Металеві конструкції

РОЗРАХУНКОВА ДОВЖИНА ТА ГРАНИЧНА ГНУЧКІСТЬ СТЕРЖНІВ

Стержні ферм працюють переважно на поз­довжні зусилля стиску або розтягу. Для стисне­них стержнів суттєве значення має гнучкість X =

K f...

= -—, від якої залежить стійкість при поздовж-

Гтіп

Ньому згині. Звідси випливає, що несуча здатність стисненого стержня також залежить від його розрахункової довжини le[ = рі, де І — геометрична довжина; р — коефіцієнт, що вра­ховує спосіб закріплення кінців стержня; imin — мінімальний радіус інерції.

Оскільки наперед невідомо, в якому напрямку вигнеться стержень під час втрати стійкості, не­обхідно знати розрахункову довжину та стійкість як у площині ферми, так і в напрямку, перпен­дикулярному до площини ферми, тобто з пло­щини.

Міцність розтягнених стержнів не залежить від їх довжини, проте занадто довгі й тонкі стерж­ні можуть провисати під власною масою, а також деренчати або коливатись під дією другорядних сил. Ось чому гнучкість розтягнених елементів ферм також обмежується нормами, тобто треба знати розрахункову довжину розтягнених стерж­нів у площині і з площини ферми.

Розрахункову довжину стержнів плоских ферм відповідно до норм проектування прий­мають із табл. 6.3, а гнучкість стержнів не по­винна перевищувати граничну Я.1іт, наведену в табл. 6.4.

Таблиця 6.3

Розрахункові довжини стиснених елементів ферм

6.6.2. ТИПИ ПОПЕРЕЧНИХ ПЕРЕРІЗІВ ТА ПІДБІР СТЕРЖНІВ ФЕРМ

Стержні ферм працюють в основному на цент­ральний стиск або розтяг і тому їхній попере - чнии переріз доцільно приимати рівностійким у площинах головних осей.

Для ферм найбільш характерними є перерізи, складені з двох рівнополичкових або нерівнопо - личкових кутників, швелерів або прямокутних труб (рис. 6.10). Для більшої стійкості верхнього стисненого поясу ферм доцільно використовувати нерівнополичкові кутники, встановлюючи ширші полички в горизонтальній площині.

Поперечний переріз всіх елементів ферм може бути виконаний з поодиноких кутників. Останнім часом у будівництві застосовують легкі ферми, виконані повністю з рівнополичкових поодиноких кутників. У таких ферм витрати сталі такі ж, як і у звичайних фермах, але трудомісткість ви­готовлення менша за рахунок меншої кількості деталей. Окрім цього, такі ферми мають більш високу корозійну стійкість і тому використову­ються в приміщеннях з агресивним середовищем.

Порівняно з новими конструктивними рішен­нями ферм з ефективних прокатних, гнутих і гну - тозварних профілів ферми із парних кутників мають більшу масу та трудомісткість виготовлен­ня і тому останнім часом менше застосовуються у практиці. Кутники з розмірами, меншими за 50x4, недоцільно застосовувати, оскільки вони мо­жуть легко погнутися під час перевезення. Най­більш економічними за витратами сталі є ферми з круглих електрозварних труб, проте вони більш трудомісткі у виготовленні, ніж ферми із прямо­кутних труб і поодиноких кутників.

Стержні ферм з алюмінієвих сплавів викону­ються аналогічно до сталевих.

Потрібну площу поперечного перерізу розтяг­неного елемента визначають відповідно до фор­мули

Поперечний переріз розтягнених елементів підбирають з жорстких профілів, щоб ферма не могла деформуватися під час транспортування та монтажу, а також, щоб нижній пояс не провисав від власної маси. Тому норми проектування не допускають гнучкості розтягнених елементів по­над 400.

Потрібну площу поперечного перерізу стисне­ного елемента визначають згідно з формулою

N

Ас al = ---------------------------------- — . (6.5)

Усф Ry

Площа поперечного перерізу стисненого еле­мента залежить від коефіцієнта поздовжнього згину ф, тому розрахунок стиснених елементів ви­конується методом послідовних наближень.

Коефіцієнт поздовжнього згину ф залежить від гнучкості X (табл. 1 додатка 8):

Л let

От­

Ра­

Де Lvf — розрахункова довжина; і = уІ І/А діус інерції поперечного перерізу.

За заданою гнучкістю знаходять відповідне значення ф і потрібну площу перерізу.

Попередньо підбираючи пояси легких ферм, приймають X = 80...60, а для решітки X = 120...100.

Задавшись гнучкістю X, знаходять потрібний радіус інерції перерізу за формулами:

. __ ^І'І. Г. __ іеїу

Ty~ X "

Відповідно за потрібними радіусами інерції та площею таблиць сортаменту вибирають розмір профілю. Невідповідність табличних значень і та А потрібним свідчить про неправильне прийнят­тя X, а звідси і ф. Після цього приймають профіль з проміжним значенням площі та відповідним ра­діусом інерції. Далі в другому наближенні виз­начають гнучкість, коефіцієнт ф та перевіряють стійкість.

Стиснені стержні ферми можуть втратити стійкість як у площині, так і з площини ферми, тому основою для вибору поперечного перерізу профілю є максимальна гнучкість стержня, якій відповідає мінімальний коефіцієнт поздовжнього згину.

Розрахунок вважають закінченим, а попереч­ний переріз економічно підібраним, якщо міц­ність — значення напруження в розтягненому або в стисненому стержні — не перевищує ±5 % розрахункового опору прийнятої сталі для ферми.

Деякі стержні легких форм мають незначні зу­силля. До таких стержнів належать додаткові сто­яки в трикутній решітці, розкоси в середніх па­нелях, елементи зв'язків по верхньому та ниж­ньому поясах ферм тощо.

Поперечний переріз цих стержнів признача­ється залежно від граничної гнучкості, зумовленої вимогами сучасних норм.

Якщо відомі розрахункова довжина стержня їе£ і гранична гнучкість ї1іт, визначають потрібний

... .let.

Радіус інерції г — -— і за сортаментом приймають

-Чіт

Поперечний переріз стержня з найменшою пло­щею.

Підбір перерізів стержнів рекомендується по­давати у вигляді таблиці.