Покажите сечения плиты и их армирование.

Железобетонные плиты, опертые по двум противоположным сторонам, при одностороннем нагреве снизу разрушаются в результате образования пластического шарнира в середине пролета из-за снижения нормативного сопротивления арматуры растяжению до критического значения напряжения от нормативной нагрузки (рис. 8.3).

Во многих случаях можно пренебречь прогревом бетона сжатой зоны и сжатой арматуры, так как они нагреваются незначительно.

Прочность сечения плит проверяют по формул

Рисунок 8.3 - Схема усилий и эпюра напряжений в сечении, нормальном к продольной оси: балочной плиты в пролете (а) и консольной плиты на опоре (б), обогреваемых с нижней стороны

при двойном армировании

γ_st,cr = [ M_n - R_sctA ' _s (0,5 x - a ')]/ R_snA_s (h ₀ - 0,5 х), (8.13)

где M_n - момент от нормативной нагрузки.

Высоту сжатой зоны определяют по формуле (8.10).

Зная критическое значение коэффициента условий работы арматуры γ_st,cr, в зависимости от класса арматуры по табл. 5.5 определяют критическую температуру нагрева арматуры t_s,cr.

Время наступления предела огнестойкости находят по кривым прогрева бетона плит (см. рис. А.1 - А.6 приложения А). На вертикальной оси прогрева плиты находят значение критической температуры арматуры и проводят горизонтальную прямую до пересечения с кривой нагрева бетона, расположенного на расстоянии, равном расстоянию от оси арматуры до нагреваемой поверхности плиты. Из этой точки опускают перпендикуляр до пересечения с горизонтальной осью и находят длительность стандартного пожара в минутах, соответствующую пределу огнестойкости R плиты по потере несущей способности.

30.Сущность расчета по двум группам предельных состояний.

Предельными считаются состояния, при которых конструкции перестают удовлетворять предъявляемым к ним в процессе эксплуатации требованиям, т. е. теряют способность сопротивляться внешним нагрузкам и воздействиям или получают недопустимые перемещения или местные повреждения.

Железобетонные конструкции должны удовлетворять требованиям расчета по двум группам предельных состояний: по несущей способности — первая группа предельных состояний; по пригодности к нормальной эксплуатации — вторая группа предельных состояний.

Расчет по предельным состояниям первой группы выполняют, чтобы предотвратить: хрупкое, вязкое или иного характера разрушение (расчет по прочности с учетом в необходимых случаях прогиба конструкции перед разрушением); потерю устойчивости формы конструкции (расчет на устойчивость тонкостенных конструкций и т. п.) или ее положения (расчет на опрокидывание и скольжение подпорных стен, внецентренно нагруженных высоких фундаментов; расчет на всплытие заглубленных или подземных резервуаров и т. п.); усталостное разрушение (расчет на выносливость конструкций, находящихся под воздействием многократно повторяющейся нагрузки подвижной или пульсирующей: подкрановых балок, шпал, рамных фундаментов и перекрытий под неуравновешенные машины и т.п.); разрушение от совместного воздействия силовых факторов и неблагоприятных влияний внешней среды (периодического или постоянного воздействия агрессивной среды, действия попеременного замораживания и оттаивания и т. п.).

Расчет по предельным состояниям второй группы выполняют, чтобы предотвратить: образование чрезмерного или продолжительного раскрытия трещин (если по условиям эксплуатации образование или продолжительное раскрытие трещин допустимо); чрезмерные перемещения (прогибы, углы поворота, углы перекоса и амплитуды колебаний).

Расчет по предельным состояниям конструкции в целом, а также отдельных ее элементов или частей производится для всех этапов: изготовления, транспортирования, монтажа и эксплуатации; при этом расчетные схемы должны отвечать принятым конструктивным решениям и каждому из перечисленных этапов.

31. Расчетные характеристики бетона и арматуры.

Расчетные значения характеристик бетона принимают в зависимости от класса бетона, указанного в проекте, или условного класса бетона, определяемого с помощью переводных коэффициентов, обеспечивающих эквивалентную прочность по фактической средней прочности бетона, полученной по испытаниям бетона неразрушающими методами или по испытаниям отобранных из конструкции образцов.

Расчетные значения характеристик арматуры принимают в зависимости от класса арматуры, указанного в проекте, или условного класса арматуры, определяемого с помощью переводных коэффициентов, обеспечивающих эквивалентную прочность по фактическим значениям средней прочности арматуры, полученной по данным испытаний образцов арматуры, отобранных из обследуемых конструкций.

При отсутствии проектных данных и невозможности отбора образцов допускается класс арматуры устанавливать по виду профиля арматуры, а расчетные сопротивления принимать на 20 % ниже соответствующих значений действующих нормативных документов, отвечающих данному классу.

При проведении поверочных расчетов должны быть учтены дефекты и повреждения конструкции, выявленные в процессе натурных обследований: снижение прочности, местные повреждения или разрушения бетона; обрыв арматуры, коррозия арматуры, нарушение анкеровки и сцепления арматуры с бетоном; опасное образование и раскрытие трещин; конструктивные отклонения от проекта в отдельных элементах конструкции и их соединениях.

Конструкции, не удовлетворяющие требованиям поверочных расчетов по несущей способности и эксплуатационной пригодности, подлежат усилению либо для них должна быть снижена эксплуатационная нагрузка.

Разнообразие арматуры на современном рынке металлопроката поражает воображение. Но, по основному закону торговли, спрос рождает предложение, и потребителям остается только выбирать из огромного количества размеров арматуры и ее марок.

Арматура А3 используется для изготовления самых различных конструкций из железобетона. Строительная арматура А3 повышает прочность таких конструкций, поскольку создана из высококачественной арматурной стали, как обыкновенной, так и легированной. Размеры арматурных прутьев для этого класса варьируются от 6 до 80 мм.

Арматура А500С является одним из видов арматуры А3. Ее основное предназначение – укрепление железобетонных конструкций, как обычных, так и с предварительным напряжением. А500С защищает железобетон от деформаций и сообщает ему дополнительную прочность. Продольная арматура класса А500С значительно понижает риск возникновения трещин и выступает регулятором растягивающего напряжения. А500с поперечного вида также уменьшает риски возникновения наклонных трещин, а также связывает бетон в зонах сжатия. В продаже можно найти несколько видов А500С. К примеру, тип Д8 предназначен для армирования полов и стен; Д14 незаменим, если вы хотите сэкономить сталь; а Д18 находит свое применение при реконструкции. Кстати говоря, А500С изготавливается как из сортового металлопроката, так и из проволоки повышенной прочности. Диаметры А500С начинаются от 6 мм, затем идут 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20 миллиметровые пруты, также продаются 22, 25, 28, 32, 36 и 40 мм стержни.

Также в различных видах строительства и реконструкции применяется арматура А3 25Г2С – ею армируют несущие и вспомогательные железобетонные конструкции. Она крайне надежна и прочна. Сталь 25Г2С по своему химическому составу такова, что обеспечивает одноименной арматуре высокую свариваемость. Это свойство позволяет применять арматуру 25Г2С при построении сварных металлоконструкций. Помимо этого, такой арматуры предназначены рифления, отличные от других марок, что позволяет ей иметь отличное сцепление с бетоном. Благодаря своей специальной конструкции арматура 25Г2С очень экономична, имеет очень хорошие эксплуатационные характеристики и применяется как в продольном, так и в поперечном вариантах. На рынке она представлена как в бухтах (диаметр 8 и 10 мм), так и в прутках (диаметр 10, 14, 16, 18, 20, 22, 25, 28, 36 и 40 мм).

Существует также термомеханически и термически упроченная арматура – рифленая арматура 35ГС. Данный вид изготавливается из низколегированной конструкционной стали (25Г2С) и выглядит как прут круглого сечения. Отличие арматуры 35ГС от остальных видов в том, что она применяется при армировании дорожного полотна. Арматура 35ГС также экономична, как и описанные выше виды арматуры, имеет отличные характеристики и широко применяется в строительстве. Продается она в бухтах (диаметр 6, 8 и 10 мм) и прутах (диаметр 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22, 25, 28, 32, 36 мм).

Арматура А400С производится из различных марок низкоуглеродистой стали, содержание углерода в которых не может быть более 0,22%. Низкое содержание углерода и специальная термомеханическая обработка арматуры А400С придает ей улучшенные характеристики, такие как улучшенная вязкость, свариваемость и пластичность. А400С применяется в конструкциях, сделанных из легких бетонов плотной структуры и тяжелых бетонов.

32.Расчет трещиностойкости железобетонных элементов. Расчет по образованию трещин нормальных к продольной оси элемента (основные положения). Три категории требований к ним.

Категории требований к трещиностойкости элементов зависят от двух факторов: от условий окружающей среды и от вида применяемой арматуры. К трещиностойкости конструкций предъявляются требования трех категорий: 1-я категория — не допускается образование трещин; 2-я категория – допускается ограниченное по ширине непродолжительное раскрытие трещин шириной acrc1 при условии обеспечения их последующего надежного закрытия (зажатия); 3-я категория – допускается ограниченное по ширине непродолжительное величиной acrc1 и продолжительное величиной acrc2 раскрытие трещин.

С целью ограничения проницаемости сооружения элементам, воспринимающим давление жидкостей и газов при сечении полностью растянутом, предъявляются требования 1-й категории. Для частично сжатых таких элементов, а также для элементов, воспринимающих давление сыпучих тел, предъявляются требования 3-й категории при соблюдении ширины acrc1 <0,3 мм и

acrc2 £ 0,2 мм.

Во избежание раскрытия продольных трещин следует установить дополнительную поперечную арматуру, а для предварительно напряженных элементов, кроме того, ограничивать степень предварительного обжатия бетона (см. прилож. 7). Смещение продольной напрягаемой арматуры от проектного положения является причиной возникновения начальных трещин на боковой поверхности элементов и снижения их трещиностойкости в нормальных сечениях на 5…30 %. Поэтому не допускается образование трещин на боковой поверхности элементов и выгиба больше 1/500 их длины.

Расчет элементов по образованию трещин, нормальных к их продольной оси

Центрально растянутые элементы. При оценке сопротивления элементов образованию нормальных трещин рассматривается состояние 2 стадии I их напряженно-деформированного состояния (см. рис. 6.7). При этом усилие предварительного обжатия принимается как внешняя сжимающая продольная сила.

Перед образованием первой трещины в растянутом бетоне развиваются пластические деформации. Их интенсивность характеризуется коэффициентом упругости (для цементных бетонов коэффициент vbt=0,5). Тогда в стадии образования трещин прирост напряжений в ненапрягаемой и напрягаемой арматуре составляет соответственно

crc= (Eb/Eb)=Rblt ser фы, (8.1)

<3p crc = Г'Ы £-sp = ser aplVbli (8-2)

В стадии образования нормальных трещин приращение усилий в напрягаемой и ненапрягаемой арматуре соответственно равны

NSp — Gp, crc Asp — Rbli ser Asp <Хр/\ы, (8.3)

Ns=vSi mAs= Rbl S£„ As a/vbt. (8.4) В данной стадии растягивающее усилие в бетоне

N^R^A. (8.5) Сопротивление образованию трещин

Кгс=К,+КР+К+r=Rbl. ser [а+2 (Ар +А а)]+р. (8.6)

В связи с наличием случайных эксцентриситетов, возникающих из-за неточного положения арматуры, неоднородности бетона по сечению элемента и других причин, сопротивление Ncrc по (8.6) рекомендуется снижать на 20...30%.

Расчет по образованию трещин центрально обжатых элементов при центральном растяжении силой N должен производиться из условия JV ^ JVtrt, где Ncrc — по (8.6). При расчете составных и блочных элементов, выполняемых без применения клея в швах, значение Rhl ser принимается равным нулю.

33.Расчет по образованию трещин нормальных к продольной оси элемента.

См 32

34.Предварительное напряжение в арматуре и бетоне. Виды потерь предварительного напряжения.

Начальные предварительные напряжения в арматуре и бетоне не остаются постоянными, с течением времени они уменьшаются. Различают первые потери предварительного напряжения в арматуре, происходящие при изготовлении элемента и обжатии бетона, и вторые потери, происходящие после обжатия бетона.

Первые потери

1. Потери от релаксации напряжений в арматуре при натяжении на упоры зависят от епособа натяжения и вида арматуры:

при механическом способе натяжения, МПа: высокопрочной арматурной проволоки и канатов, стержневой арматуры; при электротермическом и электротермомеханическом способах натяжения: высокопрочной арматурной проволоки и канатов, стержневой арматуры.

2. Потери от температурного перепада, т. е. от разности температуры натянутой арматуры и устройств, воспринимающих усилие натяжения при пропаривании или прогреве бетона.

3. Потери от деформации анкеров, расположенных у натяжиых устройств вследствие обжатия шайб, смятия высаженных головок, смещения стержней в зажимах или в захватах при механическом натяжении на упоры.

4. Потери от трения арматуры:

а) о стенки каналов или поверхность конструкции при натяжении на бетон

б) об огибающие приспособления при натяжении на упоры

5. Потери от быстронатекающей ползучести бетона зависят от условий твердения, уровня напряжений и класса бетона; развиваются они при обжатии (и в первые 2—3 ч после обжатия).

Вторые потери

6. Потери от релаксации напряжений в арматуре при натяжении на бетон высокопрочной арматурной проволоки и стержневой арматуры принимаются такими же, как и при натяжении на упоры. 8. Потери от усадки бетона и укорочения элемента зависят от вида бетона, способа натяжения арматуры, условий твердения.

7. Потери от ползучести бетона (следствие соответствующего укорочения элемента) зависят от вида бетона, условий твердения, уровня напряжений

8. Потери от смятия бетона под витками спиральной или кольцевой арматуры (при диаметре труб, резервуаров до 3 м)

9. Потери от деформаций обжатия стыков между блоками сборных конструкций.

Для конструкций, эксплуатируемых при влажности воздуха окружающей среды ниже 40 %, потери от усадки и ползучести бетона увеличиваются на 25 %. Для конструкций, эксплуатируемых в районах с сухим жарким климатом, эти потери увеличиваются на 50 %.

При натяжении арматуры на упоры учитывают:

первые потери — от релаксации напряжений в арматуре, температурного перепада, деформации анкеров, трения арматуры об огибающие приспособления, деформации стальных форм, деформации бетона от быстронатекающей ползучести;

вторые потери — от усадки и ползучести.

При натяжении арматуры на бетон учитывают:

первые потери — от деформации анкеров, трения арматуры о стенки каналов (или поверхности бетона конструкций);

вторые потери — от релаксации напряжений в арматуре, усадки и ползучести бетона, смятия бетона под витками арматуры, деформации стыков между блоками.

Суммарные потери при любом способе натяжения могут составлять около 30 % начального предварительного напряжения. В расчетах конструкций суммарные потери должны приниматься не менее 100 МПа.

35.Подбор сечения и проверка несущей способности 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 формуле:

Выбрав 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 сочетанием М и Q, следует использовать упругопластическую работу материала и проверять их прочность по формулам:

- при изгибе в одной из главных плоскостей:

- при изгибе в двух главных плоскостях

36.Приведите схему нагрузок действующих на колонну крайнего ряда.

См. впереди

37.Приведите конструктивные формы колонн одноэтажных промышленных зданий, конструирование и расчет.

Колонны для одноэтажных промышленных зданий чаще бывают прямоугольного сечения (см. рис. ниже). Они могут быть без консолей 1 и с консолями 2 для подкрановых балок. Сечения колонны с консолями 2 большей частью бывают прямоугольными и переменных размеров: сечение колонны до консоли подкрановой балки имеет большие размеры, выше консоли — меньшие. Ширина сечения колонн принята равной 400—500 мм.

Более экономичными являются двухветвевые колонны 3, применяемые в цехах с пролетами 18; 24 и 30 ж и с тяжелыми мостовыми кранами.

В одноэтажных промышленных зданиях применяют обычно унифицированные сплошные железобетонные одноветвевые колонны прямоугольного сечения (рис. 16.5, a) и сквозные двухветвевые (рис. 16.5, б). Прямоугольные унифицированные колонны могут иметь размеры сечения: 400х400, 400х600, 400х800, 500х500, 500х800 мм, двухветвевые – 500х1000, 500х1400, 600x1900 мм и др.

Высоту колонн подбирают в зависимости от высоты помещения Н и глубины их заделки а в стакан фундамента. Заделка колонн ниже нулевой отметки в зданиях без мостовых кранов равна 0,9 м; в зданиях с мостовыми кранами 1,0 м – для одноветвевых колонн прямоугольного сечения, 1,05 и 1,35 м – для двухветвевых колонн.

Для укладки подкрановых балок на колоннах устраивают подкрановые консоли. Верхнюю надкрановую часть колонны, поддерживающую несущие элементы покрытия (балки или фермы), называют надколонником. Для крепления несущих элементов покрытия к колонне в верхнем ее торце закрепляют стальной закладной лист. В местах крепления к колонне подкрановых балок и стеновых панелей (рис. 16.7) располагают стальные закладные детали. Колонны с элементами каркаса сопрягают сваркой стальных закладных деталей с последующим их обетонированием, причем в колоннах, расположенных по наружным продольным рядам, предусматривают также стальные детали для крепления к ним элементов наружных стен.

38.Материалы для изготовления металлических конструкций.

Материалы, применяемые для изготовления металлоконструкций, должны обеспечивать их надёжную работу в течение расчётного срока службы с учётом заданных условий эксплуатации и влияния температуры окружающего воздуха.

Выбор основных и сварочных материалов производится по обязательному Приложению Г и Д.

При выборе материала используемого в металлоконструкциях необходимо учитывать температуру воздуха наиболее холодной пятидневки района установки, согласно СНиП 23-01 при этом категория углеродистых и низколегированных сталей должна быть не ниже рекомендуемых в приложении Г, сварочных материалов - в приложении Д.

На предприятии-изготовителе металлоконструкций материалы до запуска в производство должны приниматься техническим контролем При этом проверяется: соответствие материалов требованиям чертежа, настоящего стандарта и стандартов на материалы

По химическому составу и механическим свойствам материалы должны удовлетворять требованиям государственных стандартов, технических условий.

Качество и свойства основных и сварочных материалов, поступающих на предприятие-изготовитель металлоконструкций должны быть подтверждены сертификатами заводов-поставщиков.

При неполноте или отсутствии сертификатных данных применение материалов допускается только после проведения предприятием-изготовителем металлоконструкций необходимых испытаний и исследований, подтверждающих полное соответствие материалов требованиям стандартов или технических условий

39.Произведите сбор нагрузок на 1м² покрытия в табличной форме, место строительства г. Саранск.

Здание имеет полный металлокаркас;

Здание проектируется каркасное.

Размеры здания в плане 24х60м;

Сетка колонн 24х6м;

Фундаменты - отдельные железобетонные

Покрытие - стальной проф лист, утеплитель, трехслойные панели покрытия;

Несущие конструкции покрытия стальные фермы пролетом 24 м;

Стальные прогоны при шаге ферм 6м-швелер №16

Ограждающие трехслойные панели покрытия опираются на стальные прогоны с шагом 3м;

Сечение стальных колонн двутавр №50

По периметру здания цокольная стеновая панель из керамзитобетона толщиной 300мм и высотой 1,2м,опирающаяся на фундаментную балку;

между поверхностями стен и конструкциями каркаса должен предусматриваться зазор не менее 20 мм;

В межферменном пространстве покрытия размещают различные трубопроводы, осветительную арматуру и др. По продольным стенам предусмотрено ленточное остекление от отметки +1,2 до +3,6 метра. Торцевые стены без остекления.

2. Определение сейсмичности строительной площадки и сбор нагрузок

Требуется рассчитать конструкции здания, при его привязке к площадке строительства.

Согласно СНиП II-7-81* (Строительство в сейсмических районах) в разделе Общее сейсмическое районирование территории Российской Федерации ОСР-97” (Список населенных пунктов) по карте ОСР-97-В-5% сейсмичность района ст. составляет 8 баллов (Карта В - объекты повышенной ответственности и особо ответственные объекты. Решение о выборе карты при проектировании конкретного объекта принимается заказчиком по представлению генерального проектировщика, за исключением случаев, оговоренных в других нормативных документах).

Определение сейсмичности площадки строительства производим на основании сейсмического микрорайонирования для III категории групп по сейсмическим свойствам. Сейсмичность площадки строительства при сейсмичности района 8 баллов, составляет 9 баллов.

Сбор нагрузок

Сбор нагрузок производим на 1 м2 покрытия здания.

Сбор нагрузок производим в табличной форме и представлен в таблице 2.1.

Таблица 1- Нагрузка на 1м2 покрытия

Вид нагрузки	Нормативная нагрузка, Н/м2	Коэффициент надёжности по нагрузке	Коэффициент сочетания	Вычисление	Расчётная нагрузка, Н/м2
снеговая	0,9	1,4	0,5	0,9*1,4*0,5*24*60	907,2
кровли	0,75	1,2	0,9	0,75*1,2*0,9*24*60	1166,4
профилированного настила	0,15	1,05	0,9	0,15*1,05*0,9*24*60	204,12
прогонов	0,1	1,05	0,9	0,1*1,05*0,9*24*60	136,08
утеплитель	0,1	1,2	0,9	24*60*0,1*1,2*0,9	155,52
конструкции покрытия	0,4	1,05	0,9	0,4*1,05*0,9*24*60	544,32
От участков стен выше верха колонн	2,65	1,1	0,9	2,65*1,1*0,9*2,1*(24+60)*2	925,57
От? веса					4039,21
колонн	11,34	1,05	0,9	0,25*11,34*1,05*0,9*22	58,93
фахверковых стоек	9,4	1,05	0,9	0,25*0,4*1,05*0,9*6	0,58
связей между колоннами	0,04	1,05	0,9	0,25*0,04*24*60*1,05*0,9	13,61
Участков стен расположенных в пределах высоты колонн	2,65	1,1	0,9	0,25*(2,65*(1,8+0,8)*(24+60)*2+2,4*24*2*2,65+2,4*60*2*0,35)*0,9*1,1	790,26
Итого					4903,32

40.Подкрановые балки: конструирование, расчет.

При конструировании усиления необходимо предусмотреть мероприятия по снижению концентрации напряжений и обеспечению усталостной прочности, в частности, не допускается использование прерывистых швов и электрозаклепок. В отличие от обычных балок, усиление которых связано чаще всего с необходимостью повышения общей несущей способности, при усилении подкрановых балок в некоторых случаях при увеличении давления колес крана возникает задача повышения также местной прочности и устойчивости стенки, В общем случае повышение крановой нагрузки приводит к увеличению давления колеса крана, изгибающих моментов и поперечных сил в балках.

Рассмотрим основные способы усиления подкрановых балок, вызванные необходимостью повышения их несущей способности при увеличении крановых нагрузок. Как и для обычных балок усиление подкрановых конструкций может быть выполнено увеличением сечения, изменением конструктивной схемы или комбинированным способом, Выбор способа усиления зависит от необходимой степени повышения несущей способности и конкретных условий производства работ (возможность доступа к конструкциям и использования механизмов, удобство крепления элементов усиления, планируемый срок выполнения и т.д.).

В подкрановых балках без тормозных конструкций при небольшом увеличении крановой нагрузки (на 5—10%) для снижения напряжений в верхнем поясе могут быть использованы схемы а и б. При большом увеличении нагрузок необходимо усиление также и нижнего пояса. Эти схемы просты в осуществлении, не требуют демонтажа рельса и могут выполняться без остановки технологического процесса, а приварка элементов усиления в нижнем положении позволяет обеспечить качественное выполнение швов.

Для усиления подкрановых балок с тормозными конструкциями могут использоваться схемы. Усиление по схеме г удобно в использовании с точки зрения выполнения сварных швов, однако имеет ряд недостатков; необходим демонтаж рельса; для обеспечения постоянной отметки подошвы рельса верхний пояс должен быть усилен по всей длине участка, что приводит к увеличению расхода стали; в соединительных швах верхнего пояса, выполненного в виде пакета листов, как показывают результаты обследования, даже при среднем режиме работы кранов появляются трещины.

Расчет подкрановых балок во многом аналогичен расчету обычных балок. Однако подвижная нагрузка, вызывающая большие местные напряжения под катками крана, воздействие не только вертикальных, но и горизонтальных боковых сил, динамичность нагрузки и многократность ее приложения приводят к ряду особенностей расчета подкрановых балок.

Ниже показаны особенности расчета подкрановых балок, связанные со спецификой их работы.

Расчетные усилия (наибольшие изгибающие моменты и поперечные силы) в подкрановых балках находят от нагрузки двух сближенных кранов наибольшей грузоподъемности.

Так как нагрузка подвижная, то сначала нужно найти такое положение ее, при котором расчетные усилия в балке будут наибольшими.

Наибольший изгибающий момент в разрезной балке от заданной системы сил возникает, когда равнодействующая всех сил, находящихся на балке, и ближайшая к ней сила равно удалены от середины пролета балки; при этом наибольший изгибающий момент будет находиться под силой, ближайшей к середине пролета балки (правило Винклера).

Поскольку сечение с наибольшим моментом расположено близко к середине пролета балки, значение можно определить, пользуясь линией влияния момента в середине пролета. Погрешность не превышает 1-2 %.

Наибольшая поперечная сила в разрезной балке будет при таком положении нагрузки, когда одна из сил находится непосредственно у опоры, а остальные расположены как можно ближе к этой же опоре.

В неразрезных подкрановых балках наибольшие усилия определяют загружением линий влияния, построенных для опорных и промежуточных сечений.

Балку разбивают на 8-10 равных частей. В каждом сечении путем наиболее невыгодного загружения линии влияния определяют максимальные значения моментов и поперечных сил и строят огибающие эпюры.

Расчетные значения изгибающего момента и поперечной силы от вертикальной нагрузки определяют по формулам:

Значения коэффициента, учитывающего влияние веса балки.

Расчетный изгибающий момент и поперечную силу от горизонтальной поперечной нагрузки находят при том же положении кранов. Поэтому при кранах одинаковой грузоподъемности и можно определить из соотношения горизонтальных и вертикальных сил от колеса:

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 и нормальные напряжения в такой балке можно определить по формуле:

аким образом, верхний пояс балки работает как на вертикальную, так и на горизонтальную нагрузку, и максимальные напряжения в точке А, можно определить по формуле:

соответственно в нижнем поясе

Проверка прогиба подкрановых балок производится по правилам строительной механики или приближенным способом. С достаточной точностью прогиб разрезных подкрановых балок может быть определен по формуле:

Устойчивость стенки подкрановой балки проверяется с учетом местных нормальных напряжений по формуле:

41.Приведите конструкции и расчет узлов ферм из спаренных уголков, широкополочных тавров и из одиночных уголков.

Легкие фермы

Чтобы избежать дополнительных напряжений от расцентровки осей стержней в узлах, необходимо стремиться центрировать стержни в узлах по осям, проходящим через их центры тяжести с округлением до 5 мм.

Узловые моменты, являющиеся следствием расцентровки стержней в узлах, определяются как произведение нормальных усилий стержней и внешних узловых сил на их плечи до точки пересечения осей пояса и одного или двух раскосов.

Резку стержней решетки производят, как правило, нормально к оси стержня, для крупных стержней допускают косую резку с целью уменьшения размеров фасонок. Чтобы уменьшить сварочные напряжения в фасовках, стержни решетки не доводятся до поясов на расстояние а = 6t? 20мм, но не более 80 мм (здесь t-толщина фасонки в мм). Между торцами стыкуемых элементов поясов ферм, перекрываемых накладками, следует оставлять зазор не менее 50 мм.

Толщину фасонок выбирают в зависимости от величины действующих усилий (табл. 9.2) и принятой толщины сварных швов. При значительной разнице усилий в стержнях решетки можно принимать две толщины в пределах отправочного элемента. Допустимая разница толщин фасонок в смежных узлах равна 2 мм.

Необходимо стремиться к простейшим очертаниям фасонок, чтобы упростить их изготовление и уменьшить количество обрезков. Стропильные фермы пролетом 18-36 м разбивают на два отправочных элемента с укрупнительными стыками в средних узлах. Стыки для удобства укрупнительной сборки и изготовления целесообразно проектировать так, чтобы правая и левая полуфермы были взаимозаменяемы.

При проектировании ферм со стержнями из широкополочных двутавров и тавров, из замкнутых гнутосварных профилей или из круглых.

2. Фермы из одиночных уголков

В легких сварных фермах из одиночных уголков узлы можно проектировать без фасонок и стержни решетки приваривать непосредственно к полке поясного уголка угловыми швами. Для сближения с одной плоскостью центров тяжести решетки и поясов целесообразно прикреплять к внутренней грани полки пояса. Уголки следует прикреплять обваркой по контуру. Допускается приварка уголка одним фланговым (у обушка) и лобовыми швами. Допускается центрация осей стержней решетки на обушок пояса. Если для прикрепления стержней решетки непосредственно к полке поясов не хватает места, то к полке пояса приваривают планку, создающую в узле необходимое уширение. Швы, прикрепляющие уголок, рассчитывают в соответствии с указаниями.

3. Фермы из парных уголков

В фермах со стержнями из двух уголков, составленных тавром, узлы проектируют на фасовках, которые заводят между уголками. Стержни решетки прикрепляют к фасовке фланговыми швами. При креплении фланговыми швами требуемые площади швов распределяются 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 20мм.

К поясу фасонки рекомендуется прикреплять сплошными швами минимальной толщины. Где это возможно, фасонки выпускают за обушки поясных уголков на 10-15 мм.

Швы, прикрепляющие фасовку к поясу, рассчитывают на разность усилий в смежных панелях пояса:

В месте опирания на верхний пояс прогонов или кровельных плит фасонки не доводят до обушков поясных уголков на 10-15 мм, и это место не заваривают.

Чтобы прикрепить прогоны, к верхнему поясу ферм приваривают уголок с отверстиями для болтов. В местах опирания крупнопанельных плит верхний пояс стропильных ферм усиливают накладками толщиной t=12 мм, если толщина поясных уголков менее 10 мм при шаге ферм 6 м и не менее 14 мм при шаге ферм 12 м.

Во избежание ослабления сечения верхнего пояса не следует приваривать накладки поперечными швами.

Если к узлу приложена сосредоточенная нагрузка, то швы, прикрепляющие фасонку к поясу, воспринимают равнодействующее усилие от давления нагрузки F и разности усилий в смежных панелях. В этом случае требуемую площадь швов (при нагрузке F, перпендикулярной поясу) можно определить из формулы:

Зная длину швов, по формуле (9.25) можно получить катет условного шва kШ. Задавшись катетом углового шва kШ, можно получить требуемую длину швов.

В фермах с раскосной решеткой фасовке следует придавать очертание прямоугольной трапеции. Такие фасонки вырезают из листа с минимальным количествам обрезков и при наименьшей протяженности резов.

Для плавной передачи усилия от стержней решетки на пояс фасовку выпускают за стойку под углом не менее 15°.

Если в узлах ферм размещаются стыки поясов, то их следует перекрывать специальными накладками, не включая, как правило, в работу стыка фасонку, работающую на перераспределение усилий между стержнями, примыкающими к узлу. Можно фасонку включать в работу стыка, если продолжить ее за узел фермы.

Стык поясов можно перекрывать листовыми накладками, расположенными по выступающим полкам уголков, или уголковыми накладками со срезанной полкой и обработанными обушками.

В стержнях таврового сечения из двух уголков между уголками ставят прокладки для связи стержней между собой и обеспечения их совместной работы.

Расстояние между прокладками не должно превышать 40 i для сжатых стержней и 80 i для растянутых стержней (i-радиус инерции одного уголка относительно оси параллельной прокладке). При этом в пределах длины одного сжатого элемента решетки следует ставить не менее двух прокладок.

Опорный узел легких ферм при свободном опирании их на нижележащую конструкцию состоит из опорной плиты и фасонки.

Давление фермы на опорную плиту передается через фасонку и опорную стойку, образующих жесткую опору крестового сечения. Оси пояса и опорного раскоса центрируют на ось опорной стойки; таким образом, опорная реакция фермы проходит через центр жесткого креста.

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

Швы, прикрепляющие опорную стойку к фасонке, при обычной квадратной опорной плите рассчитывают на усилие, равное половине опорного давления.

Площадь опорной плиты определяют по несущей способности материала опоры:

Толщину опорной плиты определяют из условия опирания ее на два канта, так же как в базах колонн.

В опорной плите устраивают отверстия для анкеров.

Чтобы делать подвижку ферм при установке их в проектное положение в случае несовпадения заложенных в опоры анкеров центрами отверстий, диаметр отверстий принимают в 2-2,5 раз больше диаметре анкеров.

Анкерные отверстия прикрывают прямоугольными шайбами, которые после установки фермы приваривают к опорной плите.

Расстояние между нижним поясом и опорной плитой должно быть достаточным для удобной приварки обушков нижнего пояса к фасонке, чтобы усилие с нижнего пояса плавно перешло на фасонку. Обычно это расстояние принимают не меньше ширины горизонтальной полки уголков нижнего пояса или не менее 150 мм.

Опорный узел при опирании фермы на уровне верхнего пояса конструируют аналогично.

Стремление повысить экономическую эффективность покрытий промышленных зданий массового строительства с пролетами 24 и 30 м привело к созданию новых конструктивных решений стропильных ферм с использованием широкополочных тавров и двутавров, гнутосвар-ных профилей прямоугольного сечения, одиночных уголков и углотавров (комбинированное сечение из горячекатаного швеллера и уголка).

Общий признак этих покрытий — беспрогонное решение кровли с непосредственным опиранием профилированного настила на верхние пояса стропильных ферм. Шаг стропильных ферм, исходя из несущей способности профилированного настила, принят 3 или 4 м. Стропильные фермы опираются на подстропильные пролетом 12 м. Стропильные и подстропильные фермы разработаны с параллельными поясами и имеют уклон кровли 1,5 %. Из вновь разработанных конструкций наиболее универсальны фермы из широкополочных тавров и двутавров (ЦНИИпроектстальконструкция) (98). Они успешно могут использоваться с покрытиями из профилированного и железобетонного настила. В стропильных фермах этого типа пояса выполняют из широкополочных тавров, а решетку — из парных уголков. Существенный недостаток типовой схемы решетки (98)—необходимость устройства уширений в узлах в виде листовых фасонок, привариваемых к стенке тавра. Для плотного прилегания уголков решетки сварной шов в месте стыка должен быть тщательно обработан. Избежать узловых уширений можно в случае применения решетки из одиночных уголков, швеллеров или тавров, когда в узле сходятся только два элемента — при треугольной без стоек, раскосной или крестовой типах решетки.

Заводские узлы ферм с широкополочиыми таврами выполняют по технологии, характерной для традиционных ферм из парных уголков. Монтажные стыки решают на сварке при помощи двух пар накладок — вертикальных, приваренных по одной к каждой полуферме на заводе, и горизонтальных, привариваемых на строительной площадке. Точность установки накладок обеспечивается предварительным сопряжением их с поясами при помощи болтов нормальной точности.

42.Подкрановые конструкции. Особенности действительной работы и нагрузки действующие на нее.

Комплекс подкрановых конструкций промышленного здания включает в себя: подкрановые балки, тормозные балки или фермы, узлы креплений балок к колоннам, крановый рельс с креплениями и упоры.

Действующая на подкрановую конструкцию нагрузка является подвижной, вследствие чего работа конструкции происходит с переменным или знакопеременным циклом напряжений, что способствует явлению усталости материала. Нагрузка прикладывается в виде сосредоточенных сил, и их значения достигают весьма больших величин — до 70-80 m. Сосредоточенная нагрузка прикладывается последовательно по всей длине балки, что предъявляет требование повышенной надежности не к отдельным местам, передающим большие силовые воздействия, а ко всей конструкции верхней части балки. Характер приложения нагрузки динамический, сопровождающийся рывками и ударами. Этот фактор в большой степени способствует расшатыванию и расстройству подкрановой конструкции в целом и ее соединений.

К головке кранового рельса, установленного на подкрановую конструкцию, приложено вертикальное давление колеса крана Р и боковая сила Т. Измерение действительных величин этих сил показывает, что они часто не соответствуют расчетным значениям, определяемым по действующим нормативным материалам. Экспериментальное измерение боковых сил от кранов показывает, что величина этой силы очень часто бывает значительно больше расчетной.

Величина смещения оси рельса и оси стенки балки e1 регламентирована СНиП 3-В до 15 мм, однако, по данным многочисленных обследований, она почти нигде не выдерживается и часто достигает 30-40 мм.

Весьма часто наблюдаются случаи (при расшатанных креплениях кранового рельса к балке) движения рельса по поясу балки в сторону, перпендикулярную оси балки, при проходе по данному створу крана. Величина такого смещения фиксировалась до 20 мм. Фактическое приложение равнодействующей давления катка крана также не совпадает с осью кранового рельса, образуя дополнительный эксцентриситет, величина которого достигает 5—7 мм.

Таким образом, величина неучитываемого крутящего момента, действующего на верхний пояс подкрановой балки, достигает значительной величины и существенно влияет на действительную работу подкрановой конструкции в процессе эксплуатации.

Наличие на балке сплошного кранового рельса, соединительных накладок между балками, жесткость креплений подкрановых и тормозных балок к колоннам создает частичную неразрезность подкрановых конструкций.

Неразрезность подкрановой конструкции приводит к появлению в ней знакопеременного цикла напряжений, что в условиях специфичности нагрузки на подкрановую конструкцию способствует появлению в ней усталостных трещин. Особенно большое влияние этот фактор оказывает на расстройство креплений подкрановой и тормозной конструкций к колонне. Величина опорного момента от неразрезности балки может достигать весьма большой величины, конструкции же креплений, создавая защемление балок на опоре, не рассчитаны на восприятие этого момента, отсюда неизбежное их расстройство. Экспериментальные измерения углов поворота опорных сечений подкрановых балок как с наличием конструкций креплений подкрановых и тормозных балок к колоннам, так и с отсоединенными креплениями, подтверждают наличие значительного защемления разрезных балок на опорах.

Необходимо отметить, что имеется еще большое количество фактов, усложняющих работу подкрановых конструкций: удары в местах стыков рельсов, наличие остаточных напряжений от сварки, неточность изготовления и монтажа конструкций, перекосы колес крана и т. д. Вся эта совокупность факторов способствует довольно быстрому накоплению повреждений в подкрановых конструкциях и требует большого внимания к ним для обеспечения нормальной работы в процессе эксплуатации.

Опыт эксплуатации подкрановых конструкций позволяет систематизировать наиболее характерные повреждения, которые, вообще говоря, являются типичными для всех подкрановых конструкций, особенно зданий с тяжелым режимом работы.

Наибольшее количество повреждений наблюдается в зоне верхнего пояса балки. Продольные трещины начинаются, как правило, в околошовной зоне или сварном шве, развиваясь далее по основному металлу стенки. Увеличиваясь со временем по длине и соединяясь между собой, продольные трещины иногда достигают величины 2-3 м. Причина появления трещин у верхнего пояса заключается в усталости металла под динамической эксцентрично приложенной нагрузкой, чему способствуют остаточные напряжения от сварки и дефекты шва. Появлению трещины способствуют удары и повышенное местное вертикальное давление из-за разности опорных высот балок. Трещина часто наблюдается у окончания сварного шва короткого ребра жесткости и является следствием скручивания верхнего пояса балки и концентратов у конца шва ребра. Отгибы полок балок вызываются местным приложением монтажных нагрузок и случающимися сходами кранов с рельс. Величина стрелы отгиба достигает 40 -- 60 мм.

В клепаных подкрановых балках наибольшее количество повреждений так же, как и в сварных балках, наблюдается в зоне верхнего пояса. Причины появления продольных трещин те же, что и в сварных балках. Способствует появлению этих трещин также часто наблюдаемое отсутствие подгонки ребер жесткости к верхнему поясу. Однако отсутствие остаточных напряжений от сварки и утолщение верхней части стенки балки полками поясных уголков ставят клепаную балку в более благоприятное положение. Срок службы клепаных балок больше, чем сварных, но они также повреждаются и не являются равнодолговечными по сравнению с другими конструкциями каркаса здания. Реже наблюдаются поперечные трещины в уголке верхнего пояса, идущие, как правило, от заклепочного отверстия к перу уголка. Отгиб полок верхнего пояса происходит из-за тех же причин, что и у сварных балок. Имеет место ослабление заклепок верхнего пояса. Как правило, количество ослабленных заклепок, соединяющих верхний пояс балки с полками уголков, больше, чем заклепок, соединяющих верхний пояс балки со стенкой. Объясняется это, видимо, тем, что заклепки ставятся по расчету только из условия восприятия касательных напряжений, в то время как через них передаются боковые силы с рельса, сопровождающиеся динамичностью, знакопеременностью и ударами.

В тормозных конструкциях как сплошного, так и сквозного типа работа основных элементов происходит довольно надежно. Имеющиеся в этих элементах повреждения носят случайный характер. Часто поврежденными местами являются соединения тормозной конструкции с подкрановой балкой, особенно вблизи опоры. В случае сварных соединений между тормозной и подкрановой конструкциями имеют место трещины в швах; в случае заклепочных соединений — их ослабление. Реже наблюдаются повреждения аналогичного характера в соединениях элементов решетки тормозных ферм с фасонками. Причины этих повреждений заключаются в жесткости крепления тормозных конструкций к колоннам и не учитываемых расчетом возможных силах от деформации верхнего пояса балки; при наличии сплошных тормозных листов трещины могут быть следствием плохого качества сварки.

Часто повреждаемыми местами являются сварные и заклепочные соединения тормозной конструкции с колонной, реже наблюдается расстройство опирания поддерживающей тормозную балку конструкции. Как правило, повреждаются швы или расшатываются заклепки в горизонтальных диафрагмах, соединяющих подкрановую балку с колонной. Особенно быстро расстраиваются общие диафрагмы, значительно меньше повреждений наблюдается у раздельных диафрагм. Основная причина повреждений — несоответствие действительной работы узла с принятой расчетной схемой.

Следует отметить, что вертикальные диафрагмы являются наиболее надежными конструкциями крепления подкрановых балок с колоннами, так как обеспечивают свободу поворота опорного сечения балки. Однако они вследствие большой жесткости в вертикальном направлении сдерживают деформацию обжатия балки на опоре. Это служит одной из главнейших причин отмеченных выше повреждений.

Повреждения кранового рельса заключаются в его износе: срабатывается верхняя и особенно боковые грани рельса, сплющиваются и выкрашиваются концы рельс в местах их стыков. Крепления рельса к балкам лапками или крючьями в процессе эксплуатации ослабляются. Повреждение упоров происходит реже, однако при небрежной эксплуатации или неисправности концевых включателей крана могут иметь место повреждения упоров ударами кранов и даже полный отрыв их от балки. Чрезвычайно большое значение в вопросе повреждения подкрановых конструкций и долговечности их в работе имеет культура эксплуатации этих конструкций. Необходимо внимательно следить за геометрией рельсового пути. Не реже одного раза в год должна производиться горизонтальная и вертикальная геодезическая съемка осей подкранового пути.

Имеющиеся недопустимые отклонения должны быть немедленно устранены рихтовкой рельсов. При этом смещение оси подкранового рельса с оси подкрановой балки не должно превышать 15 мм, в противном случае необходимо произвести рихтовку подкрановых балок.

При производстве геодезических съемок на каждой нитке путей в створах поперечных рам на тормозных площадках наносятся точки базисных прямых, от которых с помощью металлических линеек проверяется положение рельсов в период между годичными геодезическими съемками. Проверка положения подкранового рельса должна производиться один раз в месяц, а в зданиях с тяжелым режимом работы — один раз в 10 дней.

Не меньшее значение имеет правильная геометрия мостового крана: перекос моста и параллельность колес. Перекос моста контролируется измерением диагоналей при монтаже мостового крана, однако в случае быстрой повреждаемости подкрановых конструкций, съедании реборд колес и рельсов перекос необходимо проверить в уже действующих кранах и при его недопустимой величине устранить пересоединением моста с концевыми балками во время ремонта крана.

Вертикальность колеса проверяется с помощью отвеса. Для уменьшения трения между ребордой колеса и гранью кранового рельса полезна смазка этой грани отработанным маслом.

Осмотры состояния подкрановых конструкций должны производиться один раз в месяц, а в зданиях с тяжелым режимом работы — один раз в 10 дней.

43.Приведите компоновку и подбор сечений сквозных внецентренно-сжатых металлических колонн.

Сечения сквозных колонн компонуют из двух ветвей. Сечения средних колонн - симметричные в виде широкополочных двутавров типа Б или Ш или сварных. В крайних колоннах для облегчения крепления стеновых панелей шатровая ветвь может быть выполнена швеллерного сечения. Соединительную решетку рекомендуется применять двухплоскостную из одиночных уголков. Решетка должна быть раскосная без стоек, чтобы в элементах решетки не возникали дополнительные усилия от обжатия поясов.

Сечение внецентренно сжатой сквозной колонны обычно подбирают в следующем порядке.

По формулам (14.7) и (14.8) определяют ориентировочно усилия в ветвях колонны. Так как заранее положение центра тяжести сечения неизвестно, то предварительно принимают y1 (0,45...0,55)h0; y2 (0,55...0,45) h0 и h0 = h (размер h установлен при компоновке рамы).

Положение центра тяжести сквозной колонны несимметричного сечения более точно можно определить в предположении, что площади ветвей пропорциональны усилиям в них, из решения уравнения

(14.12)

и компонуют сечения ветвей. Ширину ветви для обеспечения устойчивости колонны из плоскости рамы принимают 1/20-1/30 длины ветви (длины колонны или ее участка из плоскости рамы). Ветви колонны работают на центральное сжатие, поэтому местная устойчивость полок и стенки обеспечивается так же, как и в центрально-сжатых колоннах.

44.Типы металлических ферм покрытия. Типы сечений стержней легких ферм.

Металлической фермой называют систему стержней (обычно прямолинейных), соединенных между собой в узлах и образующих геометрически неизменяемую конструкцию

Металлические фермы бывают плоскими (все стержни лежат в одной плоскости) и пространственными. Известны типовые фермы покрытия:

- металлические фермы покрытия типа "Молодечно" и типа "Stilios" с уклоном кровли 10% и 1,5% и пролетами 9, 12, 15, 18, 21, 24 и 30 м. Фермы с уклоном в 10%, как правило, используются для холодной кровли. Для теплой кровли, как правило, используются фермы с уклоном 1,5-5%.

В фермах пространственной формы (башнях, мачтах, стрелах кранов и т. п.), где пояс является общим для двух перпендикулярных ферм, простейшим типом сечения пояса является одиночный уголок. Крестовое сечение из двух уголков применяется в поясах решетчатых башен и мачт, когда площади одного уголка оказывается недостаточно. Сечения из одиночных уголков применяются также для слабонагруженных стержней решетки ферм. Разработанные типовые решения стропильных ферм из одиночных уголков позволяют экономить металл и снижать трудоемкость. Нужно учитывать, что стропильные фермы со стержнями из одиночных уголков в своей плоскости не имеют оси симметрии. Для уменьшения асимметрии решетка прикрепляется к поясным уголкам с внутренней стороны. Все же такое решение сопряжения поясов с решеткой создает условия для закручивания пояса, которое должно погашаться надежным закреплением пояса связями.Сжатые стержни из двух уголков как при равных, так и при различных расчетных длинах легко скомпоновать равноустойчивыми в двух взаимно перпендикулярных направлениях.

Жесткость сечения, характеризуется его радиусами инерции, которые прямо пропорциональны генеральным размёрам сечения и могут быть приближенно выражены для таврового сечения из двух уголков соотношениями.

Если расчетная длина стержня фермы одинакова в плоскостях x-x и y-y (опорные раскосы, пояса стропильных ферм, закрепленные в каждом узле кровельными плитами), то из условия равноустойчивости при работе стержня на продольный изгиб необходимо, чтобы радиусы инерции относительно обеих осей были равны, т. е.. Для этого нужно расположить неравнополочные уголки большими полками вместе.

Тавровое сечение из двух уголков, составленных вместе меньшими полками, употребляется в случаях, когда расчетная длина стержня вне плоскости фермы в, 2 раза больше, чем в плоскости. В таком сечении b?3h и, следовательно,, т. е. жесткость стержня вне плоскости также в 2 раза больше, чем в плоскости ферм.

Тавровое сечение из двух равнополочных уголков является наиболее распространенным для стержней решетки. Это сечение обеспечивает равноустойчивость сжатых стержней решетки так как имеет большую жесткость вне плоскости фермы (относительно оси У-У), что отвечает большей расчетной длине сжатого раскоса вне плоскости фермы (см. § 4). Действительно, в таком случае, что соответствует указанному соотношению расчетных длин.

Современные типовые решения стропильных ферм имеют несколько видов. Остаются типовые решения со стержнями из двух прокатных уголков, имеются трубчатые фермы, у которых пояса и решетка выполняются из электросварных труб. Толщину стенки труб поясов рекомендуется принимать не менее 1/45-1/50 диаметра и, как правило, на 1-2 мм больше минимальной толщины, принимаемой для трубчатых стержней решетки. Трубчатые фермы используются при строительстве башен, мачт, кранов открытых эстакад и т. п.

Большим преимуществом трубчатых стержней является их хорошая обтекаемость.

Благодаря обтекаемости ветровые давления на них меньше, на них мало задерживаются грязь и влага, поэтому они более стойки против коррозии, их легко очищать и окрашивать, что также повышает долговечность.

45.Приведите принцип расчета баз центрально- и внецентренно сжатых колонн.

Центрально-сжатые колонны (рис. 8.1, а) а) применяются для поддержания междуэтажных перекрытий и покрытий зданий, в рабочих площадках, путепроводах, эстакадах и т. п. Центрально-сжатые стержни работают в составе конструктивных элементов и комплексов тяжелых решетчатых ферм и рам (рис. 8.1, 6), сжатых элементов вантовых систем и т. п.

Колонны передают нагрузку от вышележащей конструкции на фундаменты и состоят из трех частей, определяемых их назначением:

Расчет и конструирование основного элемента центрально-сжатых колонн и стержней производятся одинаково.

Узлы примыкания центрально-сжатых стержней с другими элементами конструктивного комплекса (рис. 8.1,6) зависят от вида конструкции и рассмотрены в соответствующих главах. Колонны и сжатые стержни проектируют почти исключительно стальными. Применять алюминиевые сплавы в сжатых стержнях, как правило, нерационально из-за плохой работы сплавов на продольный изгиб вследствие низкого модуля упругости. Однако в общем конструктивном комплексе, выполняемом из алюминиевого сплава, могут быть запроектированы и сжатые стержни из сплава.

Хорошо работают на центральное сжатие и экономны по затрате металла трубобетонные колонны, стержень которых состоит из стальной трубы, заполненной бетоном.

По статической схеме и характеру нагружения колонны могут быть одноярусные и многоярусные. Колонны и сжатые стержни бывают сплошными или сквозными.

Расчет плит баз выполняют на расчетный отпор фундамента, который предполагается распределенным по всей площади опорной плиты.

46.Расчет анкерного болта.

Нагрузки, действующие на болты, по характеру воздействия подразделяются на статические и динамические.

лощадь поперечного сечения болтов по резьбе Аsa следует определять по формуле

Для сквозных стальных колонн, имеющих раздельные базы (черт. 22), величина расчетной нагрузки Р, приходящаяся на один болт, определяется по формуле

P = (0,5 N - M/h) / n,

Расчетное усилие Р в анкерном болте рекомендуется определять по формуле

P = (Rb bb x - N) / n,

Высота сжатой зоны х ограничивается условием

х / la £ xR,

где xR = (0,85 - 0,008Rb)/{1 + Rba [1 - (0,85 - 0,008Rb)/1,1]/400}

Болты следует затягивать, как правило, с контролем величины крутящего момента М, значение которого следует определять по формуле

M = V x

Для сквозных стальных колонн, имеющих раздельные базы под ветви колонны, сдвигающая сила Q, действующая в плоскости изгибающего момента, воспринимается силой трения под сжатой ветвью колонны и определяется по формуле

Q £ f (0,5 N + M / h)

Для стальных колонн сплошного типа, а также для сквозных колонн при действии сдвигающей силы из плоскости изгибающего момента, сдвигающая сила воспринимается трением от силы затяжки болтов и определяется по формуле

Q £ f (0,25 n Asa Rba + N),

47.Приведите расчет прогона сплошного и сквозного сечения

Сквозноем сечение

Расчёт на прочность сечений в местах крепления растянутых элементов из одиночных уголков, прикрепляемых одной полкой болтами, следует выполнять по формуле

Расчёт на устойчивость элементов сплошного сечения при центральном сжатии силой N, следует выполнять по формуле

Значение коэффициента d в формуле (8) следует вычислять по формуле

d = 9,87(1 – a + b ) + 2, (9)

Сплошные прогоны выполняются по разрезной и неразрезной схемам. Хотя при неразрезной схеме расход стали на прогоны меньше, в целях упрощения монтажа чаще применяются разрезные прогоны.

При малоуклонной кровле (i=1,5 %) работа прогонов ничем не отличается от работы обычных прокатных балок на вертикальную нагрузку; аналогичен также и расчет.

При кровле с большим уклоном прогоны, расположенные на скате, работают на изгиб в двух плоскостях (косой изгиб). Вертикальная нагрузка q от кровли может быть разложена на действующую в плоскости большей жесткости прогона qХ, и скатную составляющую qУ. Хотя при применяемых уклонах кровли скатная составляющая невелика, напряжения от нее вследствие малой жесткости прогона относительно оси у-у получаются большими. Чтобы уменьшить изгибающий момент от скатной составляющей, прогоны раскрепляют тяжами из круглой стали диаметром 18-22 мм, уменьшающими расчетный пролет прогона в плоскости ската. Тяжи ставят между всеми прогонами, за исключением конькового. В панелях у конька тяжи крепятся к стропильной ферме или к коньковому прогону вблизи опор. По коньку устанавливается прогон с увеличенной в горизонтальной плоскости жесткостью или спаренные прогоны, соединенные между собой.

В зданиях с фонарями, имеющих перепады высот по длине или ширине, расчетная снеговая нагрузка не является равномерной по ширине пролета здания и существенно увеличивается у перепадов высот (снеговые мешки), что представляет особую опасность для прогонов и учитывается коэффициентом с>1.

Значения изгибающих моментов в плоскости меньшей жесткости прогона зависят от числа тяжей. При шаге ферм 6 м обычно ставят один тяж, при шаге 12 м и крутом скате лучше поставить два.

При постановке одного тяжа расчетный момент МУ в плоскости ската находится как опорный момент в двухпролетной неразрезной балке (в том же сечении, где МХ максимален).

Если кровельный настил крепится к прогонам жестка и образует сплошное полотнище (например, плоский стальной лист, приваренный к прогонам, стальной профилированный настил, прикрепленный к прогонам самонарезающими болтами и соединенный между собой заклепками и т. п.), то скатная составляющая будет восприниматься самим полотнищем кровли. В этом случае необходимость в тяжах отпадает и прогоны можно рассчитывать только на нагрузку qx Общая устойчивость прогонов обеспечивается элементами крепления кровельных плит или настила к прогонам и силами трения между ними. Однако, как показывают результаты обследования, при свободном опирании кровельных элементов возможна потеря устойчивости прогона.

Прогиб прогонов от нормативной нагрузки проверяют только в плоскости, нормальной к скату, он не должен превышать 1/200 пролета.

Прогоны крепят к поясам ферм с помощью коротышей из уголков, планок, гнутых элементов из листовой стали.

48.Конструкции и расчет узлов ферм.

Дата добавления: 2015-08-18