Системы решеток ферм.
Решетка ферм работает на поперечную силу, выполняя функции стенки сплошной балки.
От системы решетки зависит вес фермы, трудоемкость ее изготовления, внешний вид.
1.Треугольная система решетки. В фермах трапецеидального очертания или с параллельными поясами весьма эффективной является треугольная система решетки, дающая наименьшую суммарную длину решетки и наименьшее число узлов при кратчайшем пути усилия от места приложения нагрузки до опоры. В фермах, поддерживающих прогоны кровли или балки настила, к треугольной решетке часто добавляются дополнительные стойки, а иногда и подвески, позволяющие уменьшать, когда это необходимо, расстояния между узлами фермы.
***
2. Раскосная система решетки. При ее проектировании наиболее длинные элементы - раскосы - растянутые, а стойки - сжатые. Это требование удовлетворяется при нисходящих раскосах в фермах с параллельными поясами и восходящих - в треугольных фермах. Однако в треугольных фермах восходящие раскосы образуют неудобные для конструирования узлы и имеют большую длину.
***
3.Шпренгельная решетка. Применяются шпренгельные решетки при больших давлениях с целью уменьшения размера панели фермы . За счет шпренгеля уменьшается длинна раскосов.
***
4.Крестовая решетка. Ее устанавливают на фермы.
***
5.Раскосная решетка более трудоемка чем треугольная, и требует большего расхода материала, так как при равном числе панелей в ферме общая длина раскоской решетки больше ив ней больше узлов. Путь усилия от узла, к которому приложена нагрузка, до опоры в раскоской решетке длиннее, он идет через все стержни решетки и узлы.
***
К таким фермам относят: горизонтальные фермы покрытий производственных зданий, вертикальные фермы башен и т.д.
Одновременно с выбором системы решетки устанавливают размеры фермы. Поскольку нагрузка прикладывается к размерам ферм, панели должны соответствовать расстоянию между элементами, передающими нагрузку на фермы. Размеры панели фермы должны отвечать оптимальному углу наклона. Оптимальный угол наклона раскосов в треугольной решетки составляет примерно 45, в раскосной решетке – 35.
Из конструктивных соображений рационального очертания фасонки в узле и удобство прикрепления раскосов желателен угол близкий к 45. При малых углах фасонки слишком вытянутые.
Связи по фермам.
Сквозная плоская система (ферма) легко теряет свою устойчивость из плоскости. Чтобы придать ферме устойчивость, ее необходимо присоединить к какой-либо жесткой конструкции или соединить связями с другой фермой, в результате чего образуется пространственная устойчивая конструкция.
***
В фермах больших пролетов (более 3 метров) возникают большие прогибы, ухудшающие внешний вид конструкции и недопустимые в условиях эксплуатации. Провисание ферм предотвращается устройством строительного подъема, т.е. изготовление ферм с обратным выгибом, который под действием нагрузки погашается в результате чего ферма принимает проектное погашение.
Определение расчетной нагрузки.
Вся нагрузка, действующая на ферму, обычно бывает приложенной к узлам фермы, к которым прикрепляются элементы поперечной конструкции (например, прогоны кровли или подвесного потолка), передающие нагрузку на ферму. Если нагрузка приложена непосредственно в панели, то в основной расчетной схеме она также распределяется между ближайшими узлами, но при этом дополнительно учитывается местный изгиб пояса от расположенной на нем нагрузки: на опоре (в узле) - как на опоре неразрезной балки; в пролете - как в пролете неразрезной балки с умножением величин моментов на коэффициент 1,2.
Для удобства расчета рекомендуется определять усилия в стержнях ферм отдельно для каждого вида нагрузки. Так, в стропильных фермах следует составлять расчетные схемы отдельно для следующих нагрузок:
-постоянной, в которую входит собственный вес фермы и вес всей поддерживаемой конструкции (кровли с утеплением, фонарей и т. п.);
-временной - нагрузки от подвесного подъемно-транспортного оборудования, нагрузки полезной, действующей на подвешенное к ферме чердачное перекрытие, и т. п.;
-кратковременной, атмосферной - снег, ветер.
Постоянная, временная и снеговая нагрузки относятся к основному сочетанию нагрузок, и расчет на них ведется с учетом установленных значений коэффициентов перегрузки; ветер при расчете обычных стропильных ферм относится к особому сочетанию нагрузок.
Подбор сечений сжатых стержней.
Подбор сечений сжатых стержней начинается с определения требуемой площади:
где N – расчетное сжимающее усилие, действующее в стержне, кН (табл. 2),
- коэффициент предельного прогиба.
Подбор сечения растянутых стержней.
Требуемая площадь сечения растянутого стержня определяется из условия прочности по формуле:
Оформление рабочего чертежа легких ферм (КНД).
На деталеровочном (рабочем) чертеже показывают: фасад, планы верхнего и нижнего поясов, вид с боку, разрезы. Узлы вычерчивают на фасаде в масштабе 1:10-1:15. На чертеже показывают размеры сварных швов и расположения отверстий для болтов. Показывается спецификация деталей для каждого оправочного элемента. В примечании указываются особенности изготовления конструкции, неясные из чертежа.
Общая характеристика каркасов производственных зданий. Основные требования, предъявляемые к их конструкциям.
Современные производства размещаются в многоэтажных и одноэтажных зданиях, схема и конструкция которых достаточно многообразна. По числу пролетов одноэтажные здания бывают: однопролетные многопролетные, с пролетами одинаковой разной высоты.
Каркас, т.е. комплекс несущих конструкций, воспринимающий и передающий на фундаменте нагрузки от веса ограждающих конструкций, технологического оборудования, атмосферные нагрузки и воздействия и т.д. Может выполняться из железобетона, смешанным и стальным. По виду внутрицехового транспорта здания подразделяются на бескрановые, с мостовыми кранами, с подвесными кранами, с подвесными конвейерами.
Многие современные производственные здания характеризуются большими пролетами, большой высотой помещении, большими нагрузками от мостовых кранов. Например, конверторный цех занимает площадь около 3 гектар и представляет собой многопролетное многоэтажное здание с пролетами до 30 м и высотой до 80 м. Здания оборудованы мостовыми кранами грузоподъемностью до 450 тонн.
Требования для производств:
Удобство обслуживания и ремонта.
Нормальная эксплуатация кранового оборудования, включая доступность его досмотра.
Необходимые условия и освещение.
Долговечность конструкций.
Безопасность при пожарах и взрывах.
Большое влияние на работу каркаса здания оказывает кран, являясь динамическим, многократно повторяющимся и большим по величине. Крановые воздействия часто приводят к раннему износу и повреждению конструкций каркасов, подкрановых балок. При проектировании каркасов необходимо учитывать режим работы мостовых кранов. На работу и долговечность строительных конструкций здания большое влияние оказывает внутрицеховая среда. Степень агрессивного воздействия определяется скоростью коррозии(мм в год).