2. Структурные конструкции. Примеры решения узлов. Подходы к статическому расчету.

2. Конструкции структурные - пространственные металлические перекрёстно-стержневые конструкции, собранные из унифицированных элементов в виде пространственных плит или сводов.

Структурные конструкции относятся к классу пространственных стержневых конструкций, используемых чаще всего в качестве несущих элементов зданий общественного и производственного назначения.

К недостаткам структурных систем относится повышенная трудоемкость изготовления и сборки.

К положительным качествам структур относятся: унификация конструктивных элементов, принципиальная простота их монтажа, большая пространственная жесткость конструкций, способствующая увеличению пролета покрытия, архитектурная выразительность решения, многосвязность системы, повышающая степень надежности конструкции при локальных разрушениях, частота узлов сетки, позволяющая закрепить подвесной транспорт и оборудование, простота транспортировки, снижение конструктивной высоты и др.

Структурные конструкции, как правило, внешне и внутренне статически неопределимы, поэтому точный расчет структуры как шарнирно-стержневой системы возможен лишь с применением эвм по специальным программам, в которых задаются все геометрические параметры и соответствующий жесткости.

Расчет на изгиб структурных плит с малой относительной высотой можно производить в соответствии с классической теории изгиба без учета влияния сдвига на прогибы.

Билет №21

1. Ферма из парных уголков. Конструкция и расчет.

В фермах со стержнями из двух уголков, составленных тавром, узлы проектируют на фасонках, которые заводят между уголками. Стержни решетки прикрепляют к фасонке флаговыми швами.(рис1) Усилие в элементе распределяется между швами по перу и обушку уголка обратно пропорционально их расстояниям до оси стержня Разность площадей швов регулируется толщиной и длиной швов. Концы фланговых швов для снижения концентрации напряжений заводят на торцы стержня на 20 мм.

К поясу фасонки рекомендуется прикреплять сплошными швами минимальной толщины. Фасонки выпускϑуголков менее 10 мм при шаге ферм 6 м и не менее 14 мм при шаге ферм 12 м.

Во избежание ослабления сечения верхнего пояса не следует приваривать наладки поперечными швами.

Если к узлу приложена сосредоточенная нагрузка(рис 1 в), то швы, прикрепляющие фасонку к поясу, рассчитывают на совместное действие продольного усилия(от разницы усилий в поясах) и сосредоточенной нагрузки.

Усилие F передается на участки швов и (рис 1 в). Напряжения в швах этого усилия

))

От продольного усилия

Где - суммарная длина швов крепления пояса к фасонке.

Прочность шва проверяется на совместное действие усилий по формуле

Аналогично проверяется прочность соединения по границе сплавления.

При расчете узлов обычно задаются значением и определяют требуемую длину шва.

Фасонки ферм с треугольной решеткой следует конструировать прямоугольного очертания, а с раскосной решеткой – в виде прямоугольной трапеции. Такие фасонки вырезают из листа с минимальным количеством отходов и наименьшей длиной резов.

Для обеспечения плавной передачи усилия и снижения концентрации напряжений, угол между краем фасонки и элементом решетки должен быть не менее (рис 1 б).

Стыки поясов необходимо перекрывать накладками, выполненными из уголков (при одинаковой толщине поясов) или листов. Площадь сечения стыков элементов должна быть не меньше площади сечения стыкуемых элементов. Уголки, перекрывающие стыки пояса, принимаются того же калибра, что и поясные. Для того, чтобы прикрепить уголковую накладку, приходится срезать обушок и вертикальную полку уголка. Уменьшение его площади сечения компенсируется фасонкой. При установке листовых накладок в работу включается фасонка. Цент тяжести сечения в месте стыка не совпадает с центром тяжести сечения пояса, и оно работает на внецентренное растяжение (или сжатие). Для облегчения работы фасонок стык пояса желательно вынести за пределы узла.

Крепление накладок к поясным уголкам целесообразно рассчитать из условия равнопрочности на полное усилие, которое может выдерживать накладка.

Для обеспечения совместной работы уголков, их соединяют прокладками.

Р асстояние между прокладками должно быть не более 40i для сжатых элементов и 80i для растянутых, где i-радиус инерции одного уголка относительно оси, параллельной прокладке . При этом в сжатых элементах ставится не менее двух прокладок. Если уголки не соединены прокладками, то при расчете каждый уголок рассматривают отдельно, а его гибкость определяют исходя из минимального для одного уголка радиуса инерции.

Конструкция опорных узлов зависит от вида опор (металлические или ж/б колонны.ю кирпичные стены и т.д.) и способа сопряжения (жесткое или шарнирное).

При свободном опирании ферм на нижележащую конструкцию возможное решение опорного узла, показанное на рисунке ниже

Давление фермы через плиту передается на опору. Площадь плиты Апл определяется по несущей способности материала опоры

Где - 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 фасонку и опорную стойку, образующие жесткую опору крестового сечения. Оси пояса и опорного раскоса центрируют на ось опорной стойки, таким образом, опорная реакция фермы проходит через центр жесткого креста.

Швы, приваривающие фасонку и опорную стойку к плите, рассчитывают на опорную реакцию:

Если торцы фасонки и опорной стойки фрезеруются, то усилие на плиту передается за счет плотного касания (смятия) и швы являются конструктивными. В опорной плите устраивают отверстие для анкеров для компенсации возможного несовпадения анкерных болтов и отверстий диаметр отверстий делают в 2-2,5 больше диаметра анкеров, а шайбы анкерных болтов приваривают к плите. Для удобства сварки и монтажа узла расстояние между нижним поясом и опорной плитой принимают обычно не менее 150 мм. Аналогично конструируется опорный узел при опирании фермы в уровне верхнего пояса.