Особенности расчета сегментных ферм.

(Эскиз)

В отличие от ферм с прямолинейным верхним поясом внеузловое приложение нагрузок является более целесообразным, поскольку за счет соответствующего момента M_q снижается величина  момента вызванного кривизной верхнего пояса. В связи с этим узловые сопряжения в сегментных фермах выполняются, как правило, без эксцентриситета е, т.е. центрирование по геометрическим осям.

Узел A(1):

Нижний пояс из уголков.

1) расчет на сжатие

2)

3) расчет длины швов

 

 

M_max –определяется в зависимости от условия оперения и от соотношения размеров пластины.

 - коэффициент, учитывающий развитие пластических деформаций.

( =1,2 – для прямоугольного сечения)

Узел В(3):

Чем больше длина накладки, тем лучше, т.к. увеличивается плечо внутренней пары сил, увеличивается жесткость.

Если раскос испытывает сжатие, то его выполняют деревянным.

Для сегментных ферм:

При этом узловое сопряжение выполняется без эксцентриситета, т.е. центрирование по геометрическим осям.

В тех случаях, когда гибкость (в плоскости) нижнего пояса фермы недопустимо велика, фермы оснащаются в центральной части подвесами.

 

 

Узел С(2):

1) при неразрезном верхнем поясе (ширина элементов одинаковая):

Количество болтов не менее 3.

Если ширина элементов разная:

2) верхний пояс разрезной

Узел Д(4):

 

Рамные поперечники.

Колонны сплошного типа.

(Эскиз)

р – снеговая,

g – собственный вес конструкции покрытия,

P_wн – ветровая нагрузка, действующая на шатер с наветренной стороны,

P_wп - ветровая нагрузка, действующая на шатер с подветренной стороны,

w_н – интенсивность ветровой нагрузки с наветренной стороны,

w_п – интенсивность ветровой нагрузки с подветренной стороны.

В общем случае расчет производится: на вертикальные постоянные нагрузки от веса покрытия, стенового ограждения, и собственного веса колонн; на вертикальные временные снеговые нагрузки, нагрузки от кранов и различных коммуникаций, размещаемых в плоскости покрытия; на горизонтальные временные ветровые нагрузки и нагрузки, возникающие при торможении мостовых и подвесных кранов.

  Расчет производится с целью определения усилий в колонне, после чего осуществляется ее конструирование.

,

 - высота фермы в опорной части.

Для треугольных ферм .

Максимальный момент в заделке:

Усилие х определяется исходя из условия:

, если нижний пояс ригеля сопротивляется продольным нагрузкам,

, нижний пояс ригеля не сопротивляется продольным нагрузкам.

Предельная гибкость для колонн 120. При определении гибкости принимают расчетную длину колонны.

 - расчетная длина колонны,

 - коэффициент приведения длины (равный 2,2).

 

Конструктивный расчет.

I.

1. Прочность нормальных сечений.

Клееное сечение колонны.

 

, где

 - коэф., учитывающий размеры клееного сечения,

 - коэф., учитывающий толщину досок.

 - коэффициент, учитывающий приращение изгибающего момента за эксцентричного приложения сжимающей силы относительно геометрической оси стержня.

,где

 - коэффициент продольного изгиба.

 - гибкость,

r – радиус инерции.

3. Расчет по сдвигающим напряжениям.

  Клееное сечение колонны.

Сплошная колонна.

Колонны для зданий с напольным транспортом и подвесными кранами проектируют, как правило, постоянного по высоте сечения. Для зданий с мостовыми кранами характерно применение колонн с консолью для укладки подкрановых балок.

Колонны рассчитывают: на вертикальные постоянные нагрузки от веса покрытия, стенового ограждения и собственного веса; на вертикальные временные снеговые нагрузки, нагрузки от кранов и различных коммуникаций, размещаемых в плоскости покрытия; на горизонтальные временные ветровые нагрузки и нагрузки, возникающие при торможении мостовых и подвесных кранов.

Предельная гибкость для колонн 120.

 

Растягивающая составляющая действующих на колонну усилий воспринимается анкерами.

Равнодействующая растягивающих усилий от изгибающего момента располагается по линии расположения анкерных устройств.

 

S₃ – расстояние от центра болта до края элемента в ортогональном направлении.

 

Колонны сквозного типа.

Решетчатые стойки применяют для придания зда­нию поперечной устойчивости, а также в конструкциях торцовых стен. Решетчатые стойки состоят из двух вет­вей, каждая из которых крепится к фундаменту анкер­ными болтами. Стойки воспринимают вертикальные (вес конструкций покрытия, кровли и т. д.) и горизонтальные (от давления ветра и сил торможения крановой тележ­ки) нагрузки.

В капитальных зданиях и сооружениях обычно при­меняют решетчатые стойки с параллельными ветвями или при наличии мостового крана сту­пенчатого очертания с размещением их внутри здания. Отношение расстояния между центрами ветвей в основании решетчатой стойки к ее высоте рекомендуется применять в пределах 1/5— 1/8.

Каждая ветвь решетчатой стойки может состоять из одного или двух брусьев, составленных в направлении, нормальном к плоскости стойки. При одиночном сечении ветви применяют двойную решетку, охватывающую вет­ви с обеих сторон. Узлы стоек конструируют обычно с внецентренным присоединением элементов решетки к ветвям на болтах. Стойки закрепляют в фундаменты с помощью металлических анкеров из полосовой или круг­лой стали.

Стойки рассчитывают на вертикальную и горизон­тальную нагрузки. При расчете на вертикальную нагруз­ку можно считать (пренебрегая продольными деформа­циями ветвей стойки), что нагрузка, приложенная к од­ной ветви, передается непосредственно этой ветвью на фундамент, не вызывая усилий во второй ветви стойки.

Расчет элементов стойки из плоскости рамы производится без учета изгибающего момента, отдельно для каждой ветви стойки по расчетной длине, равной расстоянию между пространственными связями, раскрепляющими ветви.

Если сечение ветви составное, то расчет ведут как для составного центрально-сжатого стержня. Усилия в элементах решетки определяются как в ферме с последующим делением на коэффициент ξ. Анкеры рассчитывают по максимальному растягивающему усилию в ветвях стойки при действии постоянной вертикальной минимально возможной и максимальной горизонтальной нагрузок.

А_р.пр. – приведенная площадь раскосов.

 

 

1.8. 9.16. Арочные и рамные конструкции (сплошного типа).

Дощатоклееные применяют круглого или стрельчатого очертания с затяжками или с непосредственным опиранием на фундаменты или контрфорсы. При наличии затяжек пролеты арок не превышают 24м, при опирании на фундаменты или контрфорсы пролеты здания достигают 100м.

Арки обычно склеивают из пакета досок прямоугольного по высоте сечения, что менее трудоемко. При больших пролетах может оказаться целесообразным применение арок переменного по высоте сечения, принятого с учетом изменения момента по длине арки.

 Арки бывают двух- и трехшарнирными.

Применяются для зданий повышенной ответственности, для помещений с повышенной химической стойкостью.

1 – арка круглого очертания,

2 - арка стрельчатого очертания,

3 - арка из прямолинейных элементов.

 

Рамные конструкции отличаются от арочных своим очертание, которые сильно влияет на распределение изгибающих моментов в пролете. При ломаном очертании рамы в жестком карнизном узле при загружении как левой, так и правой половины рамы возникают моменты одного знака. В результате при загружении рамы по всему пролету угловые моменты сильно увеличиваются, что ограничивает длину пролетов, перекрываемых рамами до, 18-30м.

Рамы могут воспринимать горизонтальные нагрузки, обеспечивая поперечную устойчивость здания без защемления стоек и без устройства жестких поперечных стен. Рекомендуется делать рамы трехшарнирные, так как в статически определимых системах не происходит перераспределения усилий при деформировании под длительно действующей нагрузкой, что обеспечивает соответствие их расчетным усилиям.

1 – А-образная рама,

2 – гнутоклееная рама

3 – рама с карнизным узлом на зубчатых соединениях.

Нагрузки:

Р - нагрузка от собственного веса конструкций рамы и покрытия,

g – снеговая нагрузка,

w – ветровая нагрузка.

 

Из статического расчета находятся усилия в элементах М_с, М_н, N.

М_с – расчетное значение изгибающего момента, вызванного симметричными нагрузками,

М_н – расчетное значение изгибающего момента, вызванного несимметричными нагрузками.

Продольная сила N всегда сжимающая.

Особенности расчета:

I.

1.

 находится по общей формуле, и в зависимости от вида нагружения (симметричное или несимметричное) отдельно находится  и .

S – полная длина дуги арки,

 в зависимости от вида нагружения:

 - симметричное нагружение ,

 - несимметричное нагружение ,

 - центральный угол полуарки.

Расчет пункта 2, 3 и III производится как для любого сжато-изгибаемого элемента.

 

Особенности расчета рамных конструкций с резким переходом.

Момент сопротивления для зоны с наибольшими напряжениями, т.е. для нижней зоны, для верхней можно не определять.

 и  определяются в зависимости от величины угла перелома в сопряжении ригеля и стойки.

 

Особенности расчета гнутоклееных рам.

Криволинейные участки гнутоклееных рам при отношении h/r≥1/7 (h - высота сечения, r - радиус кривизны центральной оси криволинейного участка) следует рассчитывать на прочность, проверке напряжений по внутренней кромке расчетный момент сопротивления следует умножать на коэффициент k_rв:

 

                           1 - 0,5 h/r

                    k = ─────────────,                       

                     rв 1 - 0,17 h/r

 

а при проверке напряжений по наружной кромке - на коэффициент k_rн:

 

                           1 + 0,5 h/r

                    k = ─────────────.                       

                     rн 1 + 0,17 h/r

 

Расстояние z от центральной оси поперечного сечения до нейтральной оси следует определять по формуле

 

                                2

                               h

                          z = ──────.                      

                               12r

 

Узловые сопряжения.

1) Коньковые узлы:

Для арочных конструкций небольшого пролета.

Шарнир получается за счет смятия древесины.

Коньковый узел в трехшарнирных арках можно выполнять с деревянными накладками на болтах, воспринимающими поперечную силу от временной нагрузки и обеспечивающими жесткость узла арки из ее плоскости.

Накладки в коньком узле рассчитывают на поперечную силу при несимметричном нагружении арки. Накладки работают на поперечный изгиб.  

Q – поперечная сила при несимметричном нагружении.

Расчет нагелей:

Задаются диаметром d, после чего выбирается T_min – несущая способность одного болта.

 - коэффициент, снижения несущей способности нагеля.

Для арочных конструкций большего пролета:

т. О – центр нагельного поля.

- реакция в нагеле.

 - реакция в наиболее удаленном нагеле.

 - расстояние от т. О до нагеля.

 

Возможный вариант узла:

2) Опорные узлы:

Для арочных конструкций небольшого пролета.

Для арочных конструкций большого пролета.

Эксцентриситет во всех узлах равен 0. Т.к., если выполнить с эксцентриситетом, то при несимметричном загружении происходит разгружение одних элементов и догружение других.

В большинстве случаев центрируют торцевые опорные пластины с геометрическим центром сечения деревянных элементов.

 

Опорный узел рамных конструкций.

 

По известной величине силы N определяются размеры опорной пластины ().

По известному изгибающему моменту M определяются размеры боковой пластины () и диаметр анкерных болтов.