Металлических конструкций.

Конечная цель расчета любой конструкции состоит в проверке пригодности конструкции к эксплуатации в сочетании с экономичностью.

Конструкции расчетов по методу предельных состояний.

Под предельными, подразумевают такие состояния, при достижении которых конструкции не удовлетворяют требованиям, предъявляемым к ним в процессе эксплуатации. Предельные состояния подразделяются на две группы

I По потере несущей способности (в виду потере устойчивости, прочности)

II По непригодности к нормальной эксплуатации вследствие появления недопустимых деформаций.

Расчёт конструкций заключается в определении возникающих в них усилий от действующих нагрузок и назначений, необходимых размеров поперечных сечений элементов.

Расчет конструкций по предельным состояниям 1 группы производится в общем случае для всех стадий работы конструкций и её элементов, изготовления, транспортировке, возведения и эксплуатации.

Основной вид расчета по 1 группе предельных состояний – расчет по несущей способности производится по формуле:

γ n * Q (q n, γ f, γ n) < Ф (S, Rn, γ d, 1/γ m)

В левой части формулы Q – усилие (момент, продольная или поперечная сила), зависит от нормативных нагрузок qn, умноженных на коэффициент надёжности по назначению γ n, который учитывает класс ответственности здания, коэффициент γ n принимаются по СНиП от 0, 9 до 1.

В правой части формулы Ф – функция геометрия характеристик сечения S, нормативных сопротивлений материалов Rn, коэффициент условий работы γ d и надёжности по материалу γ m. Физический смысл формулы заключается в том, что максимально возможное усилие (момент, сила) в сечении элемента q. δ. меньше, или в крайнем случае равно минимально возможной несущей способности сечения.

Расчет по 1 группе предельных состояний является обязательным и производится по расчетным нагрузкам и расчетам сопротивления материалов.

Расчет конструкций по предельным состояниям 2 группы – по непригодности к нормальной эксплуатации.

В этом расчете учитываются нормативные нагрузки.

В результате расчета определённый прогиб конструкции от действия нормальных нагрузок и сравнивается с предельно допустимым прогибом, установленным в нормах для данного вида конструкции. f < f пред., где f/l=1/h0. величины f пред. даны в СНиП.

При действии постоянных, длительных и кратковременных нагрузок прогиб во всех случаях не должен превышать 1/n0=1/150 длины пролёта и направленный прогиб 1/75 прогиб одного вылета балки консоли t=M^H * l² / 10E * Ј.

Нормативное сопротивление

прокатной стали при растяжении,

сжатии и изгибе.

В качестве нормативного сопротивления при расчёте на сжатие, изгиб для сталей обычной и повышенной прочности, в СНиП принят предел текучести σ т, соответствующее нормативное сопротивление, обозначают R^H_T. В особых случаях, (когда допустимо развитие пластичных деформаций для этих сталей в качестве нормативного сопротивления используется временем сопротивления (предел прочности) σ в. В этом случае нормальное сопротивление обозначается R_в^н значения σ т, σ в, установленные в гостах, являются бракованными и контролируются при проверке и приёмке проката.

РАСЧЕТНЫЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ.

На металлургических заводах предел текучести стали контролируют выборочным путём, поэтому в конструкции может попасть материал с худшими свойствами, чем это установлено гостом. Расчетные сопротивления для прокатной стали R и Rв равны нормативным R^H , R_в^н делённый на коэффициент надёжности по материалу γ m; численно величина γ m принята 1.025….1, 15.

Нормативные и расчетные сопротивления проката для стальных конструкций приведены в СНиП. R=Rт^н / γ m; Rв = Rв^н / γ m.

Фермы.

Статический расчёт фермы:

Фермой называют решётчатый конструктивный элемент, состоящий из отдельных стержней, соединённых в узлах, и работающих большей частью на изгиб. При приложении нагрузок в узлах в стержнях фермы возникают только сжимающие или разжимающие усилия.. ферма состоит из поясов и стержней решётки. Расстояние между соседними узлами поясов называется панелью. Размер панели зависит от размеров плит кровли, угла наклона раскосов и пролёта фермы. Для тип. фермы размер панели принят 3м, на опоре h=2.2м, уклон в.п. i=1: 12 или i=1: 8.

Пролёт фермы принимается кратным в.п.

Прогоны:

Строп. ф. в покрытии раст. с шагом 6м или12м при кровле из мелкоразмерных плит, алюминиевых, стальных или асбестоцементных листов применяются прогоны. При шаге ферм 6м. применяются прогоны из прокатных, при шаге 12м – прутковые или шеренгельные. Прогоны устанавливаются в узлах в.п. ферм если он имеет уклон, прогон работает и рассчитывается на косой изгиб.

Верт. …… раскрывается поглавным осям прогона, определяется её значение и находится изгиб, моменты в двух взаимно перпендикулярных плоскостях. Зная погонную верт. ….. и угол наклона в.п. фермы, находят q_x и q_y, напряжение в прогоне:

Связи и их назначения:

Связи предназначены для предания сооружению пространственной жёсткости и неизменности, а так же для обеспечения устойчивости его элементов (ферм). В покр. применении горизонтальные и вертикальные связи. Особо важное значение имеют связи в сжатых поясах ферм, обеспечивающее им устойчивость. Поясами связевой фермы служат пояса строп. ферм, решётку обычно применяют в крестовой системе.

В промышленных зданиях связями раскр. и н. пояса ферм.

Вертикальные связи устанавливают в плоскости опорных стенок фермы, а так же в пролёте вертикальными и горизонтальными связями соединяют две фермы в пространственный неизменяемый блок. По длине цеха связи устанавливают через 60м.

Сбор нагрузок:

На ферму действуют следующие нагрузки: собственный вес конструкций покрытия, все кровли, при наличии подвесного потолка – его все, временные нагрузки на чердачном помещении и снеговая нагрузка. Иногда на фермы м.б. передана нагрузка от ветра, подвижного транспорта и оборудования. Все нагрузки воспринимаемые фермой д.б. приложены к её узлам.

Рассчитав узловую нагрузку от собственного веса конструкции и кровли при одинаковых размерах панелей фермы, определим по формуле:

n=1.1 - коэффициент перегрузки для собственного веса конструкций,

q^н_ф - собственный вес фермы со связями на 1 м² горизонтальной проекции кровли.

q^н_кр – вес кровли на 1м² площади.

α – угол наклона в проекции фермы к горизонтали

d – размер панели.

В – шаг ферм.

Если есть фонарь, то его вес так же должен быть включен в узловую нагрузку.

Рассчитав узловую нагрузку от снега, получим:

Р_сн=n*P^н_о*с*d*B;

Где n=1.4 - коэффициент перегрузки для снеговой нагрузки.

P^н_о - вес снегового покрова на 1м² горизонтальной поверхности

C - коэффициент, принимаемый в зависимости от конфигурации кровли.

Аналогично следует определить сосред силы от любых иных нагрузок, воспринимаемых фермами и креплением их в узлах.

Установив узловые нагрузки, переходят к определению усилий в стержнях фермы.

4. ПОДБОР СЕЧ. СТЕРЖНЯ СТРОПИЛЬНОЙ ФЕРМЫ.

ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ:

Сечения стержней фермы могут быть запроектированы любой формы. Наиболее часто встречаются тавровые, состоящие из двух уголков.

При подборе сечений стержней фермы нужно следить за тем, чтобы гибкости их не превышали предел величин; уст. в т.2.

Сечение стержней фермы из двух уголков:

Толщина фасонок обычно принимается одинаковой во всех узлах фермы и берется по наибольшему расчетному усилию в опорном раскосе по таблице.