Конструирование ферм. Детали узлов. Стыки поясов. Опорные узлы.

Фермы – решетчатые конструкции, работающие, как и балки, на изгиб. Конструкция фермы состоит из отдельных стержней, которые, соединяясь в узлах, образуют геометрически неизменяемую систему. Нагрузки на ферму прикладывают, как правило, в узлах, и поэтому в ее стержнях возникают только продольные усилия сжатия или растяжения.

Фермы применяются для перекрытия больших пролетов при сравнительно небольших нагрузках.

Фермы состоят из верхнего и нижнего поясов, соединенных между собой решетками из раскосов и стоек. Расстояние между узлами решеток называются панелями. Расстояние между опорами – пролетом. Расстояние между осями поясов – высотой фермы.

Фермы бывают плоскими (все стержни лежат в одной плоскости) и пространственными. Плоские фермы могут воспринимать нагрузку, приложенную только в их плоскости, и нуждаются в закреплении из своей плоскости связями и другими элементами.

Классификация ферм

1. По назначению

- фермы мостов- фермы покрытий (стропильные и подстропильные)- фермы гидротехнических сооружений- фермы транспортных эстакад

2. По очертанию поясов

- фермы с параллельными поясами- арочные фермы- полигональные- треугольные- сегментные

3. По системе решеток

- фермы с треугольной решеткой без стоек- фермы с треугольной решеткой и дополнительными стойками- фермы с раскосной решеткой- фермы с крестовой решеткой

Система решеток зависит от схемы приложения нагрузок. Дополнительные стойки ставятся в тех случаях, когда в месте их расположения прикладываются сосредоточенные силы или для уменьшения верхнего или нижнего пояса.

4. В зависимости от статической схемы

- балочные (разрезные, неразрезные, консольные)- арочные- рамные- вантовые

5. По конструктивному решению

- комбинированные- обычные

- с предварительным напряжением

Компоновка фермы и типы сечений элементов фермы.

В задачу компоновки ферм входит определение ее рациональной схемы с учетом требований по экономичности затрат металла, простоты изготовления и др.

В узлах фермы стрежни соединяются с помощью листовых фасонок с хорошо доступными швами.

Наиболее рациональным является сечение элементов фермы из труб (так как сечение равнопрочное). Также рациональным являются конструкции с применением ферм из разных марок стали (для элементов, имеющих большее усилие, применяют сталь повышенной прочности. а для слабонагруженных элементов – малоуглеродную сталь).

В фермах с усил. в стержнях более 5000кН стержни делаются составными из сводных двутавров или тавров. Тяжелые фермы применяются для перекрытия больших пролетов, а усилия передаются в узлах через 2 фасонки, такие фермы называются двухстенными.

Расчет ферм.

Выполняется в следующем порядке:

1. Определяется нагрузка на ферму.

2. Вычисляются угловые силы.

3. Опред. усилия во всех стержнях фермы.

4. Подбираются сечения стержней фермы.

5. Расчит. и конструируются узлы и детали фермы.

Основными нагр. на стропильные фермы явл. постоянные нагрузки (от веса кровли и собственного веса несущей конструкции)

Опирание конструкций на колонну сверху. При опир. конструкций сверху узел сопряжения явл шарнирным. Верт. сила, равная сумме опорных реакций опертых на колонну балок, через строганые торцы опорных ребер балок или опор­ных фланцев ферм передается на опорную плитуи далее с помо­щью ребер колонны переходит на стенку колонны и равномер. распред. по ее сеч.

Опорную плиту 1, обычно строганую, устанавливают на фрезеро­в. торец стержня колонны, а сварные швы прикрепления пли­ты назначают конструктивно с мин. размером катета для данной толщины стыкуемых элементов. Толщину плиты назначают конструктивно 20...30 мм, а размеры в плане принимают так, чтобы плита выходила за контур колонны на 15 мм. Для легких колонн можно принимать плиту толщиной 12...20 мм. Длину опорных ребер 2 (высоту оголовка) назначают из условия размещения сварных швов, обеспечивающих передачу силы N с ре­бер на стенку колонны, но не более 8/, где kf - высота катета шва. Толщину ребра в пределах tr = 14... 20 мм, но не менее его ширины br определяют расчетом на смятие. На эту же силу N при тонких стенках необходимо проверить защиту стенки от среза ее по граням крепления опорных

ребер. Если это условие не выполняется, возможно местное усиление стенки оголовка путем заме­ны участка стенки в преде­лах высоты оголовка более толстой вставкой. Опорное ребро балки или

фланец фермы должны опи­раться на плиту оголовка всей поверхностью. Возмож­ный при изготовлении или монтаже перекос фланца из плоскости балки (фермы) может вызвать неравномер­ное давление на опорные ребра 2, в результате чего они в свою очередь будут оказывать местное давление на стенку колонны из ее плоскости и могут искривить ее. Для исключения этого давления с передачей его на полки колонны низ опорных ребер об­рамляют поперечными ребрами 3, размеры которых и швов их креп­ления принимают конструктивно.

Высота сечения колонны может изменяться в широких пределах и не всегда соответствует размерам опираемых конструкций. Это обусловливает необходимость применения различных вариантов раз­мещения опорных ребер. Схемы основных технических решении по конструктивному оформлению оголовков.

В оголовке сквозной колонны опорное давление с опорной плиты передается на диафрагму через строганый торец, а далее через сварные швы прикрепления диафрагмы к ветвям распределяется по стенкам ветвей.

Примыкание конструкций к колонне сбоку. Опорная реакция балки передается с ее опорного ребра на столик, приваренный к полкам колонны. Торец опорного ребра балки и верхняя кромка столика пристрагиваются. Толщину столика принимают на 20...40 мм больше толщины опорного ребра балки.

Сварные швы, прикрепляющие столик к колонне (обычно по трем сторонам), рассчитывают по формуле  Чтобы балка не зависала на болтах и плотно опи­ралась на столик, диаметр болтов принимают на 3...4 мм меньше диаметра отверстий.

При жестком сопряжении ригеля с колонной узел должен обеспечить передачу поперечной силы и Момента. Попереч­ная сила передается на опорный столик из листа толщиной 30...40 мм или при N< 250 кН из отрезка уголка с частично срезанной пол­кой. При расчете нижнего узла проверяют

прочность болтов и поясных швов, соединяющих стенку ко­лонны с полкой. На эти швы в пределах высоты фасонки пере­дают силу Н целиком,, а ребра жесткости лишь обеспечивают местную устойчивость стенки. Для определения силы Н прини­мают комбинацию нагрузок, ко­торая дает наибольший по абсо­лютной величине изгибающий момент в узле сопряжения ригеля

 

с колонной. Если центр узла сме­щен по вертикали относительно центра фасонки на величину экс­центриситета е, то прочность пояс­ных швов колонны проверяют по формуле , в против­ном случае второе слагаемое не учитывают. На эту же силу прове­ряют прочность стенки в зоне примыкания опорной фасонки: H /(t w lw Ry ) . Болты рассчитыва­ют на горизонтальное усилие H = M / h, где М - изгибающий момент для расчетной комбинации нагру­зок, вызывающих отрыв фланца от колонны.

В узле сопряжения ригеля с колонной стенка колонны работает при сложном напряженном состоянии, поэтому следует проверить ее прочность по приведенным напряжениям.

При толщине фланца порядка 8...10 мм и расстоянии между бол­тами b — 160... 200 мм сопряжение ригеля с колонной можно рас­сматривать как шарнирное. Другим вариантом шарнирного прикре­пления фермы к колонне сбоку является сопряжение с ней верхнего пояса фермы (рис.6.53, б, в) на болтах нормальной точности, постав­ленных в овальные или рассверленные отверстия без применения монтажной сварки. Путем изменения толщины фланца t и расстоя­ния между болтами b (рис. 6.53, а) можно искусственно регулировать значение предельного изгибающего момента в месте сопряжения ригеля с колонной: M =3., bat 2 RyyJi / b. Потребность в таком регули­ровании может возникнуть, например, при желании ограничить г сжимающее усилие нижнего пояса фермы в крайней панели.

 

⇐ Предыдущая12345678

Поделиться: