27. Расчет верхних и нижних поясных швов подкрановых балок.

Верхние поясные швы испытывают одновременно усилия от сдвига и от местного давления колеса крана:

где n = 1 или 2 – соот-но при односторонних и двусторонних швах;

Q_x – максимальная поперечная сила в расчётном сечении;

– статический момент сечения пояса балки;

I_x – момент инерции сечения относительно оси х;

- коэффициенты провара;

R_wf , R_wz = 0,45×R_un – расчетные сопротивления металла шва и границы сплавления;

- коэффициенты условия работы швов.

Нижние поясные швы испытывают только сдвигающие усилия:

Окончательно катет шва принимается не меньше мин-го конструктивного значения. Cварка рек-ся 2-сторонняя, автоматическая, под слоем флюса. Шов непрерывный с постоянным катетом.

28. Фермой называется решетчатая конструкция, состаящая из отд. прямоуг-х стержней, соед-х между собой в узлах. В произв-х зданиях фермы преимуществ-о работают на изгиб от внешн. вертик. нагр-ки. В легких фермах нагрузку стараются прикладывать в узлах,тогда во всех элементах фермы появляется только осевые расяг-ие или сжим-ие усилия.Если на вертик пояс будет дейст-ть не узловая нагр-ка,то в нем появл-ся кроме прод-й силы дополнит-й изгиб. момент.С увеличением пролета фермы получаются более выгдными по сравн-ю со сплошными балками.

Фермы относит-о просты в изучении и им Мб придано любое очертание исходя их треб-ий ,от вида кровли и хар-ра работы под нагр-й.Геом схема фермы опред-ся очерт-м поясов и видом решетки.

По очертанию поясов фермы бывают:

1.трапециидальные

i = 2.с парал-ми поясами i=1,2-1,5%

3.односкатные фермы

4.треуг-ые фермы

1 и2 примен-т при рул=х, мембр-х,мастичных кровлях,3 и 4 при кровле из листовых Эл-в.

Очертание фермы зав-т от технол-х усилий пр-ва,констр-и кровли и в основном от тех-экон.показателей.Решетка ферм раб-т на попер силу и обесп-т неизм-ть констр-ии.

По виду решетки фермы бывают:

1. с треуг решеткой (счит-ся самой рац-ой ,т.к. дает наименьшее кол-во узлов и наим. Суммарную длину Эл-в). альфа=35-55

в легких фермах сосредоточ. Нагр-ку стремятся прикладывать в узлах,чтобы искл-ть изгиб верх-го пояса. Если конст-я кровли треб-т уменьш-ть расстояние в верхнем поясе ферм, то в треугольной решетке добавл-ся стойки. (треуг. Решетка с доп. стойками)

Стойки уменьш-т расст-е между узлами и уменьш. гибкость сж. верх пояса.Если к фермам крепятся подъемно-трансп-е оборуд-е или коммун-ии, то прим-т подвески.

Доп-ые стойки и подвески пол-ся легкими,т.к. раб-т только на мест. Нагр-ку и не участв-т в работе на попер силу.

2. Ферма с раскосной решеткой

Раскосная решетка прим-ся при малой высоте фермы и при большой узловой нагр-ке,т.к. хорошо воспр-т большие попер-е силы.

с восход-ми раскосами

с нисход-ми раскрсами

Восход=ие раскосы сжаты,нисход-ие –растянутые альфа=35-55 .Такая решетка более трудоемка в изучении и треб-т большого расхода Ме.

3.Специальная система решеток

1.шпренгельная решетка-уменьш-т расст-е между узлами верх. Пояса.

2.Крестовая решетка –прим-ся в фермах,раб=х на знакоперемен-ые нагр-ки –обычно это гориз. Связевые фермы,ветровые фермы)

Ромбическая Полуромб-ая

Рациональны при большой попер-й силе и уменьш-т расчетную длину стоек,прин-ся в мостах,свзях,башнях. Размеры панелей верх-го пояса фермы опред-ся системой покр-я кровли и бывают 1,5-3 м.В наст время геом схемы стропильных ферм в произв. Зд-х унифицированы.

29.Нагрузки. Основными нагрузками при расчете стропильных ферм являются постоянная нагрузка от кровли и несущих конструкций покрытия и снега. Иногда на стропильные фермы действуют и другие нагрузки: от подвесного транспорта, подвесных коммуникаций и оборудования, электроосветительных установок, вентиляторов, галере и т.д. При больших пылевыделениях (например, на цементных заводах) при расчете ферм учитывают нагрузку от пыли.

Постоянные нагрузки от кровли, стропильных ферм, связей по покрытию и фонарей принимаются, как правило, равномерно распределенными. Нагрузки от бортовых стенок фонаря и остекления учитываются в виде сосредоточенных сил, приложенных в узлах опирания крайних стоек фонаря.

Снеговые нагрузки при расчете элементов покрытия несколько отличаются от принимаемых в расчете поперечных рам.

Это объясняется тем, что для конструкций покрытия снеговая нагрузка является основной, определяющей размеры сечения элементов (особенно при легких кровлях). В некоторых случаях доля снеговой нагрузки в расчетных усилиях достигает 60-70%. Поэтому элементы покрытия весьма чувствительны к возможным перегрузкам и неравномерному распределению снеговой нагрузки, что необходимо учитывать при расчете.

Расчетное значение снеговой нагрузки определяют по формуле:

Значение коэффициента надежности по нагрузке принимается в зависимости от отношения нормативного веса покрытия к нормативной снеговой нагрузке.

Коэффициент с учитывает неравномерное распределение снега по покрытию, возможность образования вследствие переноса снега снеговых мешков у перепадов высот и зависит от конфигурации кровли.

Для зданий без фонарей и перепадов высот при угле наклона кровли , при , а в интервале с определяется линейной интерполяцией.

Если здание имеет двускатное покрытие с углом наклона , то учитывается и второй вариант загружения снегом.

Для зданий с фонарями рассматривают два варианта загружения снегом,а коэффициенты с определяются по формулам:

; ;

Значение принимается равным высоте фонаря , но не более b.

При более сложных конфигурациях покрытия с перепадами высот снег сдувается с вышележащих пролетов на нижележащие и образуются зоны повышенных снеговых нагрузок.

В большинстве случаев наибольшие усилия в поясах и раскосах ферм получаются по первому варианту. Второй вариант является определяющим для плит, настилов, прогонов и стоек ферм, расположенных в местах повышенных снеговых нагрузок. Кроме того, при загружении по второму варианту, а также при половинном загружении пролета в средних раскосах ферм может измениться знак усилия, и слабонагруженные элементы, имеющие большую гибкость окажутся сжатыми.

Нагрузка от ветра вызывает в элементах фермы, как правило, усилия противоположного знака по сравнению с усилиями от веса покрытия и снега. Поэтому при расчете ферм ветровую нагрузку следует учитывать только в том случае, если ее величина превышает вес покрытия.

Определение усилий в стержнях ферм. Усилия в стержнях ферм при шарнирном сопряжении их с колоннами определяют графическим или аналитическим способом. При внеузловой передаче нагрузки пояс фермы работает на осевое усилие с изгибом. Учитывая наразрезность пояса, значение момента можно приближенно определит по формуле

0,9- коэффициент, учитывающий неразрезность пояса.

Усилия от подвижной нагрузки определяют по линиям влияния.

В стропильных фермах, входящих в состав поперечной рамы, возникают усилия от распора (продольная сила в ригеле) Н_р. В зависимости от конструктивного решения узла сопряжения фермы и колонны распор рамы воспринимается нижним или верхним поясом фермы.

При жестком сопряжении ригеля с колонной в элементах фермы возникают усилия от рамных моментов в опорах. Эти усилия можно определить графическим или аналитическим способом, приложив на опорах фермы две пары горизонтальных сил:

, где -расстояние между осями поясов фермы на опоре. Значения опорных моментов берут из таблицы расчетных усилий колонны для сечения 1-1, при этом, взяв момент для левой опоры , нужно определить опорный момент для правой опоры при той же комбинации нагрузок.

При определении опорных моментов следует учитывать: первую комбинацию с максимальным (по абсолютному значению) моментом, вызывающую наибольшее растягивающее усилие в крайней панели верхнего пояса, и вторую комбинацию моментов без учета снеговой нагрузки для определения возможного сжимающего усилия в нижнем поясе.

Для определения расчетных усилий в стержнях фермы составляют таблицу, включающую усилия от постоянных и временных нагрузок, от распора рамы опорных моментов. Расчетные усилия получают суммированием отдельных составляющих в их неблагоприятном сочетании.

Если усилия в рассматриваемом стержне от распора рамы, опорных моментов и вертикальной нагрузки имеют одинаковые знаки, то принимают их сумму. Если знаки усилий разные и усилия от распора и моментов меньше по абсолютному значению, то за расчетное берут только усилие от вертикальной нагрузки. Если же усилия имеют разные знаки, и усилия от распора и моментов больше усилий от вертикальной нагрузки, то стержень должен быть проверен на алгебраическую сумму этих усилий.

При обеспечении достаточной жесткости узла сопряжения ферм и колонн, например при соединении на сварке, может быть учтено разгружающее влияние опорных моментов от постоянной и снеговой нагрузки.

Для этого расчет фермы следует проводить раздельно для каждой нагрузки с учетом соответствующих рамных моментов и распора и составлять расчетные комбинации, вызывающие наиболее неблагоприятные усилия.

Подбор сжатых элементов фермы.

1. Задаются гибкостью элемента (для сжатых поясов и сжатых опорных раскосов принимают ;

-остальные сжатые элементы).

2. Определяют требуемую площадь сечения по из таблицы ц.сж.элементов,

3. Определяют требуемые радиусы инерции сечения ;

4. По ; ; выбирают необходимый номер профиля. Рекомендуется для всех стоек и раскосов кроме опорного принимать равнополочные уголки

5. Для опорного раскоса рекомендуется неравнополочные уголки, соединенные между собой узкими полками, т.к.

6. Для подобранного сечения выписываем из сортамента фактические характеристики : фактический радиус инерции: ;

7. Находим фактические гибкости: и выбираем максимальную. По найдем коэффициент продольного изгиба

8. Проверяем общую устойчивость сжатого элемента ;

При необходимости сечение корректируют.

9. Если элементы фермы имеют небольшую толщину, то проверяют местную устойчивость элементов.

Примечание: для того, чтобы не было повреждения при транспортировке и монтаже сжатые уголки меньше чем 50*5 не принимают.

Подбор растянутых элементов.

Растянутые элементы подбирают из условия прочности:

По из сортамента выбирают номер профиля и выписывают фактические характеристики.

Проверяют прочность растянутого элемента:

; ;

;

Коэффициенты условий работы для элементов ферм:

верхний и нижний пояс фермы

опорный раскос

растянутые раскосы

сжатые раскосы, кроме опорного

Предельные гибкости элементов фермы:

1. Сжатый пояс и сжатый опорный раскос:

;

2. Сжатые стойки и раскосы кроме опорного:

3. Растянутый нижний пояс:

4. Растянутые раскосы:

Подбор сечений начинают с верхнего пояса, затем нижний пояс, опорные раскосы и решетку.

Сечение поясов по длине меняют обычно не более одного раза, а в фермах пролетом до 24 м сечение подбирают по наибольшему усилию и по длине не меняют.

Обычно в фермах принимают до 6-8 различных сечений элементов.