Металлические конструкции

1 По максимальным нормальным напряжениям:

max M max Ry c

Wb

2 По максимальным касательным напряжениям:

max Qmax S1/ 2 A Rs c

Itw

S1/ 2 A , I относятся к уменьшенному сечению на опоре

3 По приведенным напряжениям:

По длине - в месте изменения сечения, по высоте – в месте сопряжения полки со стенкой

1 M1 hw

W hb

QS f

1 Itw

12 3 12 1,15Ry c

4 Проверка на местные(локальные) напряжения:

lef bпб 2t f

5Проверка общей устойчивости:

M max cr b Ry c

Wc

b f (h, b, I x , I y , It , lef )

Если балка достаточно широкая и расчетная длина ее невелика, то проверки устойчивости может и не понадобиться

6 Проверка деформаций

Для удовлетворения нормальной эксплуатации балка не должна иметь больших деформаций. Предельные деформации установлены СП

Если высота балки принималась не меньше, чем hmin , то проверку деформаций можно не делать

13. Подбор сечения сплошных стальных колонн и проверки ее несущей способности.

типом сечения. Задавшись типом сечения, по таблицам приближенных значений радиусов инерции можем найти b и h сечения.

Определив h и b, распределяем требуемую площадь металла между полками и стенкой, используя следующие соотношения:

Для полученного таким образом сечения находим геометрические характеристики:

A, I x , I y , ix , iy

При необходимости выполняем перерасчет, изменяя размеры полок или стенки, добиваясь безусловного выполнения проверки а недонапряжение не должно превышать 5%.

Для подобранного сечения необходимо выполнить проверку местной устойчивости (полок и стенки).

Полка

Стенка

Если устойчивость стенки не выполняется, действуют одним из следующих способов:

1)Увеличивают толщину стенки

2)Устанавливают продольные ребра жесткости

3)Допускается потеря устойчивости стенки, но в расчете учитывается только часть ее, т е проверка общей устойчивости ведется по приведенному сечению, из которого вычитается часть стенки, теряющая устойчивость

4)В сечениях с гибкой стенкой ставят поперечные ребра жесткости

14. Подбор сечения стальных сквозных колонн и проверки ее несущей способности.

известно ix , iy , A Равноустойчивость колонны относительно обеих осей обеспечивается

одинаковым значением ее гибкостей, но если относительно оси х, гибкостью является x , то

В таблице приближенных значений радиусов инерции:

Разместив ветви на таком расстоянии, находим фактические характеристики и выполняем проверку:

15. Базы стальных колонн. Проектирование и расчет баз колонн с траверсами.

Существуют следующие базы колонн: с траверсой, с фрезерованным торцом и безвыверочный монтаж

Расчет базы с траверсой:

Прочность бетона на местные воздействия:

Apl RN

b ,loc

Bpl b 2ttr 2c ttr 10 12 мм

Задаемся: c 80 120 мм

Lpl Apl Bpl

Под плитой в фундаменте возникают напряжения реактивного отпора:

Плита под воздействием напряжений реактивного отпора будет изгибаться, работая на отдельных участках как консольная пластина, как опертая по 3-м сторонам и как опертая по 4-м сторонам. Для каждого участка для полоски плиты единичной ширины можем найти изгибающие моменты:

Консольный - M f c2

2

По 3-м сторонам: M f d 2 k1

По 4-м сторонам: M f a2 k2

d – свободный участок пластинки, а – меньшая сторона пластинки Определение толщины плиты ведется по большему моменту.

6M max

1t 2pl

Высота траверсы:

Высота определяется из условия, что все нагрузки от стержня передается на траверсу через вертикальные швы, которых обычно 4. Тогда:

16. Оголовки стальных колонн, сопряжения балок с колоннами. Расчет оголовков колонн.

Опорное ребро работает на смятие. Считается, что вся нагрузка от вышерасположенных конструкций передается через опорное ребро, которое торцом подходит к опорной плите оголовка. Толина опорной плиты принимается без расчета t 20 25мм , а размеры ее по ширине с учетом габарита колонны( на 15-20 мм больше).

Ребро принимают шириной:

Нагрузка от опорного ребра передается на стержень колонны через вертикальные сварные швы и длина ребра определяется по длине этих швов

Опорное ребро балок.

l 20 м опирание – с помощью опорного ребра Задаемся bs 200 250 мм

V Qmax

Толщина ребра определяется из расчета на смятие:

ts V Rp bs

Ребро составной балки является достаточно высокой конструкцией и передает большую силу, от воздействия которой может потерять устойчивость. В работу на устойчивость включается часть стенки.

Для комплексного таврового или крестового сечения находится площадь опорной стойки Аос,

включающая участки стенки а, находится радиус инерции, гибкость и коэффициент продольного изгиба

Если 20 l 40м , то необходимо создавать тангенциальные и катковые опоры.

17. Стальные фермы: область применения, системы ферм, генеральные размеры ферм, системы решеток ферм, очертания ферм, панели ферм.

Область применения: покрытия и перекрытия промышленных и гражданских зданий, мостах, опорах лини ЛЭП, объектах связи, телевидения и радиовещания (башни, мачты), транспортных эстакадах, гидротехнических затворах, грузоподъемных кранах и т д.

Системы ферм: Фермы бывают плоскими и пространственными. Плоские фермы могут воспринимать нагрузку, приложенную только в их плоскости, и нуждаются в закреплении из своей плоскости связями или другими элементами. Пространственные фермы образуют жесткий пространственный брус, способный воспринимать нагрузку, действующую в любом направлении.

По статической схеме - балочные (разрезные, неразрезные, консольные), арочные, рамные, комбинированные.

По очертанию поясов – с параллельными поясами, трапецеевидные, треугольные, полигональные, сегментные.

По системе решетки – треугольная, раскосная, крестовая, ромбическая и т д. По способу соединения элементов в узлах – сварные, клепаные, болтовые. По величине максимальных усилий – легкие и тяжелые.

Генеральные размеры ферм:

Пролет определяется эксплуатационными требованиями и общекомпоновочным решением сооружения. В случае, если пролет не диктуется технологическими требованиями, он должен назначаться исходя из экономии металла Высота ферма не может превышать 3,85 м –из условия транспортировки. Обычно с учетом требований

транспортировки, монтажа, унификации, а также для уменьшения высоты и объема здания высоту ферм принимают в пределах 1/7-1/12 пролета . Исходя из условий жесткости высота определяется: (f/l=1/750- 1/1000)

f Ni Ni li интеграл Мора

EAi

Для ферм с параллельными поясами:

Панель – расстояние между соседними узлами поясов. Размеры панели должны соответствовать расстояниям между элементами, передающими нагрузку на ферму, и отвечать оптимальному углу наклона раскосов. Из конструктивных соображений – рационального очертания фасонки в узле и удобства прикрепления раскосов – желателен угол близкий к 45. Расстояние между узлами принимают равным ширине плиты либо шагу прогонов

18. Устойчивость стальных ферм. Связи между фермами. Унификация и модулирование размеров ферм.

Устойчивость ферм:

Плоская ферма неустойчива из своей плоскости. чтобы придать ферме устойчивость, ее необходимо присоединить к какой-либо жесткой конструкции или соединить связями с другой фермой, в результате чего образуется пространственный устойчивый брус. Для обеспечения устойчивости такого бруса необходимо, чтобы он был выполнен геометрически неизменяемым.

Впокрытиях устойчивость обеспечивается тем, что создается несколько пространственных устойчивых блоков из двух соседних ферм, скрепленных связями в плоскости верхнего и нижнего пояса и вертикальными поперечными связями.

Вбеспрогонных покрытиях крупноразмерные панели крепятся к верхнему поясу фермы на сварке или на болтах и закрепляют пояс из плоскости фермы

Cвязи

Система связей в покрытии:

А) Связи по верхним поясам ферм

1.применение в кровле крупноразмерных ж/б плит

2.применение в кровле стального профнастила по стальным прогонам

Б) Связи по нижним поясам ферм

Функции связей покрытия:

1.обеспечение геометрической неизменяемости покрытия в продольном направлении

2.обеспечение жесткости каркаса в плане

3.обеспечение устойчивости верхних поясов ферм

4.восприятие и передача ветровой нагрузки в торец здания

5.обеспечение пространственной работы каркаса на действие крановой (местной) нагрузки

6.обеспечение удобства монтажа (в торцах здания создается пространственный геометрически неизменяемый стержневой блок)

Унификация

Позволяет стандартизировать как сами фермы, так и примыкающие к ним элементы. Это приводит к сокращению числа типоразмеров деталей и дает возможность перейти на поточное производство.

Внастоящее время унифицированы геометрические схемы ферм производственных зданий, мостов, радиомачт, опор ЛЭП. Унификация должна проводиться по видам сооружений.

19. Определение расчетных длин сжатых стержней стальных ферм, предельные гибкости стержней ферм.

Расчетные длины

Расчетную длину сжатого пояса в плоскости принимают равной расстоянию между смежными узлами. Расчетную длину сжатого пояса из плоскости принимают равной расстоянию между узлами, закрепленными связями от смещения из плоскости фермы.

Опорный восходящий раскос в плоскости принимают равным расстоянию между смежными узлами. Элементы решетки в плоскости фермы принимают с коэффициентом 0,8 из плоскости-1

Предельные гибкости

Сжатые пояса, а также стойки и раскосы, передающие: Опорные реакции:180 60

Прочие сжатые стержни ферм: 210 60 Сжатые стержни связей: 200.

При этом не менее 0,5 Для растянутых стержней, подвергающихся динамической нагрузке.

Растянутые пояса и опорные раскосы -250 Прочие растянутые стержни ферм – 350 Растянутые стержни связей – 400

В конструкциях, не подвергающихся динамическому воздействию гибкость растянутых стержней400

20. Сечения стержней легких стальных ферм. Подбор сечений стержней легких ферм (растянутых и сжатых).

По расходу стали наиболее эффективным является тонкостенное трубчатое сечение. Они являются хорошо обтекаемыми, благодаря чему уменьшается ветровое давление, не задерживаются иней и влага. Для предотвращения коррозии их нужно герметизировать.

Прямоугольные гнутозамкнутые сечения, обладая почти теми же преимуществами, позволяют упростить узлы сопряжения элементов, но они требуют самой высокой точности изготовления. Чаще всего используются фермы с сечениями, состоящими из двух уголков. Существенными недостатками являются большое число элементов с различными типоразмерами, значительный расход металла на фасонки, высокая трудоемкость изготовления и наличие щели между уголками, затрудняющей окраску и способствующей коррозии. При относительно небольших усилиях стержни могут выполняться из одиночных уголков. Если пояс фермы помимо осевого усилия работает также на изгиб то рационально сечение из двутавра или двух швеллеров.

В каждом конкретном случае выбор типа сечения элементов ферм определяется условиями работы конструкции, возможностью изготовления, наличием сортамента и экономическими соображениями.

Подбор сечений сжатых элементов:

NRy c

A

Для подбора сечения необходимо наметить тип сечения, задаться гибкостью стержня, определить коэффициент и найти требуемую площадь сечения

60 80 и для решетки 100 120 . Большие значения гибкости применяются при меньших усилиях. По требуемой площади подбирается по сортаменту подходящий профиль, определяются его фактические геометрические характеристики A, ix , iy

проводится проверка устойчивости. Местную устойчивость прокатных сечений считают обеспеченной. Устойчивость стенок трубчатых сечений обеспечена, если

Подбор сечений растянутых элементов:

Предельное состояние определяется либо разрывом, либо развитием чрезмерных пластических деформаций

значение площади. И проверка по формуле выше. Которая является формальной.