2. Проектирование стропильных конструкций. Безраскосная ферма.

Конструкция безраскосной фермы представляет собой статически неопределимую систему, усилия в элементах которой вычислены ЭВМ или по таблицам без учёта неупругих свойств бетона. В задачу проектирования входят расчёт сечений основных элементов фермы с учётом перераспределения усилий и конструирование арматуры.

Воспользуемся результатами автоматизированного статического расчёта безраскосной фермы марки ФБ 24 I для III снегового района, приведённых в табл.

Для анализа напряжённого состояния элементов фермы построим эпюры усилий N, M и Q от суммарного действий постоянной и снеговой нагрузок (снеговая 1).

Согласно эпюрам усилий N и M наиболее неблагоприятные сочетания усилий для расчета нормативных сечений верхнего и нижнего поясов фермы имеет в контуре с сечениями 4, 5, 6 и 15, 16, а для расчета прочности наклонных сечений в поясах фермы опасными будут 3 и 14.

Нормативные и расчётные характеристики тяжёлого бетона заданного класса В50, твердеющего в условиях тепловой обработки при атмосферном давлении, эксплуатируемого в окружающей среде влажностью 85% (b2 =1): Rbn=Rb,ser= 36 Мпа; Rb=1·27.5=27.5 МПа; Rbtn=Rbt, ser =2.3 Мпа; Rbt =1·1.55 Мпа; Eb = 35000 Мпа; Rbp=35 МПа.

Расчётные характеристики ненапрегаемой арматуры: продольной класса А-II, Rs = Rsc 280 Мпа; Es = 210000 МПа; поперечной диаметром 5 мм класса Вр-I, Es=170000 МПа; Rsw=260МПа; поперечной класса А-I, E =210000 МПа; Rs = 175 МПа.

Нормативные и расчетные характеристики напрягаемой арматуры диаметром 15 мм К-7: Rsn = Rs, ser = 1295 МПа; Rs= 1080 МПа; Es=180000 МПа.

Назначаем величину предварительного напряжения арматуры в нижнем поясе фермы sp =1000МПа. Способ натяжения арматуры – механический на упоры. Так как sp > 0,32·Rs, ser = 414.4 МПа и sp < 0.95·Rs, ser = 1230.25 МПа, то требования условия (2) [4] удовлетворяются.

2.1. Расчёт элементов нижнего пояса фермы.

Сечение 16, нормальное к продольной оси элемента см. рис. 3 N=749.69 кН; M=0.5·21.84=10.92 кН·м.

Расчёт прочности выполняем согласно п. 3.50 [4]. Вычисляем эксцентри- ситет продольной силы еo = M / N=10.94·10³ / 749.69 = 14.47 мм. Поскольку еo < (ho-ap)/ 2 = =(160-60) / 2 = 50 мм, то продольная сила приложена между равнодействующими усилиями в арматуре Sр и S′р с эксцентриситетом е′=еo+h/2-ap=14,57+220/2-50 = 64,57 мм.

Площадь сечения симметричной арматуры определяем по формуле (143) [4], принимая  = 1,15: Asp = A′s = N·е′/[·Rs·(ho-ap)] = =749.69·10³·64.57/ [1.15·1080·(160-60)] = 389.75 мм².

Принимаем Asp = A′sp = 424.8 мм² (3  15 К-7), или Asp, tot = 849.6 мм².

Определим усилия для расчёта трещиностойкости нижнего пояса ферм путём деления значения усилий от расчётных нагрузок на вычисленный ЭВМ средний коэффициент надёжности по нагрузке fm = 1.239. Для сечения 16 получим;

Усилия от действия полной (постоянной и снеговой) нагрузки

N = N/fm = 749.69/1.239=605.08 кН

M = M/fm = 21.84/1.239=17.63 кН·м

То же, от длительной (постоянной) нагрузки

Nl =Ng/fm = 496.57/1.239=400.28 кН;

Ml =Mg/fm =14.47/1.239 =11.68 кН·м.

Согласно табл. 1,б [4] нижний пояс фермы должен удовлетворять 3-й категории требований по трещиностойкости, т. е. допускается непродолжи- тельное раскрытие трещин до 0,3 мм и продолжительное шириной до 0,2 мм.

Геометрические характеристики приведённого сечения вычисляем по формулам (11)-(13) [4] и (168)-(175) [5].

Площадь приведённого сечения:

Ared =A+Asp, tot=240·220+5.14·849.6=57169.5 мм², где =Es/Eb=180000/35000=5.14.

studfiles.net

1.2.12. Безраскоcные фермы.

Безраскосные фермы применяют для покрытий зданий пролетами 18 30 м при шаге колонн 6 и 12 м под скатную кровлю со светоаэрационными фонарями и без них (рис. 9). В случае малоуклонной кровли фермы изготавливаются со столбцами в узлах верхнего пояса. Фермы предназначены для районов с различной снеговой нагрузкой, для зданий с любой агрессивной воздушной средой при условии антикоррозийной защиты конструкций.

Рис. 9. Безраскосная ферма.

Применение в покрытиях зданий безраскосных ферм позволяет более рационально использовать свободное пространство для устройства технического этажа, пропуска технологических конструкций и т.п. Кроме того, по сравнению с сегментными фермами в безраскосных фермах более проста конструкция узлов и технология изготовления. Однако жесткие узлы вызывают в стойках и поясах ферм значительные изгибающие моменты, что требует увеличения сечения элементов безраскосных ферм и их армирование по сравнению с раскосными фермами.

Для всех ферм одного пролета принимают одинаковые размеры внешнего контура, что дает возможность изготавливать их в комбинированной опалубочной форме со сменными вкладышами. Фермы изготавливаются цельными с предварительно напряженным нижним поясом. Для покрытий зданий с сильно агрессивной средой изготавливаются безраскосные фермы с предварительным напряжением арматуры стоек, что обеспечивает трещиностойкость всех элементов ферм.

В качестве напрягаемой арматуры в фермах применяют стержневую арматуру класса А-IV и выше, проволочную арматуру Вр-II и канаты К-7, K-I9.

Верхний пояс, стойки и опорный узел армируются сварными

22

studfiles.net

2. Проектирование стропильных конструкций. Безраскосная ферма.

Конструкция безраскосной фермы представляет собой статически неопределимую систему, усилия в элементах которой вычислены ЭВМ или по таблицам без учёта неупругих свойств бетона. В задачу проектирования входят расчёт сечений основных элементов фермы с учётом перераспределения усилий и конструирование арматуры.

Воспользуемся результатами автоматизированного статического расчёта безраскосной фермы марки ФБ 24 I для III снегового района, приведённых в табл.

Для анализа напряжённого состояния элементов фермы построим эпюры усилий N, M и Q от суммарного действий постоянной и снеговой нагрузок (снеговая 1).

Согласно эпюрам усилий N и M наиболее неблагоприятные сочетания усилий для расчета нормативных сечений верхнего и нижнего поясов фермы имеет в контуре с сечениями 4, 5, 6 и 15, 16, а для расчета прочности наклонных сечений в поясах фермы опасными будут 3 и 14.

Нормативные и расчётные характеристики тяжёлого бетона заданного класса В50, твердеющего в условиях тепловой обработки при атмосферном давлении, эксплуатируемого в окружающей среде влажностью 85% (b2 =1): Rbn=Rb,ser= 36 Мпа; Rb=1·27.5=27.5 МПа; Rbtn=Rbt, ser =2.3 Мпа; Rbt =1·1.55 Мпа; Eb = 35000 Мпа; Rbp=35 МПа.

Расчётные характеристики ненапрегаемой арматуры: продольной класса А-II, Rs = Rsc 280 Мпа; Es = 210000 МПа; поперечной диаметром 5 мм класса Вр-I, Es=170000 МПа; Rsw=260МПа; поперечной класса А-I, E =210000 МПа; Rs = 175 МПа.

Нормативные и расчетные характеристики напрягаемой арматуры диаметром 15 мм К-7: Rsn = Rs, ser = 1295 МПа; Rs= 1080 МПа; Es=180000 МПа.

Назначаем величину предварительного напряжения арматуры в нижнем поясе фермы sp =1000МПа. Способ натяжения арматуры – механический на упоры. Так как sp > 0,32·Rs, ser = 414.4 МПа и sp < 0.95·Rs, ser = 1230.25 МПа, то требования условия (2) [4] удовлетворяются.

2.1. Расчёт элементов нижнего пояса фермы.

Сечение 16, нормальное к продольной оси элемента см. рис. 3 N=749.69 кН; M=0.5·21.84=10.92 кН·м.

Расчёт прочности выполняем согласно п. 3.50 [4]. Вычисляем эксцентри- ситет продольной силы еo = M / N=10.94·10³ / 749.69 = 14.47 мм. Поскольку еo < (ho-ap)/ 2 = =(160-60) / 2 = 50 мм, то продольная сила приложена между равнодействующими усилиями в арматуре Sр и S′р с эксцентриситетом е′=еo+h/2-ap=14,57+220/2-50 = 64,57 мм.

Площадь сечения симметричной арматуры определяем по формуле (143) [4], принимая  = 1,15: Asp = A′s = N·е′/[·Rs·(ho-ap)] = =749.69·10³·64.57/ [1.15·1080·(160-60)] = 389.75 мм².

Принимаем Asp = A′sp = 424.8 мм² (3  15 К-7), или Asp, tot = 849.6 мм².

Определим усилия для расчёта трещиностойкости нижнего пояса ферм путём деления значения усилий от расчётных нагрузок на вычисленный ЭВМ средний коэффициент надёжности по нагрузке fm = 1.239. Для сечения 16 получим;

Усилия от действия полной (постоянной и снеговой) нагрузки

N = N/fm = 749.69/1.239=605.08 кН

M = M/fm = 21.84/1.239=17.63 кН·м

То же, от длительной (постоянной) нагрузки

Nl =Ng/fm = 496.57/1.239=400.28 кН;

Ml =Mg/fm =14.47/1.239 =11.68 кН·м.

Согласно табл. 1,б [4] нижний пояс фермы должен удовлетворять 3-й категории требований по трещиностойкости, т. е. допускается непродолжи- тельное раскрытие трещин до 0,3 мм и продолжительное шириной до 0,2 мм.

Геометрические характеристики приведённого сечения вычисляем по формулам (11)-(13) [4] и (168)-(175) [5].

Площадь приведённого сечения:

Ared =A+Asp, tot=240·220+5.14·849.6=57169.5 мм², где =Es/Eb=180000/35000=5.14.

studfiles.net

3. Проектирование стропильной конструкции. Безраскосная ферма.

Воспользуемся результатами автоматизированного статического расчета сегментной раскосной фермы марки ФБ-18.

Расчетные характеристики бетона и арматуры.

Бетон класса В40, R_b = 22 МПа; R_bt = 1,4 МПа; E_b = 36000 МПа.

Продольная рабочая напрягаема арматура класса А600 R_s = 520 МПа, R_s,n= 600 МПа. Продольная рабочая ненапрягаемая арматура класса А400, R_s=355 МПа, R_sс =355 МПа, Е_s5 = 200000 МПа. По табл. IV. 1 приложения IV для элемента без предварительного напряжения с арматурой класса A400 находим = 0,531 и = 0.390. Поперечная рабочая арматура класса В500, R

sw=300 МПа.

Назначаем величину предварительного напряжения арматуры в нижнем поясе фермы s_sp = 400 МПа. Способ натяжения арматуры – механический на упоры.

Назначаем передаточную прочность бетона R_bp= 25 МПа.

Расчет элементов нижнего пояса фермы.

Согласно эпюрам усилий N и M, наиболее неблагоприятное сочетание усилий имеем в сечении номер 13 при N = 911,78 кН и M = 0.5·21.81=10.905 кН×м. Расчет прочности выполняем для случая внецентренного растяжения.

e₀=M/N=11.96

e=e₀+h/2-a′=71.96 мм

A_sр = N·e/[(hR_s)·(h₀-a′)]= 911,78 ·10³·71.96/[(1.2·590)·(230-50)]=891.7 мм².

Принимаем по 2Æ 25 А600

Поперечную арматуру конструируем в соответствии с требованиями п. 5.22 [2] из арматуры класса А600 Æ 5, устанавливаемую с шагом s = 180 мм.

Расчет элементов верхнего пояса фермы.

Согласно эпюрам усилий N и M (наиболее опасным в верхнем поясе фермы будет сечение номер 6 с максимальным значением продольной силы N = 953,65 кН и M = 0,7*48,04=33,268 кН×м,

N_l = 807,775 кН;

M_l = 40,54 кН·м.

Расчетная длина в плоскости фермы при e₀=M/N=0,035 будет равна: L₀=0,8L=0,9·3130=2504 мм.

Случайный эксцентриситет: e_a=h/30=6,7 мм, e_a=l/600=3130/600=5,2 мм. Принимаем e_a=10 мм. Т. к. e_a=10 мм < e₀=11.96 мм, то оставляем e₀.

=

Принимаем .

В первом приближении возьмем

кН.

η=1/(1-N/N_cr)=1/(1-953,65 /1942,04)=1,96

Mη = 40,66

Коэффициенты:

,

,

δ=а’/h₀=40/260=0,25.

Из таблицы 18 [3] находим

ω=0,65

Ψ_с=3,36.

Так как >,то

значения Аs=А’s определяем по формуле:

;

мм².

Принимаем конструктивно продольное армирование для сжатых элементов по 2 Æ 12 А400.

С учётом конструктивных требований для сжатых элементов принимаем поперечную арматуру для верхнего пояса фермы Æ 3 класса B500 и, устанав-ливаемую с шагом s = 180 мм.

Расчет стоек фермы.

Согласно эпюрам усилий N и M, наиболее неблагоприятное сочетание усилий имеем в сжатоизогнутой стойке 16-17 при N = 29.27 кН и M = 27.81 кН×м.

Расчетная длина в плоскости фермы: L₀=0,8L=0,8·1590=1272 мм

Так как , то расчет выполняем с учетом прогиба элемента. Предполагая, что μ<0.025, вычисляемN_crc = 4538 кН,

D = 7,447*10^11 кН, = 1,006

Коэффициент η соответственно будет равен:

Для этого определяем:

Выполняем расчет площади симметричной арматуры. Вычисляем:

Так как α_n=0,0238 < ξ_R=0,531, то площадь симметричной арматуры будет равна:

Принимаем конструктивно А_s=А’_s=308мм² (2 Æ14А400)

4. Оптимизация стропильной конструкции.

Программная система АОС-ЖБК позволяет выполнить оптимизацию проектируемой стропильной конструкции по критерию относительной стоимости сталь и бетона, при этом за единицу автоматически принимается относительная стоимость рассчитанного вручную варианта по индивидуальному заданию.

Варьируемыми параметрами могут быть: тип стропильной конструкции и соответствующие типы опалубочных форм, классы бетона, классы ненапрягаемой и напрягаемой арматуры.

На основе анализа рассчитанных ЭВМ вариантов можно выбрать оптимальный вариант стропильной конструкции, отвечающий нормальным требованиям.

Задание на оптимизацию стропильной конструкции записывается в соответствующем контрольном талоне с учётом следующих требований:

тип стропильной конструкции должен соответствовать заданному пролёту;

для задаваемого типа стропильной конструкции можно одновременно

варьировать до трёх типов опалубочных форм;

для каждого из заданных типов опалубочных форм можно варьировать до трёх классов бетон, класс ненапрягаемой арматуры и до двух классов напрягаемой арматуры.

studfiles.net

Безраскосная ферма — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Безраскосная ферма

Cтраница 1

Безраскосные фермы широко применяются в инженерных сооружениях. Расчет их считается весьма сложным. Ферма с пятью панелями, например, с точки зрения метода сил пятнадцать раз статически неопределима, с точки зрения метода перемещений она содержит семнадцать неизвестных. При расчете такой системы обычно пользуются приближенными способами, основанными на различного рода допущениях.  [1]

Безраскосные фермы разработаны проектным институтом № 1, Союзмашстройпроекта ( шифр 839 — 12, вып.  [3]

Арочные безраскосные фермы значительно удобнее и технологичнее в изготовлении, у них проще армирование узлов, есть возможность удобно использовать межферменное пространство для технических этажей и коммуникаций. Поэтому эти фермы широко применяют для покрытий зданий как со скатной, так и с малоуклонной или плоской кровлей. Особенностью статической работы таких ферм является возникновение довольно больших изгибающих моментов в стойках и поясах, что требует дополнительного армирования.  [5]

Стержни безраскосных ферм при нагрузках в узлах испытывают кроме продольных сил поперечный изгиб, причем в каждой панели пояса и в каждой стойке изгибающие моменты меняют знак, проходя через нулевые значения.  [6]

Расчет безраскосных ферм показывает, что в стойке обнаруживается сечение с нулевым изгибающим моментом; это эквивалентно нахождению шарнира в нем, что снижает статическую неопределенность на единицу.  [8]

Применение безраскосных ферм в пространственных покрытиях более предпочтительно, чем с треугольной решеткой. Контурные конструкции данной разновидности легче сплошных жестких стен и балок, на них расходуется меньше строительных материалов.  [9]

Применение безраскосных ферм по сравнению с раскосными дает большие возможности для использования межферменного пространства, например для прокладки крупногабаритных коммуникаций и других целей.  [10]

Расчетная схема безраскосной фермы представляет многократно статически неопределимую замкнутую раму с жесткими узлами, статический расчет которой производится на ЭВМ.  [11]

Статический расчет безраскосной фермы как многократно статически неопределимой стержневой системы выполнен методом конечных элементов на ЭВМ. Расчетная схема представляет идеализированную модель конструкции, которая разбивают на конечные элементы ( в данном случае это стержни фермы) и нумеруют узлы. Назначаются опорные узлы и в них вводятся соответствующие связи, запрещающие перемещения по тем или иным степеням свободы.  [13]

Все больше распространяются безраскосные фермы длиной 18 и 24 м, которые при перевозке должны опираться только по концам. Места крепления ферм в транспортном положении должны находиться в узлах верхнего пояса. При одновременной перевозке нескольких ферм между ними необходимо устанавливать разделительные прокладки. Для перевозки железобетонных ферм было разработано более 80 конструкций специализированных длин-нобазных полуприцепов.  [15]

Страницы:      1    2    3    4    5

www.ngpedia.ru

Безраскосная ферма — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 3

Безраскосная ферма

Cтраница 3

Иногда вместо раскосных ферм главные фермы выполняют в виде безраскосных ферм ( рис. 114) или сплошных балок двутаврового или коробчатого сечения. В последнем случае ( рис. ИЗ) основные вертикальные и горизонтальные инерционные нагрузки воспринимаются всем сечением балок, размер и конструкции которых должны обеспечить пространственную жесткость системы.  [31]

В соответствии с принятыми допущениями расчетной схемой кузова может служить безраскосная ферма. Наиболее удачное решение для нее была предложено акад.  [33]

Он представляет собой промежуточную конструктивную форму между сплошностенчатой балкой и безраскосной фермой. Теоретические и экспериментальные исследования сквозных двутавров показали, что с достаточной степенью точности они могут быть рассчитаны как безраскосные фермы по приближенному способу Виренделя. Принимается, что в середине сплошных участков стенки и посередине участков поясов в местах вырезов расположены шарниры — точки нулевых моментов, в которых действуют только поперечные силы.  [34]

Типовые двухъярусные эстакады с пролетом 18 м могут быть железобетонными с сегментными безраскосными фермами, со стальными решетчатыми фермами, опирающимися на железобетонные или стальные колонны.  [35]

По сравнению с сегментными, арочными и другими фермами с треугольной решеткой, безраскосные фермы выгодно отличаются распределением усилий, простотой армирования и конструкцией опалубки, более экономичны по расходу материалов и более удобны для размещения технологического оборудования в межферменном пространстве. Общая протяженность элементов решетки в этих фермах примерно в два раза меньше, чем в сегментных и полигональных, значительно проще армирование узлов благодаря примыканию решетки к поясам под прямым углом.  [36]

Статический расчет перфорированных балок ( рис. 41) производят по аналогии с расчетом безраскосных ферм.  [37]

Полнота рассмотрения возможных конструктивных решений задачи обеспечивается исследованием различных типов распорок ( раскосные или безраскосные фермы, балка со сплошной стенкой, оптимальная конструкция), доведенным до простых расчетных результатов, проиллюстрированных типовыми примерами.  [38]

Здание это имеет укрупненную сетку колонн ( 12X6 и 18X6 м) и перекрывается безраскосными фермами.  [39]

В варианте III в качестве административно-бытовых и частично вспомогательных площадей используется пространство, образованное безраскосными фермами, а также плитами покрытия и плитами, опирающимися на нижние пояса ферм. Для дальнейшей разработки один из этих вариантов выбирается на основе технико-экономического анализа.  [40]

Схемы стропильных и крановых ферм: а, б — очертания легких ферм; s — безраскосная ферма; г-американская стропильная треугольная ферма; д, е, ж — крановые фермы.  [41]

Помимо ферм с треугольной решеткой, в практике строительства применяются ( хотя и значительно реже) безраскосные фермы арочного очертания или с прямолинейными поясами. В таких фермах пояса соединяются только стойками.  [42]

Во-первых, в строительной ферме длина отдельного стержня велика по сравнению с его поперечными размерами, тогда как в безраскосной ферме кузова тепловоза длина стержня соизмерима с высотой. Так, высота средней части нижнего пояса в месте расположения окон в тепловозе ТЭ10 составляет 1490 мм, а длина между простенками, образующими фильтр, 1150 мм. Во-вторых, резко отличаются размеры упругой и общей длины стержня. В строительной ферме они мало разнятся, соотношение близко к единице. В-третьих, моменты инерции сечений стоек в кузове во много раз меньше, чем у поясов, что не характерно для строительной фермы. В-четвертых, в строительной ферме стержни расположены в одной плоскости, а в кузове — в разных. Так, верхний пояс кузова включает, кроме части боковой стенки, лежащей в вертикальной плоскости, и часть крыши. Кузов представляет собой тонкостенную конструкцию, и обшивка при воспринятии нагрузки может терять устойчивость при относительно невысоких напряжениях.  [43]

После нахождения положений моментных нулевых точек в поясах и распре-деления поперечной силы между верхним и нижним поясом, задача силового расчета безраскосной фермы становится статически определимой, и каждая панель фермы может быть рассчитана независимо от других.  [44]

Страницы:      1    2    3    4    5

www.ngpedia.ru

Безраскосная ферма — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 5

Безраскосная ферма

Cтраница 5

Узловая нагрузка вызывает однозначные нормальные усилия в стержнях и позволяет полностью использовать их сечение. В последнее время наиболее рациональными для сборного железобетона признаны безраскосные фермы с круговым очертанием верхнего пояса.  [61]

Крестовые решетки ( рис. 72 ж) целесообразно применять в фермах, работающих на знакопеременную нагрузку. Достоинство решетки в том, что раскосы в ней работают только на растяжение. При возникновении сжатия в раскосе ввиду его большой гибкости он выключается из работы. Безраскосные фермы ( рис. 72, и) находят применение в междуэтажных перекрытиях, когда межферменное пространство используется в качестве эксплуатируемого этажа. К недостаткам этих ферм относится возникновение значительных изгибающих моментов в поясах и стойках, которые приводят к повышенному расходу стали.  [63]

При расчете безраскосного кузова тепловоза, так же как и вагона, делают два основных допущения. Во-первых, полагают ( без учета вырезов), что кузов работает не как оболочка, а как балка. Во-вторых, считают, что вырезы велики и они расчленяют балку на отдельные стержни, образующие нижний пояс, верхний пояс и стойки. Тогда получается система, которую в строительной механике называют безраскосной фермой.  [64]

Соединение линейных элементов осуществляется сваркой концов арматуры с постановкой стальных накладок и последующим обетони-рованием быстротвердеющим бетоном. Арматура в нижнем поясе подвергается предварительному натяжению, после чего каналы в узлах заполняют цементным раствором, а лотки нижнего пояса — бетоном. Для зданий со скатным или плоским покрытием применяют и безраскосные фермы ( рис. 221, б), имеющие криволинейное очертание верхнего пояса и решетку в виде системы стоек. При плоском покрытии стойки ферм пропускают за пределы верхнего пояса и они служат опорами для плит покрытия. Безраскосные фермы по сравнению с фермами, имеющими раскосную решетку, обладают более высокой жесткостью и меньшей трудоемкостью в изготовлении.  [65]

Страницы:      1    2    3    4    5

www.ngpedia.ru