Оптимальный шаг ферм реферат

Обновлено: 05.07.2024

Железобетонные безраскосные фермы разработаны для применения в скатных и малоуклонных покрытиях одноэтажных промышленных зданий с мостовыми кранами и подвесным транспортом. Шаг ферм - 6 и 12 м, фермы могут опираться на железобетонные колонны и подстропильные фермы. [31]

Одним из примеров легких металлических конструкций является покрытие с фермами из замкнутых гнутосварных профилей пониженной высоты. Шаг ферм принят 4 м, профилированный настил крепится непосредственно к верхним поясам ферм на самонарезающих винтах. Верхний пояс фермы помимо сжимающего усилия воспринимает также момент от равномерно распределенной нагрузки. [32]

Балки путей подвесного подъемно-транспортного оборудования выполняются по неразрезной схеме с устройством сварных монтажных стыков вне опор. Для такого шага ферм разработаны типовые конструкции. [33]

Ширину сечения верхнего и нижнего поясов ферм из условий удобства изготовления принимают одинаковой. Ширину сечения поясов при шаге ферм 6 м принимают 200 - 250 мм, а при шаге ферм 12 м - 300 - 350 мм. [34]

Крепят прогоны при помощи брусков-коротышей болтами. В том случае, когда шаг ферм не превышает 2 0 м, возможно и беспрогонное решение, тогда в качестве несущего элемента ограждающей части покрытия используют двойной настил из досок ( см. гл. [35]

Профилированный настил опирается непосредственно на пояса ферм, Он обеспечивает горизонтальную жесткость блока в плоскости верхних поясов и исключает излишние элементы связей. В то же самое время уменьшение шага ферм с 6 до 4 м снижает нагрузку на ферму и позволяет запроектировать стержни из одиночных уголков. Принцип концентрации материала при такой компоновке находит свое выражение в том, что металл концентрируется только в стропильных фермах, необходимость в прогонах и части связей вообще отпадает. [37]

В покрытиях прогонной компоновки при шаге прогонов 3 м профилированные листы или бескаркасные панели на их основе работают по двух - трех - и четырехпролетной неразрезной схеме. В типовых беспрогонных конструкциях покрытия при шаге ферм 4 м рекомендуется применять неразрезную трехпролетную схему работы. [39]

При шаге колонн 12 м и шаге ферм 6 м устанавливаются подстропильные фермы. Опирание стропильных ферм на колонны или подстропильные фермы принято шарнирным. [40]

Оптимальный шаг главных ферм возрастает при увеличении пролета, уменьшении нагрузки, применении усложненной схемы, увеличении высоты колонн. При наличии подвесного транспорта или подвесного потолка шаг ферм уменьшается. Предварительно могут быть рекомендованы следующие шаги главных ферм: при нормальной компоновочной схеме покрытия основной шаг - 12 м для всех пролетов, шаг 6 м применяется редко, только для сравнительно небольших пролетов ( 40 - 50 м) при наличии подвесного транспорта или подвесного потолка. [42]

Оптимальный шаг главных ферм возрастает при увеличении пролета, уменьшении нагрузки, применении усложненной схемы, повышении высоты здания. При наличии подвесного транспорта или подвесного потолка шаг ферм уменьшается. В качестве первого приближения могут быть рекомендованы следующие шаги главных ферм: при традиционной компоновочной схеме покрытия основной шаг - 12м для всех пролетов, шаг 6м применяется весьма редко и только для сравнительно небольших пролетов при наличии подвесного транспорта или подвесного потолка. [43]

Устойчивость ферм в процессе эксплуатации здания обеспечивается диском покрытия и стальными связями, устанавливаемыми в плоскости верхнего пояса в фонарных проемах. Они состоят из крестовых связей, расположенных при 6-метровом шаге ферм у торцов фонаря, и соединяющих фермы по коньку распорок. [44]

Необходимо рассчитать и законструировать стропильную ферму покрытия пролётом 27 м. Шаг ферм 8 м, сечение элементов решетки фермы выполнены из парных уголков, пояса из тавров. Покрытие тёплое. Климатический район по снеговому покрову – IV . Материал фермы – сталь марки 14Г2 (ГОСТ 19282 – 73*), соответствует марке С345 по ГОСТ 27772-88*, соединения стержней в узлах фермы сварные, коэффициент надёжности по назначению зданий . Высота фермы по наружным граням поясов 3150 мм.

Рис. 1. Схема стропильной фермы

2. Сбор нагрузок на ферму

На ферму действуют два вида нагрузок:

1) постоянная от собственного веса конструкций покрытия;

2) временная снеговая, которую можно отнести только к кратковременной с полным нормативным ее значением.

Величины расчетных нагрузок на 1 м 2 (горизонтальной проекции) площади покрытия от собственного веса конструкции удобно определять в табличной форме.

Определение нагрузок, действующих на ферму

Норма-тивная

Коэф-т надеж-ности по нагруз-ке

Расчет-ная нагрузка

- защитный слой гравия, на битумной мастике, t =20 мм, g =20 кН/м 3

- гидроизоляционный ковер из 4-х слоев рубероида

- утеплитель из минераловатных плит t =100 мм, g =2,5 кН/м 3

- пароизоляция из одного слоя рубероида

- цементная стяжка t =20мм

- сборные железобетонные ребристые плиты 8 x 2,7 м

- собственная масса фермы

- связи покрытия

- снег по всему покрытию

Значения погонных равномерно распределенных расчетных нагрузок от собственного веса конструкций и снега (в кН/м) определяются по формулам:

Q _КР = q _КР × В = 3,81 × 8 = 30,48 кН/м ;

Р_СНЕГА = Р_СН × В = 2,1 × 8 =16,8 кН/м ;

где В – шаг ферм (В = 8 м);

q _КР , Р_СН – расчетные нагрузки действующие на ферму из табл. 1

Общая нагрузка на промежуточные узлы фермы от собственного веса конструкций и снега определяется по формуле:

F₁ = ( Q _КР +P _СНЕГА ) × d = (30,48 + 16,8 ) × 2,7 = 127,66 кН;

где d – длина панели верхнего пояса ( d = 2,7 м)

Общая нагрузка на опорные стойки от собственного веса конструкций и снега определяется по формуле :

F₂ = 0,5 × F₁ = 0,5 × 127,66 = 63,83 кН

Тогда, опорная реакция равна :

0,5 × (2 × F₂ +9 × F₁ ) =5 × F₁ = 0,5 × (2 × 63,83 + 9 × 127,66) =638,3 кН

Рис. 2. Схема загружения фермы.

3. Разработка схемы связей.

Сквозная плоская система (ферма) легко теряет свою устойчивость из плоскости. Чтобы придать ферме устойчивость, ее необходимо присоединить к какой-либо жесткой конструкции или соединить с другой фермой в результате чего образуется пространственно устойчивый брус.

Для обеспечения устойчивости такого бруса (блока) необходимо, чтобы все грани его были геометрически неизменяемы в своей плоскости.

Грани блока образуются двумя вертикальными плоскостями спаренных ферм, двумя перпендикулярными им горизонтальными плоскостями связей, расположенными по обоим поясам ферм, и тремя вертикальными плоскостями поперечных связей (две в торцах ферм и одна в коньке). Поскольку этот пространственный брус в поперечном сечении замкнут и достаточно широк, он обладает очень большой жесткостью при кручении и изгибе, поэтому потеря его общей устойчивости в изгибаемых системах невозможна.

Рис. 3. Связи, обеспечивающие устойчивость стропильных ферм.

4. Определение усилий в стержнях фермы

Значения усилий определяем методом сечений. За расчетную нагрузку фермы принимается расстояние между осями поясов. Уклоном верхнего пояса фермы при i = 0,015 можно пренебречь.

cos a = ; sin a =

Рис.5. Расчетная схема фермы

S mom ₁ = 3150 = 0 ; N _1-4 = 0 (kH)·

Фермы различаются как по очертанию поясов, так и по виду решетки. По очертанию поясов фермы бывают с параллельными поясами, трапецоидальные, полигональные и треугольного очертания.

Выбор очертания поясов зависит от назначения ферм, от материала кровли, от системы водоотвода, а также и от экономических соображений. В промышленных сооружениях при рулонной кровле наибольшее распространение получили стропильные фермы полигонального очертания.

Типы ферм

Неизменяемость фермы при любой нагрузке достигается устройством решетки, образующей систему треугольников. Решетку фермы называют раскосной, если она образована непpepывным зигзагом раскосов и стоек, причем все раскосы одной половины фермы направлены в одну сторону. Решетку называют треугольной, если зигзаг образован одними раскосами, направленными попеременно в разные стороны.

Чаще всего применяют треугольную решетку с дополнительными стойками, поскольку общая длина ее зигзага и число узлов меньше, чем у раскосной решетки, а дополнительные стойки уменьшают панель фермы. В этой системе стойки не нужны для создания неизменяемости фермы.

Генеральными размерами фермы являются ее пролет и высота. Оптимальная высота в середине пролета полигональной фермы определяется условиями минимума веса, требуемой жесткости (прогибом), а также возможностью рациональной транспортировки.

Минимум веса таких ферм получается примерно при равенстве веса поясов и веса решетки (с фасонками), что имеет место при отношении высоты фермы к ее пролету h/l ≈ 1/8. Такая высота ферм вполне удовлетворяет требуемой жесткости (прогибы получаются меньше 1/250 l)

Для перевозки по железной дороге требуется габарит конструкции: по вертикали — не более 3,8 м; по горизонтали — 3,2 м.

Пролеты стропильных ферм промышленных цехов в целях стандартизации унифицированы и, как правило, принимаются до 18 м кратными 3 м, а для больших пролетов — кратными 6 м, т. е. 18, 24, 30 и 36 м. Отступления от этих размеров допускаются при специальном обосновании. В целях экономии металла малые пролеты (до 18 — 24 м) рекомендуется перекрывать железобетонными несущими конструкциями.

Для упрощения изготовления и проектирования унифицированные фермы должны иметь стандартную геометрическую схему для разных пролетов. Пример унифицированных схем стропильных ферм промышленных зданий показан на фигуре. Длина панели в унифицированных фермах принята равной 3 м.

Унифицированные схемы стропильных ферм

Унифицированные схемы стропильных ферм промышленных зданий:
а — двускатные фермы; б — односкатные фермы.

Высоту h₀ на опоре фермы рационально принимать одинаковой для ферм различных пролетов. Это позволяет стандартизировать детали креплений, что способствует удешевлению изготовления конструкций.

Наивыгоднейший угол наклона раскосов к нижнему поясу в треугольной решетке составляет 45 — 50° (в раскосной решетке 35 — 50°).

Направление первого опорного раскоса, определяющее всю систему решетки, может быть восходящим (как показано на фигуре) или нисходящим. И то и другое решение имеет свои положительные и отрицательные стороны. В практике проектирования промышленных зданий для стропильных ферм чаще применяется восходящий опорный раскос.

При таком решении надежнее обеспечивается жесткость цеха при работе фермы как ригеля рамы; конструктивно лучше решаются опорный узел и расположение связей; в случае опирания ферм на железобетонные колонны такая схема фермы с расположением опорного узла внизу является наиболее естественной.

Нисходящий раскос со своей стороны имеет монтажное преимущество, заключающееся в том, что опорная точка располагается выше центра тяжести фермы.

Фермы с дополнительными шпренгелями

В беспрогонных покрытиях крупнопанельные железобетонные плиты шириной 1,5 м опираются своими ребрами не только в узлах, но и в середине панели, вызывая в верхнем поясе фермы дополнительный изгибающий момент; в результате сечение верхнего пояса увеличивается.

В некоторых случаях для ликвидации указанного момента целесообразно введение в решетку дополнительных шпренгелей, работающих на местную нагрузку и устраняющих таким образом изгиб пояса.

Устройство шпренгельной решетки несколько уменьшает вес фермы (на 4 — 6%), но зато почти удваивает число стержней и узлов, что увеличивает трудоемкость изготовления. Чем больше пролет и больше нагрузка, тем менее рационально устройство дополнительных шпренгелей.

Фермы треугольного очертания употребляются только при крутых крышах. В этом случае следует стремиться к такому очертанию верхнего пояса, чтобы усилия в нем в середине пролета и у опоры были примерно равны. Для этого необходимо на опоре иметь небольшую стойку с высотой h₀ = 0,2 h, что при крутых кровлях приводит к увеличению высоты фермы и конструктивно неудобному опорному узлу.

Поэтому более рационально перенести опору в верхний узел фермы. Решетка в таких фермах обычно принимается раскосной, поскольку при треугольной решетке восходящие раскосы составляли бы слишком острый угол с верхним поясом и требовали бы для своего прикрепления больших фасонок.

Фермы треугольного очертания

При встречающихся иногда очень крутых крышах (i = 1 : 1) применяются усложненные шпренгельные треугольные фермы, иногда с приподнятым нижним поясом. Этот тип ферм позволяет иметь по верхнему поясу небольшую панель, соответствующую материалу кровли. Такие фермы, разбитые на три отправочных элемента, легко транспортируются к месту монтажа.

Расстояние между фермами (шаг ферм) устанавливается при решении схемы сооружения в целом с учетом унификации строительных конструкций и частей сооружений, позволяющей проводить типизацию и стандартизацию отдельных деталей.

В результате проведенных изысканий по определению оптимального шага ферм в практике проектирования получил наибольшее распространение унифицированный шаг, равный 6 м.

It seems we can’t find what you’re looking for. Perhaps searching can help.