- •Часть I
- •1. Введение
- •1.1Исторический очерк развития металлических конструкций
- •1.2Номенклатура и область применения металлических конструкций
- •1.3Основные особенности металлических конструкций
- •1.4Принципы проектирования металлических конструкций
- •1.5 Организация проектирования
- •Раздел 1 элементы металлических конструкций
- •Глава 1 Материалы для строительных металлических конструкций. Основные свойства и работа материалов в конструкциях.
- •Сортамент для стальных конструкций
- •2Основы расчета металлических конструкций
- •2.1Группы предельных состояний
- •2.2Нагрузки, действующие на сооружение
- •2.3Предельное сопротивление материала
- •3Работа материалов и элементов металлических конструкций и основы норм расчета элементов. Виды напряжений и их учет при расчете элементов конструкций
- •3.1Работа и расчет на прочность центрально растянутых или сжатых элементов.
- •Работа стали при неравномерном распределении напряжения.
- •2.3.4 Работа стержней при кручении
- •2.3.5.Устойчивость элементов металлических конструкций.
- •Основы работы и расчета на устойчивость центрально сжатых стержней
- •Основы работы и расчета на устойчивость внецентренно сжатых и сжато-изогнутых стержней.
- •Потеря устойчивости изгибаемых элементов
- •Потеря местной устойчивости элементов металлических конструкций
- •Глава 3. Сварка и сварные соединения металлических конструкций
- •3.3 Термо–механический класс сварки
- •Особенности расчета сварных соединений в конструкциях из алюминиевых сплавов.
- •Конструктивные требования к сварным соединениям.
- •Глава 4 Болтовые и заклепочные соединения. Виды болтов, применяемых в строительстве
- •Повышенной точности
- •Высокопрочные
- •Анкерные
- •3.1.1Болты грубой, нормальной точности (класс точности с и в)
- •3.1.2Болты повышенной точности (класс точности а)
- •3.1.3Высокопрочные болты (нормальной точности, класс точности в)
- •3.1.4Анкерные болты
- •3.1.5Самонарезающиеся болты
- •3.2Заклепочные соединения
- •3.3Болтовые соединения
- •3.4Расчет болтовых соединений без контролируемого натяжения болта
- •Фрикционные соединения на высокопрочных болтах
- •Конструирование болтовых соединений
- •Колонны,работающие на центральное сжатие
- •Сплошные колонны
- •Сквозные колонны
- •Конструирование базы центрально сжатой колонны
- •3.4.1.1Расчет базы центрально-сжатой колонны
- •Конструирование и расчет оголовка колонны
- •4Балки и балочные конструкции
- •4.1 Балочные клетки
- •4.2 Плоский стальной настил балочных клеток
- •4.2.2Расчет прокатной балки
- •4.2.3Расчет разрезных составных балок
- •4.2.3.1Предварительный подбор сечения балки.
- •4.2.3.2Компоновка сечения балки
- •4.2.3.3Проверка прочности балки
- •4.2.3.4Проверка жесткости балки
- •4.2.3.5Изменение сечения по длине балки
- •4.2.3.6Проверка общей устойчивости балки
- •4.2.3.7Расчет поясных швов.
- •4.2.3.8Расчет опорного ребра
- •4.2.3.9Расчет монтажного стыка на высокопрочных болтах
- •4.2.3.9.1Расчет поясных накладок
- •4.2.3.9.2Расчет накладок стенки
- •5.1 Компоновка ферм
- •5.2Расчет ферм
- •5.2.1Основные нагрузки на фермы
- •5.2.2Определение усилий в стержнях фермы.
- •5.2.3Расчетные длины стержней ферм
- •5.2.4Обеспечение обшей устойчивости ферм в системе покрытия
- •5.2.5Выбор типа сечения
- •5.2.6Подбор сечения сжатых стержней
- •5.2.7Подбор сечения растянутых стержней
- •5.2.8Подбор сечения стержней по предельной гибкости
- •Общие требования конструирования и расчет узлов ферм
5.1 Компоновка ферм
В задачу компоновки фермы входят определение ее рациональной схемы с учетом ряда требований: экономичности по затрате металла, простоты изготовления, транспортабельности, требований унификации и типизации. Эти требования часто противоречат между собой, поэтому нужно найти оптимальное решение, наилучшим образом удовлетворяющее одновременно комплексу требований.
Масса фермы зависит от отношения ее высоты к пролету. Усилия в поясах фермы возникают главным образом от изгибающего момента, а в решетке – от поперечной силы.
Чем больше высота фермы, тем меньше усилия в поясах и их масса, но с увеличением высоты фермы увеличивается длина элементов решетки и ее масса. Условно минимального расхода металла отвечает равенство массы поясов и массы решетки вместе с фасонками, что достигается при h≈1/5 L (в балке масса поясов приблизительно равна массе стенки).
Столь большая высота неудобна при транспортировке. Ферму пришлось бы доставлять на строительную площадку отдельными элементами (россыпью) и собирать на месте монтажа.
Дополнительные затраты времени и средств при этом не окупаются экономией металла.
На практике стремятся к тому, чтобы при монтаже производилась только укрупнительная сборка фермы их двух половин (отправочных марок). Поэтому размеры фермы не должны выходить за пределы железнодорожного габарита (по вертикали 3,8 м, по горизонтали -3,2 м). Наиболее удобными в изготовлении являются фермы с параллельными поясами. Одинаковые длины стержней поясов и решетки, одинаковое решение промежуточных узлов и минимальное количество поясных стыков создают условия для максимально возможной унификации конструктивных схем и делают такие фермы индустриальными. Благодаря преимуществам в изготовлении фермы с параллельными поясами постепенно вытесняют фермы трапецеидального очертания.
При компоновке фермы одновременно с выбором системы решетки устанавливают размеры панелей фермы, размеры которых должны отвечать оптимальному углу наклона раскосов. Из конструктивных соображений – рационального очертания фасонки в узле и удобства крепления раскосов – желателен угол, близкий к 45°.
Посредством унификации геометрических схем ферм и типизации конструктивной формы можно стандартизировать конструктивные детали ферм и перейти на массовое их изготовление с помощью специализированных станков и приспособлений.
В настоящее время унифицированы геометрические схемы стропильных ферм производственных зданий (18, 24, 30, 36 м), мостов, радиомачт, радиобашен, опор ЛЭП.
В основу унификации стропильных ферм с рулонной кровлей положены модуль пролета производственных зданий и панель m=3 м, уклон кровли i=1,5 %, высота ферм на опоре 3150 мм по наружным краям поясов, треугольная решетка с возможностью добавления шпренгеля при кровельных плитах шириной 1,5 м.
В фермах больших пролетов (более 36 м), а также в фермах из алюминиевых сплавов или из высокопрочных сталей возникают большие прогибы.
Провисание ферм предотвращается устройством строительного подъема, т.е. изготовлением ферм с обратным выгибом, который под действием нагрузки погашается, в результате чего ферма принимает проектное положение.