26. Определение площади сечения элементов металлических ферм и подбор сечения по сортаменту.

Подбор сечений сжатых стержней начинается с определения требуе­мой площади по формуле

A_тp = N/φ·R·γ,

Обычно задаются гибкостью стержня, учитывая сте­пень загружения и характер его работы. По заданной гибкости находят соответствующую величину φ и площадь А.

При предварительном подборе для поясов легких ферм можно при­нять λ=80-60 и для решетки λ=120-100. Задавшись гибкостью λ, можно также найти требуемые радиусы инерции сечения.

В соответствии с требуемыми радиусами инерции и площадью сече­ния по сортаменту подбирается подходящий профиль.

Принимаем после этого профиль с промежуточным значением площади и соответствующим ра­диусом инерции определяют гибкость, коэффи­циент φ и напряжение.

Подбор сечений растянутых стержней. Требуемую площадь нетто сечения растянутого стержня фермы из стали с отношением R_в/γ_n<R определяют по формуле:

A_нет = N/R·γ, γ_н=1,3 — коэффициент надежности.

Скомпоновав по требуемой площади сечение, с учетом установлен­ного ассортимента профилей и общих конструктивных требований, про­изводят проверку принятого сечения, причем подсчитывают действи­тельное его ослабление отверстиями.

Для сжатых стержней в первом приближении коэффициенты про­дольного изгиба можно принимать равными: для поясов φ=0,8-0,85, для решетки φ=0,7-0,8. В растянутых стержнях при клепаных или болтовых монтажных сое­динениях учитывается коэффициент ослабления α=0,8-0,85.

Исходя из требуемых площадей устанавливается тип сечения стерж­ней для поясов и решетки.

29. Расчет и конструирование стержня решетчатых колонн.

Стержень решетчатой колонны состоит из двух ветвей, связанных между собой соединительной решеткой. Решетку обычно устанавливают в двух плоскостях. Для лучшей работы обеих ветвей колонны крайних рядов верхний конец первого раскоса (сверху) целесообразно крепить к подкрановой ветви.

Для колонн крайних рядов чаще применяют несимметричные сечения с наружной ветвью швеллерной формы (для удобства примыкания стены). Наиболее проста эта ветвь из прокатного швеллера, применяется в легких колоннах. В более мощных колоннах ветвь проектируют либо из гнутого листа толщиной до 16 мм.

Колонны средних рядов проектируют обычно симметричного сечения с ветвями из прокатных профилей (например, двутавр типа «Ш», «Б», «К»), либо составного сечения. Сквозная колонна работает как ферма с параллельными поясами; от действующих в колонне расчетных усилий N и М в ее ветвях возникают только продольные усилия.

Поперечную силу Q воспринимает решетка. Несущая способность колонны может быть исчерпана в результате потери устойчивости какой - либо ветви (в плоскости или из плоскости рамы) или в результате потери устойчивости и колонны в целом, так как она работает как единый сквозной стержень).

Продольные усилия в ветвях колонны несимметричного сечения определяют по формулам:

    и   

Значения N и M принимают в комбинациях, дающих наибольшие значения N_B1 и N_B2. После определения расчетных усилий в ветвях каждую из них проверяют на устойчивость в обеих плоскостях как работающую на центральное сжатие.

Устойчивость ветви 1 в плоскости колонны и из плоскости колонны:

и

Аналогично проверяют устойчивость ветви 2.

Относительный эксцентриситет для сквозных сечений определяют по формуле:

 

Устойчивость сквозной колонны как единого стержня из плоскости действия момента проверять не нужно, так как она обеспечивается проверкой устойчивости каждой из ветвей.

Элементы решетки сквозной внецентренно сжатой колонны рассчитывают на поперечную силу, равную большей из величин: определенной при статическом расчете (Q_max или Q_усл.). Сечения элементов решетки подбирают точно так же, как в центрально-сжатых колоннах.

Сечение внецентренно сжатой сквозной колонны обычно подбирают в следующем порядке:

1) Определяют ориентировочно усилия в ветвях колонны. Так как заранее положение центра тяжести сечения неизвестно, то предварительно принимают y₁=(0,45...0,55)h₀; y₂=(0,55...0,45)h₀ и h₀ = h.

2) Определяется требуемая площадь ветвей по формуле:

и

3) Компонуют сечения ветвей. Ширину ветви для обеспечения устойчивости колонны из плоскости рамы принимают 1/20-1/30 длины ветви (длины колонны или ее участка из плоскости рамы). Ветви колонны работают на центральное сжатие, поэтому местная устойчивость обеспечивается.