Нижний пояс фермы – Стальные фермы. Виды и конструктивные решения. Расчет и конструирование

4.3. Расчет элементов фермы. Расчет нижнего пояса фермы.

Расчет по предельным состояниям первой группы на прочность.

По условиям изготовления, сечения и армирование всех элементов предварительно напряженного нижнего пояса должны быть одинаковыми. Максимальное расчетное усилие в нижнем поясе согласно таблице усилий принимаем по элементу 5 – 7 N = 1093,6кН

Площадь сечения растянутой напрягаемой арматуры:

,

где — коэффициент учитывающий условия работы высокопрочной арматуры при напряжениях выше условного предела текучести, принимаемый равный( для каната К – 7

Принимаем 8 канатов  15 класса К – 7 с . Напрягаемая арматура окаймлена хомутами, выполненными в виде П – образных сеток ( встречно поставленных ). Продольная арматура сеток из стали Вр –I ( 6  5 Вр – I с )

Сечение нижнего пояса принимаем равное

Суммарный процент армирования:

Приведенная площадь поперечного сечения без учета ненапрягаемой арматуры:

,

где — отношение модулей упругости арматуры и бетона:

Потери предварительного натяжения арматуры и усилия обжатия.

Назначаем величину начального предварительного напряжения арматуры ( без учета потерь ):

Принимаем

При натяжении арматуры механическим способом на упоры стенда должны выполняться условия п. 1.23 1:

Первые потери:

1. От релаксации напряжений арматуры:

2. От разности температур напрягаемой арматуры и натяжных устройств ( при t = 65ºС ):

3. От деформации анкеров:

где — смещение стержней в инвентарных зажимах.

4. 

   — трение арматуры при её натяжении отсутствует.

5. — натяжение производится на упоры стенда.

6. От быстронатекающей ползучести бетона

Предварительно находим напряжение и усилие обжатияс учетом первых пяти потерь:

;

Напряжение в бетоне при обжатии на уровне центра тяжести напрягаемой арматуры:

Передаточная прочность бетона согласно п. 2.3 [2]

, принимаем

Т. к. , то

Первые потери:

Усилие обжатия с учетом первых потерь:

Вторые потери:

7. От усадки бетона

8. От ползучести бетона

Т. к. потери от быстронатекающей ползучести малы, то для определения

Вторые потери:

Полные потери:

Усилие обжатия с учетом полных потерь:

Расчет по образованию и раскрытию трещин.

Для конструкций третьей категории трещиностойкости расчет ведется на действие нагрузок при коэффициенте по нагрузке , что соответствует норматиным нагрузкам:

Расчетный разброс напряжений при механическом способе натяжений согласно п. 1.27 [1]

принимаем

Усилие обжатия вводится с коэффициентом натяжения:

Усилие предварительного обжатия с учетом полных потерь:

Усилие воспринимаемое сечением при образовании трещин:

Т. к. — условие трещиностойкости сечения соблюдается, т. е. не требуется расчет по раскрытию трещин.

Расчет верхнего пояса фермы.

Расчет ведем по наибольшему усилию элемента 1 – 4:

Проверяем достаточность площади сечения верхнего пояса

Требуемая площадь сечения сжатого пояса:

Площадь сечения верхнего пояса ;>, т.е. принятая площадь сечения достаточна.

При расчете на действие сжимающей продольной силы должен приниматься во внимание случайный эксцентриситет

_{Расчетная длина в обоих плоскостях l0 = 332,5 * 0,9 = 299,25 см}

Наибольшая гибкость сечения

Условная критическая сила (58) [1]:

,

где J – момент инерции сечения,

— коэффициент учитывающий влияние длительного действия нагрузки на прогиб элемента в предельном состоянии.

-момент относительно растянутой или наименее сжатой грани сечения от действия постоянных, длительных и кратковременных нагрузок;

-то же от действия постоянных и длительных нагрузок.

;

При

Значение коэффициента , учитывающего влияние прогиба на значение эксцентриситета продольного усилия.

Коэффициент .

Расстояние

Граничное значение относительной высоты сжатой зоны бетона при

характеристика сжатой зоны бетона.

-напряжение в арматуре класса АIIi

-предельное напряжение в арматуре сжатой зоны

В соответствии с п. 3.61 [3] последовательность расчета для элементов из бетона класса выше В30 следующая:

;

;

т.к. принимаем симметричное армирование.

Площадь арматуры :

Принимаем конструктивно  AIII A_s= см²

, что незначительно отличается от принятого ранее значения коэффициента армирования.

ПОЯС ФЕРМЫ — это… Что такое ПОЯС ФЕРМЫ?

нижний пояс фермы — с русского на английский

См. также в других словарях:

• Пояс фермы — Пояс фермы – совокупность стержней, составляющих верхнюю часть (верхний пояс) или нижнюю часть (нижний пояс) контура фермы. [Отраслевой руководящий документ. Техническая эксплуатация железобетонных конструкций производственных зданий.… …   Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

• пояс фермы — Совокупность стержней, составляющих верхнюю часть (верхний пояс) или нижнюю часть (нижний пояс) контура фермы. [Сборник рекомендуемых терминов. Выпуск 82. Строительная механика. Академия наук СССР. Комитет научно технической терминологии. 1970… …   Справочник технического переводчика

• ПОЯС ФЕРМЫ — часть конструкции сплошной или сквозной фермы, ограничивающая ее по верху или по низу. В зависимости от расположения П. ф. по ее контуру различают верхний и нижний пояса. В сквозных фермах каждый из поясов представляет собой совокупность… …   Технический железнодорожный словарь

• Фермы — (инж.) так назыв. основные связи, поддерживающие крышу здания или полотно моста. Соответственно этому различают стропильные и мостовые Ф. Прямая сплошная балка может перекрывать пространство лишь при ограниченной величине отверстия (деревянные и… …   Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

• Нижний Бишкин — Село Нижний Бишкин укр. Нижній Бишкин Страна УкраинаУкраина …   Википедия

• Нижний Муйнак — Деревня Нижний Муйнак башк. Түбәнге Муйнак Страна РоссияРоссия …   Википедия

• Нижний Сарабиль — Деревня Нижний Сарабиль башк. Түбәнге Һарыбил Страна РоссияРоссия …   Википедия

• Нижний Янкуль — Посёлок Нижний Янкуль Страна РоссияРоссия …   Википедия

• Нижний Бишкин (Змиёвский район) — Село Нижний Бишкин укр. Нижній Бишкин Страна Украина …   Википедия

• Сквозные фермы — В балке (см.), подверженной действию нагрузки, не все элементы одинаково напряжены; так, в прямой балке, лежащей свободно на двух опорах, наибольшее растягивающее напряжение испытывают верхние волокна, наибольшее сжимающее напряжение проявляется… …   Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

• Элементы фермы основные — Элементы фермы основные – верхний пояс, нижний пояс, стойки, раскосы, узловые фасонки, опорные узлы. [Справочник проектировщика. Металлические конструкции”, в трёх томах, Москва, Высшая школа, 1999 г.] Рубрика термина: Конструкции… …   Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

Обеспечение устойчивости ферм

Вернуться на страницу «Фермы металлические»

Обеспечение устойчивости ферм

Ферма — плоская конструкция, которая имеет значительную жесткость в собственной плоскости вследствие относительно большой высоты самой конструкции. В то же время в перпендикулярном направлении (из плоскости фермы) ее жесткость недостаточна и потеря устойчивости сжатого верхнего пояса может произойти на расчетной длине, равной всему пролету фермы (рис. 1.5, б).

Кроме того, даже при наличии прогонов и других несущих элементов кровли, крепление которых к ферме рассматривается как шарнирное, система покрытия не имеет достаточного количества связей для обеспечения ее геометрической неизменности.

Чтобы предоставить системе покрытия устойчивости, необходимо прикрепить все фермы в любой «неподвижной точки», т.е. достаточно жесткой геометрически неизменяемой конструкции. Для этого в покрытиях устраивают жесткие пространственные блоки, состоящие из двух смежных ферм, объединенных горизонтальными и вертикальными элементами, называемых «связями».

Каждая грань такого блока должна быть геометрически неизменной (геометрическая неизменность двух граней блока, образованные самими фермами, обеспечена их схемами), поэтому при выборе схемы горизонтальных связей по верхним и нижним поясам и вертикальных связей в торцах блока (то есть на опорах), необходимо учитывать это требование (рис.1.5, а).

Рис. 1.5. Связи по фермам:

а — схема пространственного блока; б — схема покрытия при отсутствии связей; в — то же при наличии связевая блока; 1 — фермы; 2 — вертикальные связи; 3 — горизонтальные связи; 4 — прогоны; 5 — растяжки в уровне нижних поясов; 6 — узел крепления прогонов к горизонтальным связям в уровне верхних поясов; 7 — оси поясов при потере устойчивости вне плоскости фермы.

Жесткие блоки размещают обычно в торцах здания, а остальные фермы привязывают к ним специальными элементами (сжатыми распорками, растянутыми растяжками) или используют для этого продольные элементы кровли (прогоны, ребра железобетонных плит), одновременно со своими основными функциями, играют роль связей при условии их закрепления к узлам связевой системы.

Распорки размещаются в уровне верхних поясов и между опорами ферм в уровне их нижних поясов. Растяжками считаются элементы связей, поставленные по пролету в уровне нижних поясов стропильных ферм.

Связи выполняют следующие функции: обеспечивают геометрическую неизменность и пространственную жесткость покрытия при монтаже и эксплуатации; сокращают расчетные длины элементов фермы из ее плоскости, в частности сжатых верхних поясов; воспринимают усилия, возникающие от нагрузок, приложенных в продольном направлении здания, например, от ветрового давления на ее торец.

Несущие элементы кровли — профилированный стальной настил, прогоны, железобетонные плиты — образуют достаточно жесткий диск в горизонтальном направлении. Учитывая это, можно отказаться от устройства специальных диагональных горизонтальных связей в уровне верхнего пояса даже в жестком пространственном блоке. Однако, чтобы обеспечить общую устойчивость фермы при монтаже, когда элементы кровли еще отсутствуют, необходимо увеличить количество вертикальных связей, кроме опорных.

Вертикальные связи размещают так, чтобы фактическая гибкость сжатого пояса вне плоскости фермы при монтаже не превышала предельного значения, то есть

Исходя из этого условия и определяются расстояния между вертикальными связями l_y. С технологической точки зрения вертикальные связи целесообразно размещать в плоскости стоек решетки ферм, расстояния между которыми равны 6 м. Размеры панелей горизонтальной связевой фермы по нижним поясам тоже определяются расстояниями между вертикальными связями, а при необходимости, если фактическая гибкость растянутых поясов превышает значение 400, необходимо ставить дополнительные растяжки.

При кровле из железобетонных ребристых плит, которые могут быть закреплены к верхним поясам ферм не менее, как в трех точках, расчетные длины сжатых поясов определяются расстояниями между ребрами. Если жесткий диск является профилированный настил, то устойчивость верхних поясов обеспечивается пролетами, однако только теми, которые стыкуются с узлами связевая системы, то есть неподвижными точками. Такими точками считаются места пересечения прогонов с вертикальными связями жесткого блока, а также элементов горизонтальных вязов между собой (рис. 1.5, в).

Если кровля не является жестким диском, по верхним поясам ферм следует предусмотреть поперечные горизонтальные связей фермы и совмещать их расположение со связевыми фермами по нижним поясам.

В зданиях с опиранием стропильных ферм на колонны в уровне верхнего пояса горизонтальные связей фермы устраивают в этом же уровне, потому что они должны воспринять горизонтальную нагрузку от ветра, приложенное в торец. При железобетонных плитах покрытия эти нагрузки воспринимаются жестким диском, образованным плитами, а при кровли из профилированного настила следует устраивать диафрагмы жесткости в виде балки, поясами которой служат верхние пояса смежных стропильных ферм, расположенных в торцах здания, а стенкой — профилированный настил с усиленным креплением его к прогонам, или при их отсутствии -непосредственно к верхним поясам ферм.