Том 2. Технология (1041447), страница 45
Текст из файла (страница 45)
Исходя из указанных соображений в настоящее время крановые конструкции, как правило, изготовляются в форме балочных систем, хотя раньше применение ферм для кранов было распространено в промышленности. 245 Панели мостовых ферм значительно больше, чем крановых и стропильных. Мостовые фермы должны обладать большой жесткостью, поэтому часто принимают в них отношение й/1=1/5 —:1/8. Приведенные системы ферм показаны в виде плоских систем. В действительности конструкции составляются всегда из двух или большего числа ферм, связанных между собой элементами, называемыми связями. ф 2. Определение нагрузок и усилий стержней В строительных и мостовых конструкциях в большинстве случаев нагрузки приложены в узлах ферм, т. е. в местах соединения стержней. Значения полезной нагрузки указываются в техническом задании на проектирование.
Определение продольных сил в элементах ферм от нагрузок, приложенных в узлах, производится методами строительной механики Я. Целесообразно отдельно определять продольные силы от собственного веса, полезной нагрузки и суммарные расчетные силы. Допустим, что нагрузки приложены не в узлах ферм, а по длине панели (рис. 20.1,в); тогда их следует разложить по узлам и обычным путем определять продольные силы в стержнях фермы.
В нагруженных панелях помимо продольных сил действуют поперечные силы Я и изгибающие моменты М, которые определяются при рассмотрении нагруженного пояса фермы в качестве балки. Допустим, что панель (стержень пояса) нагружена сосредоточенной силой Р, приложенной к ее середине. Учитывая, что пояс представляет собой неразрезную балку, при расчете часто приближенно принимают расчетный момент М= РИ/6.
(20.1) Расчетная поперечная сила Я =Р/2 (20.2) После вычисления продольных сил 1у и моментов М расчетное напряжение определяют по формуле М У о=~ — у~,„+ — <[о1~, (20.3) где 1 — момент инерции поперечного сечения пояса относительно горизонтальной оси; Р— площадь сечения пояса; уш„ — расстояние от центра тяжести сечения до крайнего волокна, в котором напряжение имеет тот же знак, что и сила У. В сжатом поясе производится проверка на продольный изгиб, как указано в гл. 19. После определения требуемых размеров поперечных сечений приближенным методом иногда производят вторичный расчет пояса с учетом изгибающего момента, вычисленного уточненным методом.
При этом пояс рассматривается как многоопорная балка. Точность практических расчетов достаточна при условии рассмотрения пояса в качестве трехпролетной неразрезной балки. 246 ф 3. Поперечные сечения стержней Стержни должны обладать достаточной прочностью и жесткостью. Превышение расчетного напряжения относительно допускаемого ни в коем случае не должно быть более 5%. Стержни следует конструировать по возможности экономично, т.
е. расчетные напряжения должны быть близкими к допускаемым. Однако поперечные сечения стержней, нагруженных небольшими продольными силами, часто подбирают из условий жесткости, поэтому в этих стержнях напряжения могут быть незначительны. Та блина 20.1 Предельная гибкость 1 элементов ферм Растянутые стержни Сжатые стержни Наименование элементов конструкций при статиче- при динамиче- ских нагрузках сках нагрузках 150 — 250 350 300 400 400 300 Пояса, опорные раскосы Прочие элементы ферм Основные колонны Второстепенные колонны, связи между ними Остальные элементы связей 120 150 120 150 200 400 400 Наибольшее значение гибкости Х стержней стальных ферм промышленных сооружений (см.
гл. 19) не должна превышать данных табл. 20.1. В фермах гибкость ограничивается не только в сжатых, но и в растянутых стержнях, чтобы устранить их провисание при весьма большой гибкости и вибрации при динамических нагрузках. Сортамент применяемого металла должен быть по возможности однообразным, т. е. следует иметь как можно меньшее количество разнородных элементов (позиций) . Это упрощает и удешевляет изготовление ферм на заводе. Фермы в значительном большинстве случаев конструируют из прокатных профильных элементов.
Лучше применять гнутые элементы: они имеют малую толщину и повышенную жесткость по сравнению с прокатными. При конструировании ферм следует стремиться сократить объем сварочных работ, располагать швы в элементах симметрично и обеспечивать удобное выполнение сварки как на заводе, так и на монтажной площадке.
Рассмотрим определение сечений сжатых поясов. Типы поперечного сечения сжатых поясов, имеющие наибольшее распространение, приведены на рис. 20.2. Сечения в форме уголков (рис. 20.2,а) применяют в слабонагруженных фермах или в нерабочих элементах. Сечения в форме двух уголков (рис. 20.2,б) часто проектируют в фермах с небольшими усилиями (в легких стропильных фермах, мачтах). Замкнутые сечения (рис. 20.2,в) целесообразны в тонкостенных конструкциях и в конструкциях, 247 где требуется повышенное сопротивление кручению.
Сечения, показанные на рис. 20.2,г, д, встречаются в крановых фермах, в которых верхние пояса помимо силы сжатия испытывают изгибающие моменты. Двустенчатые конструкции (рис. 20.2,г, яс) применяют при средних и больших усилиях (в стропильных и крановых фермах). Конструкцию, представленную на рис. 20.2,з, применяют в мостовых пролетных строениях. Трубчатая конструкция (рис.
20.2,и) рациональна в отношении требований прочности и экономична. Возможно применение и других видов сечений. Лрпкпадка Т Рис. 20.2. Поперечные сечения сжатых поясов ферм Требуемая площадь сжатого элемента пояса при отсутствии момента определяется из условия (19.13): Р =%~([4рр). (20.4) При подборе сечения следует предварительно задаться коэффициентом ~р=0,5 —:0,7.
Свободную длину стержня выбирают в зависимости от конструкции сооружения. Например, горизонтальная жесткость строительных ферм обеспечивается постановкой горизонтальных связей. Свободную длину пояса принимают равной расстоянию между центрами узлов. Подбор сечения сжатого пояса производят так же, как и сжатой стойки (см.-гл. 19). В стержнях, сечения которых приведены на рис. 20.2, соединительные швы конструируют непрерывными. Их выполняют обычно автоматической сваркой под флюсом, при этом катет шва принимают К= (0,4 —:0,6) з листа. Нередко К=4 —:5 мм. Для повышения устойчивости элементов применяют соединительные планки, диафрагмы, ребра жесткости, расположенные в плоскости, перпендикулярной оси элемента. В фермах с большими пролетами, рассчитанных на тяжелые нагрузки, например в мостовых, поперечные сечения пояса иногда меняются от панели к панели и площадь сечения подбирают отдельно для каждой панели.
Так поступают, когда длина панелей, например, превышает 6 — 8 м. В крановых фермах средней и малой грузоподъемности, в стропильных и других типах легких ферм сечения поясов обычно 248 неизменны по длине. Следует иметь в виду, что перемена сечения не должна значительно изменять положения центра тяжести, так как это вызывает образование эксцентриситета усилий. Последнее приводит к появлению добавочного изгибающего момента в узле. Это иногда вынуждает отказаться от изменения сечения и сохранять его одинаковым по всей длине фермы. Допустимый эксцентриситет зависит от наибольшей высоты соединяемых элементов: е(0,026. Если г превышает указанный предел, то необходимо учесть дополнительные напряжения от изгибающего момента.
Конструирование поперечных сечений растянутых поясов значительно проще, чем сжатых, так как в этом случае допускаемое напряжение в металле не зависит от гибкости элементов. Требуемая площадь поперечного сечения при растяжении определяется по формуле (20.5) Ртр=~ЧИР Типы поперечных сечении растянутых поясов приведены на рис.
20.3. Тип сечения нижнего пояса обычно соответствует типу сечения верхнего пояса. Соединительные швы стержней, изображенных на рис. 20.3,в — ж, нерабочие, катеты швов .К=4 —:5 мм, швы непрерывные. Типы поперечных сечений раскосов и стоек приведены на рис. 20.4. а) 4= Рис. 20.3. Поперечные сечения растянутых поясов ферм Уголки (рис. 20.4,а) применяют тогда, когда элементы поясов сконструированы тоже из уголков; парные уголки с зазором (рис.
20.4,б) применяют весьма часто в фермах, работающих под легкими и средними нагрузками; сечения элементов, приведенные на рис. 20.2,в — ж, могут быть рекомендованы для стержней, если пояса имеют двустенчатые сечения. В растянутых раскосах и стойках требуемая площадь поперечного сечения элемента определяется по формуле (20.5), а в сжатых раскосах и стойках — по формуле (20.4), где ~р предварительно принимают равным 0,4 — 0,7. Порядок подбора сечений аналогичен описанному в гл.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
