3.3. Конструирование и расчет центрально сжатых колонн составного сечения.

В соответствии с принятой расчётной схемой определяется расчётная длина lef=μl. Центрально сжатые колонны рассчитывают на прочность и устойчивость ,.

Сплошное сечение: требуемая площадь A_тр=N/φR_yγ_c. Задаются гибкостью 50-80. Требуемый радиус инерции i=l_ef/λ. Требуемая ширина сечения b=i/α₂ (0.43, 0.24). Стремятся, чтобы ширина и высота были равны. Толщина стенки назначается из гибкости стенки: . Вычисляют требуемую площадь сечения полки и назначают размеры, обеспечив устойчивость. Вычисляют фактические геометрические характеристики сечения. (наибольшая гибкость 180-60α). Проверяют устойчивость.

Подбор сечения по предельной гибкости (при незначительных усилиях). Минимально возможный радиус инерции i_min=l_ef/λ_пред. Наименьшие размеры сечения h=i/α₁, b=i/α₂. Окончательно подбирают сечение исходя из наименьшей возможной толщины элементов (по условиям устойчивости).

4.1. Металлические фермы и их классификация.

Стальные фермы широко применяются в покрытиях промышленных и гражданских зданий, ангаров, вокзалов и т.д. Большепролётные мосты, радиобашни и мачты, опоры ЛЭП. Фермы по сравнению со сплошными балками экономичны, им легко придают любые очертания. Очертания ферм должно отвечать принятой конструкции сопряжений с примыкающими элементами и должно соответствовать их статической схеме, а также виду нагрузок, определяющему эпюру изгибающих моментов.

Треугольная система даёт наименьшую суммарную длину решётки и наименьшее число узлов. Дополнительные стойки целесообразны для уменьшения расчётной длины сжатого пояса. Недостаток – наличие сжатых опорных раскосов (в первой опорной панели). Специальные системы: шпренгельная (рациональное расстояние между элементами поперечной конструкции при рациональном угле наклона раскосов, а также уменьшение расчётных длин сжатых стержней), крестовая (двухсторонняя нагрузка), ромбическая и полураскосная (большая жёсткость).

Высота фермы на опоре 3150 мм, уклон верхнего пояса не менее 1,5%, длина панелей по 3000 мм, длина ферм полностью - 18,24,30,36 м.

4.2. Конструкция ферм.

Фермы: 1, 2 – треугольные; 3, 4 – то же, с ломаным нижним поясом; 5 – ферма с поднятой затяжкой; 6 – многоугольная ферма с поднятым нижним поясом; 7 – безраскосная с ломаным нижним поясом; 8 – трапецеидальная.

Сечения элементов могут быть различны:

Замкнутые сечения отличаются большой жесткостью и коррозионной стойкостью, но сварные швы (в узлах фермы) весьма трудоемки.

Узлы выполняются на фасонках (фермы из спаренных уголков), на фланцах (фермы из труб, гнутозамкнутых профилей) или бесфасоночные с непосредственным привариванием стержней решетки к поясам (фермы из труб, гнутозамкнутых профилей, двутавров).

4.3. Фермы: расчет.

При расчете ферм пользуются несколькими принципами: 1) все нагрузки приложены к узлам ферм; 2) все узлы ферм шарнирны и в них отсутствуют моменты.

Исходя из этих принципов, получаем, что все элементы решетки фермы центрально-сжаты или центрально-растянуты. В стропильных фермах отдельно составляют расчётные схемы для постоянной, временной, кратковременной нагрузок. Расчётная постоянная нагрузка в узле: , где α – угол наклона верхнего пояса к горизонту,b – расстояние между фермами, d – длины примыкающих к узлу панелей, n – коэффициент перегрузки. Также рассчитывают узловую нагрузку от снега. Давление ветра учитывают только на вертикальные поверхности и с углом наклона более 30⁰.

При жестком закреплении опорного узла фермы, на нее передаются рамные моменты и для определения усилий в стержнях необходимо составить сочетания усилий и выбрать наиболее неблагоприятные.