86. Особенности расчета и конструирования стальных ферм из прокатных профилей.

В современных производственных зданиях применяют фермы разнообразного очертания.

По очертанию фермы делятся на: треугольные; полигональные (верхний или нижний пояс ломаный); арочная; с параллельными поясами; трапециидальные;

Выбор типа ферм зависит от технологических условий производства.

Высоту стропильных ферм в середине пролета принимают в пределах: h_ф = (1/7 – 1/10)L; L – пролет ферм;

В некоторых случаях высоту ферм устанавливают из условия жесткости, когда к конструкциям предъявляют высокие требования (например: в конструкциях, работающих на подвижные нагрузки: фермы подкрановых эстакад, мостовых кранов и т.д.).

Генеральные размеры ферм:

Пролет L, высота ферм на опоре (h_оп), высота фермы в середине пролета.

Определение усилий в элементах ферм графическим методом построения диаграммы Максвелла-Кремона.

Прежде, чем приступить к определению усилий, необходимо выполнить сбор нагрузок, составить расчетную схему и на расчетной схеме равномерно распределенную нагрузку привести к системе сосредоточенных сил.

Сосредоточенные силы должны быть приложены в узлах ферм

Д алее определяем усилия в элементах фермы графическим методом (построение диаграммы Максвелла-Кремона).

H = 1/h_o;

1 = LxV  V = 1/L;

Выбираем масштаб сил диаграммы. Обозначение внутренних (замкнутых) контуров – цифрами, а внешних (разомкнутых контуров) – буквами (а, б, в).

Обозначения этих полей необходимы для того, чтобы можно было читать усилия, действующие в элементах ферм.

Диаграмма начинает строиться с построения внешнего многоугольника сил, который должен быть замкнут.

Предварительно определяются опорные реакции и обход, например, по часовой стрелке.

Определение усилий производить методом вырезания узлов.

Подбор сечения элементов ферм. Расчет и конструирование.

1. В первом приближении задаемся гибкостью _х = 60 – 90.

2. По таблицам СНиП для центрально-сжатых стержней определяем _х.

3. Определив _х из условия обеспечения устойчивости, определяем требуемую площадь сечения:

4. По сортаменту принимаем номер профиля (например 2 парных уголка). Выписываем для профиля его характеристики, такие как А,i_y.

5. Проверка на устойчивость из плоскости фермы:

;

где l_y – расчетная длина элемента фермы;

Расчетные длины элементов ферм смотри СНиП. Определив _у, выполняем проверку, из которой видим величину .

 = N/A*_y;

Для растянутых элементов, площадь подбираем из условия прочности:

N/A ≤ R_y_c;  А_н – по сортаменту;

Z_o, b – по сортаменту; N_o – усилие обушка; N_п – усилие у пера; М_о = 0; N*z_o - N_пb = 0; N_п = N*z_o/b = N/3; z_o = 1/3b; N_o = 2/3N;

87. Листовые металлические конструкции: классификация, общая характеристика, особенности напряженного состояния и расчета.

Листовыми называются конструкции, состоящие в основном из ме­таллических листов и предназначенные для хранения или транспорти­рования жидкостей, газов и сыпучих материалов.

К листовым конструкциям относятся: резервуары для хранения неф­тепродуктов, воды и других жидкостей; газгольдеры для хранения и распределения газов; бункера и силосы для хранения и перегрузки сы­пучих материалов; трубопроводы больших диаметров для транспорти­рования жидкостей, газов и размельченных или разжиженных твердых веществ; специальные конструкции металлургической, химической и других отраслей промышленности (кожухи доменных печей, воздухона­гревателей, пылеуловителей, электрофильтров, сосуды химической и нефтегазовой аппаратуры и т. д.); дымовые и вентиляционные трубы, сплошностенчатые башни, градирни; защитные сооружения-оболочки АЭС.

Условия работы листовых конструкций весьма разнообразны: они могут быть надземными, наземными, полузаглубленными, подземными, подводными; могут воспринимать статические и динамические нагруз­ки, работать под низким, средним и высоким давлением, под вакуумом, под воздействием низких, средних и высоких температур, нейтральных или агрессивных сред и т. д.

Основными особенностями листовых конструкций, отличающими их от других металлических конструкций, являются следующие. Для них характерно двухосное напряженное состояние, а в местах сопряжения различных оболочек, на участках защемлений их у колец жесткости, крыш и днищ возникают местные напряжения, быстро затухающие по мере удаления от этих участков (явление краевого эффекта). Листовые конструкции почти всегда совмещают несущие и ограждающие функции.

Сварные соединения выполняются встык, внахлестку и впритык. На­иболее целесообразно соединение встык, обусловливающее наименьший расход металла и высокую надежность соединения.

Основные положения расчёта

Листовые конструкции рассчитывают на прочность, устойчивость и выносливость. В местах изменения геометр. формы или толщины, а также изменения нагрузки должны быть учтены местные напряжения (краевой эффект).

При расчёте решающую роль играет безмоментное напряжённое состояние.

Расчет на прочность листовых конструкций (оболочек вращения), находящихся в безмоментном напряженном состоянии, выполняется по формуле: ,

где σ₁, σ₂ - нормальные напряжения по двум взаимно перпендикулярным направле­ниям; τ_S - касательные напряжения; R — расчетное сопротивление металла по преде­лу текучести.

Расчет на устойчивость листовых конструкций выполняется с учетом особенностей их конструктивных форм и нагрузок.

Листовые конструкции таких сооружений, как дымовые и вентил.трубы, мачты, градирни и др., проверяемые на резонанс от дей­ствия ветра, а также бункера, воспринимающие многократно действую­щие вибрационные нагрузки, следует проверять расчетом на выносли­вость по пп. 9.1 и 9.2 СНиП П-23-81.