книги из ГПНТБ / Брудка Я. Легкие стальные конструкции

Рис. 8-31. Монтаж промышленного здания в Милане [46]

Рис. 8-32. Некоторые перфорированные профили системы «Дексион»

а —* профили; 6 — расположение отверстий

Рис. 8-33. Стропильная ферма навеса для склада из профилей системы «Дексион»

264

«Дексион». Конструкция из перфорированных профилей показана на рис. 8-33.

В СССР проводились технико-экономические исследования, посвя­

денного анализа можно сделать вывод, что применение гнутых профи­ лей для пролетов более 24 м нерентабельно.

На рис. 8-34 приведены некоторые узлы стропильной фермы систе­ мы «Вупперманн» и ее схема. Наклон верхнего пояса равен 15°. До пролета длиной 7,5— 15 м стропильные фермы изготовляют треугольны­ ми, а от 17,5—27,5 м — трапециевидными. Фермы располагают через каждые 2,5 м и перекрывают плитами из легкого бетона без прогонов. При покрытии их волнистыми асбестоцементными плитами или профи­ лированными металлическими настилами применяют прогоны. В этом случае стропильные фермы размещают через 4 м. Сборные плиты укла­ дывают непосредственно на верхний пояс стропильной фермы. Благо­ даря пластинкам, выступающим над верхним поясом, достигаются крепление сборных плит к ферме и достаточная надежность против бо­ кового выпучивания.

8.3.3. Связи покрытия

В конструкциях из гнутых профилей необходимо обращать особое внимание на сохранение общей устойчивости кровельных покрытий во время монтажа элементов и в готовой конструкции. Изменение только лишь толщины стенок стержней без изменения традиционно применяе­ мых форм всегда приводит к более ранней потере общей устойчивости, чем в обычных стальных конструкциях.

В покрытиях с небольшим и средним пролетом решение связей в

Рис. 8-36. Зал с конструкцией ригеля, позволяющий уменьшить число вер­ тикальных связей и связей ската крыши [94]

-4 Рис. 8-35. Крестовая вертикальная связь в кровельных конструкциях из профилей типа «Стрен-Стил» [61]

значительной степени зависит от формы стропильной фермы и прежде всего от формы ее верхнего пояса.

Если верхний пояс балки или решетчатой фермы развернут в боко­ вом направлении, достигнуть надежности против бокового выпучивания системы можно и без применения связей. Такая боковая развертка значительно увеличивает момент инерции относительно вертикальной оси, что позволяет применять большую расчетную длину при продоль­ ном изгибе стержня со скручиванием. Благодаря этому достигается и большая надежность монтажных работ.

На решение связей покрытия также оказывает влияние род покры­ тия: с прогонами или без них. Часто расставленные прогоны образуют боковые опоры, если сами предохранены от сдвига в плоскости крыши. Наличие прогонов является причиной того, что верхние пояса не требуют большого развития в плоскости покрытия.

Стержни, обеспечивающие общую устойчивость конструкции, долж­ ны быть стальными. Кровельные плиты из других материалов могут служить достаточной опорой, если имеют достаточную жесткость. Стержни, как и их стыки с верхним поясом, следует проверять на дейст­ вие силы, равной 1/100 величины силы, действующей в раскрепляемом

стержне.

В кровельных конструкциях системы «Стрен-Стил» вертикальные связи жесткости выполняют из швеллера С52, как показано на рис. 8-35. Такие связи применяют по всей длине здания. Учитывая величину про­ лета стропильных ферм, не превышающую 12 м, вдоль конька устанав­ ливают одну связь жесткости. Связи жесткости состоят из конькового прогона и двух стержней решетки. Сжатый прогон имеет гибкость 121 <250. От выгиба в плоскости ската этот прогон раскреплен покры­

266

тием. Стержни решетки считаются растянутыми. Соответствующие ве­ личины гибкости равны:

при расстоянии между фермами 1200 мм

X^ 305 < 400;

при расстоянии между фермами 2400 мм

X^ 4 0 5 > 400.

Противоположным решением считают рамную конструкцию серий­ ного производства (ФРГ). Верхний пояс (рис. 8-36) сильно развернут в боковом направлении. Благодаря этому решетчатый ригель рамы предохранен от бокового выпучивания, хотя и не имеет прогона. Покры­ тием являются плиты из легкого бетона.

Крыша, выполненная из легких балок, показанных на рис. 8-13, то­ же не требует горизонтальных связей. Крепление настила к поясу пре­ пятствует его выпучиванию и кручению. При больших величинах про­ лета стропильных ферм с таким решением кровли достаточно одной связи в середине пролета.

Горизонтальными связями может служить покрытие из складчатого настила в соответствии с замечаниями, приводимыми в 8.2.1.

Пример 8-2. Спроектировать и рассчитать стропильную ферму пролетом / = 12 м, схема которой приведена на рис. 8-37. Покрытие выполнено без прогона из сборных плит, изготовленных из легкого бетона. Устойчивость конструкции обеспечена горизон­ тальными связями верхнего пояса фермы, расположенными через 3 м. Постоянная на­ грузка на 1 м2 составляет 197 кгс (1,932 кН).

На 1 м фермы приходится

g = 197-3 « 600 кгс.

Сосредоточенная сила в центральных узлах фермы равна:

G = 600-1,5 = 900 кгс,

Переменная нагрузка от снега на 1 м пролета конструкции

s = 50-3 = 150 кгс.

Нагрузка на узел

S = 150-1,5 = 225 кгс.

Верхний пояс подвержен дополнительному изгибающему действию вследствие не­ посредственной укладки на него кровельных плит.

Рис. 8-37. Схема решетки

По формулам (8 -1 0 )— (8-12) находим значения изгибающих моментов:

Для изготовления стропильной фермы берут сталь марки St3SX. Поскольку ветро­ вая нагрузка действует в направлении, противоположном действию постоянной или

Рис. 8-38. Сечения стержней стро­ пильной фермы

снеговой нагрузки, допускаемые напряжения принимаются равными: 6=1500 кгс/см2

(147,1 МН/м2).

В табл. 8-2 приведены значения сил, действующих в стержнях стропильной фермы. Для стержней фермы используются профили с сечением, показанным на рис. 8-38.

Определение размеров сечения раскоса 1—2;

/Смако 7912 кес.

Сечение принято по рис. 8-38, б:

F = 0,25-21 = 5 ,2 5 см2;

7912

а= — - = 1507 кгс/см2 ^ 1500 кгс/см2 (147,787 .w 147,1 МН/м2).

5,25

Определение размеров сечений раскосов 3—4 и 5—6 ;

Кылкс =4550 кес.

Сечение принято по рис. 8-38, а:

F =; 0,2 18 = 3,6 см2;

4550 а = ----- = 1541 кгс/см2 « 1500 кгс/см2 (151,121 к 147 МН/м2).

3,6

Определение-размеров сечений 7—8 ;

/Смаке = —3125 кгс.

Сечение п-ринято по рис. 8-43, б:

268

Т А Б Л И Ц А 8-2. СИЛЫ, ДЕЙСТВУЮЩИЕ В СТЕРЖНЯХ СТРОПИЛЬНОЙ ФЕРМЫ

269

Стержни 0-1 и 2-3 изготовлены из швеллеров (см. рис. 8-38, б), остальные — из швел­

леров (см. рис. 8-38, а).

При определении размеров нижнего пояса принимается, что оси раскосов пересе­ каются с осями опор на расстояния 50 мм ниже оси нижнего пояса.

Моменты в узлах при симметричных нагрузках на стропильную ферму равны: в узле 2

М2 = (7100 — 0) 5 = 35 500 кгс-см;

в узле 4

М4 = (11095— 7 100)5= 19 975 кгс-см;

в узле 6

М6 = (12 780 — 11 095) 5 = 8425 кгс-см;

в узле 8

М8 = 0.

Моменты в узлах при постоянной и снеговой нагрузке с одной стороны меньше рас­ считанных выше. Поскольку силы в нижнем поясе для такой нагрузки меньше, то надо рассматривать только случай симметричной нагрузки.

Ввиду того что длина панелей нижнего пояса одинакова, а его сечение постоянно, узловые моменты распределяются поровну на отдельные приузловые элементы. Эпюры этих моментов показаны на рис, 8-39, а.

270

6)

Рис. 8-39. Эпюры изгибающих моментов, вызванных внедентренным крепле­ нием раскосов при симметричной нагрузке

а — к нижнему поясу; б —к верхнему поясу

При определении размеров верхнего пояса принимается, что оси раскосов пересека­ ются с осями опор на расстоянии 47,5 мм выше оси верхнего пояса.

Моменты в узлах при симметричной нагрузке стропильной фермы равны: в узле 3

271

в у зл е 9

Ма = 0.

Эпюры изгибающих моментов в верхнем поясе показаны на рис. 8-39, б. Геометрические характеристики сечения верхнего пояса:

При сжатой нижней полке ее дополнительно проверяют на местное выпучивание,

Продольный изгиб с кручением может появиться на длине между связями, расстав­ ленными через 1—2-150,2= 300,4 см. В нормах PN-62/B-03200 приводится формула про­ странственного выпучивания внецентренно нагруженного стержня при условии наличия изгибающего момента величиной, постоянной вдоль всего стержня, и даны рекоменда­ ции, как поступать в иных условиях. В рассматриваемом случае эпюра изгибающих мо-

272

ментов на длине панелей 5-7 и 7-9 верхнего пояса имеет форму, не предусмотренную

в нормах.

Не будет большой ошибки, если эксцентриситет продольной силы рассчитаем для изгибающего момента, вдвое меньшего, чем момент в пролете секции 5-7:

d = 5 l^ 2 = 7 , 1 мм 7[мм.

Несущая способность сварных точек на сдвиг:

Несущая способность сварных точек на сжатие:

kis = 1,8-1500 = 2700 кгс/см2 (264,78 МН/м2);

Nd = 0,8-0,25-2700 = 540 кгс, или ^ = 0,7-0,2-2700 = 378 кгс.

На каждую полку швеллера принимается девять сварных точек. Другие соединения' рассчитывают подобным образом. Детали из узлов запроектированной стропильной фер­ мы показаны на рис. 8-40—8-43.

273