оголовок колонны что такое

Конструкция и расчет оголовка колонны

Конструктивное решение оголовка колонны принимается в зависимости от компоновочной схемы балочной клетки и конструкции стержня колонны. Наиболее простым и надежным является свободное опирание балки на колонну сверху через опорную плиту (рис.19). В исключительных случаях, когда по оси колонны располагается балка настила, главные балки могут опираться на колонну через опорный столик сбоку (рис.20).

Рис. 19. Опирание балок на колонну сверху:

а, б, в – сплошная колонна; г, д – сквозная колонна

При установке главной балки на колонну сверху расчет оголовка на воздействие опорных реакций главных балок выполняется в следующей последовательности:

1. Конструктивно назначают толщину опорной плиты t_O=20…25мм. Размеры плиты в плане должны быть на 20…30мм больше габаритных размеров сечения колонны.

Рис. 20. Опирание балок на колонну сбоку:

А – сплошная колонна; б – сквозная колонна

3. Проверяют прочность стенки сплошной колонны или стенки ветви сквозной колонны на срез: t=2F_ОП/(2l_Pt_W)£R_S или t=2F_ОП/(4l_Pt_W)£R_S. При недостаточной прочности стенок увеличивают длину ребра l_P. Если в сплошной колонне увеличение длины ребра невозможно (когда kf=1,2tw, lp>85b_fkf), а прочность стенки не обеспечена, то предусматривают вставку в верхней части стенки длиной l_B=l_P+50мм и толщиной tв=2F_ОП/2lpRs (рис.19).

При опирании балки на колонну сбоку (рис.20) расчетом определяется длина столика из условия прочности сварных швов, прикрепляющих его к полкам или ветвям колонны:

l_ст³1,3F_оп/(2b_fk_fR_wf)+10мм, l_ст³1,3F_оп/(2b_zk_fR_wz)+10мм, где 1,3 – коэффициент, учитывающий возможное неравномерное распределение опорной реакции между швами; Kf принимают не менее значений, приведенных в табл.П.3 в зависимости от толщины опорного столика и не более 1,2t (t – толщина стенки ветви сквозной колонны или толщина полки сплошной колонны).

Толщину опорного столика t_c назначают конструктивно 30…40мм. Так же конструктивно принимают ширину столика b_c=b_p+(20…30)мм, где b_p – ширина опорного ребра главной балки.

Конструкция и расчет базы колонны

Проектирование базы начинают с выбора ее конструкции. При шарнирном сопряжении с фундаментом для уменьшения трудоемкости изготовления базу колонны сплошного сечения рекомендуется проектировать из одной плиты (рис.21,а). Для уменьшения толщины плиты применяют базы с траверсами или ребрами (рис.21,б,в). Базы колонн сквозного сечения проектируют, как правило, с траверсами (рис.21,г). Опирание стержня колонны на опорную плиту может быть двух типов: через фрезерованный торец колонны при строганной верхней плоскости плиты – базы раздельного типа и через сварные угловые швы – базы объединенного типа.

После выбора типа базы приступают к расчету ее элементов. Расчетом определяются размеры опорной плиты в плане, ее толщина, размеры траверс и ребер, размеры сварных швов. Анкерные болты назначают конструктивно диаметром 20…30мм.

Требуемую площадь плиты определяют по формуле А_пл=N/(1,2R_b),где R_b— призменная прочность бетона фундамента; принимается в зависимости от заданного класса бетона:

Класс бетона В7.5 В10 В12.5 В15

R_b, МПа 4,5 6,0 7,5 8,5

Ширину плиты (размер В) назначают конструктивно, приняв свес консольного участка с=60…120мм и толщину траверс 10…16мм. Требуемая длина плиты L=А_пл/В. Окончательно размеры плиты назначают кратными 10мм.

Расчетный момент на консольных участках плиты (участок 1)

Рис. 21. Базы центрально-сжатых колонн объединенного типа

На участках, опертых по трем сторонам (участок 2),

где а₁— размер свободной (незакрепленной) стороны участка. Коэффициент b зависит от отношения закрепленной стороны к свободной:

b₁/a₁ 0,50 0,60 0,70 0,80 0,90 1,0 1,20 1,40 >2

bх10 3 60 74 88 97 107 112 120 126 132

Расчетный момент на участках, опертых по четырем сторонам,

где а – размер короткой стороны. Коэффициент a определяется в зависимости от отношения более длинной стороны b к короткой:

b/a 1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 >2

aх10 3 48 55 6 3 69 75 81 86 91 94 98 125

Толщину плиты подбирают по наибольшему изгибающему моменту из М₁, М₂ и М₃:

t_пл³Ö6M_max/(R_yg_c),

где g_c=1,2 для сталей С235…С255 и g_c=1 для более прочных сталей.

Размер t_пл округляют до стандартной ближайшей величины.

Если толщина плиты базы объединенного типа по расчету более 40мм, необходимо изменить ее конструкцию, установив, например, дополнительные ребра на участке с максимальным изгибающим моментом (рис.22,а).

Рис. 22. К расчету опорной плиты базы

Рис. 23. Расчетные схемы и эпюры М:

Изгибающий момент в консольной части траверсы М_т=q_тb₁ 2 /2, перерезывающая сила Q_т=q_тb₁.

Прикрепление траверсы к колонне выполняется двумя швами, как правило, полуавтоматической сваркой (b_f=0,9). Учитывая, что l_w£85b_fk_f, назначают величину катета шва k_f³(1/b_f)Öq_тL/(2x85R_wf), но не более 1,2t_т и не менее значений, приведенных в табл. П.3.

Требуемая высота траверсы из условия прочности сварных швов: h_т=q_тL/(2b_fk_fR_wf)+10мм.

Окончательно размер траверсы назначают кратным 10мм.

Прочность траверсы проверяется на совместное действие изгибающего момента и перерезывающей силы: Ös 2 +3t 2 £1,15R_yg_c;

Расчет ребер и швов, прикрепляющих их к стержню колонны, выполняют на совместное действие изгибающего момента и перерезывающей силы. Расчетная схема ребра показана на рис.22. Нагрузка на единицу длины ребра q_p=s_ф(c+t_p+a₁/2).

Толщину ребра t_p принимают 10…16мм. Изгибающий момент и перерезывающую силу в месте крепления ребра к колонне находят по формулам: M_p=q_pl_p 2 /2, Q_p=q_pl_p. Задаются высотой ребра h_р=200…400мм и проверяют прочность сварных швов, прикрепляющих ребро к стержню колонны, по формуле Öt_M 2 +t_Q 2 £R_wf, где t_M=6M_p/(2b_fk_f(h_p-1см) 2 ); t_Q=Q_p/(2b_fk_f(hp-1см)).

Если условие прочности не выполняется, нужно увеличить высоту ребра.

Требуемую толщину швов, прикрепляющих стержень колонны, траверсы и ребра к плите, определяют:

Дата добавления: 2018-02-28 ; просмотров: 2808 ; Мы поможем в написании вашей работы!

Источник

18 Конструирование и расчет оголовка колонн

4.4. Конструирование и расчет оголовка колонн

Главная балка опирается на колонну сверху, при этом сопряжение принимается шарнирным. Продольная сжимающая сила N от главных балок передается через опорную строганную с двух сторон плиту толщиной t_on = 16 – 25 мм непосредственно на ребра оголовка сплошной колонны и на диафрагму в сквозной колонне.

Торцы колонны, ребер и диафрагмы фрезеруются. Передача усилия от ребер на стенку колоны и от диафрагмы на стенки ветвей колоны осуществляется вертикальными сварными швами. Плита служит для крепления балок на колонне монтажными болтами, фиксирующими проектное положение балок. Сварные швы, прикрепляющие плиту к колонне, назначаются конструктивно с катетом минимального размера, принимаемого по наибольшей толщине стыкуемых элементов (см. табл. 3.6). Размеры плиты в плане принимаются больше контура колонны на 15 – 20 мм в каждую сторону для размещения сварных швов.

Для придания жесткости вертикальным ребрам и диафрагме, а также для укрепления от потери устойчивости стенок стержня колонны или ветвей сквозной колонны в местах передачи больших сосредоточенных нагрузок вертикальные ребра снизу обрамляются горизонтальным ребром жесткости.

4.4.1. Оголовок сплошной колонны

Оголовок состоит из плиты и ребер (рис. 4.10).

Рис. 4.10. Оголовок сплошной колонны

Требуемую площадь вертикального парного ребра определяем из условия смятия:

Источник

Оголовок

Оголовок – верхняя опорная часть колонн или стоек.

[Терминологический словарь по строительству на 12 языках (ВНИИИС Госстроя СССР)]

Оголовок колонны – верхний элемент колонны, служащий для восприятия нагрузки от вышележащего элемента.

[Справочник проектировщика. Металлические конструкции, в трёх томах, Москва, Высшая школа, 1999 г.]

Рубрика термина: Колонны

Полезное

Смотреть что такое «Оголовок» в других словарях:

оголовок — сущ., кол во синонимов: 1 • часть (105) Словарь синонимов ASIS. В.Н. Тришин. 2013 … Словарь синонимов

оголовок — Верхняя опорная часть колонн или стоек [Терминологический словарь по строительству на 12 языках (ВНИИИС Госстроя СССР)] Тематики строительные изделия прочие EN capcolumn capcolumn headhead DE Kopf FR têtetête du poteau … Справочник технического переводчика

оголовок — 3.30 оголовок: Устройство (для аппаратов типа C1), обеспечивающее защиту от попадания в камеру сгорания механических частиц определенного размера и «разбивающее» поток воздуха при внешнем ветровом напоре. Источник: ГОСТ Р 51847 2001: Аппараты… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Оголовок — м. Нижняя деревянная часть хомута. Толковый словарь Ефремовой. Т. Ф. Ефремова. 2000 … Современный толковый словарь русского языка Ефремовой

оголовок — оголовок, оголовки, оголовка, оголовков, оголовку, оголовкам, оголовок, оголовки, оголовком, оголовками, оголовке, оголовках (Источник: «Полная акцентуированная парадигма по А. А. Зализняку») … Формы слов

ОГОЛОВОК — верхняя опорная часть колонн или стоек (Болгарский язык; Български) глава (Чешский язык; Čeština) hlava; hlavice (Немецкий язык; Deutsch) Kopf (Венгерский язык; Magyar) cölöpsapka; cölöpfej (Монгольский язык) баганын толгой (Польский язык;… … Строительный словарь

Оголовок — Архивольт, обрамляющий въезд в туннель или железнодорожную галерею (3). (Термины российского архитектурного наследия. Плужников В.И., 1995) … Архитектурный словарь

оголовок — огол овок, вка … Русский орфографический словарь

оголовок — 1. Верхня частина димаря або вентиляційного каналу. 2. Архівольт, який обрамляє в їзд до тунелю або залізничної галереї … Архітектура і монументальне мистецтво

оголовок — о/голов/ок/ … Морфемно-орфографический словарь

Источник

18 Конструирование и расчет оголовка колонн

4.4. Конструирование и расчет оголовка колонн

Главная балка опирается на колонну сверху, при этом сопряжение принимается шарнирным. Продольная сжимающая сила N от главных балок передается через опорную строганную с двух сторон плиту толщиной t_on = 16 – 25 мм непосредственно на ребра оголовка сплошной колонны и на диафрагму в сквозной колонне.

Торцы колонны, ребер и диафрагмы фрезеруются. Передача усилия от ребер на стенку колоны и от диафрагмы на стенки ветвей колоны осуществляется вертикальными сварными швами. Плита служит для крепления балок на колонне монтажными болтами, фиксирующими проектное положение балок. Сварные швы, прикрепляющие плиту к колонне, назначаются конструктивно с катетом минимального размера, принимаемого по наибольшей толщине стыкуемых элементов (см. табл. 3.6). Размеры плиты в плане принимаются больше контура колонны на 15 – 20 мм в каждую сторону для размещения сварных швов.

Для придания жесткости вертикальным ребрам и диафрагме, а также для укрепления от потери устойчивости стенок стержня колонны или ветвей сквозной колонны в местах передачи больших сосредоточенных нагрузок вертикальные ребра снизу обрамляются горизонтальным ребром жесткости.

4.4.1. Оголовок сплошной колонны

Оголовок состоит из плиты и ребер (рис. 4.10).

Рис. 4.10. Оголовок сплошной колонны

Требуемую площадь вертикального парного ребра определяем из условия смятия:

Источник

Оголовки колонн. Расчет и конструирование

Сопряжение балок с колоннами может быть свободное (шарнирное) и жесткое. Свободное сопряжение передает только вертикальные нагрузки. Жесткое сопряжение образует рамную систему, способную воспринимать горизонтальные воздействия и уменьшать расчетный момент в балках. В этом случае балки примыкают к колонне сбоку.

При свободном сопряжении балки ставят на колонну сверху, что обеспечивает простоту монтажа.

В этом случае оголовок колонны состоит из плиты и ребер, поддер­живающих плиту и передающих нагрузку на стержень колонны (рис.).

Если нагрузка передается на колонну через фрезерованные торцы опорных ребер балок, расположенных близко к центру колонны, то пли­та оголовка поддерживается снизу ребрами, идущими под опорными ребрами балок (рис. а и б).

Рис. Оголовки колонн при опирании балок сверху

Ребра оголовка приваривают к опорной плите и к ветвям колонны при сквозном стержне или к стене колонны при сплошном стержне. Швы, прикрепляющие ребро оголовка к плите, должны выдерживать полное давление на оголовок. Проверяют их по формуле

. (8)

Высоту ребра оголовка определяют требуемой длиной швов, пере­дающих нагрузку на стержень колонны (длина швов не должна быть больше 85∙β_w∙k_f:

. (9)

Толщину ребра оголовка определяют из условия сопротивления на смятие под полным опорным давлением

, (10)

где — длина сминаемой поверхности, равная ширине опорного ребра балки плюс две толщины плиты оголовка колонны.

Назначив толщину ребра, следует проверить его на срез по формуле:

. (11)

При малых толщинах стенок швеллеров сквозной колонны и стенки сплошной колонны их надо также проверить на срез в месте прикреп­ления к ним ребер. Можно в пределах высоты оголовка сделать стенку более толстой.

Чтобы придать жесткость ребрам, поддерживающим опорную плиту, и укрепить от потери устойчивости стенки стержня колонны в местах пе­редачи больших сосредоточенных нагрузок, вертикальные ребра, вос­принимающие нагрузку, обрамляют снизу горизонтальными ребрами.

Опорная плита оголовка передает давление от вышележащей кон­струкции на ребра оголовка и служит для скрепления балок с колон­нами монтажными болтами, фиксирующими проектное положение балок.

Толщина опорной плиты принимается конструктивно в пределах 20-25 мм.

При фрезерованном торце колонны давление от балок передается через опорную плиту непосредственно на ребра оголовка. В этом случае толщина швов, соединяющих плиту с ребрами, так же как и с ветвями колонны, назначается конструктивно.

Если балка крепится к колонне сбоку (рис.), вертикальная ре­акция передается через опорное ребро балки на столик, приваренный к полкам колонны. Торец опорного ребра балки и верхняя кромка столика пристраиваются. Толщину столика принимают на 20-40 мм больше толщины опорного ребра балки.

Рис. Опирание балки на колонну сбоку

Столик целесообразно приваривать к колонне по трем сторонам.

Фермы. Общая характеристика и классификация

Плоскиефермы (рис. а) могут воспринимать нагрузку, при­ложенную только в их плоскости, и нуждаются в закреплении из своей плоскости связями или другими элементами. Пространствен­ные фермы (рис. б, в) образуют жесткий пространственный брус, способный воспринимать нагрузку, действующую в любом на­правлении. Каждая грань такого бруса представляет собой плоскую ферму. Примером пространственного бруса может служить башен­ная конструкция (рис. г).

Рис. Плоская (а) и пространственные (б, в, г) фермы

Основными элементами ферм являются пояса, образующие кон­тур фермы, и решетка, состоящая из раскосов и стоек (рис.).

Пояса ферм работают в основном на продольные усилия и мо­мент (аналогично поясам сплошных балок); решетка ферм воспри­нимает в основном поперечную силу.

Соединения элементов в узлах осуществляют путем непосредст­венного примыкания одних элементов к другим (рис. а) или с помощью узловых фасонок (рис. б). Для того чтобы стерж­ни ферм работали в основном на осевые усилия, а влиянием моментов можно было пренебречь, элементы ферм центрируют по осям, проходящим через центры тяжести.

а – при непосредственном примыкании элементов решетки к поясу;

б – при соединении элементов с помощью фасонки

Фермы классифицируют по статической схеме, очертанию поясов, системе решетки, способу соединения элементов в узлах, величине усилия в элементах. По статической схеме фермы бывают (рис.): балочные (разрезные, не­разрезные, консольные), арочные, рамные и вантовые.

Балочные разрезные системы (рис.а) применяются в покрытиях зданий, мостах. Они просты в изготовлении и мон­таже, не требуют устройства сложных опорных узлов, но весьма металлоемки. При больших пролетах (более 40 м) разрезные фермы получаются негабаритными и их приходится собирать из отдельных элементов на монтаже. При числе перекрываемых пролетов два и более применяют неразрезные фермы (рис. б). Они экономичнее по расходу металла и обладают большей жесткостью, что позволяет уменьшить их высоту. Но при осадке опор, в неразрезных фермах возника­ют дополнительные усилия, поэтому их применение при слабых просадочных основаниях не рекомендуется. Кроме того, усложнен монтаж таких конструк­ций.

Консольные фермы (рис. в, е) используют для навесов, башен, опор воздушных линий электропередач. Рамные системы (рис. д) экономичны по расходу стали, имеют меньшие габариты, од­нако более сложны при монтаже.Их применение рационально для большепролетных зданий. Применение арочных систем (рис. д),хотя и дает экономию стали, приводит к увеличению объема поме­щения и поверхности ограждающих конструкций.Их применение вызвано в основном архитектурными требованиями. В вантовых фермах (рис. ж) все стержни работают только на растяжение и могут быть выполнены из гибких элементов, например стальных тросов. Растяжение всех элементов таких ферм достигается выбором очертания поясов и решетки, а также созданием предварительного напряжения. Работа только на растяжение позволяет полностью ис­пользовать высокие прочностные свойства стали, поскольку снима­ются вопросы устойчивости. Вантовые фермы рациональны для большепролетных перекрытий и в мостах. Применяются также комбинированные системы, состоящие из балки, подкрепленной снизу шпренгелем или раско­сами, либо сверху аркой (рис. з). Эти системы просты в изготовлении (вследствие меньшего числа элементов) и рациональны в тяжелых конструкциях, а также в конструкциях с подвижными нагрузками. Весьма эффективно применение комбинированных систем при уси­лении конструкций, например, подкрепление балки, при недоста­точной ее несущей способности, шпренгелем или подкосами.

В зависимости оточертания поясов фермы подразделяют на сегментные, полигональные, трапецеидальные, с параллельными поясами и треугольные (рис.).

Наиболее экономичной по расходу стали является ферма, очерченная по эпюре моментов. Для одно­пролетной балочной системы с равномерно распределенной нагруз­кой это сегментнаяферма с параболическим поясом (рис. а). Однако криволинейное очертание пояса повышает трудоемкость изготовления, поэтому такие фермы в настоящее время практически не применяют.

Более приемлемым является полигональноеочертание (рис. б) с переломом пояса в каждом узле. Оно достаточно близко соответст­вует параболическому очертанию эпюры моментов, не требует изго­товления криволинейных элементов. Такие фермы иногда применя­ют для перекрытия больших пролетов и в мостах.

Рис. Очертания поясов ферм:

Фермы трапецеидальногоочертания (рис. в) имеют конструктивные пре­имущества прежде всего за счет упрощения узлов. Кроме того, при­менение таких ферм в покрытии позволяет устроить жесткий рам­ный узел, что повышает жесткость каркаса.

Фермы с параллельными поясами (рис. г) имеют равные длины элементов решетки, одинаковая схема узлов, наибольшая повторяемость элементов и деталей и возможность их унификации, что способствует индустриализации их изготовления.

Фермы треугольногоочертания (рис. д, е, ж, и) рациональ­ны для консольных систем, а также для балочных систем при сосре­доточенной нагрузке в середине пролета (подстропильные фермы). При распределенной нагрузке треугольные фермы имеют повышен­ный расход металла. Кроме того, они имеют ряд конструктивных недостатков. Острый опорный узел сложен и допускает только шарнирное сопряжение с колоннами. Средние раскосы получаются чрезвычайно длинными, и их сечение приходится подбирать по пре­дельной гибкости, что вызывает перерасход металла.

По способу соединения элементов в узлах фермы подразделяют на сварные и болтовые. В конструкциях, изготовленных до 50-х го­дов, применялись также клепаные соединения. Основными типами ферм являются сварные. Болтовые соединения, как правило, на вы­сокопрочных болтах применяют в монтажных узлах.

По величине максимальных усилий условно различают легкие фермы с сечениями элементов из простых прокатных или гнутых профилей (при усилиях в стержнях N 3000 кН).

Эффективность ферм может быть повышена при создании в них предварительного напряжения.

Системы решеток ферм

Системы решетки, применяемые в фермах, показаны на рис.

Рис. Системы решеток ферм

Треугольная система решетки (рис. а) имеет наименьшую суммарную длину элементов и наименьшее число узлов. Различают фермы с восходящими и нисходящими опорными раскосами.

В местах приложения сосредоточенных нагрузок (например, в местах опирания прогонов кровли) можно установить дополнительные стойки или подвески (рис. б). Эти стойки служат также для уменьшения расчетной длины пояса. Стойки и подвески работают только на ме­стную нагрузку.

Недостатком треугольной решетки является наличие длинных сжатых раскосов, что требует дополнительного расхода стали для обеспечения их устойчивости.

Шпренгельнуюрешетку (рис. д) применяют при внеузловом приложении сосредоточенных нагрузок к верхнему поясу, а также при необходимости уменьшения расчетной длины пояса. Она более трудоемка, но может обеспечить снижение рас­хода стали.

Крестовуюрешетку (рис. е) применяют при действии нагрузки на ферму как в одном, так и в другом направлении (например, ветровая нагрузка). В фермах с поясами из тавров можно применить перекрестнуюрешетку (рис. ж) из одиночных уголков с креплением рас­косов непосредственно к стенке тавра.

Ромбическая и полураскосная решетки (рис. и, к) благодаря двум системам раскосов обладают большой жесткостью; эти системы применяют в мостах, башнях, мачтах, связях для уменьшения расчетной длины стержней.

Типы сечений стержней ферм

Рис. Типы сечений элементов легких форм

Большим преимуществом круглых труб является хорошая обте­каемость. Благодаря этому ветровое давление на них меньше, что особенно важно для высоких открытых сооружений (башен, мачт, кранов). На трубах мало задерживается иней и влага, поэтому они более стойки против коррозии, их легко очищать и окрашивать. Все это повышает долговечность трубчатых конструкций. Для предот­вращения коррозии внутренние полости трубы следует герметизиро­вать.

Прямоугольные гнуто-замкнутые сечения (рис. б), позволяют упростить узлы сопряже­ния элементов. Однако, фер­мы из гнутозамкнутых профилей с бесфасоночными узлами требуют высокой точности из­готовления и могут быть выполнены только на специализированных заводах.

До последнего времени легкие фермы проектировали в основном из двух уголков (рис. в, г, д, е). Такие сечения имеют большой диапазон площадей, удобны для конструирования узлов на фасонках и прикрепления примыкающих к фермам конструкций (прогонов, кровельных панелей, связей). Существенным недостатком такой конструктивной формы являются; большое количество элементов с различными типоразмерами, значительный расход металла на фа-сонки и прокладки, высокая трудоемкость изготовления и наличие щели между уголками, что способствует коррозии. Стержни с сечением из двух уголков, составленных тавром, не эф­фективны при работе на сжатие.

При относительно небольшом усилии стержни ферм можно вы­полнять из одиночных уголков (рис. ж). Такое сечение проще в изготовлении, особенно при бесфасоночных узлах, поскольку имеет меньше сборочных деталей, не имеет щелей, закрытых для очистки и окраски.

Использование для поясов ферм тавров (рис. и) позволяет значительно упростить узлы. В такой ферме уголки раскосов и стоек можно приварить непосредственно к стенке тавра без фасонок. Это в два раза уменьшает количество сборочных деталей и снижает тру­доемкость изготовления:

Если пояс ферм работает, помимо осевого усилия, и на изгиб (при внеузловой передаче нагрузки), рационально сечение из дву­тавра или двух швеллеров (рис. к, л).

Весьма часто сечения элементов фермы принимают из разных видов профилей: пояса из двутавров, решетка из гнутозамкнутых профилей, или пояса из тавров, решетка из парных или одиночных уголков. Такое комбинированное решение оказывается более рацио­нальным.

Сжатые элементы ферм следует проектировать равноустойчивыми в двух взаимно перпендикулярных направлениях. При одинако­вых расчетных длинах l_x = l_y этому условию отвечают сечения из круглых труб и квадратных гнутозамкнутых профилей/.

В фермах из парных уголков близкие радиусы инерции (i_x ≈ i_y) имеют неравнополочные уголки, поставленные большими полками вместе (рис. г). Если расчетная длина в плоскости фермы в два раза меньше, чем из плоскости (например, при наличии шпренгеля), рационально сечение из неравнополочных уголков, составленных вместе малыми полками (рис. д), так как в этом случае i_y ≈ 2i_x.

Стержни тяжелых ферм отличаются от легких более мощными и развитыми сечениями, составленными из нескольких элементов (рис.).

Рис. Типы сечений элементов тяжелых ферм

Определение расчетной длины стержней фермы

Несущая способность сжатых элементов зависит от их расчетной длины:

Заранее мы не знаем, в каком направлении произойдет выпучи­вание стержня при потере устойчивости: в плоскости фермы или в перпендикулярном направлении. Поэтому для сжатых элементов необходимо знать расчетные длины и проверить устойчивость в обо­их направлениях. Гибкие растянутые стержни могут провисать под действием собственного веса, их легко повредить при транспорти­ровке и монтаже, а при действии динамических нагрузок они могут вибрировать, поэтому их гибкость ограничена. Для проверки гибкости необходимо знать и расчетную длину растянутых стержней.

На примере стропильной фермы производственного здания с фонарем (рис.) рассмотрим приемы определения расчетных длин. Возможное искривление поясов фермы при потере устойчиво­сти в ее плоскости может произойти между узлами (рис. а).

Поэтому расчетная длина пояса в плоскости фермы равна расстоя­нию между центрами узлов (μ = 1). Форма потери устойчивости из плоскости фермы зависит от того, в каких точках пояс закреплен от смещения. Если по верхнему поясу уложены жесткие металлические или железобетонные панели, приваренные или закрепленные к поя­су на болтах, то ширина этих панелей (как правило, равная расстоя­нию между узлами) и определяет расчетную длину пояса. Если в ка­честве кровельного покрытия используется профилированный на­стил, прикрепленный непосредственно к поясу, то пояс закреплен от потери устойчивости по всей длине. При кровле по прогонам расчетная длина пояса из плоскости фермы равна расстоянию между прогонами, закрепленными от смещения в горизонтальной плоско­сти. Если прогоны не закре­пили связями, то они не могут пре­пятствовать смещению пояса фермы и расчетная длина пояса будет равна всему пролету фермы. Для того что­бы прогоны обеспечивали закрепле­ние пояса, необходимо поставить горизонтальные связи (рис. б)и связать с ними прогоны. На уча­стке покрытия под фонарем необходимо поставить распорки.

Рис. К определению расчет­ных длин элементов ферм

Таким образом, расчетная длина пояса из плоскости фермы в общем случае равна расстоянию между точками, закрепленными от смеще­ния. Элементами, закрепляющими пояс, могут служить кровельные па­нели, прогоны, связи и распорки. В процессе монтажа, когда элементы кровли еще не установлены для за­крепления фермы, из их плоскости могут использоваться временные связи или распорки.

При определении расчетной длины элементов решетки мо­жно учесть жесткость узлов. При потере устойчивости сжатый элемент стремится повер­нуть узел (рис.г). Примыкающие к этому узлу стержни сопротивляются изгибу. Наибольшее со­противление повороту узла оказывают растянутые стержни, по­скольку их деформация от изгиба ведет к сокращению расстояния между узлами, между тем как от основного усилия это расстояние должно увеличиваться. Сжатые же стержни слабо сопротивляются изгибу, так как деформации от поворота и осевого усилия направле­ны у них в одну сторону и, кроме того, они сами могут терять ус­тойчивость. Таким образом, чем больше растянутых стержней при­мыкает к узлу и чем они мощнее, т.е. чем больше их погонная жест­кость, тем больше степень защемления рассматриваемого стержня и меньше его расчетная длина. Влиянием сжатых стержней на защем­ление можно пренебречь.

Сжатый пояс слабо защемлен в узлах, поскольку погонная жест­кость растянутых элементов решетки, примыкающих к узлу, невели­ка. Поэтому при определении расчетной длины поясов мы не учитывали жесткость узлов. Аналогично и для опорных раскосов и стоек. Для них расчетные длины, как и для поясов, равны геометрической, т.е. расстоянию между центрами уз­лов.

Для прочих элементов решетки принимается следующая схема. В узлах верхнего пояса большинство элементов сжаты и мера защемления мала. Эти узлы можно считать шарнирными. В узлах нижнего пояса большинство сходящихся в узле элементов растяну­ты. Эти узлы являются упругозащемленными.

При потере устойчивости из плоскости фермы степень защемле­ния зависит от крутильной жесткости поясов. Фасонки из своей плоскости гибкие и могут рассматриваться как листовые шарниры. Поэтому в фермах с узлами на фасонках расчетная длина элементов решетки равна расстоянию между узлами l₁. В фермах с поясами из замкнутых профилей (круглых или прямоугольных труб), имею­щих высокую крутильную жесткость, коэффициент приведения рас­четной длины может быть принят равным 0,9.

В таблице приведены расчетные длины элементов для наиболее распространенных случаев плоских ферм.

Подбор сечения сжатых и растянутых элементов

Подбор сечения сжатых элементов

Подбор сечений сжатых элементов ферм начинается с определения требуемой площади из условия устойчивости

, (2)

.

4) Делают проверку устойчивости по формуле (2).

Если гиб­кость стержня предварительно была задана неправильно и проверка показала перенапряжение или значительное (больше 5-10 %) недонапряжение, то проводят корректировку сечения, принимая проме­жуточное между предварительно заданной и фактической значение гибкости. Обычно второе приближение достигает цели.

Примечание.Местную устойчивость сжатых элементов, выполненных из про­катных сечений, можно считать обеспеченной, поскольку из усло­вий прокатки толщина полок и стенок профилей больше, чем требу­ется из условий устойчивости.

При выборе типа профилей нужно помнить, что рациональным является сечение, имеющее одинаковые гибкости как в плоскости, так и из плоскости фермы (принцип равноустойчивости), поэтому при назначении профилей необходимо обратить внимание на соотношение рас­четных длин. Например, если проектируем ферму из уголков и расчетные длины элемента в плоскости и из плоскости одинаковы, то рационально выбрать неравнополочные уголки и поставить их большими полками вместе, так как в этом случае i_x ≈ i_y, и при l_x = l_y λ_x ≈ λ_y. Если расчетная длина из плоскости l_y в два раза больше расчетной длины в плоскости l_x (например, верхний пояс на участке под фонарем), то более рациональным будет сечение из двух неравнополочных уголков, поставленных вместе малыми полками, так как в этом случае i_x ≈ 0,5×i_y и при l_x =0,5×l_y λ_x ≈ λ_y. Для элемен­тов решетки при l_x =0,8×l_y наиболее рациональным будет сечение из равнополочных уголков. Для поясов ферм лучше запроектировать сечение из неравнополочных уголков, поставленных вместе меньшими полками, чтобы при подъ­еме фермы обеспечить большую жесткость из плоскости.

Подбор сечения растянутых элементов

Требуемую площадь сечения растянутого стержня фермы определяем по формуле

. (3)

Затем по сортаменту выбирают профиль, имеющий ближайшее большее значение площади. Проверка принятого сечения в этом случае не требуется.

Подбор сечения стержней по предельной гибкости

Растянутые стержни также не должны быть слишком гибкими, особенно при воздействии динами­ческих нагрузок. При статических нагрузках гибкость растянутые элементов ограничивается только в вертикальной плоскости. Если растянутые элементы предварительно напряжены, то их гибкость не ограничивается.

Ряд стержней легких ферм имеют незначительные усилия и, сле­довательно, небольшие напряжения. Сечения этих стержней подби­рают по предельной гибкости. К таким стержням обычно от­носят дополнительные стойки в треугольной решетке, раскосы в средних панелях ферм, элементы связей и т.п.

Зная расчетную длину стержня l_ef и значение предельной гиб­кости l_пр, определяем требуемый радиус инерции i_тр = l_ef / l_тр. По нему в сортаменте выбираем сечение, имеющее наименьшую площадь.

Дата добавления: 2016-12-09 ; просмотров: 13788 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Источник