46. Фермы многоугольные, проектирование, схема расчета, расчет узлов.

Верхний пояс в многоугольных брусчатых фермах представляет собой многоугольник. Узлы перелома верхнего пояса расположены по дуге круга на равном расстоянии друг от друга. Все панели делятся стойками на две равные части, кроме опорных - вдвое короче (рис. 10.5). Нижний пояс выполняют из круглого или, чаще, из профильного металла. Элементы решетки крепят в узлах с помощью металлических планок, прикрепленных к ним на болтах, надеваются на узловые болты. Вследствие этого усушка верхнего пояса поперек волокон неопасна и могут использоваться лесоматериалы повышенной влажности. В верхнем поясе узловой болт проходит через сварной башмак- приварен к полкам уголков. Ширина всех деревянных элементов одинакова. Узлы верхнего пояса перекрываются деревянными брусчатыми накладками на болтах, располагающихся перпендикулярно биссектрисе угла, образованного осями верхнего пояса. При узловой нагрузке по верхнему поясу точки пересечения осей раскосов центрируют на ось верхнего пояса, при внеузловой нагрузке узловой бол вместе с металлическим башмаком смешается вниз для создания эксцентриситета. При этом получается разгружающий изгибающий момент (произведение осевого усилия в панели верхнего пояса на эксцентриситет).

Рис. 10.5 Многоугольная металлодеревянная ферма: а- схема фермы; б- узлы фермы; 1- разбивочная ось здания; 2- верхний пояс фермы; 3- нижний пояс <75×5 мм; 4- стойки и раскосы; 5- опорный сварной башмак; 6- накладки 150×150 мм; 7- накладки <75×5 мм; 8- накладки 60×6 мм; 9- узловые болты d=20 мм, ℓ=240 мм; 10- сварной вкладыш; 11- крепежные болты d=12 мм

Стойки к верхнему поясу присоединяются с помощью пластинок, но т.к. пояс в этом месте не имеет стыка, то узловые пластинки-наконечники надеваются на болт, вставляемые в проушины пластинки, которая передает усилия от стойки на верхний пояс. Пластинку-наконечник скрепляют с брусом верхнего пояса расчетным количеством болтов. Стыки верхнего пояса перекрывают жесткими деревянными накладками на болтах. Элементы верхнего пояса в средних пролетах образуют двухпролетные балки, но в результате продольной усушки они могут просесть над стойкой. Поэтому рекомендуется считать их однопролетными. Схема конструктивного расчета многоугольной фермы 1.Ориентировочно определяют сечение верхнего пояса: при наличии изгибающего момента в панели по формуле: а при отсутствии момента- по уравнению: где N- усилие в поясе; R- расчетное сопротивление сжатию материала пояса. 2. После назначения размеров сечения пояса производят его проверку по формулам. , Кроме того, с учетом устойчивости плоской формы изгиба: где φ_у- коэф-т продольного изгиба пояса, определяемый по расчетной длине из плоскости пояса; 3. Проверяют прогиб панели верхнего пояса где q^н- нормативная нагрузка на поясе; Е- модуль упругости древесины;I_бр- момент инерции сечения пояса.Рассчитывают металлические элементы фермы согласно СНиП.1.Подбираются сечения элементов решетки по формулам 2.Рассчитывают узлы фермы, в которых проверяют площадки опирания верхнего пояса в башмаки на смятие, а металлические башмаки - на изгиб элементов; определяют длины сварных швов, размеры болтов, крепящих раскосы. 3.Проверяют элементы фермы на монтажную нагрузку,

возникающую во время подъема. 4.Вычисляют собственную массу фермы по спецификации к рабочим чертежам и коэффициент собственной массы по формуле

47. стойки деревянные, проектирование, схема расчета, расчет жестко закрепленного опорного узла.

Деревянные стойки относятся к несущим конструкциям, воспринимающим усилия сжатия или сжатия с изгибом. Стойки опираются на фундамент жестко или шарнирно. Их применяют в виде вертикальных стержней, поддерживающих покрытия и перекрытия, в виде стоек подкосных систем и в виде жестко заделанных стоек одно- или многопролетных рам. По конструкции стойки подразделяются на клееные и из цельных элементов. Клееные стойки. Выполняются в заводских условиях значительного поперечного сечения и высотой до 8-10 м (рис. 11.1). Используют древесину второго и третьего сорта с рациональной расстановкой по высоте сечения, такие стойки легко монтируются, просты в транспортировании. Наиболее ответственным у них является жесткий узел защемления в фундамент, который должен обеспечить восприятия возникающего в нем изгибающего момента (рис. 11.2). Сечение стоек может быть как постоянное, так и переменное по высоте.

Рис. 11.1 Клеедеревянные стойки:

а- постоянного квадратного сечения; б- постоянного прямоугольного

сечения; в- переменного сечения

Стойки из цельных элементов могут выполнятся из одиночных бревен или брусьев, в виде элементов составного сечения из брусьев или виды стоек изготовляют в построечных условиях. Брусчатые или бревенчатые стойки имеют небольшие высоту и сечение из-за ограниченного сортамента лесоматериалов, поэтому обладают небольшой несущей способностью. Стойки составного сечения также имеют небольшую высоту, ограниченную сортаментом, но несущая способность выше, чем стоек из одиночного элемента.

Рис. 11.2 Жесткие опирания клеедеревянных стоек переменного сечения:

а- крепление с анкерными столиками; б- крепление с

вклеенными стальными стержнями; 1- анкерные столики;

2- анкеры; 3- болты; 4- вклеенные арматурные стержни

Такие стойки обладают податливостью соединений, которую необходимо учитывать при расчете (увеличение гибкости)(рис. 11.3)

Рис. 11.3 Составные брусчатые стойки:

а- сплошная; б- сквозная с прокладками; в- схема работы;

1- брусья; 2- болты; 3- прокладки

Расчет стоек. В зависимости от приложенных нагрузок на стойку производят вычисление усилий. При центральном сжатии расчет стойки производят на действии максимального сжимающего усилия. При сжатии с изгибом продольная сила N и изгибающий момент М принимаются для такого сочетания нагрузок, когда возникают максимальные сжимающие напряжения (рис. 11.6).

Рис. 11.6 Расчетная схема рамы с клееными стойками

Например, для стойки, входящей в состав рамы (табл.12.1, п. 6), максимальные изгибающие моменты вычисляют при ветре слева М_л и справа М_пр: Продольная сила N включает здесь наиболее неблагоприятное сочетание нагрузок G, P_c, P_в- каждую со своим эксцентриситетом. Для клееных стоек переменного сечения эксцентриситет e=0,5(h-h_в).Силу х вычисляют по формулам: для жестко заделанных стойках на опорах и для шарнирно опертых стоек. Дощатоклееные стойки рассчитываются как сжатые или сжато-изгибаемые, в зависимости от приложенных нагрузок. Геометрические характеристики вычисляют в опорном сечении с учетом коэффициента m_б, как для клееных элементов. Коэффициент ξ определяют по λ_х без учета податливости соединений, т. е. как для цельного сечения. Расчетную длину жестко защемленной стойки принимают равной двойной её высоте ℓ_0х2ℓ, а τ_х=0,29h, h- высота сечения. При переменном сечении стойки τ_х принимают для среднего сечения. В сжато-изогнутых жестко заделанных стойках при небольшом М в опорном сечении опорный узел может быть выполнен в виде анкерных столиков, прикрепленных к стойке болтами. Для жесткого крепления стоек к фундаменту могут быть использованы соединения на вклеенных стержнях глубиной 15-50 см на расстоянии не менее 2d от грани сечения. Стержни при монтаже заанкериваются в фундамент и заделываются бетоном. Расчет опорного крепления производят при сочетании нагрузок, вызывающих наибольшее растягивающее усилие N_pв крепежных элементах: Здесь е- плечо пары сил N_р и равнодействующей напряжений сжатия, которые приняты равномерно распределенными по длине h₁. по наибольшему значению силы N_р рассчитывают число болтов, вклеенных стержней или других соединений, располагаемых с одной стороны стойки.

48. решетчатые стойки, проектирование, схема расчета, расчет опорного узла.

Решетчатые стойки могут быть с параллельными поясами или с одним наклонным поясом высотой 8-10 м, они используются как сжато-изогнутые стойки рам (рис. 11.4). Элементы решетчатых стоек в узлах соединяются болтами (рис. 11.5). За счет большего отношения h₀/ℓ в стойках с наклонным поясом усилия меньше, чем в стойках с параллельными поясами, но они занимают больше полезной площади здания. Узел опирания ригеля у них также проще, но у стоек с параллельными поясами все узлы одинаковы. Растянутые элементы стоек выполняются из древесины первого сорта. При расчете решетчатых стоек необходимо учитывать увеличение гибкости за счет гибкости ветви и податливости соединений

.

Рис. 11.4 Решетчатые стойки:

а- треугольная; б-прямоугольная; в- виды сечений

Рис. 11.5 Узлы решетчатых стоек:

а- верхние; б- опорные; в- промежуточные;

1- пояса; 2- болты; 3- стальная балка; 4- анкеры;

5- стальной уголок; 6- стержни решетки; 7- стальные

накладки

Расчет решетчатых стоек. При расчете стоек считают, что вертикальные нагрузки P_в, P_с, G воспринимаются только поясами стойки и распределяются поровну на параллельные пояса, а в треугольной стойке на один вертикальный пояс. Сечения элементов рассчитывают главным образом из условия устойчивости сжатых поясов и элементов решетки в плоскости и из плоскости стойки. Расчет ведется как для консольной фермы. Усилия достаточно определить лишь в нижних панелях поясов и в двух- трех нижних наиболее длинных и наиболее нагруженных элементах решетки. Все остальные элементы принимают того же сечения. Усилия N в поясах вычисляют как сумму усилий от X, P^І, (P^ІІ) из расчета консольной фермы и от нагрузок P_в, P_с, G. Устойчивость поясов проверяют по формуле причем в усилие N(max) вводится коэффициент 1/ξ, учитывающий дополнительное усилие, вызванное прогибом всей стойки в целом. Можно ξ=0,9 с небольшим запасом. Гибкость берется большая из λ_х- в плоскости и λ_пр- из плоскости (но λ не должна превышать 120). Расчетная площадь F_расч.=2в_вh_n0. Для наружных и внутренних поясов гибкость λ_х вычисляют, принимая расчетную длину равной расстоянию между узлами (ℓ_0х=ℓ_х) а τ_х=0,29h_n. Приведенную ­гибкость λ_пр из плоскости вычисляют по формуле . Расчетную длину наружного пояса для λ_у принимают равной расстоянию между точками закрепления вертикальных связей по наружному поясу ℓ_0у^І=ℓ_у^І, а для внутреннего пояса- равной расстоянию между точками закрепления горизонтальных связей (ℓ_0у^ІІ=ℓ_у^ІІ). Радиус инерции сечения Гибкость одной ветви λ₁ вычисляют, принимая ℓ₁ равным наибольшему расстоянию между болтами, скрепляющими ветви пояса. Если между узлами нет дополнительных болтов, связывающих ветви пояса, то ℓ₁=ℓ_х, а τ₁=0,29в_в. Элементы решетки проверяют на прочность при сжатии или растяжении. Если элемент решетки состоит из двух ветвей, связанных только в узлах стойки или только посередине их длины, то их проверяют на устойчивость как два одиночных цельных стержня относительно оси, для которой λ₁=ℓ₀/0,29в_р. Предельная гибкость элементов решетки должна быть не более 150. Опорные узлы крепления к фундаменту решетчатых стоек рассчитывают на действие наибольшего растягивающего усилия, возникающего в нижней панели одного из поясов. На фундамент это усилие передается через крепежные болты, в свою очередь, прикреплен анкерами к фундаменту. Вкладыш прижат к фундаменту анкерными болтами через уголок, работающий на изгиб. Пояс к вкладышу также крепится болтами. Вначале вычисляют число двухсрезных болтов, крепящих ветви пояса к вкладышу, а затем проверяют прочность уголка, рассчитывая его как балку пролетом ℓ_а, нагруженную равномерно распределенной нагрузкой q=N/h_n на участке h_n. Узлы примыкания решетки к поясам рассчитывают на равнодействующую силу от усилий в раскосах решетки. Число срезов в узле h_ср на единицу меньше числа соединяемых в узле элементов. Несущую способность болта Т вычисляют с учетом наибольшего угла наклона примыкающего к ветви элемента, вводя в расчет к_α. Если узлы нецентрированы, то определяют число болтов, крепящую каждую ветвь в отдельности с учетом к_α. Верхний узел стоек с параллельными поясами можно выполнить с помощью стальных профилей (рис. 11.5). Стыки сжатого пояса устраивают вблизи узла, выполняя их простым упором с накладками на болтах. Болты принимают без расчета. В стыках растянутого пояса болты рассчитывают.