Расчет ферм на устойчивость при подъеме

При подъеме и установке ферм, особенно большепролетных, возможно искривление ее плоскости, что может привести к по­тере устойчивости фермы при монтаже. В связи с этим в целях обеспечения безопасности необходима проверка устойчивости ферм на монтажные нагрузки.

При подъеме стальных стропильных ферм с параллельными поясами или с поясами полигонального очертания устойчивость верхнего или нижнего пояса постоянного сечения фермы при продольном изгибе из ее плоскости обеспечивается при соблю­дении неравенства

где — вес 1 м фермы в кг;

— коэффициент, величина которого принимается по табл. 64 и 65 «Справочника монтажника стальных конст­рукций» (Госстройиздзт, 1959) в зависимости от от­ношения (рис. 112);

h— пролет фермы в м;

l — расстояние между точками строповки в м

J_пояса— момент инерции двух уголков проверяемого верхнего или нижнего пояса относительно вертикальной оси в см⁴

Рис. 112. Схема фермы к расчету на устойчивость при монтаже

Для поясов переменного сечения устойчивость обеспечива­ется при соблюдении неравенства

где — момент инерции относительно вертикальной оси двух уголков меньшего сечения в см⁴;

т—коэффициент, учитывающий переменность момента инерции; определяется по табл. 66 «Справочника мон­тажника стальных конструкций» (Госстройиздат, 1959) в зависимости от значений

и

— момент инерции относительно вертикальной оси двух уголков большего сечения в см⁴;

b—длина участка пояса с большим сечением (рис. 113).

Рис. 113. Схема моментов инерции к расчету ферм на устойчивость

Если при проверке ферм их устойчивость не обеспечивается, необходимо усилить пояса фермы бревнами или пластинами, прикрепив их к поясам так, чтобы была обеспечена совместная работа металла и дерева. Усиленную ферму снова проверяют на устойчивость при монтаже по указанным формулам, в которые вместо момента инерции поясов подставляют приведенный мо­мент инерции, учитывающий деревянную накладку:

3. Расчет и конструирование временных монтажных опор

Деревянные опоры. Элементы временных деревянных кон­струкций рассчитывают на основании указаний СНиП II-В.4-62 «Деревянные конструкции. Нормы проектирования».

Расчет поддерживающих деревянных опор и стоек, не за­крепленных в поперечном направлении, сводится к проверке устойчивости, т. е. к расчету на продольный изгиб:

где N—расчетная сжимающая сила, вычисленная от дейст­вия расчетных нагрузок (т. е. с введением коэффи­циента перегрузки),в кГ

R_c — расчетное сопротивление древесины сжатию вдоль волокон в кГ/см²;

—расчетная площадь поперечного сечения стойки или опоры в см²;

φ— коэффициент продольного изгиба.

Коэффициент φ определяют в зависимости от расчетной гиб­кости λ:

при λ >75

при λ <75

Расчетную гибкость λ определяют по формуле:

где — расчетная длина стойки в см;

r—радиус инерции в см⁴;

для прямоугольного сечения r = 0,289h, для круглого сечения диаметром d (где h — наименьший размер поперечного сечения).

Расчетную площадь сечения при отсутствии ослабления при­нимают . При наличии ослабления расчетную пло­щадь соответственно принимают:

при ослаблениях, не выходящих на ребро, Р_расч=Р_бр, если площадь ослаблений не превышает 25% Р_бр, и F_pacч =3/4F_нт,

если площадь ослаблений превышает 25⁰/₀ F_бр;

при симметричных ослаблениях, выходящих на ребро, F_pacч =F_нт при несимметричных ослаблениях, выходящих на ребро, эле­менты рассчитывают как сжато-изогнутые.

Металлические рамные и пространственные опоры. Рамные опоры применяют для временного удержания в проектном по­ложении длинномерных конструкций большепролетных зданий. Временные опоры этого типа обычно конструируются как ин­вентарное оборудование для многократного использования. Их выполняют из отдельных рамных секций высотой 6—6,5 м, из которых набирают опоры высотой от 13 до 28 м. Ширину рам принимают 7 м, что позволяет их использовать на металлурги­ческих заводах при монтаже угольных и рудных кранов, у ко­торых расстояние между фермами составляет 6,5—7 м.

При необходимости для монтажа перекрытий больших про­летов на высоте 13—28 М из двух инвентарных рам временных опор собирают пространственную подвижную опору-вышку раз­мером в плане 7X4 Или 7Х10 м.

Временные металлические пространственные опоры или под­вижные вышки чаще всего применяют при монтаже ригелей, ферм, арок, куполов и т. п. в большепролетных зданиях и со­оружениях.

Пространственные опоры или башни выполняют в виде свар­ных решетчатых ферм, собранных из прокатной профильной стали или труб.

Тип опоры и ее конструктивное решение определяются на­значением и характером воспринимаемых нагрузок, а размеры элементов решетки ферм выбираются так, чтобы несущая спо­собность материала, из которого изготовлены стержни фермы, использовалась наиболее полно.

Опоры рассчитывают на действие сжимающих сил и изги­бающего момента.

Сжимающее усилие N определяют исходя из собственного веса элемента опоры и веса опираемой на нее конструкции по формуле

где — вес всех элементов опоры, расположенных выше рассматриваемого сечения, в т;

К — динамический коэффициент, принимаемый рав­ным 1,1;

G — вес опираемой конструкции в т.

Сечения центрально сжатых и растянутых стержней подби­рают исходя из условий прочности

и устойчивости

где F — площадь поперечного сечения стержня в см²;

— расчетный предел прочности в кГ/см²;

N — усилие в стержне в кГ;

φ — коэффициент уменьшения расчетной прочности при­нимается в зависимости от гибкости λ стержня. Гибкость сжатых элементов λ не должна превышать: для основных стержней (пояса и наиболее нагруженные раскосы главных ферм) 120; для остальных стержней главных ферм 150; Для всех прочих 200.

Гибкость растянутых элементов соответственно не должна превышать 150 для поясов главных ферм; 200 для остальных стержней главных ферм; 250 для всех прочих стержней. Гибкость стержней определяют по формуле:

где — расчетная длина стержня;

— минимальный момент инерции.

Расчетную длину стержня для поясов и наиболее нагру­женных раскосов принимают равной расстоянию между цент­рами смежных узлов, а для прочих элементов — равной 80% этого расстояния (рис. 114).

В рамах с перекрестной решеткой расчетную длину пере­секающихся стержней при определении гибкости в плоскости ра­мы принимают равной расстоянию от центра узла до точки пересечения осей пересекающихся стержней.

При проверке устойчивости стержней такой решетки из плоскости фермы расчетную длину их принимают в соответствии с данными табл. 47.

Таблица 47

Характеристика узла пересечения стержней решетки	Поддержива­ющий стер­жень растянут	Поддержива­ющий стер­жень не ра­ботает	Поддержива­ющий стер­жень снят
Оба стержня не прерываются Поддерживающий стержень прер­ван и перекрыт косынкой	lр = 0,5l lp=0,7l	1Р =0,7l lр=l	lр =l lр =l

Сечение внецентренно сжатых стержней в плоскости дейст­вия момента M=Nl подбирают по формуле

а в плоскости, перпендикулярной плоскости действия момента, по формуле

где К — коэффициент влияния изгибающего момента на устой­чивость стержня в плоскости, перпендикулярной плос­кости действия момента:

Высота сечения стер­жня в см	0	0,2	0.4	0,6	0,8	1	1,2	1,4	1,6	1,8	2	2,5 и более
Значение К для сим­метричных сечений	1,0	0,78	0,62	0,51	0,42	0.36	0,32	0,28	0.25	0,23	0,21	0,17

Пространственные опоры, составленные из плоских решет­чатых рам (ферм), проверяют на общую устойчивость по фор­муле

где W— сжимающее усилие в опоре в кГ;

М_р—расчетный момент в сечении опоры в кГ·м;

F_6p — площадь сечения опоры брутто в м²;

W_6p — момент сопротивления сечения опоры брутто в см³;

φ—коэффициент, взятый в функции от приведенной гиб­кости.

Для четырехгранной решетчатой фермы с параллельными поясами приведенную гибкость подсчитывают по формуле

где гибкость пространственной фермы, найденная с учетом коэффициента μ, характеризующего условия закрепления концов фермы;

и —площади сечения пары ветвей поясов с общей осью х₁—х и у₁—у;

F_p и F_P1 — площади сечения раскосов решеток, лежащих в плоскостях, перпендикулярных соответственно осям х₁—х и у₁—у.