Опорный узел фермы из уголков. Расчет и конструирование узлов фермы из парных уголков

РУКОВОДСТВО
ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ
СВАРНЫХ ФЕРМ
ИЗ ОДИНОЧНЫХ УГОЛКОВ

При составлении руководства учтены требования главы СНиП по нормам проектирования стальных конструкций.

Руководство предназначено для организаций, проектирующих стальные конструкции.

ВВЕДЕНИЕ

Настоящее Руководство распространяется на проектирование сварных металлических ферм из одиночных уголков для покрытий и перекрытий промышленных и гражданских зданий, транспортных эстакад и других аналогичных сооружений.

Фермы из одиночных уголков по сравнению с обычными фермами из парных уголков более коррозиеустойчивы благодаря открытым сечениям элементов, хорошо доступных окраске и осмотру. Трудоемкость изготовления этих ферм меньше трудоемкости изготовления обычных ферм на 30 - 40 % вследствие того, что они образованы из меньшего числа деталей. Масса ферм из одиночных уголков такая же, как обычных ферм, или немного меньше (на 5 - 7 %).

В приложении к Руководству приведен пример решения фермы пролетом 24 м из одиночных уголков с параллельными поясами, в котором даны общий вид и эскизы узлов фермы.

Руководство разработано отделением прочности и новых форм металлических конструкций ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко (д-р техн. наук, проф. В.А. Балдин, канд. техн. наук Г.Г. Голенко).

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Фермами из одиночных уголков названы фермы, в которых все элементы поясов и решетки образованы из одиночных уголков, расположенных одной полкой в плоскости фермы, а другой - из ее плоскости (см. приложение).

1.2. В фермах из одиночных уголков пояса и шорный раскос следует проектировать из стали класса С 46/33 с расчетным сопротивлением R = 2900 кгс/см 2 . Остальные стержни ферм, узловые фасонки и накладки следует проектировать из стали класса С 38/23.

Примечание . В отдельных случаях при пролетах ферм 18 - 24 м и небольших нагрузках рационально все элементы ферм проектировать из стали класса С 38/23.

2. РАСЧЕТ ЭЛЕМЕНТОВ ФЕРМ ИЗ ОДИНОЧНЫХ УГОЛКОВ

2.1. Расчет элементов ферм из одиночных уголков производится в соответствии с указаниями главы СНиП II-B.3-72 «Стальные конструкции. Нормы проектирования» и настоящего Руководства.

а) если стержни прикреплены только по концам - минимальный;

б) при наличии промежуточного закрепления (распорки, шпренгели, связи и т.п.), предопределяющего направление выпучивания уголка в плоскости, параллельной одной из полок, - относительно оси, параллельной второй полке уголка.

2.3. Сжатые элементы ферм: пояс, стойки, раскосы, в том, числе опорный раскос, если он не имеет промежуточных закреплений, проверяются на устойчивость как центрально-сжатые стержни. При определении соответствующих гибкостей расчетные длины и радиусы инерции принимаются согласно п. настоящего Руководства.

W х(макс) - максимальный момент сопротивления относительно оси х - х (см. ).

Обозначение осей равнобокого уголка

При проверке на устойчивость между точками закрепления в плоскости фермы такие раскосы рассчитываются как центрально-сжатые стержни. При этом вводится минимальный радиус инерции.

2.5. Коэффициент условий работы m при расчете основных сжатых элементов решетки ферм, когда они прикрепляются в узле за одну полку (см. ), принимается m = 0,8.

2.6. В случае расположения равномерно распределенной нагрузки непосредственно по верхнему поясу фермы, закрепленного от смещения из плоскости фермы, например стальным профилированным настилом, уложенным внахлест на верхний пояс и присоединенным к нему самонарезающими болтами, верхний пояс должен быть проверен на прочность в сечении вблизи узла, а также на устойчивость как внецентренно-сжатый элемент, изгиб которого происходит в плоскости фермы, по следующим формулам: при проверке прочности в сечении вблизи узла

при проверке устойчивости

N ≤ φ вн FR

где N - продольная сила;

М - изгибающий момент вблизи узла, принимаемый равным:

R - расчетное сопротивление;

W x (мин) - минимальное значение момента сопротивления относительно оси X - X (см. рисунок) для уголка сжатого пояса;

с - коэффициент, равный 1,2;

φ вн - коэффициент, определяемый так же, как в п. настоящего Руководства, но эксцентриситет приложения силы

3. УКАЗАНИЯ ПО КОНСТРУИРОВАНИЮ

3.1. Элементы ферм проектируются, как правило, из равнобоких уголков, но могут применяться и неравнобокие уголки, располагаемые своей большой полкой из плоскости фермы, когда свободная длина из плоскости фермы сжатых элементов больше, чем в ее плоскости.

3.2. Вертикальные плоскости, проходящие через центр тяжести уголков опорного раскоса и верхнего пояса, не должны отстоять друг от друга более чем на толщину полки наиболее толстого уголка.

3.3. В узлах фермы уголки опорного раскоса и элементов решетки привариваются к внутренним плоскостям полок поясных уголков.

В случае недостаточного размера этих полок для прикрепления элементов решетки к ним привариваются фасонки впритык (рис. - приложения).

3.4. Опорный узел фермы следует конструировать таким образом, чтобы центр опорного ребра был совмещен с осью фермы (рис. и приложения), расстояние которой от обушка верхнего пояса определяется согласно п. настоящего Руководства.

3.5 . Ось фермы, совмещаемая с разбивочной осью ряда, принимается отстоящей от обушка верхнего пояса в зависимости от размера полки, расположенной нормально к плоскости фермы на расстоянии:

для равнобокого уголка:

для неравнобокого уголка:

3.6. В ферме с нисходящим (растянутым) опорным раскосом узел соединения опорного раскоса с нижним поясом (рис. приложения) должен быть закреплен от смещения из плоскости фермы.

3.7. Правила постановки связей в покрытиях с фермами из одиночных уголков такие же, как и для покрытий с фермами из парных уголков.

3.8. Для крепления прогонов и связей к верхнему поясу привариваются планки (рис. приложения). Толщина планки принимается δ = 12 мм.

4. УКАЗАНИЯ ПО ИЗГОТОВЛЕНИЮ И МОНТАЖУ

4.1. Сборка, сварка и монтаж ферм производятся в соответствии с указаниями главы на правила изготовления, монтажа и приемки металлических конструкций СНиП и с учетом п. настоящего Руководства.

В фермах из парных уголков, составленных тавром, узлы проектируют на фасонках, которые заводят между уголками. Стержни решетки прикрепляют к фасонке фланговыми швам (рис.9.17). Усилие в элементе распределяется между швами по обушку и перу уголка обратно пропорционально их расстояниям до оси стержня. Разность площадей швов регулируется толщиной и длиной швов. Концы фланговых швов выводят на торцы стержня на 20 мм для снижения концентрации напряжения. Фасонки прикрепляют к поясу сплошными швами и

выпускают их за обушок поясных уголков на 10-15 мм.

Швы, прикрепляющие фасонку к поясу, при отсутствии узловых нагрузок рассчитывают на разность усилий в смежных панелях пояса (рис.9.16,в )

В месте опирания на верхний пояс прогонов или кровельных плит

(рис.9.17,в ,г ) фасонки не д оводят до обушков поясных уголков на 10-15мм.

Чтобы прикрепить прогоны, к верхнему поясу фермы приваривают уголок с отверстиями под болты (рис.9.17,в ). В местах опирания крупнопанельных плит верхний пояс стропильной фермы усиливают накладками мм, если толщина поясных уголков менее 10 мм при шаге ферм 6 м и менее 14 мм при шаге ферм 12 м.

В избежании ослабления сечения верхнего пояса не следует приваривать накладки поперечными швами.

При расчете узлов обычно задаются значением “” и определяют требуемую длину шва.

Фасонки ферм с треугольной решеткой конструируют прямоугольного сечения, с раскосной решеткой – в виде прямоугольной трапеции.

Для обеспечения плавной передачи усилия и снижения концентрации напряжений угол между краем фасонки и элементом решетки должен быть не менее 15 0 (рис.9.17,в ).

Стыки поясов необходимо перекрывать накладками, выполненными из

листов (рис.9.18) или уголка. Для того чтобы прикрепить уголковую накладку

необходимо срезать обушок и полку уголка. Уменьшение его площади сечения компенсируется фасонкой.

При установке листовых накладок в работу включается фасонка. Центр тяжести сечения в месте стыка не совпадает с центром тяжести сечения пояса, и оно работает на внецентренное растяжение (или сжатие), поэтому стык пояса

выносят за пределы узла, чтобы облегчить работу фасонок.

Для обеспечения совместной работы уголков их соединяют прокладками. Расстояние между прокладками должно быть не более 40i для сжатых и 80i для растянутых элементов, где i - радиус инерции одного уголка относительно оси, параллельной прокладке. При этом в сжатых элементах ставится не менее двух прокладок.

Решения укрупнительного узла фермы при их поставке из отдельных отправочных элементов показаны на рис.9.19.

Конструкции опорных узлов зависит от вида опор (металлические или железобетонные колонны, кирпичные стены и т.д.) и способ сопряжения (жесткое или шарнирное).

При свободном опирании ферм на нижележащую конструкцию возможное решение опорного узла показано на рис.9.20. Давление фермы через плиту

а – центрирование стержней; б – узел при раскосной решетке; в – прикрепление прогонов; г – прикрепление крупнопанельных плит

передается на опору. Площадь плиты определяется по несущей способности

материала опоры.

где - расчетное сопротивление материала опоры на сжатие.

Плита работает на изгиб от отпора материала опоры аналогично плите базы колонны (см. гл.8).

Давление фермы на опорную плиту передается через фасонку и опорную стойку, образующие жесткую опору крестового сечения. Оси пояса и опорного раскоса центрируются на ось опорной стойки.

Швы, приваривающие фасонку и опорную стойку к плите, рассчитывают на

опорную реакцию.




Рис. 9.18. Заводской стык пояса с изменением сечения

В опорной плите устраивают отверстия для анкеров. Диаметр отверстий делают в 2-2,5 раза больше диаметра анкеров, а шайбы анкерных болтов приваривают к плите.

Для удобства сварки и монтажа узла расстояние между нижним поясом и

опорной плитой принимают больше 150мм.

Аналогично конструируем опорный узел при опирании фермы в уровне верхнего пояса (рис.9.19.б).

Конец работы -

Эта тема принадлежит разделу:

Основы металлических конструкций

Основы металлических конструкций... Учебное пособие... для студентов специальности...

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ:

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Все темы данного раздела:

Изгибаемого элемента
по высоте балки в упругой стадии будет существенно отличаться от предыдущего случая, а при дальнейшем увеличении нагрузки вплоть до появления пластического шарнира (Ơпр = Ơ

Основы расчета центрально сжатых стержней
Исчерпание несущей способности длинных гибких стержней, работающих на осевое сжатие, происходит от потери устойчивости (рис.2.4,а). Поведение стержня под нагрузкой х

Характеристика основных профилей сортамента
Первичным элементом стальных конструкций является прокатная сталь, которая выплавляется на металлургических заводах. Прокатная сталь, применяемая в стальных конструкциях, делится на две группы:

Листовая сталь
Листовая сталь широко применяется в строительстве, поставляется в пакетах, рулонах и классифицируется следующим образом. Сталь толстолистовая (ГОСТ 19903- 74). Сор

Двутавры
Двутавры – основной балочный профиль – имеют наибольшее разнообразие по типам (см. рис. 3.1,г-ж), которые соответствуют определенным областям применения.

Холодногнутые профили
Гнутые профилиизготовляются из листа, ленты или полосы толщиной от 1 до 8 мм и могут иметь самую разнообразную форму (рис. 3.3). Наиболее употребительны уголки равнополочные (ГОСТ

Различные профили и изделия из металла, применяемые в строительстве
В сравнительно меньшем объеме применяются в металлических конструкциях профили других конфигураций и стальные материалы разного назначения (стальные канаты и высокопрочная проволока): двутавровые п

Профили из алюминиевых сплавов
Строительные профили из алюминиевых сплавов (рис.3.4), получают прокаткой, прессованием или литьем. Листы, ленты и плиты прокатываются в горячем или холодном состояниях. Листы прока

Конструкциях
1. При проектировании строительных стальных конструкций следует компоновать каждый элемент и весь объект в целом из минимально необходимого числа различных профилей. 2. Применяемые в одном

Виды сварки, применяемые в строительстве
В настоящее время внедряются такие процессы, как электронно-лучевая, плазменная, лазерная и другие виды сварки. Пластичность используемых в строительстве материалов, размеры элементов конструкций и

Виды сварных швов и соединений
Сварным швом (в дуговой сварке) называется конструктивный элемент сварного соединения на линии перемещения источника сварочного нагрева (дуги), образованный затвердевшим после расп

Или с подваркой корня)
Соединение Шов Эскиз Значение

Конструирование и работа сварных соединений
При проектировании сварных соединений необходимо учитывать их неоднородность, определяемую концентрацией напряжений, изменением механических характеристик металла и наличием остаточного и напряженн

Расчет сварных соединений
При расчете сварных соединений необходимо учитывать вид соединения, способ сварки (автоматическая, полуавтоматическая, ручная) и сварочные материалы, соответствующие основному матер

Т а б л и ц а 4.2. Материалы для сварных соединений стальных конструкций
Сталь Материал Нормативное сопротивле- ние металла шва

Пояса ферм работают на продольные усилия и момент (аналогично поясам
сплошных балок); решетка ферм воспринимает в основном поперечную силу, выполняя функции стенки балки. Знак усилия (минус – сжатие, плюс – растяжение) в элементах решетки ферм с параллельны

Компоновка конструкций ферм
Выбор статической схемы и очертания фермы – первый этап проектирования конструкций, зависящий от назначения и архитектурно – конструктивного решения сооружения и пр

Типы сечений стержней ферм
Наиболее распространенные типы сечений элементов легких ферм, показаны на рис.9.10. По расходу стали наиболее эффективным является трубчатое сечение (рис.9.10,а). Тр

Расчет ферм
Определение расчетной нагрузки.Вся нагрузка, действующая на ферму прикладывается обычно в узлах фермы, к которым прикрепляются элементы поперечной конструкции (прогоны кро

Определение усилий в стержнях ферм
При расчете ферм со стержнями из уголков или тавров предполагается, что в узлах системы – идеальные шарниры, оси всех стержней прямолинейны, расположены в одной плоскости и пересекаются в центрах у

Определение расчетной длины стержней
В момент потери устойчивости сжатый стержень выпучивается, поворачивается вокруг центров соответствующих узлов и вследствие жесткости фасонок заставляет поворачиваться и изгибаться

Предельные гибкости стержней
Элементы конструкций должны проектироваться из жестких стержней. Особенно существенное значение имеет гибкость “

Подбор сечений элементов ферм
В фермах из прокатных и гнутых профилей для удобства комплектования металла принимают не более 5-6 калибров профилей. Из условия обеспечения качества сварки и повышения коррозионной стойко

Подбор сечений сжатых элементов
Предельное состояние сжатых элементов ферм определяется их устойчивостью, поэтому проверка несущей способности элементов выполняется по формуле

Подбор сечения растянутых элементов
Предельное состояние растянутых элементов определяется их разрывом, где

Подбор сечения стержней по предельной гибкости
Ряд стержней легких ферм имеет незначительные усилия и, следовательно, небольшие напряжения. Сечения этих стержней подбирают по предельной гибкости (см. п.9.4.4). К таким стержням обычно относятся

Тяжелых ферм
Стержни тяжелых ферм проектируются, как правило, составного сечения – сплошного или сквозного (см. рис.9.11). Если высота сечения превысит

Конструкция легких ферм
Общие требования к конструированию. Чтобы избежать дополнительных напряжений от расцентровки осей стержней в узлах, их необходимо центрировать в узлах по осям, проходящим через цен

Фермы из одиночных уголков
В легких сварных фермах из одиночных уголков узлы можно проектировать без фасонок, приваривая стержни непосредственно к полке поясного уголка угловыми швами (рис.9.16). Уголки следует прикреплять о

Ферма с поясами из широкополочных тавров
с параллельными гранями полок Тавры с параллельными гранями полок получают путем продольного роспуска широкополочных двутавров. Тавры применяют в поясах ферм; решетка выполняется из спарен

Фермы из труб
В трубчатых фермах рациональны безфасоночные узлы с непосредственным примыканием стержней решетки к поясам (рис.9.22,а). Узловые сопряжения должны обеспечивать герметизацию в

Фермы из гнутых профилей
Фермы из гнутых сварных замкнутых профилей (ГСП) проектируют с бесфасоночными узлами (рис.9.25). Для упрощения конструкции узлов следует принимать треугольную решетку без дополнительных стоек, при

Оформление рабочего чертежа легких ферм (КМД)
На деталировочном (рабочем) чертеже показывают фасад отправочного элемента, планы верхнего и нижнего поясов, вид сбоку и разрезы. Узлы и сечения стержней чертят в масштабе 1

Предварительно напряженные фермы
В фермах предварительное напряжение осуществляется затяжками, в неразрезных фермах – смещением опор. В разрезных фермах затяжки выполняются из высокопрочных материалов (стальных канатов, пучков

Чтобы избежать дополнительных напряжений от расцентровки осей стержней в узлах, необходимо стремиться центрировать стержни в уз. лах по осям, проходящим через их центры тяжести с округлением до 5 мм (рис. 9.17). В легких сварных фермах из одиночных уголков узлы можно про­ектировать без фасонок и стержни решетки приваривать непосредствен­но к полке п ясного уголка угловыми швами (см. рис. 9.17).

в): в),

44,49.Конструирование узлов тяжелых ферм.

В тяжелых фермах необходимо более строго выдерживать центриро­вание стержней в узлах по осям, проходящим через центры тяжести, так как даже при небольших эксцентриситетах большие усилия в стержнях вызывают значительные моменты, которые необходимо учитывать при расчете ферм. Монтажные соединения в сварных фермах, особенно при работе ферм на динамические нагрузки, часто конструируются на высокопроч­ных болтах (рис. 9.30, а) , что значительно упрощает монтажные работы и обеспечивает высокую надежность конструкции. Из-за наличия в центре узла повышенных напряжений полезно иметь утолщение пояса в пределах узла. Это утолщение получается в узлах на заклепках или болтах благодаря узловым фасонкам и накладкам (см. рис. 9.30);

45.Узлы ферм из парных уголков Конструирование и расчёт. Опорный узел.

В фермах со стержнями из двух уголков, составленных тавром, уз­лы проектируют на фасовках, которые заводят между уголками. Стерж­ни решетки прикрепляют к фасонке фланговыми швами. Швы, прикрепляющие фасонку к поясу, рассчитывают на разность усилий в смежных панелях пояса (рис. 9.18,в): Чтобы прикрепить прогоны, к верхнему поясу ферм приваривают уго­лок с отверстиями для болтов (рис. 9.18, в),

46.Узлы ферм из парных уголков Конструирование и расчёт. Коньковый узел.

В фермах со стержнями из двух уголков, составленных тавром, уз­лы проектируют на фасовках, которые заводят между уголками. Стерж­ни решетки прикрепляют к фасонке фланговыми швами. Швы, прикрепляющие фасонку к поясу, рассчитывают на разность усилий в смежных панелях пояса (рис. 9.18,в): Чтобы прикрепить прогоны, к верхнему поясу ферм приваривают уго­лок с отверстиями для болтов (рис. 9.18, в),

47.Узлы ферм из тавра. Конструирование и расчёт. Узел изменения сечения пояса . Тавры с параллельными гранями полок получают путем продольно­го роспуска широкополочных двутавров. Тавры применяются в поясах ферм, решетка выполняется из спаренных или одиночных горячеката­ных или холодногнутых уголков. По сравнению с фермами со стержня­ми из парных уголков фермы с поясами из тавров экономичнее по массе металла на 10-12 °/о, по трудоемкости на 15-20 % и по стоимости на 10-15 %. Экономия достигается за счет уменьшения числа деталей, размеров фасонок и длины сварных швов. При стержнях решетки из парных уголков и при ти­повой схеме решетки ферм, как правило, нужно иметь узловые ушире-ния, чтобы получить необходимую длину сварных швов (рис. 9.22, а).

48. Конструирование узлов ферм из гнутых профилей. Фермы из гнутосварных замкнутых профилей проектируют с бесфассночньши узлами и с беспрогонным опирание-м кровли (рис. 9.27)-. Для упрощения конструкции узлов схемы ферм следует принимать с разре­женной решеткой, при которой в узлах к поясам примыкает не более двух элементов решетки.

Для включения в расчет сжатого стержня его полного сечения не­обходимо для обеспечения устойчивости стенки выполнение условия Толщину стенок стержней ферм рекомендуется принимать не менее 3 мм. В одной ферме не должны применяться профили одинаковых раз­меров сечения, отличающиеся толщиной стенок менее чем на 2 мм. Для обеспечения плотности участков сварного шва со стороны ост­рого угла углы примыкания раскосов к поясу должны быть не менее 30°. Во избежание двойной резки концов стержней следует избежать пере­сечения стержней решетки в узлах.

50.Каркас одноэтажного производственного здания. Компоновка колон в плане. Каркас, т. е. комплекс несущих конструкций, воспринимающий и пе­редающий на фундаменты нагрузки от веса ограждающих конструкций, технологического оборудования, атмосферные нагрузки и воздействия, нагрузки от внутрицехового транспорта (мостовые, подвесные, консоль­ные краны), температурные технологические воздействия и т.п., может выполняться из железобетона, смешанным (т.е. часть конструкций,- железобетонные, часть - стальные) и стальным. Выбор материала кар­каса является важной технико-экономической задачей. Конструктивные схемы каркасов достаточно многообразны. В карка­сах с одинаковыми шагами колонн по всем рядам наиболее простая кон­структивная схема это поперечные рамы, на которые опираются под­крановые конструкции, а также панели покрытия или прогоны (рис.. 10.2,а, б)

51Вертикальные связи в каркасе промышленного здания. Основные схемы места установки . Система связей между колоннами обеспечивает во время эксплуата­ции и монтажа геометрическую неизменяемость каркаса и его несущую способность в продольном направлении (воспринимая при этом неко­торые нагрузки), а также устойчивость колонн из плоскости попереч­ных рам. Верхние вертикальные связи следует размещать не только в торцо­вых панелях здания, но и в панелях, примыкающих к температурным швам, так как это повышает продольную жесткость верхней части кар­каса; кроме того, в процессе возведения цеха каждый температурный блок может в течение некоторого времени представлять собой самостоя­тельный конструктивный комплекс.


Вертикальные__связи__м_ежду колоннами ставят по всем рядам колонн здания; располаг1птГ~их следует~~между~ одними и теми же осями.

52. Связи по шатру одноэтажного промышленного здания. Схемы установки. Конструктивные формы . Элементы связей шатра рассчитываются, как правило, по гибкости. Предельная гибкость для сжатых элементов этих связей - 200, для рас­тянутых-400 (при кранах с.числом циклов 2Х10 6 и более-300). Оп­ределить, растянут элемент связей или сжат, можно, если учесть, что связи воспринимают условные поперечные силы Q yca (как при эксплуа­тации, так и при монтаже), ветровые воздействия на торец здания F BT , продольные и поперечные воздействия мостовых кранов и что все эти силы могут быть направлены в одну или другую сторону (см. рис. 11.12).

53,54. Конструкции покрытия. Покрытия по прогонам. Сечения сплошных прогонов. Конструирование и расчёт . Покрытие производственного здания решается с применением прогонов или без них. В первом случае между стропильными фермами через 1,5-3 м устанавливают прогоны, на которые укладывают мелко­размерные кровельные плиты, листы, настилы. Во втором случае непосредственно на стропильные фермы укладывают крупно­размерные плиты или панели шириной 1,5-3 м и длиной 6 или 12 м, совмещающие функции несущих и ограждающих конструкций | Кровля по прогонам получается легче вследствие небольшого проле­та ограждающих элементов, но требует большего расхода металла (на прогоны) и более трудоемка в монтаже. Прогоны устанавливают на верхний пояс стропильных ферм в их узлах. В качестве прогонов применяют прокатные балки, гнутые про-: фили либо легкие сквозные конструкции (при шаге ферм больше 6 м). Кровельные покрытия бывают теплыми (с утеплителем) в отапливае­мых производственных зданиях и холодными без утеплителя (для не­отапливаемых зданий)

55.Подкрановые конструкции. Состав. Основные конструктивные формы . Подкрановые конструкции воспринимают воздействия от различно­го подъемно-транспортного оборудования. Основным видом такого обо­рудования являются мостовые опорные и подвесные краны. Подкрановые конструкции под мостовые опорные краны (рис. 15.1) состоят из подкрановых балок или ферм 1, воспринимающих вертикаль­ные нагрузки от кранов; тормозных балок (ферм) 2, воспринимающих поперечные горизонтальные воздействия; связей 3, обеспечивающих жесткость и неизменяемость подкрановых конструкций; узлов крепле­ния подкрановых конструкций, передающих крановые воздействия на колонны; крановых рельсов 4 с элементами их крепления и упоров. Основные несущие элементы подкрановых конструкций подкрановые балки могут иметь различную конструктивную форму. Наиболее часто применяются сплошные подкрановые балки как разрезные (рис. 15.2, а), так и неразрезные (рис. 15.2, б). .

56.Сбор нагрузки, определение усилий в сплошной подкрановой балке . Нагрузки от крана передаются на подкрановую конструкцию через Колеса (катки) крана, расположенные на концевой балке кранового мо­ста. В зависимости от грузоподъемности крана с каждой стороны моста могут быть два, четыре катка и более (рис. 15.6, а, б).

Подкрановые конструкции рассчитывают, как правило, на нагрузки от двух сближенных кранов наибольшей грузоподъемности (рис. 15.6, е) с тележками, приближенными к одному из рядов колонн, т, е. в положении, при котором на подкрановые конструкции действуют наи­большие вертикальные силы. Одновременно к балке прикладываются и максимальные поперечные горизонтальные усилия.

Расчетные значения вертикальных и горизонтальных сил определя­ют по формулам:

При расчете подкрановых конструкций под краны тяжелого и весьма тяжелого режимов работы учитывается горизонтальная нагрузка, вы­зываемая перекосом крана, поэтому силу Г" определяют по формуле

57. Система проверок сплошной подкрановой балки . Проверка прочности подкрановых балок. Под действием вертикаль­ных и горизонтальных крановых нагрузок подкрановая балка и тор­мозная конструкция работают как единый тонкостенный стержень на ко­сой изгиб с кручением (рис. 1.5.11, а),

верхний пояс балки работает как ва вертикальную, так и на горизонтальную нагрузку, и максимальные напряжения в точке А (рис. 15.11,6) можно определить по формуле

Проверка прогиба подкрановых балок производится по правилам строительной механики или приближенным способом. С достаточной точностью прогиб разрезных подкрановых балок может быть определен по формуле где М - изгибающий момент в балке от нагрузки одного крана с и=1,0; в неразрезных балках гдеМ л , Мер, М П р - соответственно моменты на левой опоре, в середине пролета и на правой опоре. Местная устойчивость элементов подкрановой балки проверяется так же, как и обычных балок.

58. Колонны промышленных зданий. Колонны постоянного сечения. Конструирование и расчёт. В колоннах постоянного по высоте сечения (рис. 14.1, а) нагрузка от мостовых кранов передается на стержень колонны через консоли, на которые опираются подкрановые балки. Стержень колонны может быть сплошного или сквозного сечения. Большое достоинство колонн посто­янного сечения (особенно сплошных) - их конструктивная простота, обеспечивающая небольшую трудоемкость изготовления. Эти колонны применяют при сравнительно небольшой грузоподъемности кранов (Q до 15-20 т) и незначительной высоте цеха (Н до 8-10 м).

N , М х М у ) и поперечной силы Q x

59Ступенчатые колонны. Расчёт и констррование .

При кранах большой грузоподъемности выгоднее переходить на сту­пенчатые колонны (рис. 14.1, б, в, г), которые для одноэтажных произ­водственных зданий являются основным типом колонн. Подкрановая балка в этом случае опирается на уступ нижнего участка колонны и располагается по оси подкрановой ветви. В зданиях с кранами, расположенными в два яруса, колонны могут иметь три участка с разными сечениями по высоте (двухступенчатые колонны), дополнительные консоли и т. д.

Колонны производственных зданий работают на внецентренное сжа­тие. Значения расчетных усилий: продольной силы N , изгибающего мо­мента в плоскости рамы М х (в некоторых случаях изгибающего момен­та, действующего в другой плоскости, - М у ) и поперечной силы Q x определяют по результатам статического расчета рамы (см. гл. 12). При расчете колонны необходимо проверить ее прочность, общую и ме­стную устойчивость элементов. Для обеспечения нормальных условий эксплуатации колонны долж­ны обладать также необходимой жесткостью.

60.Колонны раздельного типа. Расчёт и конструирование. В раздельных колоннах (рис. 14.2) подкрановая стойка и шатровая ветвь связаны гибкими в вертикальной плоскости горизонтальными планками. Благодаря этому подкрановая стойка воспринимает только вертикальное усилие от кранов, а шатровая работает в системе попереч­ной рамы и воспринимает все прочие нагрузки, в том числе горизон­тальную поперечную силу от кранов.

Колонны раздельного типа рациональны при низком расположении кранов большой грузоподъемности и при реконструкции цехов (например, при расширении).

1. Балочные конструкции. Класификация балок .

Балки являются основным и простейшим конструктивным элементом, работающим на изгиб.

Широкое распространение балок определяется простотой конструк­ции изготовления и надежностью в работе.В конструкциях небольших пролетов длиной до 15-20 м наиболее рационально применять сплошные балки. При увеличении нагрузки длина пролетов увеличивается, известны примеры применения сплошние пролеты меньше средних для сохранения постоянства сечения, то их конструкции являются немассовыми (индивидуальными), а примене­ние их - сравнительно редким.

2. Типы балочных клеток. Компоновка балочных конструкций . Балочные клетки подразделяют на три основных типа: упрощенный, нормальный и усложненный (рис. 7.3).

В^упрощенной балочной клетке (см. рис. 7.3,а) нагрузка на пере­крытие передается через настил на балки настила, располагаемые обыч но параллельно меньшей стороне перекрытия на расстояниях а (шаг балок) и через них на стены или другие несущие конструкции, ограни­чивающие площадку. Из-за небольшой несущей способности настила поддерживающие его балки приходится ставить часто, что рационально лишь при небольших пролетах их. в нормального же типа балочной клетке (см. рис. 7.3,6) нагрузка с настила передается на балки настила, ко­торые в свою очередь передают ее на главные балки, опирающиеся на колонны, стены или другие несущие конструкции, ограничивающие пло­щадку. Балки настила обычно принимают прокатными. В усложненной балочной клетке (см. рис. 7.3, е) вводятся еще до­полнительные, вспомогательные балки, располагаемые между балками настила и главными балками, передающими нагрузку на колонны. В этом типе балочной клетки нагрузка передается на опоры наиболее длинно. Чтобы снизить трудоемкость перекрытия, балки настила и вспо­могательные балки обычно принимаются прокатными.

3. Расчёт и конструирование узлов сопряжения балок (поэтажное в одном уровне) . Сопряжение балок может быть этажное, в одном уровне и пониженное.


При этажном сопряжении (рис. 7.4, а) бал­ки, непосредственно поддерживающие настил, укладываются на глав­ные или вспомогательные. Это наиболее простой и удобный в монтажном отношении способ сопряжения балок, но он требует наибольшей строи­тельной высоты. При сопряжении в одном уровне (см. рис. 7.4,6) верх­ние полки балок настила и главных балок располагаются в одном уров­не, а на них опирается настил. Этот способ позволяет увеличить высоту главной балки при заданной строительной высоте перекрытия, но су­щественно усложняет конструкцию опирания балок.

Пониженное сопряжение (см. рис. 7.4, в) применяется в балочных клетках усложненного типа. В нем вспомогательные балки примыкают к главной ниже уровня верхнего пояса главной, й-а них поэтажно уклады­вают балки с настилом, которые располагаются над главной балкой. Этот тип сопряжения, так же как и сопряжение в одном уровне, позво­ляет иметь наибольшую высоту главной балки при заданной строитель­ной высоте перекрытия.

4.Настилы балочных клеток. Расчёт и конструирование . Настилы балочных клеток бывают весьма разнообразными в зависи­мости от назначения и конструктивного решения перекрытия. Очень часто поверх несущего настила устраивают защитный настил, который может быть из дерева, асфальта, кирпича и других материалов.

В качестве несущего настила чаще всего применяют плоские сталь­ные листы или настил из сборных железобетонных плит. из условия заданного предельного прогиба

Силу Н, на действие которой надо проверить сварные швы, прикреп­ляющие настил и поддерживающую его конструкцию, можно опреде­лять по приближенной формуле

5. Подбор сечения при упругой и упругопластической работе прокатных балок .

Расчет на прочность прокатных балок, изгибаемых в одной из глав­ных плоскостей, производится по изгибающему моменту по формуле Поэтому требуемый момент сопротивления балки «нетто» можно опре­делить по формулеВыбрав тип профиля балки по требуемому моменту сопротивления, по сортаменту подбирают ближайший больший номер балки. Для разрезных балок сплошного сечения из стали с пределом текучести до 580 МПа, находящихся под воздействием статической нагрузки, обеспеченных от потери общей устойчивости и ограниченной величине касательных напряжений в одном сечении с наиболее неблагоприятным сочета­ниемМ и Q, следует использовать упругопластическую работу материала и проверять их прочность по формулам: Для случая учета упругопластической работы при изгибе балки в одной из главных плоскостей подбор сечений можно производить по требуемому моменту сопротивления нетто по формуле

6.Прверка прокатных балок по первой и второй группам предельных состояний .

первой группы - по потере несущей способности и (или) полной непригодности к эксплуатации конструкций; второй группы - по затруднению нормальной эксплуатации соору­жений. Подобранное сечение проверяют на прочность от действия касатель­ных напряжений по формуле Проверка второго предельного состояния (обеспечение условий для нормальной эксплуатации сооружения) ведется путем определения про­гиба балки от действия нормативных нагрузок при допущении упругой работы материала. Полученный относительный прогиб является мерой жесткости балки и не должен превышать нормативного, зависящего от назначения балки. Для однопролетной балки, нагруженной равномерно распределенной нагрузкой, проверка деформативности производитсяпо формуле

В фермах со стержнями из двух уголков, составленных тавром, узлы проектируются на фасонках, которые заводят между уголками. Стержни решетки прикрепляют к фасонке обваркой уголков по контуру или сплошными фланговыми швами. В последнем случае концы фланговых швов выводят на торцы элемента на длину 20 мм (рис. 27).

Фасонки по возможности выпускаются за обушки поясных уголков на 10…15 мм и прикрепляются к ним сплошными швами. В месте опирания прокатных прогонов (при шаге ферм 6 м) фасонки не доводят до обушков на 10…15 мм и это место не заваривают. Для прикрепления прогонов к верхнему поясу фермы в узлах приваривают уголок с отверстиями (см. рис. 27).

Фасонкам узлов по возможности следует придавать прямоугольную или трапецеидальную форму.

При непрерывном в узле поясе расчету подлежат, как правило, прикрепления стержней решетки к фасонке узла. В случае использования для всех стержней одной марки стали требуемая длина сварного шва определяется его прочностью по формуле: ,

где N – расчетное усилие в стержне; – коэффициент провара корня углового шва (при ручной сварке он равен 0,7); k f – катет сварного шва, принимаемый обычно равным толщине полки уголка (и одинаковым у пера и обушка); – коэффициент условия работы конструкции (для ферм покрытия он может быть принят равным 0,95); - коэффициент условия работы шва, равный 0,85, при строительстве в I 1 , I 2 , II 2 и II 3 климатических районах и применении электродов типа Э42 и - в остальных случаях; - расчетное сопротивление металла углового шва .

Длина шва по обушку и перу одного уголка определяется соответственно по формулам: и . Длина флангового шва должна быть не менее 40 мм и не менее .В случае назначения катета шва по обушку большим, чем по перу , длина шва по обушку и перу одного уголка будет определяться соответственно по формулам: и .

Фермы пролетом более 18 м на заводах изготовляются отправочными частями (двумя и более). Вариант укрупнительного стыка полуферм приведен на рис. 28. В стыке суммарная площадь сечения накладок принимается не менее площади сечения двух поясных (стыкуемых) уголков. Длина сварных швов крепления каждой накладки (по одну сторону от стыка) определяется по усилию, равному ее несущей способности. Подробный расчет стыковых узлов полуферм приведен в .

Конструкция опорных узлов уголковой фермы приведена на рис. 29. Расчет и конструирование этих узлов приведен в .

Литература

1. Металлические конструкции. Том 1. Элементы конструкций. Под ред. проф. В.В. Горева. М.: Высшая школа. 2001, 1997. –528 с.

2. СНИП П-23.81*. Стальные конструкции. М.: ЦИТП. 2001. -96 с.

3. ГОСТ 21.501-93. Правила выполнения архитектурно-строительных чертежей. М.: ГУП ЦПП. 1998. -58 с.

4. Металлические конструкции. Том 2. Конструкции зданий. Под ред. проф. В.В. Горева. М.: Высшая школа. 2001, 1999. –528 с.

5. Раздел «Металлические конструкции» в папке «Студент – ПГС» диска “Z” на сервере ВЦ кафедры «Строительные конструкции».

6. Лихтарников Я.М. Вариантное проектирование и оптимизация стальных конструкций. М.: Стройиздат. 1979. -319 с.

7. Мандриков А.П. Примеры расчета металлических конструкций. М.: Стройиздат. 1991. -431 с.

8. Васильченко В.Т. и др. Справочник конструктора стальных конструкций. Киев. Будивельник. 1990. –312 с.

9. СНИП 2.01.07-85*. Нагрузки и воздействия. М.:ГУП ЦПП. 2001. -43 с.

10. Металлические конструкции. Под ред. проф. Е.И. Беленя. М.: Стройиздат. 1986. –560 с.

11. Лихтарников Я. М. и др. Расчет стальных конструкций: Справочное пособие. -Киев: Будивельник, 1984. -366 с.

12. Бирюлев В. В и др. Проектирование металлических конструкций. Специальный курс. -Л.: Стройиздат, 1990. –432 с.

13. Справочник проектировщика. Металлические конструкции: В 3 т /Под ред. проф. В. В. Кузнецова. Место изд-во АСВ, 1998. Т. 2. –504 с.

14. Нилов А. А и др. Стальные конструкции производственных зданий: Справочник. –Киев: Будивельник, 1986. –272 с.

15. ГОСТ 16350-80. Климат СССР. Районирование и статистические параметры климатических факторов для технических изделий. -М.: Госкомитет СССР по стандартам, 1981. -140 с.

16. Енджиевский Л. В. и др. Каркасы зданий из легких металлических конструкций и их элементы. -М.: Изд-во АСВ, 1998. -246 с.

17. Справочник проектировщика. Металлические конструкции: В 3 т /Под ред. проф. В. В. Кузнецова. -М.: Изд-во АСВ, 1998. Т. 1. –575 с.

18. Металлические конструкции/ Под ред. Ю.И.Кудишина. М:, ACADEMA. 2006- -681 с.

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение 1

грузоподъемностью от 12,5 до 50/12,5 т нормального типа

режимной группы 5К (выписка из ГОСТ 25711-83)

Таблица 1.1

, т , м , кН , т , т , м
12,5 16,5 3,0 16,0 1,9 5,5/4,4
22,5 20,5
28,5 26,0 6,1/5,0
34,5 32,0 6,7/5,6
16,5 3,7 18,7 2,2 5,6/4,4
22,5 21,7
28,5 28,5 6,2/5,0
34,5 39,0 6,8/5,6
16/3,2 16,5 4,7 20,0 5,6/4,4
22,5 23,0
28,5 29,0 6,2/5,0
34,5 40,3 6,8/5,6
20/5 16,5 6,3 22,0 2,4 5,6/4,4
22,5 25,5
28,5 33,2 6,2/5,0
34,5 46,5 6,8/5,6
32/5 16,5 8,7 28,0 2,75 6,3/5,1
22,5 35,0
28,5 41,0
34,5 56,5 6,8/5,6
50/12,5 16,5 13,5 41,5 3,15 6,86/5,6
22,5 48,5
28,5 59,5
34,5 73,1

Необходимые параметры и размеры мостовых электрических кранов

грузоподъемностью от 12,5 до 50 т облегченного типа

режимной группы 3К (выписка из ГОСТ 25711-83)

Таблица 1.2

, Т , м , кН , т , т , м
12,5 16,5 3,0 10,3 1,9 5,5/4,4
22,5 14,1
28,5 17,8 6,1/5,0
34,5 21,6 6,7/5,6
16,5 6,3 14,9 2,4 5,6/4,4
22,5 20,3
28,5 25,7 6,2/5,0
34,5 31,1 6,8/5,6
16,5 8,7 21,1 2,75 6,3/5,1
22,5 28,8
28,5 36,5
34,5 44,2 6,8/5,6
16,5 13,5 28,9 3,15 6,86/5,6
22,5 39,4
28,5 49,9
34,5 60,4

Необходимые параметры и размеры мостовых электрических кранов

грузоподъемностью от 12,5 до 50 т тяжелого типа

режимной группы 7К (выписка из ГОСТ 25711-83)

Таблица 1.3

, Т , М , кН , т , т , м
12,5 16,5 3,0 23,0 1,9 5,5/4,4
22,5 29,5
28,5 38,0 6,1/5,0
34,5 48,0 6,7/5,6
16,5 6,3 28,5 2,4 5,6/4,4
22,5 36,0
28,5 46,5 6,2/5,0
34,5 57,5 6,8/5,6
16,5 8,7 42,5 2,75 6,3/5,1
22,5 52,0
28,5 62,0
34,5 73,0 6,8/5,6
16,5 13,5 58,0 3,15 6,86/5,6
22,5 69,0
28,5 79,0
34,5 86,0

Приложение 2

Снеговой, ветровой и климатические районы некоторых городов

Дальнего Востока

Город (район Строительства) Районы (по и
Снеговой Ветровой Климатический
1. Анадырь V VII II 4
2. Александровск-Сахалин. V1 V II 4
3. Биробиджан II III II 4
4. Благовещенск I III II 4
5. Владивосток II IV II 6
6. Комсомольск-на-Амуре IV III II 4
7. Магадан V V II 4
8. Николаевск-на-Амуре V IV II 4
9. Петропавловск-Камчат. VI1 VII II 6
10. Певек IV IV II 2
11. Хабаровск II III II 4
12. Южно-Сахалинск VI VI II 4

Приложение 3

Сумма ординат линии влияния опорной реакции разрезной подкрановой балки при совместной работе двух мостовых кранов

Характеристика крана при шаге колонн
, т Режим раб. , м 6 м 12 м
12,5 3K, 5K, 7K 16,5; 22,5 28,5 34,5 2,167 1,983 1,883 3,083 2,983 2,883
16; 16/3,2 5K 16,5; 22,5 28,5 34,5 2,133 1,967 1,867 3,067 2,967 2,867
3K, 7K 16,5; 22,5 28,5 34,5 2,133 1,967 1,867 3,067 2,967 2,867
20/5 5K 16,5; 22,5 28,5 34,5 2,133 1,967 1,867 3,067 2,967 2,867
3K, 7K 16,5…28,5 34,5 1,950 1,867 2,950 2,867
32/5 5K 16,5…28,5 34,5 1,950 1,867 2,950 2,867
3K, 7K 16,5…34,5 1,857 2,857
50/12,5 5K 16,5…34,5 1,857 2,857

Введение ……………………………………………………............ ………3

1. Состав курсовой работы… ……………………………………...........…4

1.2.1. Лист1 (КМ)…………………………….…..…............................ ........5

1.2.2. Лист 2 (КМД)…………………………………………............. ............5

1.2.3. Лист 3 КМ)………………………………………………………………5

2. Указания к выполнению расчетов…………………...................... ...........6

2.1. Расчет настила и прокатных балок балочной клетки……………..…..6

2.1.1. Расчет стального настила………………………………………...........6

2.1.2. Расчет балки настила………………………………………….……..7

2.1.3. Расчет вспомогательной балки…………………………….................9

2.2. Расчет сварной главной балки…………………………………...……..10

2.2.1. Расчетная схема. Нагрузки. Усилия………………………….............11

2.2.2. Подбор сечения……………………………………………………......12

3.2.3. Изменение сечения…………………………………………….........15

2.2.4. Опорная часть………………………………………………................16

2.2.5. Конструктивное обеспечение устойчивости стенки………..............17

2.2.6. Проверки прочности, жесткости и устойчивости балки

и ее элементов…….......................................................................... .......….118

2.3. Расчет колонны сплошного сечения…………………………............22

2.3.1. Расчетная схема. Усилия……………………………………............22

2.3.2. Подбор сечения стержня колонны……………… ...........................23

2.3.3. Проверки жесткости, прочности общей и местной

устойчивости колонны и ее элементов…………………............................25

2.3.4. Конструирование и расчет оголовка………………...…...... ...…...26

2.3.5. Конструирование и расчет базы……………......................... .........27

2.4. Конструирование и расчет узлов сопряжения элементов

балочной клетки…………….............................................................. ..… 29

2.4.1. Расчет прикрепления настила……………....…….............................29

2.4.2. Расчет узла этажного опирания балки настила на

вспомогательную балку…………....................................................... .... .. 30

2.4.3. Расчет и конструирование узла пониженного опирания балок….31

2.4.4. Конструирование равнопрочного монтажного (укрупнительного)

узла главной балки………………….............................................. .. ..... 32

3. Компоновка каркаса ……………………………………………..33

3.1. Сетка колонн …………………………………………………………….. 33

3.2. Компоновка поперечной рамы …………………………………………34

3.2.1. Определение вертикальных размеров ……………………………..34

3.2.2. Определение горизонтальных размеров ………………………….35

3.3. Компоновка ригеля ……………………………………………..……….36

3.4. Компоновка связей между колоннами ………………………………….36

3.5. Компоновка связей по покрытию ……………………………………….37

3.6. Компоновка торцового фахверка ………………………………………38

4. Определение расчетных усилий в стойке рамы ……………………….39

4.1. Расчетная схема ………………………………………………………….39

4.2. Нагрузки на поперечную раму ………………………………………..39

4.2.1. Постоянные нагрузки ………………………………………………40

4.2.3. Крановые нагрузки …………………………………………………42

4.2.4. Ветровые наерузки ………………………………………………….43

4.3. Статический расчет рамы ……………………………………………..44

5. Расчет фермы покрытия ………………………………………………46

5.1. Определение расчетной нагрузки усилий в стержнях фермы……..46

5.2. Подбор сечений стержней ……………………………………………47

5.3. Расчет и конструирование узлов фермы из парных уголков …….49

Литература ……………………………………………………………51

Приложение 1. Параметры мостовых кранов ………………… .....52

Приложение 2. Районирование городов Дальнего Востока … 54

Приложение 3. Сумма ординат линии влияния опорной

реакции разрезной подкрановой балки……………………… … 54

Поделитесь с друзьями или сохраните для себя:

Загрузка...