книги из ГПНТБ / Прогрессивные стальные конструкции [сборник]

■При испытании фрагмента фермы Ф-3 на узловую нагрузку в решетке не было заметно изменении, а пояса в некоторых узлах получили заметные деформации: в уз-' лс 6 при усилии на дом-крате 40 тс появилась вмятина над стойкой н выпучивание профиля в стороны: в узле 2 при усилии на домкрате 45 тс появились аналогичные: деформации; в узле 5 при той же нагрузке также появи­

лась деформация сверху и .выпучилась левая (см. -со сто­ роны домкрата) сторона профиля. Фрагмент фермы Ф-3 продолжал воспринимать нагрузку до усилия на домкра­ те, равного 50 тс. Наибольшие деформации при этом на блюдались в узле 5.

Для испытания фермы без узловой нагрузки узел 5 был частично исправлен и усилен ребрами жесткости и накладкой. Испытание фрагмента Ф-3, как консоли, бы­ ло проведено до разрушения. Исчерпание несущей спо­ собности произошло за счет разрушения узла 5 при уси­ лии ,на домкрате равном 33 тс.

Испытания фрагмента Ф-3 показали, что при первом загруженни (30 и 50 тс) после второй ступени нагрузки в

узлах приложения местной нагрузки появились пласти­ ческие деформации. Это видно из рис. 13, где представ­ лены кольцевые напряжения в профиле верхнего пояса у узла 2 (сечение 12 и 15) и узла 3 (сечение 17).

Наличие пластических деформаций в узле 2 при ма­

лой узловой нагрузке объясняется тем, что при нагруже­ нии от 30 до 50 тс местная нагрузка выросла настолько,

что в узле появились пластические деформации, а затем произошло перераспределение узловых нагрузок. По­ этому распределение усилии в элементах фактически происходило почти без участия тяги 1, так как при пер­

вой ступени загруження были выбраны только рыхлые деформации в соединениях тяги, а при второй — тяга 1

почти выключалась из работы вследствие потери мест­ ной устойчивости стенок профиля верхнего пояса.

В узле 1, в котором нет узловой нагрузки, заметных

деформаций элементов фрагмента не произошло. Деформации фермы определены по показаниям про-

гпбомеров и показаны на рис. 14. Появление текучести в узлах фрагмента Ф-3 сказывается на прогибах. Рост прогибов происходит по нелинейному закону.

•При сравнении работы узлов с расчетными данными видим, что их фактическая несущая способность больше,

60

Рис. 13. Кольцевые напряжения в профиле верхнего пояса фрагмента фермы Ф—3.

Рис. 14. Нарастание прогибов узла У-4 (П— 1) для фрагментов ферм Ф-3, Ф-4 и Ф-5.

•Чем расчетная. 'Так, в узле 3 при .нагрузке на узел 10,94 тс еще нет напряжений, равных или превышающих

минимальный предел текучестй для стали 09.Г2 состав-- ляющий 3400 кгс1см2, а максимальная расчетная нагруз­

ка, три которой должна появляться текучесть в наибо­ лее нагруженной фибре профиля, равна. 10,36 тс.

Таким образом, узел, в котором профиль работает по схеме 2 (рис. 11), удовлетворяет как условиям расчета,

так и работе узлов реальных ферм с такими же сечения­ ми элементов.

О работе узла 2, работающего по схеме рис. 11, точ­

ных выводов сделать нельзя, но, по-видимому, фактиче­ ская несущая способность узла близка к расчетной, рав­ ной при появлении фибровой текучести 7,11 тс (что ниже узловой нагрузки, равной 10,8 тс, которая имеет место

при таких же сечениях элементов реальной фермы). Из сказанного следует, что узлы ферм, выполненные по ти­ пу узла 2, необходимо усилить ребрами жесткости или

диафрагмами.

Моменты, вычисленные для сечений,- расположенных у узлов фрагмента Ф-3, показывают, что сопряжение стержней в узлах обладает довольно большой жестко­ стью, а это приводит к увеличению фибровых деформа­ ций в узлах фрагмента фермы и уменьшению величины продольных усилий в стержнях.

Результаты испытания фрагмента фермы Ф-4

Учитывая работу профилей пояса, раскосы и стойки в местах примыкания к поясам были усилены ребрами жесткости, а у мест приложения сосредоточенных сил поставлены П-образные ребра жесткости по верхнему поясу.

Испытание фрагмента Ф-4 проводилось в два этапа. На первом этапе нагрузка была доведена до 55 тс (уси­

лие на домкрате) при работе трех тяг; при этом фраг­ мент фермы по внешнему осмотру был еще в достаточно хорошем состоянии, затем он был разгружен.

На втором — была снята тяга над домкратом и про­ изводилось испытание до разрушения. При работе двух тяг фрагмент Ф-4 выдержал нагрузку в 56 тс. Потеря

■несущей способности произошла за счет потери местной устойчивости боковых стенок пояса в опорном узле.

62

ЗРасоматривая работу узлов фрагмента. Ф-4 (рис. 15), видим, что в узле 2 фибровая текучесть боковых стенок

в сечении профиля верхнего пояса появилась при повтор­ ном загружении с усилием на домкрате 55 тс, что дало нагрузку на узел 2—13,84 тс- (судя по усилиям в тяге 1),

Рис. 15. Кольцевые напряжения в сечениях верхнего пояса фрагмента фермы Ф-4

63

Фрагмент фермы Ф-4

в то же время в ребре жесткости (сталь ВСт. 3 кп) фиб­ ровая текучесть появилась при повторном загружении с усилием на домкрате 46 тс, что дало нагрузку на узел 2—11,41 тс (судя по усилиям в тяге 1).

Сравнивая полученную предельную узловую нагруз­ ку для узла 2, с возможными узловыми нагрузками в ре­

альных фермах с таким же сечением верхнего пояса, ви­ дим, что узел, укрепленный ребром жесткости, обладает достаточной несущей способностью.

В узле 3 фибровая текучесть баковых стенок профиля

верхнего пояса появилась при первом загружении с уси­ лием на домкрате 50 тс (рис. 17), что дало нагрузку на

•время в ребре жесткости фибровая текучесть появилась при повторном загружении с усилием «а домкрате 46 тс, что дало нагрузку на узел — 24,37 тс (нагрузка переда­ ется через тягу 2 — 14,7 тс и распределяется со смежно­ го узла 2).

Сравнивая полученную предельную узловую нагруз­ ку для узла 3 с возможными узловыми нагрузками в ре­

альных фермах, видим, что узел, укрепленный ребрами

Ф-4, вычисленные по измеренным фибровым деформаци­ ям, а также расчетные (при распределении внешних уси­ лий по узлам фрагмента фермы) по зависимости, полу­ ченной для этих же усилий при испытании.

Конструктивные поправки в среднем при первом за­ гружении составляют 0,86, а при .повторном — 0,828.

Сравнивая конструктивные поправки для фрагментов Ф-3 и Ф-4, видим, что в последнем, с более жестким верхним поясом, запас прочности больший.

Моменты, вычисленные для сечений, расположенных у узлов и по верхнему поясу фрагмента Ф-4, показывают (табл. 16 и рис. 16), что сопряжение стержней в узлах и верхний пояс обладают большой жесткостью, что спо­ собствует перераспределению узловых нагрузок, увели­ чению фибровых деформаций в узлах фермы и умень­ шению продольных усилий в стержнях.

•Прогибы фрагмента при первом загружении нара­ стают линейно, т. е. влияние текучести в узлах еще не сказывается на прогибах (рис. 14), при повторном за-

П р о д о л ж е н и е т аблиц ы 16'

Рис. 16. Изгибающие моменты в верхнем поясе фрагмента фермы Ф-4

груженнп 'прогибы нарастают нелинейно при второй ступени -нагрузки. Таким образом, прогибы фрагментов фермы из гнутых профилей очень сильно зависят от по­ явления текучести в узлах.

Проведенные испытания узлов фрагментов ферм Ф-3

иФ-4 позволяют-сделать такие выводы.

1.Несущая способность узлов ферм из замкнутых гнутых профилей без местной нагрузки обеспечивается

даже в том случае, если ширина стержней, сходящихся в узле, неодинакова и не поставлено дополнительных ре­ бер жесткости.

2. Несущая способность узлов ферм из замкнутых гнутых профилей с местной нагрузкой, равной по вели­ чине узловым нагрузкам реальных ферм при разной ши­ рине элементов, сходящихся в узле, и при отсутствии ре­ бер жесткости не обеспечивается.

3. Несущая способность профиля с гофрами, под­ крепленного ребрами жесткости в месте приложения внеузловой нагрузки, сравнимой по величине е узловы­ ми нагрузками реальных ферм, достаточна.

4. Узлы с местной нагрузкой, подкрепленные ребра­ ми жесткости, обладают более чем достаточной несущей способностью по сравнению с узловыми нагрузками ре­ альных ферм.

68

Результаты испытания фрагмента фермы Ф-5

Фрагмент Ф-5 был запроектирован с целью выявле­ ния работы узлов фермы из открытых гнутых; профилей. Его проектирование и методика испытания были приня­ ты аналогичными с фрагментами Ф-3 и Ф-4. Характери­ стика сечений элементов фрагмента Ф-5 приведена в табл. 17.

Схемы размещения датчиков сопротивления показа­ ны на рис. 10, апрогибомеров— на рис. 16.

При испытании фрагмента фермы Ф-5 нагрузка бы­ ла доведена до 53 тс. Потеря несущей способности про­ изошла за счет смятия верхнего пояса у узла 5. На ос­

новании фибровых напряжений, полученных по отдель­ ным датчикам, были вычислены усилия в стержнях (табл. 18) и изгибающие моменты у узлов (табл. 19).

При первой ступени загружения (21 тс) максималь­ ные фибровые напряжения отмечены в узле 5 (сечение

25). В этом узле максимальное значение имеет изги­ бающий момент, при котором произошло небольшое смятие сжатого элемента пояса. Верхний пояс под тя­ гой 3 деформировался (появился хлопун); при дальней­

шем увеличении нагрузки деформации возрастали, в-ре­ зультате чего стенка профиля прогибалась до соприкос­ новения с торцом опорной стойки. Полки профиля, де­ формируясь дальше, разрушили сварной шов, соединяю-

69