29. Колонны и стойки, работающие на центральное сжатие. Характеристика колонн и стоек.
В металлических конструкциях широко применяются работающие на центральное сжатие колонны, стойки и стержни. Центрально-сжатые колонны применяются для поддержания междуэтажных перекрытий и покрытий зданий. В рабочих площадках, путепроводах, эстакадах применяются стойки. путепроводах, эстакадах и т. п. Центрально-сжатые стержни работают в составе конструктивных элементов и комплексов тяжелых решетчатых ферм и рам (рис. 6.1,б), сжатых элементов вантовых систем и т. п. Рис. 6.1. Схемы стержней, работающих на центральное сжатие а — колонна, б — сжатый стержень тяжелой фермы. Колонны передают нагрузку от вышележащей конструкции на фундаменты и состоят из трех частей, определяемых их назначением: оголовок, на который опирается вышележащая конструкция, нагружающая колонну; стержень — основной конструктивный элемент, передающий нагрузку от оголовка к базе; база, передающая нагрузку от стержня на фундамент (рис. 6.1, а). Расчет и конструирование основного элемента центрально-сжатых колонн и стержней производятся одинаково. Узлы примыкания центрально-сжатых стержней с другими элементами конструктивного комплекса (рис. 6.1,б) зависят от вида конструкции. Колонны и сжатые стержни проектируют почти исключительно стальными. Применять алюминиевые сплавы в сжатых стержнях, как правило, нерационально из-за плохой работы сплавов на продольный изгиб вследствие низкого модуля упругости. Однако в общем конструктивном комплексе, выполняемом из алюминиевого сплава, могут быть запроектированы и сжатые стержни из сплава. Хорошо работают на центральное сжатие и экономны по затрате металла трубобетонные колонны, стержень которых состоит из стальной трубы, заполненной бетоном. По статической схеме и характеру нагружения колонны могут быть одноярусные и многоярусные. Колонны и сжатые стержни бывают сплошными или сквозными.
32. Фермы и область их применения. Очертания ферм. Системы решеток.
Стальные фермы широко применяются в покрытиях промышленных и гражданских зданий, ангаров, вокзалов и т. п. Большепролетные мосты, радиобашни и мачты, опоры линий электропередачи и многие другие конструкции выполняются в виде стальных ферм. Фермы по сравнению со сплошными балками экономичны по затрате металла, им легко придают любые очертания, требуемые условиями технологии, работы под нагрузкой или архитектуры, они относительно просты в изготовлении. Фермы применяют при самых разнообразных нагрузках; в зависимости от назначения им придают самую разнообразную конструктивную форму.
Очертание ферм
Выбор очертания ферм является первым этапом их проектирования. Очертание ферм в первую очередь зависит от назначения сооружения. Оно должно отвечать принятой конструкции сопряжений с примыкающими элементами. Рис. 7.2. Фермы треугольного очертания. Рис. 7.3. Очертания балочных ферм а — трапецеидальное; б, в — полигонное; г, д, е — с параллельными поясами.
Фермы треугольного очертания. Треугольное очертание придается стропильным фермам (рис. 7.2, а, е), консольным навесам (рис, 7.2, б), а также мачтам и башням (рис. 7.2, в).
Стропильные фермы треугольного очертания применяют, как правило, при значительном уклоне кровли, вызываемом или условиями эксплуатации здания, или типом кровельного материала. Фермы трапецеидального очертания со слабо вспарушенным верхним поясом (рис. 7.3, а) пришли на смену треугольным фермам благодаря появлению кровельных материалов, не требующих больших уклонов кровли. В сопряжении с колоннами позволяет устраивать жесткие рамные узлы, что повышает жесткость здания. Фермы полигонального очертания (рис. 7.3, б и в) наиболее приемлемы для конструирования тяжелых ферм больших пролетов. Фермы с параллельными поясами (рис. 7.3, г, д) имеют существенные конструктивные преимущества. Равные длины стержней поясов и решетки, одинаковая схема узлов и минимальное количество стыков поясов обеспечивают в таких фермах наибольшую повторяемость деталей и возможность унификации конструктивных схем, что способствует индустриализации их изготовления. Эти фермы благодаря распространению кровель с рулонным покрытием стали основным типом в покрытиях зданий.
Системы решеток ферм и их характеристика Решетка ферм работает на поперечную силу, выполняя функции стенки сплошной балки. От системы решетки зависят вес фермы, трудоемкость ее изготовления, внешний вид. Решетка должна соответствовать схеме приложения нагрузок, поскольку нагрузки во избежание местного изгиба пояса передаются, как правило, на ферму в узлах. Рис. 7.4. Треугольные системы решеток Рис. 7.5. Раскосные системы решеток Рис. 7.6. Специальные системы решеток а, б, в – шпренгельная, г – крестовая, д – ромбическая, е – полураскосная.
