижележащую конструкцию давление фермы F_R через плиту передается на опору. Площадь плиты А_пл определяется по несущей способности материала опоры: А_пл >F_R/R_оп где R_оп-расчетное сопротивление материала опоры на сжатие. Плита работает на изгиб от отпора материала опоры аналогично плите базы колонны. Давление фермы на опорную плиту передается через фасопку и опорную стойку, образующие жесткую опору крестового сечения. Швы, приваривающие фасонку и опорную стойку к плите, рассчитывают на опорную реакцию:

2)В случае жесткого соединения, ферма закрепляется болтами к внутренней грани колонны, при этом фосонка приваривается к опорной плите, дополнительно устанавливают болты обычной прочности. При жестком защемлении узла фермы возникает опорный момент, но как правило денный момент разгружает стержень нижнего пояса. Болты назначают конструктивно 6-8шт. диаметром 20-24мм. Все болты необходимо проверять на условие прочности при растяжении. Крепление пояса к фасонке выполняем швами . Требуемые конструктивные длины швов: по обушку ; по перу