Металлические фермы. Классификация. Расчет сжатых и растянутых стержней.

⇐ ПредыдущаяСтр 6 из 29Следующая ⇒

В зависимости от расчетно-конструктивной схемы здания фермы могут быть оперты на несущие стены, железобетонные или металлические колонны, а также использованы в качестве решетчатых ригелей поперечных рам.

Очертание и конструктивные формы стальных ферм зависят от назначения сооружения, размера помещения и его формы, вида кровельного ограждения, типа и размеров фонаря, конструкции соединения ферм с металлическими или железобетонными колоннами. В целях экономии металла фермы покрытии проектируют так, чтобы их очертание было возможно ближе к очертанию эпюры изгибающих моментов. Поэтому для однопролетных ферм, воспринимающих распределенные по пролету нагрузки, наиболее рациональны фермы пятиугольные двускатные (рис. а б, г) и полигональные (рис. ж). Фермы с параллельными поясами (рис. е) находят применение в покрытиях зданий с плоскими кровлями, а также в качестве подстропильных и подкрановых конструкций. Пятиугольные двускатные фермы с уклонами i=¹/₁₀-¹/₁₂ и фермы с параллельными поясами пригодны под рулонные кровли. Эти фермы применяют чаще других, они экономичнее треугольных, имеют в сравнении с ними конструктивные преимущества, так как позволяют конструировать сопряжения с колоннами по типу жесткого рамного узла, что обеспечивает надлежащую поперечную жесткость здания.

При кровлях, требующих значительных уклонов для отвода атмосферных осадков, применяют треугольные фермы (рис. д, е) с покрытием из стальных или асбестоцементных листов. Если угол наклона верхнего пояса к горизонтали менее 20°, треугольная ферма оказывается нерациональной, так как усилия в крайних панелях поясов получаются очень большими, а конструкция опорных узлов весьма сложной. В атом случае наиболее рациональна ферма с пониженным нижним поясом (рис. з). Если кровля требует особенно большого уклона (черепичная кровля), рекомендуется треугольная ферма с приподнятым нижним поясом (рис. е). Высоту треугольных ферм принимают равной ¹/₄-¹/₅ пролета с углом наклона кровли 27-22°. Треугольные фермы имеют повышенный расход металла по сравнению с фермами других очертаний.

Полигональные фермы (рис. ж) рациональны в зданиях больших пролетов (48 м и более).

В фермах пятиугольных и с параллельными поясами из всех систем решеток наиболее рациональна треугольная решетка с дополнительными стойками (рис. а, б). Такая решетка позволяет уменьшить в два раза расчетную длину сжатого пояса (в плоскости фермы), а также образует промежуточные опоры для конструкций кровельного ограждения (прогонов или панелей). Наивыгоднейший угол наклона раскосов близок к 45°;

Шпренгельные решетки (б, е, ж.) применяют в фермах значительных пролетов (30-60 м и более), имеющих большую высоту. Устройство такого типа решетки дает возможность устраивать дополнительные узлы для опирания прогонов, освобождая верхний пояс от работы на местный изгиб при внеузловом опирании прогонов или ребер настила.

В треугольных фермах проектируют раскосную или треугольную систему решетки; раскосная решетка более рациональна.

Расчет длины в плоскости и из плоскости: 1. Определяем геометрические размеры l. 2. Расчет в плоскости (l_x), для в.п., оп. раск., н.п. l_x =μ ·l, где μ =1, для элементов решетки l_x =μ ·l, где μ =0, 8. 3. Из плоскости в.п., оп. раск., н.п. l_у =l. В.п. (прогонная система) l_у =2·l. 4. Сбор нагрузок от постоянных и временных действий сил, данные записываем в таблицу. 5. Строим диаграмму Максвелла-Кремона и определяем усилия в элементах фермы. 6.Подбор сечения: а) сжатые А_тр=N/φ R_y из СНиПа φ =f(λ, R_y), задаемся гибкостью в.п. λ =60-100, элементы раскосной решетки сжатые λ =100-120. По требуемому сечению из сортамента подбираем швеллер, уголок, двутавр и выписываем площадь сечения фактическую, номер и радиусы инерции. Проверяем гибкость λ _x=l_x/i_x_ф; λ _у=l_у/i_x_ф (λ _пред≤ 120)из полученных значений выбираем максимальное. По максимальному значению λ _max из СНиПа φ _min σ =N/ φ _min A_ф≤ R_yγ _s. где γ _s=1. 6. б) растянутые элементы А_тр=N/R_y аналогично как и для сжатых, только (λ _пред≤ 400).

26.Сущность предварительного напряжения арматуры. Способы создания предварительного напряжения в железобетонных конструкциях.

Малая прочность бетона на растяжение, составляющая ¹/₁₀-^1/₁₅ его прочности на сжатие, является причиной образования трещин в бетоне растянутых зон элементов железобетонных конструкций при эксплуатационных нагрузках.

Значительное раскрытие трещин, нередко достигающее 0, 2—0, 3 мм и более, во многих случаях опасно с точки зрения коррозии арматуры. Придание арматуре периодического профиля несколько уменьшает раскрытие трещин, однако этого свойства железобетона полностью не устраняет.

С развитием техники широкое применение нашли бетоны повышенной прочности марок 400—600 и выше, а также высококачественные арматурные стали с временным сопротивлением до 20 тыс. кгс/см² и более, что экономически оправдано, поскольку отношение стоимости к прочности высокопрочных материалов, применяемых для железобетона, значительно ниже, чем для материалов менее прочных.

Для повышения трещиностойкости железобетонных конструкций производится их предварительное напряжение (до приложения основных нагрузок), которое производят таким образом, чтобы образовывалось предварительное обжатие тех зон бетона, в которых при основных нагрузках ожидаются растягивающие напряжения.

Предварительно напряженный железобетон не является особым железобетоном; он образуется из тех же материалов, что и железобетон, не подвергаемый предварительному напряжению. Однако предварительное напряжение придает железобетону дополнительные качества, которые могут быть эффективно использованы.

Многочисленные экспериментальные исследования показали, что предварительное напряжение практически не влияет на величину разрушающей нагрузки, но существенно (в несколько раз) повышает трещиностойкость и жесткость железобетонных элементов.

Улучшая качество железобетона, предварительное напряжение позволяет широко использовать высокопрочные материалы, экономить сталь (в ряде случаев до 70%), способствовать снижению общего веса конструкций, получать конструкции, хорошо сопротивляющиеся многократно повторяющимся динамическим воздействиям.

Предварительное напряжение железобетонных элементов производят посредством натяжения арматуры и передачи ее реактивного давления на бетон с целью его обжатия.

Различают два метода натяжения арматуры:

1) «натяжение на упоры», т. е. натяжение арматуры на упоры стенда, опалубку или формы и отпуск ее после бетонирования по достижении бетоном достаточной прочности, вследствие чего арматура, стремясь укоротиться, обжимает бетон, а сама остается растянутой (рис. а);

2) «натяжение» на бетон, т.е. натяжение арматуры, размещенной в каналах или пазах элемента, при помощи приспособлений, опирающихся на готовый элемент по его концам (по достижении бетоном необходимой прочности). Арматуру при помощи анкеров фиксируют в натянутом положении, и она обжимает бетон, впоследствии каналы инъецируют цементным раствором под давлением, а пазы заполняют бетоном (рис. б).

Натяжение на упоры более целесообразно для заводских условий изготовления железобетонных конструкций и изделий. Натяжение на бетон более трудоемко, его практикуют в тех случаях, когда затруднено или не может быть осуществлено натяжение на упоры, например при строительстве уникальных конструкций больших размеров или изготовлении монолитных конструкций.

Для натяжения арматуры используют несколько способов: механический, электротермический, термический, физико-химический (самонапряжение), электромеханический.

Механический способ заключается в растяжении арматуры при помощи гидравлических или механических домкратов, рычагов, гаечных ключей, грузов и т. п.

К механическому относится предложенный проф. В. В. Михайловым способ непрерывной навивки арматуры. По этому способу натянутую проволоку навивают на упоры поворотного стола. В настоящее время разработаны навивочные машины, при помощи которых натянутую проволоку наматывают на упоры неподвижного стенда. Способ непрерывного армирования дает возможность создавать предварительно напряженные конструкции с одноосным и двухосным обжатием для зданий промышленного и гражданского строительства. Непрерывное армирование используют также при натяжении арматуры резервуаров, силосов и т. д. Электротермическим способом изготовляют около 80% всех предварительно напряженных конструкций. Стержни арматуры нагревают до температуры 300-400°С при помощи электротока и в нагретом состоянии устанавливают в упоры. При остывании стержни, стремясь сократиться, натягиваются, что используется для обжатия бетона. Этот способ отличается простотой, малой трудоемкостью и сравнительно низкой стоимостью. Однако точность натяжения этим способом ниже, чем при других способах.

Электромеханический способ является комбинированным, он применяется при непрерывном армировании. Высокопрочную проволоку, нагретую электротоком до 300-400°С, навивают на упоры формы или стенда при помощи намоточной машины. При этом необходимая мощность механических приспособлений для намотки значительно снижается. После остывания проволока получает предварительное напряжение.

При термическом способе натяжения стержень до бетонирования покрывают составом, размягчающимся при нагревании. После укладки в форму, бетонирования и набора бетоном прочности арматуру нагревают до 90-110°С, в результате чего обмазка размягчается и арматура свободно удлиняется при дальнейшем нагревании. При температуре 300-350°С обмазка необратимо затвердевает и конструкция становится предварительно напряженной. При физико-химическом способе используется свойство бетонов, изготовленных с применением расширяющихся цементов. При расширении бетона в процессе твердения арматура также удлиняется, отчего в ней создается предварительное напряжение. Принцип самонапряжения конструкций является весьма перспективным, так как дает возможность обойтись без сложных приспособлений для натяжения арматуры.

⇐ Предыдущая 1 2 3 4 567 8 9 10 Следующая ⇒