Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги / Сварные конструкции.-1

.pdf
Скачиваний:
4
Добавлен:
20.11.2023
Размер:
18.4 Mб
Скачать

Фиг. X. 25. Главная ферма кранового моста Q =■ 50/10 me, L = 30 м .

Подсчитываем необходимые ординаты и площадь линии влияния

 

y L = 1,414

 

 

 

=

о,91;

 

у, =

1,414

W

- W

- V

?

_ „ , 845;

 

Уз =

1 414

=

0,707;

 

 

У , =

1,414 Щ

-

=

0,405;

 

(0,910 -

0,405)22,5

 

с , „

ч

й--------- i-——= 5 -7 о 'мУ>

N3= 12 (0,845 — 0,405) + 0,352-5,7 + 0,707-0,55 = 5,3 + 2,2 + 0,4 =

 

 

 

= 7,9 т с (79 к н )\

 

 

М ф = Л?jcos45°+ N 2cos9 0 °+ /Уз cos 45° =

(25,4 +

7,9)-0,707= 23,5 т с (235 кк);

_

0,7N 0

_

0,7-23500

=

285 кгс/см ? (дан /см ?) <

 

2 * Л « ( 4 - 1 )

2-0,7-0,6(70-1)

 

 

 

 

 

<

1000 к гс /с л ?

(д а н /с м а);

 

0,ЗМф

_

0,3-23500

 

=

121 к гс/с м 2 (д а н /см 2) <

2eftw ( C - l )

2-0,7-0,6(70-1)

 

 

 

 

<

1000 кгс/см ?

(дан /см ?).

На фиг.

X. 25 представлена

конструкция сварной главной фермы кранового

моста Q =

50/10 т с

(500/100 к н ), L = 30 м .

 

 

§ 7. Стропильные фермы

Общие сведения. Стропильные фермы служат для поддержа­ ния конструкций кровли и восприятия действующих на них на­ грузок. Обычно стропильные фермы опираются на стальные или железобетонные колонны, образуя вместе с последними попереч­ ную раму промышленного здания (фиг. X. 26).

Модуль (кратность) поперечного шага колонн (пролета рамы) рекомендуется принимать кратным 3 м, назначая пролеты зданий

6

, 9,

12,

, 33 м.

 

Для продольного шага колонн принимают модуль (кратность)

6

м, при котором шаг может составлять 6 , 12, 18, 24 м.

 

По очертанию поясов стропильные фермы бывают с параллель­

ными

поясами, трапецеидальные, полигональные и треугольные

(фиг.

X. 27).

 

Основными размерами фермы являются ее пролет и высота. Высота треугольной стропильной фермы зависит от пролета и уклона кровли. Обычно треугольные фермы проектируют под кровли, требующие значительных уклонов (25н-45°), что дает вы­ соту ферм h = (V*—V2) Lо, (L0 — пролет фермы).

Высота трапецоидальных ферм, а также ферм с параллельными поясами назначается из условия наименьшего веса и обычно со­ ставляет около Ve — V1 0 пролета; в легких фермах принимают

Фиг. X. 26. Схемы поперечных рам промышленного здания с соедине­ нием стропильных ферм с колоннами: а — шарнирным; б —жестким.

меньшие значения, чем в тяжелых. Такая высота фермы при парал­ лельных поясах обеспечивает жесткость защемления ее в колоннах.

В фермах полигонального очерта­

«)

ния необходимо для этой дели

 

назначать высоту на опорах h0 =

 

= С /т

Vu) L0.

 

фермы

 

Высоту Л0 на опорах

 

целесообразно принимать

одина­

 

ковой для ферм различных проле­

 

тов. Это позволяет стандартизиро­

 

вать детали креплений, что уде­

 

шевляет

изготовление

конструк­

 

ций.

 

 

 

 

В случае применения рулонной

 

(рубероидной) кровли, укладывае­

 

мой по

железобетонным

плитам,

 

принимается уклон верхнего пояса

Фиг. X. 27. Типы стропильных

VioПри устройстве

кровли из

ферм: а — с параллельными пояса­

волнистой стали уклон кровли дол­

ми; б — трапецоидальная; в — по­

лигональная; г — треугольная.

жен быть не менее V5.

Еще более

 

крутого уклона (^V 4) требуют кровли из волнистых асбоцемент­ ных листов. При назначении высоты фермы необходимо обращать особое внимание на возможность их перевозки, в целом виде (или половинами) по железной дороге, для чего наибольшая высота их

не Должна превышать 3,8 м. Наивыгоднейший угол наклона, рас­ косов к нижнему поясу в треугольной решетке составляет 45— 50°, в раскосной рёшетке — 35—40°.

При большой высоте ферм (=к4ч-5 м) устраивают шпренгельную решетку (см. фиг. X. 1 , ж ), чтобы уменьшить панель верхнего пояса фермы в соответствии с системой перекрытия; благодаря этому сохраняется нормальное расстояние между прогонами ( 2 —3 м), удобное для поддержания кровли.

В стропильных фермах больших пролетов (L0 > 36 м) устраи­ вают строительный подъем, который задается по какой-либо кри­ вой, имеющей стрелку, равную V50o пролета фермы, причем пере­ гибы устраиваются только в монтажных узлах.

Расчетные нагрузки. Стропильные фермы рассчитываются на

следующие виды нагрузок, передающихся на них в виде сосредо­ точенных сил в узлах:

1 ) на постоянную нагрузку, в которую входит собственный вес ферм и вес всей поддерживаемой ими конструкции (кровли с утеплением, фонарей и пр.);

2 ) на временную нагрузку от снега, ветра, подвесного подъем­ но-транспортного оборудования и др.

Постоянная и снеговая нагрузка, а также нагрузка от подвес­ ного оборудования относятся к основному сочетанию нагрузок

ирасчет на них ведется при обычных коэффициентах перегрузки. Ветер относится к дополнительному сочетанию нагрузок и при его учете коэффициенты перегрузки подвесного оборудования, снега

иветра должны быть умножены на коэффициенты сочетания

(см. гл. IV, § 6 ).

Расчетная постоянная нагрузка, действующая на узел фермы, определяется по формуле

 

р = (е-> + 1^ )

ь Ч

^ " ’

<ХЛ4>

где

ёф — собственный вес фермы;

 

 

 

gKp — вес кровли;

 

 

 

 

а — угол наклона верхнего пояса фермы к горизонтали;

 

b — расстояние между фермами;

 

dx и d2 — расстояния между узлами фермы;

нагрузок.

/г =

1 , 1 — коэффициент перегрузки

постоянных

В отдельных узлах к нагрузке, получаемой по формуле (X. 14),

прибавляется вес фонаря, а в узлах,

находящихся под фонарем,

отсутствует вес кровли. Нагрузка от собственного веса стропиль­ ных ферм, связей, прогонов и фонарей, отнесенная к 1 м2 площади здания, может быть определена из табл. X 6 .

Нагрузку на фермы от веса кровли и подвесного потолка сле­ дует определять по проектным размерам в соответствии с данными об объемных весах материалов.

Т а б л и ц а X . 6

Ориентировочные веса элементов похрытия промышленных зданий, к гс /м г (д а н /м ? )

 

Группа цехов

 

Элементы покрытия

Средней

Тяжелые

Легкие

мощности

Стропильные фермы

16-25

18—30

Прогоны

10—12

12—18

Фонари .

0—10

8—12

Связи

3—4

3—5

Итого

29—51

41—65

20—40

12—16

8—12

8—15

О

ОС

С1

00

Снеговая и ветровая нагрузки определяются поСН иП П-А. 11-62. При отсутствии подвесного потолка собственный вес ферм прикладывается к узлам верхнего пояса и суммируется с узло­ выми нагрузками от веса кровли и снега. При наличии подвесного потолка вес ферм распределяется между узлами верхнего и ниж­ него поясов.

Расчет стропильных ферм. Определение усилий в элементах стропильных ферм от неподвижной нагрузки можно производить аналитическим путем или же построением диаграммы Максвелла— Кремоны.

Если покрытие состоит из крупнопанельных плит, опираю­ щихся на верхний пояс в середине его панелей, то элементы пояса кроме осевых сжимающих усилий будут подвергаться также мест­ ному изгибу. В этом случае верхний пояс рассчитывается согласно указаниям § 6 .

Для стержней стропильной фермы наиболее конструктивно сечение, составленное из двух уголков в виде тавра (фиг. X. 8 , а, б, в). Для длинных сжатых стержней целесообразно применение крестового сечения из двух уголков (фиг. X. 8 , г), имеющего больший rmin, чем тавровое сечение из таких же двух уголков.

Сечения сжато-изогнутых верхних поясов стропильных ферм выполняются из двух неравнобоких уголков, поставленных вер­ тикально широкими полками (фиг. X. 8 , 6) или же из двух швел­ леров (фиг. X. 8 , д ) . Расчетные длины стержней определяются со­ гласно табл. X. 1. Гибкость стержней не должна превышать пре­ дельных значений, указанных в табл. 4 приложения IV.

П р и м е р . Требуется рассчитать и подобрать сечения элементов стропильной фермы пролетом I = 24 м ; расстояние между фермами b = 6 м , панель фермы а = 3 м . Посередине пролета фермы расположен фонарь высотою 4 м . Кровля теплая по крупнопанельным плитам размерами 6 X 1,5 ж. Материал фермы и фо­ наря — сталь марки Ст. 3. Снеговой район III. Коэффициенты условий работы даны в табл. 2 приложения IV.

Н а г р у з к и . Собственный вес стальных конструкций принят по табл. X. 6, для цеха средней мощности: ферма 25 к гс /м 2 (д а н /м 2), фонарь 10 к гс /м 2 (д а н /м 2),

связи 5 к гс /м 2 (д а н /м 2), всего 40 к гс /м 2 (д а н /м 2).

Вес снегового покрова для III района Р о = 100 к гс /м 2 (д а н /м 2) умножается на коэффициент перегрузки п = 1,4, а также на коэффициент с перехода от веса

снегового покрова на горизонтальной поверхности земли к нормативной нагрузке

на покрытие. В данном случае для фермы с, = I +

0,2

^

12

= 1,2 и для фонаря

са = 0,8-1,2 es 1,0 (СН и П II—А. 11-62).

 

 

6

+ 6

 

 

 

 

 

 

Таким образом,

снеговая нагрузка на ферму равна

 

 

 

р с {п =

100» 1,2* 1,4 &

170 к гс /м 2

(д а н /м 2)

и на фонарь

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Я°2 ^

Рс2п ~

ЮО-1-1,4 =

140 к гс /м 2

(д а н /м 2).

Суммарная расчетная равномерно распределенная нагрузка (табл. X. 7):

на ферму

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

<7i =

350 +

170 = 520 к гс /м 2

(д а н /м 2);

 

на фонарь

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

</2 =

350 +

140 5= 490 к гс/м 2

(д а н /м 2).

 

Т а б л и ц а X . 7

 

Определение расчетных нагрузок

 

 

Н о р м а -

 

 

т н в н а я

Х а р а к т е р

Н а и м е н о в а н и е н а г р у з и

н а г р у з ­

н а г р у з к и

к а q Hy

 

к г с / м 2

 

( д а н / м 2 )

К о э ф ф и ­

Р а с ч е т ­

н а я н а ­

ц и е н т

г р у з к а <7 ,

п е р е г р у з ­

к г с / м 2

ки п

( д а н / м 2)

 

 

Гидроизоляционный

ковер

1,1

И

 

(рубероид)

 

 

 

10

Постоянная—

Асфальтовая

стяжка 20 м м

1,1

33

собственный

=

1,5 т с/м 2 = 1 5

к н /м 2)

30

вес

Утеплитель

120

м м

( у

=

1,2

87

 

= 0,6

т с/м 2 =

6 к н /м 2)

72

 

Крупнопанельные

железо­

1,1

176

 

бетонные плиты

 

 

160

 

Собственный

вес стальных

1,1

44

 

конструкций

 

 

 

40

 

 

 

 

Итого

350

Временная

Снег над фонарем

 

 

100

1,4

140

снег

Снег над остальной

частью

1,4

170

 

покрытия .

 

 

 

120

Узловые нагрузки P lt Р г, Р з и Р4 получены как произведение равномерно распределенной нагрузки на соответствующие грузовые площади. К нагрузке Р з добавлена нагрузка 0 lf складывающаяся из веса бортовой плитки 135 к гс /м (дан /м ) и веса остекленных боковых поверхностей фонаря высотой 3 лс, принимаемого

равным 35 к гс /м 2 (д а н /м 2).

Местная нагрузка Р м возникает вследствие опирания железобетонных плит шириной 1,5 м в середине панели и вызывает изгиб верхнего пояса. Ее величина учитывается при вычислении узловых нагрузок Р г—Р4, а потому принимается

Кремоны; в — эпюра нормальных напряжений от местного изгиба в верхнем поясе фермы.

во внимание только при определении момента местного изгиба в двух крайних панелях верхнего пояса с каждой стороны фермы. Таким образом,

Р х =

520-1,5*6 & 4700 к гс

)ан);

 

 

Р 2 —

520-3*6

я=* 9400 к гс (д а н )\

 

 

G x =

(135-6+ 35-6-3)-1,1

* 1600 к гс (дан );

 

Рз =

520-1,5-6+ 490-3-6+ 1600=

15 100 к гс (дан );

 

Р А == 490-6-6

17 600 к гс

(дан );

 

 

Р м =

520-1,5-6 яь 4700 к гс

(дан );

 

 

R A =

Яв = 4700 +

9400 +

15 100 +

= 38 000 к гс =

38 т с (380 к н ).

О п р е д е л е н и е

у с и л и й в элементах фермы производится построе­

нием диаграммы Максвелла — Кремоны (фиг. X. 28, б). Момент местного изгиба

определяем по формулам (X. 4), принимая коэффициенты а и р

согласно изло­

женному ниже:

 

 

 

 

 

в первой (крайней) панели в пролете

 

 

 

 

 

 

 

К

= a P M d

= -g -4700.300 =

282000 к г с -с м

(д а н - с м );

в узле

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Щ

=

$ P M d

=

----- р 4700-300 =

 

— 141 000 к гс*см (д а н -с м );

во второй панели в пролете

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= сtP Md

=

-g-’4700*300 =

235 000 к гс -с м

(<дан»см );

в узле

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Щ

PP Md — — jy * 4700-300= — 118 000 к гс м

{д а н -с м ).

П о д б о р

с е ч е н и й

 

начинаем с наиболее нагруженного стержня верх­

него пояса, воспринимающего сжимающее усилие N

=

66 000 к гс (дан ) и изги­

бающий момент Mg =

235 000 к г с -с м

(д а н м ) . Намечаем сечение из двух угол­

ков 160 X 10, для которого по табл.

1 приложения VI находим геометрические

характеристики

 

 

 

F =

2-31,4 =

 

62,8 см 2;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

г х =

4,96

см;

 

г у = 6,91

см;

 

 

 

 

 

 

 

Jх — 2*774 =

 

1548 см*;

 

 

 

 

 

 

г ' =

4,3 см;

 

 

г " = 16,0 — 4,3 =

11,7 см;

 

 

 

 

 

^ ; = ^ = - i f - =360 ™3;

 

Определяем гибкость верхнего

пояса во второй панели

 

 

 

 

 

 

4,96

 

 

 

 

 

 

6,91

= 2 2 .

Из табл.

1 приложения I имеем

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ф* =

0,86;

 

(р^ = 0,966.

 

 

Находим относительный эксцентриситет

 

 

 

 

 

 

 

 

 

F

_

М 2

 

F

 

235

 

62,8

 

 

 

 

Шс =

e - Wv

 

 

N

 

Wv

 

66

 

360

 

Тогда приведенный эксцентриситет

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

т г =

y]tn0 =

1,7-0,62 =

1,05.

 

 

Здесь ц

= 1,3 +

0 ,5 ]/~ Щ =

1,3 +

0,4 =

1,7 — коэффициент влияния формы се­

 

чения, принимаемый по табл. IX.6.

60 находим из графика фиг.

По гибкости стержня в плоскости изгиба X =

IX. 8, а коэффициент(рвн =

0,531, после чего проверяем устойчивость стержня

в плоскости действия момента

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а =

N

 

 

 

о =

19^0 кгс!см 2 (дан !см 2) <

2100 к гс/см 2 (д а н /см 2),

 

фвнр

 

и,оо1-о2,о

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

N

М 2

F +

w ”x

66000

118000

1050 + 895 =

62,8 +

132

 

®= 1945 к гс /с м 3 (дан !см 2) <2100 к гс /с м 1 (дан !см 2).

Так как изгиб происходит в плоскости наименьшей жесткости ( / * < J y или Хх >

>Х у), то проверка устойчивости в плоскости, перпендикулярной плоскости дей­

ствия момента, не требуется.

Сохраняем принятое для второй панели сечение также и для остальных стерж­ ней верхнего пояса. Тогда для первой панели, подвергающейся действию только местного изгиба, растягивающие напряжения в пролете будут равны

Мл

282000

 

>

R =

2100 к гс/см 2 (д а н /с м 2),

а = — —==? —rq9

=2140 к гс /с м 2 (д а н /см 2)

Wv

 

1 ^

 

 

 

 

 

 

т. е. перенапряжение составляет 2 %, что допустимо.

 

на усилие N =

Проверяем

также сечение стержня

В 4

верхнего пояса

= —71 600 к гс

(дан )

(изгибающий момент отсутствует). Гибкость этого стержня

в обеих плоскостях равна

 

 

 

 

 

 

1

_

^Х_ 300 _лл с.

«ч

h

_

600 _

Q7

 

~~ 77 -1 ^ 6 " ~ 60’5,

 

^

~

6,91

 

По полученным значениям гибкости из табл. ,1 приложения I находим коэф­ фициенты

фл: = 0,86; и фу * * 0,71,

после чего проверяем напряжения в стержне В 4

 

 

 

0 =

= 0,8.0,7Ь62,8 = 16,0 к М

{дан1см2) <

* =

 

 

= 2100 к гс /с м 2 (д а н /с м 2).

 

 

Далее, подбираем сечение нижнего пояса из двух уголков

_||_ 140 X 90 X

X 8 с F =

2* 18 =

36 см 2; при этом напряжения в поясе будут равны

о =

== Т

0 »= 1910 к гс /см 2 (д а н /см 2) < R =

2100 кгс/см i2 (д а н /с м 2) .

Г0 0

Проверяем гибкость нижнего пояса

1м_

^ = 7 Г = Ц - = 2 3 2 < 400; ху ГУ

1200

178 < 4 0 0 .

6,72

Затем устанавливаем номера уголков для средних, наименее нагруженных раско­ лов фермы; для сжатого раскоса D 3 эти уголки определяются требованиями пре­

дельной гибкости [X ] =

150.

 

 

 

Учитывая, что расчетная длина раскоса в плоскости фермы = 0,8/, нахо­

дим требуемые радиусы инерции сечения

 

 

гх

_ 0,8.1,414*300 = 2,26 см;

 

[X]

150

 

 

 

h

 

 

 

 

 

IX]

 

 

 

Из табл.

1 приложения VI находим сечение, состоящее из двух равнобоких

уголков JL 75 X 75 X 6, соответствующее

этим радиусам. Для этого сечения

FJ = , 2*8,78 =

17,56 см 2;

г х =

2,30 см; г у

= 3,44 см .

Данные для расчета стропильной фермы L = 24 м

 

О б о з н а ­

 

 

ч е н и е

Н а и м е н о ­

с т е р ж н я

в а н и е

 

 

 

э л е м е н т а

 

 

п о

 

по

 

 

схе ме

д и а ­

 

гр а м м е

 

 

 

 

В 1

 

c — f

В е р х н и й

В 2 '

 

i — d

 

 

 

п о я с

В З

 

e — k

 

 

 

В 4

 

е —m

Н и ж н и й

Н 1

 

a — g

 

 

 

п о я с

Н 2

 

a — i

 

 

 

D 1

 

f - g

Р а с к о с ы

D 2

 

i - g

 

 

 

 

D 3

 

k — l

 

0 4

 

m — t

Стойки

С1

 

i — k

 

 

 

 

С2

 

m m f

Р а с ч е т ­

 

н ы е

Р а с ч е т н ы е

ДЛИНЫ,

у с и л и я

CM

Ce ч е н и е ,

 

MM

l x

N t

M ,

 

m e

т с - м

 

300

150

0

 

.2 ,8 2

 

300

150

- 6 6

,0

2 ,3 5

 

1,18

 

 

 

 

 

160X 10

 

 

 

 

 

300

600

6 6

.0

-

 

300

600 — 7 1

,6

-

600

600 + 4 2 ,0 .

 

 

JL 140 X 90 X 8

ta

о ­

Р а д и усы

р ,

 

и н е р ц и и ,

tC

о п W

 

с м

J3

с

 

 

т и я

 

 

cC

 

 

en

ен е н

 

 

=T

 

 

Мом итв л мся

 

 

O

гх

гу

П

 

 

 

6 2 ,8

132

4 ,9 6

6,91

6 2 ,8 .

360/132

4 ,9 6

6,91

6 2 ,8

-

4 ,9 6

6,91

6 2 ,8

-

4 ,9 6

6,91

3 6 ,0

-

2,58

6,72

600

1200

+ 6 8 ,8

-

 

 

3 6 ,0

-

2,58

6 ,7 2

380

380

— 5 3 ,6

-

ir

140 X 90X 10

44,4

-

4 ,4 7

3 ,6 7

304

380

+ 2 9 ,6

-

 

 

17,56

-

2 ,3 0

3 ,4 4

340

424

— 4 ,4

-

 

75X 75X 6

17,56

-

2,30

3,44

340

424

+3,6

: -

 

 

17,56

-

2 ,3 0

3 ,4 4

208

260

- 1 4 , 8

-

 

 

17,56

-

2 ,3 0

3 ,4 4

 

 

 

 

lr

7 5 X 7 5 X 6

 

 

 

 

256

320

— 4 ,8

 

 

17,56

 

2 ,3 0

3,44

Г и б к о с т ь

 

 

 

 

 

 

ф ««

К

 

 

 

 

60

22

1I

-

-

 

 

 

 

60

22

0 ,8 6

0 ,9 7

0,531

60

88

0 ,8 6

0,702

-

60

88

0 ,8 6

0,702

-

232

89

-

-

-

232

178

-

-

-

85

104

0 ,7 2

0,5 6 8

-

il 32,

ПО

-

-

-

148

125

0 ,3 2 8

0,425

-

148

125

-

-

-

90

76

0 ,6 9

0,774

-

111

93

0,513

0 ,6 6 3

-

тне тыоаб

Н а п р я ­

 

ж е н и я ,

и р

к г / с м 2

ф и ц и й

 

 

Ко э ф сул о в т

+

-

 

-

2140

-

-

1945

1980

-

-

1050

-

-

1610

-

1155

-

-

1910

-

-

~

2120

-

1685

-

0 ,8

-

950

-

205 ;

-

0 ,8

-

1525

0 ,8 ,

-

666