1.2.13. Подстропильные фермы.

пространственными каркасами. Рабочая арматура периодического профиля выполняется из стали класса А-III, монтажная и поперечная арматура — из стали классов А-I и Вр-I. В местах непосредственной передачи усилия обжатия напрягаемой арматурой ставят дополнительные сетки или каркасы. В местах опирания плит покрытия в верхнем поясе ферм размещаются металлические закладные детали. Фермы крепятся к колоннам анкерными болтами и сваркой закладных деталей.

Рассчитывают безраскосные фермы на ЭВМ с учетом жесткости узлов как замкнутую многоконтурную раму. Нагрузки от покрытия передаются через ребра плит в виде сосредоточенных сил на верхний пояс. Нагрузки от подвесного транспорта и технологических коммуникаций прикладывают к узлам нижнего пояса ферм. По расчетным усилиям верхний пояс и стойки рассчитывают и конструируют как внецентренно сжатые элементы, а нижний пояс как внецентренно растянутый предварительно напряженный элемент. Сборный узел ферм рассчитывают и конструируют исходя из условий надежности анкеровки арматуры и прочности наклонных сечений.

Изготавливают фермы из тяжелого бетона классов В30В45 преимущественно с натяжением арматуры механическим способом на упоры силовых форм. При стержневой арматуре возможно ее напряжение электротермическим способом.

Пример расчета безраскосных ферм можно посмотреть в литературе (21, стр. 207).

Таблица 9. Характеристика безраскосных ферм и расход материалов.

Про-лет, м	Шаг ферм, м	Класс бет.	Масса, т	Объем бет., м3	Расход стали, кг
					На напрягаемую арматуру			Всего
					А-IV	К-7	Вр-II
18	6	В30-В45	6,5	2,6	161-246	120-200	90-190	319-493
18	12	В30-В45	10,5	4,2	277-521	160-320	157-302	450-1200
24	6	В30-В45	9,2-11,7	3,7-4,7	236-554	160-319	148-311	446-1160
24	12	В30-В45	14,2-18,2	5,7-7,3	554-1068	319-692	311-644	754-2055

Подстропильные фермы применяют в покрытиях одноэтажных промышленных зданий при шаге колонн наружного ряда – 12 и 18 м (рис. 10). На них опирают стропильные балки или фермы с шагом 6м. Подстропильная ферма пролетом 18 м имеет трапециевидное очертание с двумя “окнами” для установки стропильных конструкций.

Рис. 10. Подстропильная ферма.

Применение подстропильных конструкций возможно в зданиях с плоской и скатной кровлей с подвесным транспортом, подвесным потолком или верхней разводкой коммуникаций.

Фермы проектируются цельными с предварительно напряженным нижним поясом.

В качестве напряженной арматуры может использоваться стержневая, проволочная из сталей классов: А-IV, А-V, А-VI, Вр-II, К-7, К-19.

Верхний пояс стойки и раскосы армируются пространственными сварными каркасами с продольной арматурой из стали А-III и поперечной – из стали класса А-I или Вр-I. Растянутые раскосы фермы армируются плоскими изогнутыми каркасами. Это обеспечивает надежное восприятие значительных сосредоточенных нагрузок от стропильных конструкций. В верхних узлах растянутых раскосов продольную арматуру заводят за грань узла на величину не менее чем 35 диаметров. Все узлы армируют плоскими сварными каркасами, которые при сборке объединяют хомутами или шпильками в пространственные. В местах передачи усилия предварительного обжатия на бетон на длине не менее 200 мм дополнительно устанавливают сварные сетки, шпильки или замкнутые хомуты.

В местах опирания на подстропильные фермы стропильных конструкций применяют косвенное армирование из сварных сеток. Опорные за­кладные детали с анкерными болтами должны иметь надежную анкеровку. Сжатую часть опоры фермы у торца конструируют так, чтобы она воспринимала полную реакцию стропильных конструкций в случае опирания их только на конец одной подстропильной фермы. Кроме того, в сжатой зоне опорного сечения нужно ставить продольную арматуру, чтобы в случае образований защемления опоры подстропильной фермы раскрытие трещин в верхней зоне не превышало допустимых пределов.

Подстропильные фермы рассчитывают на сосредоточенные нагруз­ки от реакций стропильных конструкций, приложенные в нижних узлах и на нагрузку от плит покрытия в верхних узлах. Усилия в стержнях фермы определяют методами строительной механики с учетом жестко­сти узлов. Нижний пояс и средние раскосы рассчитывают на внецентренное растяжение, а верхний пояс и сжатые раскосы — на внецентренное сжатие. Места опирания стропильных конструкций проверяют ра­счетом на местное сжатие. Опорный узел рассчитывают на прочность по наклонному сечению. При расчете узлов фермы определяют количе­ство поперечной арматуры в узле из условий анкеровки растянутого раскоса, а площадь сечения стержней, окаймляющих узел — из условия ограничения ширины раскрытия трещин.

Таблица 10. Характеристика подстропильной фермы пролетом 12 м.

Класс бетона	Масса, т	Объем бетона, м3	Расход стали, кг
			На напряженную арматуру			Всего
			А-IV	К-7	Вр-II
В30-В45	11,3	4,5	239-379	133-238	125-220	739-1274

studfiles.net

2.1.3. Подстропильные фермы.

Подстропильные фермы применяют в покрытиях одноэтажных промышленных зданий при шаге колонн наружного ряда – 12 и 18 м (рис. 2.3.). На них опирают стропильные балки или фермы с шагом 6м.

Применение подстропильных конструкций возможно в зданиях с плоской и скатной кровлей с подвесным транспортом, подвесным потолком или верхней разводкой коммуникаций.

Фермы проектируются цельными с предварительно напряженным нижним поясом.

В качестве напряженной арматуры может использоваться стержневая, проволочная из сталей классов: А-IV, А-V, А-VI, Вр-II, К-7, К-19.

Рисунок. 2.3. Рядовая подстропильная ферма (подстропильная ферма примыкающая к температурно-деформационному шву)

Верхний пояс стойки и раскосы армируются пространственными сварными каркасами с продольной арматурой из стали А-III и поперечной – из стали класса А-I или Вр-I. Растянутые раскосы фермы армируются плоскими изогнутыми каркасами. Это обеспечивает надежное восприятие значительных сосредоточенных нагрузок от стропильных конструкций. В верхних узлах растянутых раскосов продольную арматуру заводят за грань узла на величину не менее чем 35 диаметров. Все узлы армируют плоскими сварными каркасами, которые при сборке объединяют хомутами или шпильками в пространственные. В местах передачи усилия предварительного обжатия на бетон на длине не менее 200 мм дополнительно устанавливают сварные сетки, шпильки или замкнутые хомуты.

В местах опирания на подстропильные фермы стропильных конструкций применяют косвенное армирование из сварных сеток. Опорные за­кладные детали с анкерными болтами должны иметь надежную анкеровку. Сжатую часть опоры фермы у торца конструируют так, чтобы она воспринимала полную реакцию стропильных конструкций в случае опирания их только на конец одной подстропильной фермы. Кроме того, в сжатой зоне опорного сечения нужно ставить продольную арматуру, чтобы в случае образований защемления опоры подстропильной фермы раскрытие трещин в верхней зоне не превышало допустимых пределов.

Таблица 2.3.

Характеристика подстропильной фермы пролетом 12 м.

Марка фермы	Расход бетона,м3; Марка бетона; Масса фермы	Расход арматурной стали, кг				Всего	Закладные детали, кг	Общий расход стали, кг
		Ненапрягаемая			Напрягаемая
		A-I	A-III	B-I	A-IV
ПФ-2АIV	4,5 400 11,3	35	537	11	287	870	83	953
ПФ-2АVК	4,4 400 11	35	539	11	284	869	96	965

2.2. Второй вариант.

2.2.1. Плиты покрытий пролетом 12 м

Для покрытий зданий при шаге стропильных конструкций 12 м применяют плиты размерами 3х12 (рис 2.4.) и 1.5х12 м. Плиты 1.5х12 м используют как «доборные» у фонарей в местах перепада высот и т.д. Они отличаются большим расходом материала на 1 м² покрытия, поэтому менее экономичны, чем плиты шириной 3 м.

Ребристые плиты покрытия предназначены для районов с различной снеговой нагрузкой, в зданиях с мостовыми кранами и подвесным транспортом. Их можно применять в условиях слабой и среднеагрессивной газовой среды при выполнении требований по антикоррозионной защите строительных конструкций. Плиты в составе покрытия выполняют функцию горизонтальных связей и обеспечивают пространственную работу каркаса здания при воздействии различных горизонтальных и вертикальных нагрузок. Применение подобных плит обеспечивает устойчивость верхних сжатых поясов стропильных конструкций и передачу ветровой нагрузки с торца здания на продольные ряды колонн.

Рисунок 2.4. Ребристая плита покрытия 3х12 м.

Плиты имеют П-образное поперечное сечение. Полка плиты толщиной 30 мм, поперечные ребра трапециевидного сечения имеют высоту 140-150 мм, и расположены через 1 или 1.5 м в плитах шириной 3 м, в плитах шириной 1.5 м — через 1.5 м. Продольные ребра имеют высоту 450 мм.

Полка плиты армируется сварными сетками из проволоки класса Вр-1. В поперечных и продольных ребрах устанавливаются сварные каркасы. Продольная рабочая арматура поперечных ребер из стали класса А-III, поперечная — класса Вр-1. Продольные ребра армируются напрягаемой арматурой классов: А-IV; Ат-IV; A-V; Aт-V; Вр-II; К-7; К-19.

На отдельных участках продольных ребер дополнительно размещаются сварные сетки, продольные стержни которых выполнены из стали класса A-III, а поперечные из проволоки Вр-I. В местах сопряжения продольных и крайних поперечных ребер, для ограничения ширины раскрытия трещин при отпуске напряженной арматуры, устанавливаются вертикальные сварные сетки из проволоки класса Вр-I. Вуты армируются наклонными сварными сетками из проволочной арматуры. На опорах продольных ребер устанавливаются металлические закладные детали, при помощи которых плиты приваривают сваркой к стропильным конструкциям.

Таблица 2.4.

Характеристика плиты покрыти пролетом 6 м и расход материалов

Размер плиты, м.	Класс бетона	Масса, т	Расход бетона, м3	Расход стали, кг
				Напрягаемая А-IV¸Ат-V	Всего
3´12	В 20	7	2,78	86	239

studfiles.net

Железобетонные подстропильные балки и фермы

Подстропильные конструкции необходимы для опирания на них стропильных при шаге последних меньшем шага колонн. Подстропильные конструкции устанавливают на колонны в продольном направлении и крепят к ним на сварке закладных деталей. Стропильные конструкции с подстропильными соединяют сваркой и анкерными болтами аналогично креплению их к колоннам.

Железобетонные подстропильные балки имеют тавровое сечение с полкой понизу, усиленной в местах опирания на них стропильных балок (рис. 7 а). При этом со стороны опирания на подстропильную балку стропильная укорачивается на 100 мм. Узел опирания стропильных железобетонных балок на подстропильную показан на рис.7 б.

аб

Рис. 7. Подстропильная железобетонная балка:

а – конструкция балки;

б – опирание стропильных балок на подстропильную

Унифицированные железобетонные подстропильные фермы предусмотрены для скатных и малоуклонных покрытий при шаге колонн 12 м и стропильных конструкциях в виде железобетонных раскосных и безраскосных ферм, установленных с шагом 6 м. Такие фермы рассчитаны на сосредоточенную нагрузку от стропильных ферм, приложенную в середине пролета от 800 до 1500 кН.

Подстропильные железобетонные фермы для скатных покрытий имеют горизонтальный нижний и ломаный верхний пояса. Опорные участки ферм усилены для опирания на них стропильных ферм. Стойки у опор предназначены для опирания плит покрытия (рис. 8).

Рис. 8. Подстропильная железобетонная ферма для скатных покрытий

Унифицированная подстропильная железобетонная ферма для малоуклонных покрытий имеет горизонтальный нижний и ломаный верхний пояса, усилена площадками для опирания стропильных ферм и рассчитана на нагрузку от 580 до 1330 кН (рис.9).

Подстропильные железобетонные фермы изготавливают с предварительным напряжением нижнего пояса и стоек, что повышает их трещиностойкость и обеспечивает возможность применения их в зданиях с агрессивными воздушными средами.

а б

Рис. 9. Подстропильная железобетонная ферма

для малоуклонных покрытий:

а – конструкция;

б – опирание стропильных ферм на подстропильную

Стальные стропильные и подстропильные фермы покрытий

Стальные стропильные фермы по очертанию проектируют с параллельными поясами, полигональными и треугольными. Стальные фермы применяют практически для любых пролетов.

В фермах различного очертания применяют определенные системы решеток (рис. 10). Выбор типа решетки зависит от схемы приложения нагрузок, очертания поясов и конструктивных требований. Для снижения трудоемкости изготовления ферма должна быть по возможности простой и с минимальным числом элементов.

Рис. 10. Схемы решеток ферм: а) треугольная; б) треугольная

со стойками; в, г) раскосная; д) шпренгельная; е) крестовая;

ж) перекрестная; и) ромбическая; к) полураскосная

Стальные фермы проектируют из элементов, могущих иметь различные сечения: трубчатые, гнутосварные замкнутые, из прокатных уголков, двутавров, швеллеров и т.п. Наиболее распространенные типы сечений элементов ферм приведены на рис. 11.

Рис. 11. Типы сечений стальных ферм: а) трубчатые; б) прямоугольное гнутозамкнутое; в,г,д,е) из парных уголков; ж) из одиночных уголков; и) из тавров — для поясов ферм; к,л) то же, из двутавра или двух швеллеров

Унифицированные фермы проектируют из прокатных парных уголков нормальной или пониженной высотой. Конструкции нормальной высоты предназначены для отапливаемых зданий с покрытием из железобетонных плит или из стального профилированного настила, уложенного по прогонам. Фермы с пониженной высотой используют только для покрытий из профилированного настила.

Типовые унифицированные фермы могут использоваться как в бескрановых зданиях, так и в зданиях с мостовыми опорными кранами.

Рис. 12. Схемы стропильных ферм нормальной высоты

из прокатных уголков

(с указанием отправочных элементов)

В состав стальных несущих конструкций покрытий входят прогоны, стропильные и при необходимости подстропильные фермы, опорные стойки, горизонтальные и вертикальные связи. Конструкции покрытий применяют в однопролетных и многопролетных зданиях при любых сочетаниях пролетов шириной 18, 24, 30 и 36 м при использовании ферм нормальной высоты (рис.12) и 18 и 24 м – при фермах пониженной высоты. Шаг стропильных ферм принимают 6 или 12 м.

Пояса и решетку унифицированных ферм конструируют из прокатных уголков и соединяют сваркой с помощью фасонок из листовой стали.

Сопряжение фермы с колонной (шарнирное) осуществляют с помощью надопорной стойки двутаврового сечения, которая крепится к колонне анкерными болтами, а пояса ферм к стойкам – болтами нормальной точности (рис.13).

Рис.13. Опирание стальной фермы на железобетонную колонну

Стальные подстропильные фермы конструируют по типу стропильных ферм пролетом 12, 18 и 24 м.

На рис. 14 приведены унифицированные подстропильные фермы пролетом 12 м.

а) б)

а

Рис.14. Подстропильные фермы нормальной высоты пролетом 12м: а – рядовые; б – у торца здания

studfiles.net

Железобетонные подстропильные балки и фермы

Подстропильные конструкции необходимы для опирания на них стропильных при шаге последних меньшем шага колонн. Подстропильные конструкции устанавливают на колонны в продольном направлении и крепят к ним на сварке закладных деталей. Стропильные конструкции с подстропильными соединяют сваркой и анкерными болтами аналогично креплению их к колоннам.

Железобетонные подстропильные балки имеют тавровое сечение с полкой понизу, усиленной в местах опирания на них стропильных балок (рис. 7 а). При этом со стороны опирания на подстропильную балку стропильная укорачивается на 100 мм. Узел опирания стропильных железобетонных балок на подстропильную показан на рис.7 б.

аб

Рис. 7. Подстропильная железобетонная балка:

а – конструкция балки;

б – опирание стропильных балок на подстропильную

Унифицированные железобетонные подстропильные фермы предусмотрены для скатных и малоуклонных покрытий при шаге колонн 12 м и стропильных конструкциях в виде железобетонных раскосных и безраскосных ферм, установленных с шагом 6 м. Такие фермы рассчитаны на сосредоточенную нагрузку от стропильных ферм, приложенную в середине пролета от 800 до 1500 кН.

Подстропильные железобетонные фермы для скатных покрытий имеют горизонтальный нижний и ломаный верхний пояса. Опорные участки ферм усилены для опирания на них стропильных ферм. Стойки у опор предназначены для опирания плит покрытия (рис. 8).

Рис. 8. Подстропильная железобетонная ферма для скатных покрытий

Унифицированная подстропильная железобетонная ферма для малоуклонных покрытий имеет горизонтальный нижний и ломаный верхний пояса, усилена площадками для опирания стропильных ферм и рассчитана на нагрузку от 580 до 1330 кН (рис.9).

Подстропильные железобетонные фермы изготавливают с предварительным напряжением нижнего пояса и стоек, что повышает их трещиностойкость и обеспечивает возможность применения их в зданиях с агрессивными воздушными средами.

а б

Рис. 9. Подстропильная железобетонная ферма

для малоуклонных покрытий:

а – конструкция;

б – опирание стропильных ферм на подстропильную

Стальные стропильные и подстропильные фермы покрытий

Стальные стропильные фермы по очертанию проектируют с параллельными поясами, полигональными и треугольными. Стальные фермы применяют практически для любых пролетов.

В фермах различного очертания применяют определенные системы решеток (рис. 10). Выбор типа решетки зависит от схемы приложения нагрузок, очертания поясов и конструктивных требований. Для снижения трудоемкости изготовления ферма должна быть по возможности простой и с минимальным числом элементов.

Рис. 10. Схемы решеток ферм: а) треугольная; б) треугольная

со стойками; в, г) раскосная; д) шпренгельная; е) крестовая;

ж) перекрестная; и) ромбическая; к) полураскосная

Стальные фермы проектируют из элементов, могущих иметь различные сечения: трубчатые, гнутосварные замкнутые, из прокатных уголков, двутавров, швеллеров и т.п. Наиболее распространенные типы сечений элементов ферм приведены на рис. 11.

Рис. 11. Типы сечений стальных ферм: а) трубчатые; б) прямоугольное гнутозамкнутое; в,г,д,е) из парных уголков; ж) из одиночных уголков; и) из тавров — для поясов ферм; к,л) то же, из двутавра или двух швеллеров

Унифицированные фермы проектируют из прокатных парных уголков нормальной или пониженной высотой. Конструкции нормальной высоты предназначены для отапливаемых зданий с покрытием из железобетонных плит или из стального профилированного настила, уложенного по прогонам. Фермы с пониженной высотой используют только для покрытий из профилированного настила.

Типовые унифицированные фермы могут использоваться как в бескрановых зданиях, так и в зданиях с мостовыми опорными кранами.

Рис. 12. Схемы стропильных ферм нормальной высоты

из прокатных уголков

(с указанием отправочных элементов)

В состав стальных несущих конструкций покрытий входят прогоны, стропильные и при необходимости подстропильные фермы, опорные стойки, горизонтальные и вертикальные связи. Конструкции покрытий применяют в однопролетных и многопролетных зданиях при любых сочетаниях пролетов шириной 18, 24, 30 и 36 м при использовании ферм нормальной высоты (рис.12) и 18 и 24 м – при фермах пониженной высоты. Шаг стропильных ферм принимают 6 или 12 м.

Пояса и решетку унифицированных ферм конструируют из прокатных уголков и соединяют сваркой с помощью фасонок из листовой стали.

Сопряжение фермы с колонной (шарнирное) осуществляют с помощью надопорной стойки двутаврового сечения, которая крепится к колонне анкерными болтами, а пояса ферм к стойкам – болтами нормальной точности (рис.13).

Рис.13. Опирание стальной фермы на железобетонную колонну

Стальные подстропильные фермы конструируют по типу стропильных ферм пролетом 12, 18 и 24 м.

На рис. 14 приведены унифицированные подстропильные фермы пролетом 12 м.

а) б)

а

Рис.14. Подстропильные фермы нормальной высоты пролетом 12м: а – рядовые; б – у торца здания

studfiles.net

Подстропильная ферма — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 2

Подстропильная ферма

Cтраница 2

Подстропильные фермы выполняют предварительно напряженными из бетона классов ВЗО…  [17]

Подстропильные фермы с параллельными поясами имеют пролет 12м, высота ферм по наружным граням поясов составляет 1700 мм. Пояса ферм выполнены из широкополочных двутавров. Все заводские соединения элементов стропильных, подстропильных ферм и оголовков колонн сварные.  [19]

Подстропильные фермы разработаны для применения в покрытиях промышленных зданий в тех случаях, когда шаг колонн больше шага стропильных ферм.  [20]

Подстропильные фермы пролетом 12 м могут устанавливаться как на стальные, так и на железобетонные колонны; фермы пролетом 18 и 24 м — только на стальные колонны.  [21]

Подстропильная ферма представляет собой сквозную ( решетчатую) конструкцию с параллельными поясами, образованную из отдельных стальных стержней, соединенных в узлах на сварке с помощью фасонок толщиной 10 — 25 мм. Все стержни фермы, кроме стоек, образованы из парных прокатных уголков, расположенных с зазором, определяемым толщиной фасонок.  [22]

Подстропильные фермы обычно монтируют в одном потоке с подкрановыми балками после установки подкрановых балок с одной стоянки монтажного крана. Стропильные фермы и балки покрытия монтируют после установки и закрепления всех нижерасположенных конструкций каркаса здания. Перед подъемом фермы обустраивают люльками и лестницами, закрепляют распорки временного крепления, страховочный канат, расчалки и оттяжки.  [23]

Подстропильные фермы проектируют чаще всего с параллельными поясами, треугольной решеткой и стойками, к которым крепят стропильные фермы. Высота подстропильных ферм определяется конструкцией узла примыкания стропильной фермы и зависит от высоты последней. Обычно стропильные фермы с параллельными поясами и трапециевидные примыкают к подстропильным сбоку и их высоты близки. Треугольные стропильные фермы опираются сверху. Узел примыкания стропильных ферм к подстропильным обычно выполняется шарнирным.  [24]

Подстропильные фермы также имеют треугольную решетку с нисходящим раскосом. Верхний пояс фермы выполнен из широкополочного двутавра, что упрощает опирание стропильных ферм.  [25]

Подстропильная ферма 36 — 38 по оси Е упала и легла вдоль оси колонн, а подстропильные фермы 36 — 38 и 38 — 41 ряда И упали внутрь пролета.  [26]

Подстропильные фермы с параллельными поясами применяются при шаге колонн 12 м для опи-рання промежуточных стропильных ферм. Конструктивная длина ферм, прикрепляемых болтами к стенке надопорной стойки, соответственно уменьшена на 10 мм.  [27]

Подстропильные фермы по ряду Б пролетом 36 м ( над печью № 8) и по ряду Г пролетом 18 м сильно деформировались, но не обрушились.  [29]

Крайние подстропильные фермы связываются стальными распорками с верхними поясами стропильных ферм дополнительно к связи, обеспечиваемой диском покрытия. В торцах фонарных проемов фермы для обеспечения устойчивости верхнего пояса развязываются горизонтальными крестовыми связями. Рядовые фермы соединяются со связевыми фермами проходящими по коньку распорками.  [30]

Страницы:      1    2    3    4    5

www.ngpedia.ru

Статический расчет подстропильной фермы — МегаЛекции

♦ Расчетный пролет и нагрузки.Подстропильная ферма загру­жена реакциями двух стропильных ферм, опирающихся на ее нижний пояс, и плитами покрытия, опирающихся на ее верхний пояс (по ребру от 4-х плит, т.е. нагрузка от одной плиты покрытия).

Расчетный пролет фермы l₀ = L — 2а₀= 12 — 2 · 0,15 = 11,7 м (а₀ = 150 мм — расстояние от разбивочной оси до точки приложения опорной ре­акции подстропильной фермы). Масса фермы по табл. 2.3 равна 11,3 т, а вес — 11,3 · 9,81 = 110,8 кН, тогда погонная нагрузка от собственного веса:

при γ_f = 1 g_nw= 110,8 · 0,95 / 12 = 8,77 кН/м;

при γ_f > 1 g_w = 8,77 · 1,1 = 9,65кН/м.

Сосредоточенная сила F₁, передающаяся непосредственно на верх­ний пояс фермы от плит покрытия:

при γ_f = 1

F_1n = 3 · 6 · (g_1n + S_n) = 3 · 6 · (2,544 + 0,95) = 62,89 кН,

в т.ч. от постоянной и временной длительной

F_{1n, l} = 3 · 6 · (2,544 + 0,3 · 0,95) = 50,92 кН;

при > 1

F₁= 3 · 6 · (g₁ + s) = 3 · 6 · (3,0 + 1,33) = 77,94 кН.

 

 

Рис. 6.29. Опалубочные размеры подстропильной фермы L = 12 м

 

Величины распределенных постоянных нагрузок от покрытия и снеговой нагрузки приняты по табл. 2.4 настоящего пособия.

Средний узел нижнего пояса подстропильной фермы загружен не­симметрично, так как опорные реакции стропильных ферм смежных проле­тов различны по величине и их равнодействующая создает крутящий мо­мент в этом узле. В проектной практике это обстоятельство часто учитыва­ется эквивалентным увеличением равнодействующих сил R₁и R₂

(6.7)

где коэффициент α зависит от величины эксцентриситета е₀равнодейст­вующей сил R₁ и R₂:при е₀ = 0; 5; 10 и 15 см коэффициент α принимает зна­чения соответственно 1; 0,87; 0,67 и 0,5.

В данном примере сосредоточенные силы R₁и R₂:

при γ_f = 1

R_1n = [(2,544 + 0,95) · 6 · 18 + 58,9 · 0,95 — 62,89] / 2 = 185,21 кН;

R_2n = [(2,544 + 0,95) · 6 · 24 + 90,3 · 0,95 — 62,89] / 2 = 263,02 кН;

в т.ч. от продолжительно действующих нагрузок

R_{1n, l} = [(2,544 + 0,3 · 0,95) · 6 · 18 + 58,9 · 0,95 — 62,89] / 2 = 149,3 кН;

R_{2n, l} = [(2,544 + 0,3 · 0,95) · 6 · 24 + 90,3 · 0,95 — 62,89] / 2 = 215,14 кН;

при γ_f > 1

R₁ = [(3 + 1,33) · 6 · 18 + 58,9 · 1,1 · 0,95 — 77,94] / 2 = 225,57 кН;

R₂ = [(3 + 1,33) · 6 · 24 + 90,3 · 1,1 · 0,95 — 77,94] / 2 = 319,97 кН.

Силы R₁и R₂приложены в узле с эксцентриситетом относительно оси нижнего пояса е₁= е₂ = е= 0,135 м. Тогда эксцентриситет равнодействующей сил R₁и R₂из условия равновесия

По линейной интерполяции находим коэффициент α = 0,94. Тогда приведенная сосредоточенная сила на средний узел нижнего пояса под­стропильной фермы

при γ_f = 1

в т.ч. от продолжительно действующей части нагрузки

при γ_f > 1

Нагрузку от собственного веса подстропильной фермы и от плит покрытия, опирающихся непосредственно на ее верхний пояс, также при­водим к узловой:

при γ_f = 1

F_3n = g_nw(l₁ + l₂) / 2 + F_1n / 2 = 8,77 · (3,98 + 4,0) / 2 + 62,89 / 2 = 66,44 кН; в т.ч. от продолжительно действующей части нагрузки

F_{3n, l}= 8,77 · (3,98 + 4,0) / 2 + 50,92 / 2 = 60,45 кН;

при γ_f > 1

F₃ = 9,65 · (3,98 + 4,0) / 2 + 77,94 / 2 = 77,47 кН.

Опорные реакции подстропильной фермы:

при γ_f = 1

R_{A, n} = F_2n / 2 + F_3n= 476,84 / 2 + 66,44 = 304,86 кН;

в т.ч. от продолжительно действующей части нагрузки

R_{A, l} = F_{2n, l} / 2 + F_{3n, l} = 387,7 / 2 + 60,45 = 254,3 кН;

при γ_f > 1

R_A = F₂ / 2 + F₃ = 580,41 / 2 + 77,47 = 367,65 кН.

♦ Определение усилий в элементах фермы.В принятой расчет­ной схеме фермы (рис. 6.30) жесткие узлы условно заменены шарнирными. Поскольку верхний пояс загружен внеузловой нагрузкой F₁, то, кроме нор­мальных усилий, в нем возникнут изгибающие моменты. Для определения нормальных усилий всю нагрузку, в т.ч. и внеузловую, приводим к узловой и прикладываем в узлы верхнего пояса. Определение нормальных усилий в элементах фермы выполним методом вырезания узлов (табл. 6.12).

 

 

Рис. 6.30. К расчету подстропильной фермы: а — расчетная схема;

б — к определению усилий в стержнях

 

Углы между стержнями фермы:

tg α₁ = 1,95 / 3,85 = 0,5064; α₁ = 26° 51′;

tg =1,95 / 2 = 0,975; α₂ = 44° 16′;

sin α₁ = 0,4517; cos α₁ = 0,892;

sin α₂= 0,698; cos α₂= 0,716.

Вычислим изгибающие моменты в стержнях верхнего пояса от за­гружения его внеузловой нагрузкой F₁ для чего воспользуемся методикой, изложенной в книге Жемочкина Б.Н. «Расчет рам».

 

Таблица 6.12

 

Значения жесткостей стержней, сходящихся в узле С, приведены в табл. 6.13.

Момент в заделке i — го стержня, примыкающего к узлу:

M_i = β₁· M_sup, (6.8)

где β₁— коэффициент, зависящий от соотношения погонных жесткостей рассматриваемых стержней;

M_sup — опорный момент в стержне 3-6 с заделанными концами.

При i_i/ i_m≥4 коэффициент β₁ = 0,1, а при i_i/ i_m≤1 — β₁ = 0,2. Здесь i_m— погонная жесткость среднего из всех сходящихся в узле стержней; i_i — средняя погонная жесткость всех стержней, исключая средний.

 

Таблица 6.13

 

Средняя погонная жесткость стержней 2-7 и 3-6:

i_i = (i_2-7 + i_3-6) /2 = (1,023 + 2,394) / 2 = 1,709; i_m = i_6-7 = 0,741;

i_i/ i_m= 1,709 / 0,741 = 2,306 > 1.

По интерполяции находим

Опорные моменты в стержне 3-6 при условии жесткой заделки стержня в узел С:

М ^С _3-6 = F₁l / 8 = — 77,94 · 2,9 / 8 = — 28,25 кНм;

М ^С _6-7 = β₁М ^С _3-6 = — 0,123 · 28,25 = — 3,48 кНм.

Опорный момент в стержне 2-7:

i_i/ i_m = (2,394 + 0,741) / 2 = 1,568 > 1;

М_2-7 = — 0,181 · 28,25 = — 5,11кНм.

Из условия равновесия узла С

М_3-6 = М ^С _3-6 — М ^С _6-7 — М ^С _2-7 = 28,25 — 3,48 — 5,11 = 19,66 кНм.

Тогда момент в середине пролета стержня 3-6

M_l/2= F₁l / 4 — М_3-6 = 77,94 · 2,9 / 4 — 19,66 = 36,85 кНм.

6.6.3. Расчет сечений элементов фермы по I-й группе предель­ных состояний

♦ Нижний пояс.Наибольшее растягивающее усилие при коэффи­циенте γ_f > 1 равно N ≈ 726 кН и действует в стержне 7-1. Требуемая пло­щадь сечения арматурных канатов

где γ_s6= 1,15 для арматурных канатов класса К-7 [3, п. 3.7]. Требуемое количество канатов п = A_sp / f_s = 574 / 90,6 = 6,34 шт. Принимаем 7 Ø12 К-7 (A_sp= 634 мм²).

♦ Верхний пояс.Стержень 2-7. Сечение стержня bxh = 550х210 мм; а = а′ = 30 мм; h₀ = h — a = 210 — 30=180 мм. Усилия от всех нагрузок при γ_f > 1:

N = N_2-7 = 813,92 кH; М = М_2-7 = 5,11 кНм;

в т.ч. от продолжительных нагрузок:

При e₀ = M / N= 5,11 / 813,92 = 6,3 · 10^-3 м < 0,125h = 0,125 · 0,21 = 0,026 м расчетная длина стержня 2-7 в плоскости фермы по табл. 24 [5] составляет l₀ = 0,9l = 0,9 · 2700 = 2430 мм. Случайные эксцентриситеты составляют: е_а1= l₀ / 600 = 2430 / 600 = 4,05 мм; е_а2 = h / 30 = 210 / 30 = 7 мм; е_а3= 10 мм. Так как проектный эксцентриситет е₀ = 6,3 мм < е_а3= 10 мм, принимаем е₀= е_а3= 10 мм.

Принимаем симметричное армирование верхнего пояса и опреде­ляем требуемую площадь сечения продольной арматуры. При l₀ / h = 2430 / 210 ≈ ≈ 12 > 10 необходим учет гибкости стержня, для чего определим условную критическую силу и коэффициент увеличения начального экс­центриситета.

1. M₁= М + 0,5N · (h₀-а′) = 5,11 + 0,5 · 813,92 · (0,18-0,03) = 66,15 кНм.

2. М_1l = M_l + 0,5N_l· (h₀ — а′) = 4,26 + 0,5 · 679 · (0,18 — 0,03) = 55,2 кНм.

3. φ_l= 1 + βM_1l / M₁= 1 + 1 · 55,2 / 66,15 = 1,834 < 1 + β = 2.

4. δ_е= е₀ / h = 10 / 210 = 0,048.

5. δ_{е, min}= 0,5 — 0,01l₀ / h- 0,01R_b= 0,5 — 0,01 · 12 — 0,01 · 17,55 = 0,204.

6. δ_е= 0,048 < δ_{е, min}= 0,204, принимаем δ_е = δ_{е, min}= 0,204.

7. α_s = E_s / E_b = 2 · 10⁵ / 34500 = 5,8; µ = 0,01 (первое приближение).

Условная критическая сила

Коэффициент увеличения начального эксцентриситета

тогда расчетный эксцентриситет

е = η · е₀ +0,5h — а′ = 1,193 · 10 + 0,5 · 210 — 30 ≈ 87 мм.

Вспомогательные расчетные параметры:

1.

где ω =0,85 — 0,008R_b = 0,85 — 0,008 · 17,55 = 0,71; σ_sR = R_s = 365 МПа.

2.

3.

4. δ = a’ / h₀ = 30 / 180 = 0,167.

Требуемая площадь сечения симметричной продольной арматуры

при α_n < ξ_R

Так как по расчету арматура не нужна, принимаем ее по конструк­тивным требованиям

A_S = A_S‘ = A_{s, min} = 0,002bh₀= 0,002 · 550 · 180 = 198 мм².

Принимаем у широких граней стержня по 3 Ø14 А-III (A_s = A_S′ = 462 мм²) с тем, чтобы расстояния между продольными стержнями не превышали 400 мм. Коэффициент армирования

µ = (A_s + A_s′) / bh₀ = 2 · 462 / (550 · 180) = 0,0093

близок к первоначально принятому значению µ = 0,01.

Стержень 3-6. Сечение стержня в середине панели bхh = 550х300 мм, а = а′ = 30 мм; h₀ = 300 — 30 = 270 мм. Усилия от всех на­грузок при коэффициенте γ_f> 1: N = 1023,7 кН; М = 37,89 кНм; в т.ч. от про­должительных нагрузок: N_l = 701 · 1023,7 / 846,6=847,6 кН; М_l=36,85 · 847,6/1023,7=30,51 кНм.

При е₀= М / N = 36,85 / 1023,7 = 0,036м < 0,125h = 0,125 · 0,3 = 0,0375 м расчетная длина стержня 3-6 в плоскости фермы составляет l₀ =0,9l=0,9 · 2900 = = 2610 мм = 2,61 м. Поскольку l₀ / h = 2610 / 300 = 8,7 < 10, гибкость не учитываем, т.е. коэффициент η = 1. Тогда расчетный эксцентриситет

е = η · е₀ +0,5h — а′ = 1 · 36 + 0,5 · 300 — 30 = 156 мм.

Вспомогательные расчетные параметры:

δ = 30 / 270 = 0,393.

Требуемая площадь сечения симметричной продольной арматуры

при α_n = 0,392 < ξ_R = 0,56

т.е. по расчету арматура не требуется. Из конструктивных соображений принимаем у широких граней стержня по 3 Ø14 А-III (A_s =A_s′=462 мм² > А_{s, min} = = 0,002 · 550 · 270 = 297 мм²). Поперечные стержни можно принять Ø6 A-I с шагом 150 мм.

♦ Раскос 6-7.Сечение раскоса bxh = 450×160 мм; а = а′ = 25 мм; h₀ = 160 — 25 = 135 мм. При действии растягивающего усилия N = 415,73 кН и изгибающего момента М = 3,48 кНм раскос испытывает внецентренное растяжение. Расчетные эксцентриситеты продольной силы:

е= 0,5h – M / N — а= 0,5 · 160 — 3,48 · 10⁶ / 415,73 · 10³ — 25 = 47 мм;

е’ = 0,5h + М / N — а= 0,5 · 160 + 3,48 · 10⁶ / 415,73 · 10³ — 25 = 63 мм.

При е’ = 63 мм < (h₀ — а) = 135 — 25 = 110 мм требуемая площадь сечения продольной арматуры:

Сечение ненапрягаемой арматуры растянутого раскоса 6-7 должно обеспечивать не только его прочность, но и требуемую трещиностойкость. Поэтому из условий ограничения ширины раскрытия нормальных трещин принимаем симметричную арматуру по 6 Ø12 А-III (A_s = A_s′ = 678 мм²), ко­торые располагаем у широких граней раскоса; поперечные стержни также принимаем Ø6 A-I с шагом 150 мм.

 

6.6.4. Расчет сечений элементов фермы по II-й группе предель­ных состояний

 

♦ Расчет по трещиностойкости нижнего пояса.Наибольшее растягивающее усилие от всех нагрузок с коэффициентом γ_f = 1 действует в панели 7-1 и равно N_n= N_7-1 ≈ 602 кН. Начальное предварительное напряжение принимаем σ_sp= 0,9R_{s, ser}= 0,9 · 1335 ≈ 1200 МПа. Коэффициент точности натяжения γ_sp = 1 — ∆γ_sp = 1 – 0,1 = 0,9 (∆γ_sp = 0,1 при механическом способе на­тяжения).

Вычисляем потери предварительного напряжения.

Первые потери

 

От релаксации напряжений в натянутой арматуре

σ₁= 0,1σ_sp– 20 = 0,1 · 1200 — 20 = 100 МПа.

От перепада температур между арматурой и натяжными устройст­вами

σ₂= 1,25∆t = 1,25 · 65 = 81,25 МПа.

От деформации анкеров, расположенных у натяжных устройств:

σ₃= (∆l / l) · E_s= (2 / 13000) · 18 · 10⁴ = 27,7 МПа,

где ∆l = 2 мм [4, табл. 4].

Напряжение в арматуре с учетом вычисленных потерь

σ_sp1= σ_sp — σ₁ — σ₂ — σ₃ = 1200 — 100 — 81,25 — 27,7 = 991 МПа.

Усилие в арматуре A_spс учетом вычисленных потерь

Р₀= σ_sp1A_sp = 991 · 634 = 628294 Н.

Напряжение в бетоне на уровне центра тяжести напрягаемой арма­туры при ее симметричном расположении в сечении нижнего пояса (A_sp′ = A_spи е_0р= 0)

σ_bp = P₀ / A_red= 628294 / 118803 = 5,29 МПа,

где A_red = bh + α_spA_sp = 550 · 210 + 5,21 · 634 = 118803 мм².

Коэффициент α = 0,25 + 0,025R_bp = 0,25 + 0,025 · 20 = 0,75 < 0,8.

Потери от быстронатекающей ползучести при уровне напряжений

σ_bp / R_bp = 5,29 / 20 = 0,264 < α = 0,75

σ₆ = 34σ_bp / R_bp = 34 · 0,264 = 9,0 МПа.

Итого первые потери:

σ_l1 = σ₁ + σ₂ + σ₃ + σ₆ = 100 + 81,25 + 27,7 + 9 = 218 МПа.

Усилие обжатия с учетом первых потерь

P₁ = (σ_sp — σ_l1)A_sp= (1200 — 218) · 634 = 622588 Н.

Вторые потери

 

Потери от усадки бетона σ₈ = 35 МПа [4, поз.8 табл. 4].

Напряжения в бетоне на уровне центра тяжести сечения с учетом первых потерь

σ_bp1= P₁ / A_red= 622588 / 118803 = 5,24 МПа.

Потери от ползучести при σ_bp1 / R_bp= 5,24 / 20 = 0,262 < α = 0,75

σ₉ = 128σ_bp1 / R_bp = 128 · 0,262 = 33,54 МПа.

Итого вторые потери σ_l2 = σ₈ + σ₉ = 35 + 33,54 = 68,54 МПа.

Полные потери σ_l = σ_l1 + σ_l2 = 218 + 68,54 = 286,54 МПа.

Усилие обжатия с учетом всех потерь и коэффициентом точности на­тяжения γ_sp = 1

P₂ = (σ_sp — σ_l)A_sp= (1200 — 286,54) · 634 = 579133 H.

Усилие трещинообразования в нижнем поясе

N_crc = R_{bt, ser}A + Р₂= 1,95 · 550 · 210 + 579133 = 804358 Н ≈ 804 кН.

Так как N_crc= 804 кН > N_n= 602 кН, трещины в нижнем поясе не образуются.

♦ Расчет по раскрытию трещин раскоса 6-7.Усилия от нагру­зок при γ_f = 1:

N_n = 341,58кН; N_l = 277,73 кН; М_п= (341,58 / 415,73) · 3,48 = 2,86 кНм; M_l = 2,86 · (277,73 / 341,58) = 2,33 кНм.

Так как продолжительно действующие нагрузки составляют более 80% полной нагрузки, проверяем только продолжительное раскрытие трещин от усилий N_l и M_l.

1.h₀ = 160 — 25 = 135 мм;

2.e₀ = M_l / N_l = 2,33 · 10^{6/ 277,73 · 103 = 8,4 мм.}

3.e_x = h / 2 — а- е₀ = 160 / 2 — 25 — 8,4 = 46,6 мм.

При е₀= 8,4 мм < 0,8h = 0,8 · 160 = 128 мм продольная сила при­ложена в пределах расстояния z_s = h₀— a‘ = 135 — 25 = 110 мм, тогда напряжения в растянутой арматуре согласно п. 4.9 [5]

 

 

5. Коэффициент армирования сечения

 

 

где h₀₁ = h₀ — e_s = 135 — 46,6 = 88,4 мм [5, п. 4.7].

6. φ_l = 1,6 — 15 = 1,6 — 15 · 0,017 = 1,345.

7. Ширина продолжительного раскрытия трещин

где δ= 1,2 — для растянутых элементов;

η = 1 — для арматуры класса А-III.

Следовательно, трещиностойкость раскоса 6-7 обеспечена.

 

---

Рекомендуемые страницы:

Воспользуйтесь поиском по сайту:

megalektsii.ru