Основи розрахунку будівельних конструкцій

Домашня адреса:

вул. Азербайджанська, 2 кв.7

м. Київ

тел. 573 24 96 
 
 
 
 
 
 
 
 

Контрольна  робота 

З „ Основи розрахунку будівельних конструкцій ”

Студента  групи ЗДБ 41

Київського  коледжу будівництва, архітектури  та дизайну

Абілева Екрема Абільовича 

Вариант: 9 
 
 
 
 
 
 
 

Викладач: Негусева 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1. Опишіть порядок розрахунку і конструювання вузлів кроквяної металевої ферми. Відповідь проелюструйте ескізами.

     Фермою називається система стрержней ( зазвичай прямолінійних), сполучених межу собою у вузлах і обоазующих геометрично незмінну  кострукцию при шарнірних вузлах.

     Кроквяна  ферма (мал. 27) є площинною гратчастою конструкцією. Ферма складається з верхнього 2 і ніжнего 11 поясів, сполучених між собою гратами з куточків, прямокутних гнутосварних труб або інших елементів. Грати мають вертикальні елементи, звані стійками 3, і похилі 5 — косоокі. Елементи грат з поясами сполучають зваркою за допомогою листових деталей (фасонок 4, 6) або шляхом безпосереднього примикання. 
 

     Основою конструювання вузлів, ферм є перетин осей всіх стрижнів, що сходяться у вузлі, в центрі вузла (90, а). В цьому випадку досягається урівноваження сил у вузлі і збереження осьових зусиль у всіх стрижньових елементах. При расцентровке осей у вузлі ( 90, би) рівнодіюча сила Ftot буде прикладена по відношенню до осі поясу з ексцентріцитетом ег, в результаті у вузлі з'явиться додатковий момент M=Ftote2. Виникнення додаткового моменту викликає закручування вузла в площині ферми силами Nm і поява в стрижнях внецентренного стиснення і розтягування, а отже, приводить до збільшення витрати матеріалу.

     Габарити  вузлових фасонок визначають з умови  прикріплення стрижньових елементів  за допомогою флангових зварних  швів або високоміцних болтів з обліком зазорів між елементами 40—, що сполучаються, 50 мм ( 91). З метою зниження трудомісткості виготовлення фасонки повинні бути простій прямокутної форми, а з метою забезпечення розкіс міцності з'єднання — повинні мати розміри перетину, забезпечуючі равнопрочность з перетином стрижньових елементів. Не допускається проектувати фасонки несиметричними щодо осі зусилля, оскільки в цьому випадку з'являються місцеві моменти, що вигинають ( 91,г). 

     Товщину фасонки зазвичай у всіх вузлах ферми  приймають постійною і призначають  залежно від розрахункового зусилля в стислому опорному розкосі, оскільки в цьому вузлі виникає небезпека втрати стійкості фасонки на ділянці між торцем стрижня і ребрами жорсткості опорного вузла. У фермах великих прольотів допускається фасонку опорного вузла приймати на 2 мм товще решті фасонок.

     Розрахунок  зварних швів, що прикріплюють розрізні стрижні до вузлової фасонке, проводять  на зусилля в даному стрижні. Шви, прикріплюючі фасонку до нерозривного поясу, повинні розраховуватися  на різницю зусиль в панелях ( 91, а). У стикових вузлах з накладками в поясних стрижнях з розрізними вузловими фасонкамі шви, прикріплюючі фасонку до поясу, розраховуються на рівнодіюче зусилля в елементах грат. 
 
 
 
 
 
 
 

     Кроквяні  ферми можуть спиратися на сталеві  або залізобетонні колони, цегляні  або бетонні стіни, а також на підкроквяні конструкції. У сучасній практиці будівництва знаходить застосування жорстке кріплення ферми до колони збоку ( 92), що забезпечує зниження розрахункового прольоту і зменшення розрахункових зусиль в поясах конструкції. Передача на колону подовжніх сил у верхньому поясі здійснюється стиковою накладкою, що приварюється до полиць поясних куточків і до горизонтального листа оголовка колони, а в нижньому поясі — торцевим опорним ребром.

     У типових рішеннях в цілях уніфікації опорних вузлів ферм при тому, що спирається їх на сталеві або залізобетонні колони зверху використовують шарнірне кріплення, при якому опорна реакція ферми передається на оголовок колон через строганий торець вертикального опорного ребра ( 93). У разі застосування сталевих колон по крайніх осях прив'язку проектують осьовою ( 93, а), а при залізобетонних колонах — нульовою ( 93, би). Надопорая стійка призначена для кріплення в зоні ферми панелей огорожі.

     Найбільш  відповідальними вузлами ферм є  монтажні стикові вузли ( 94). Наявність цих вузлів пояснюється необхідністю розчленовування кроквяної ферми на окремі відправні елементи, частіше всього на дві напівферми, в середині прольоту, в зоні дії максимальних подовжніх зусиль в поясах. З умови взаємозамінності напівферм розчленовування на відправні марки припускає і розчленовування на дві рівні частини вузлових фасонок.

     Проста  конструкція монтажного стику. У  верхньому поясі стик перекритий симетрично поставленими   стиковими   куточками, привареними по перу до полиць куточків верхнього поясу. Стикові куточки заздалегідь кріплять до напівферм монтажними болтами по два на кожну сторону стику. У нижньому (горизонтальному) поясі стикові куточки ставлять вразбежку, що підвищує Надійність стику, оскільки він в цьому випадку перекритий одним стиковим куточком і вузловою фасонкой. 

     Цим же вимогам відповідає конструкція  вузла, показана на  94, би. Дане рішення  більш трудомістко, ніж перше, але  володіє більшою несучою здатністю  і надійністю. Основне призначення  монтажних стикових вузлів — забезпечення, равнопрочності перетини стикових елементів і перетину поясів. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     У місцях того, що спирається на ферму  ребристих залізобетонних плит полиці поясних куточків підсилюють горизонтальними вузловими пластинами розміром не більше 150X150 см ( 95, а, би). З метою отримання додаткової економії стали в стрижнях з нульовими зусиллями допускається застосовувати одиночний куточок ( 95,в). В цьому випадку, а також у разі переходу в поясах до куточків меншого перетину, куточки    парні або більшого перетину заводять за центр вузла на 300—500 мм ( 95, е).

     Як  розрахунковий перетин в стику  рахують перетин, складений з  листа вузлової фасонки і пластин  накладки. У складених стрижнях з  двох куточків, швелерів і т.п. спільна робота елементів забезпечується у випадку, якщо між ними поставлені сполучні планки ( 95, же). По довжині стислих стрижнів планки встановлюють з кроком ^40г'ж (де ix — радіус інерції куточка щодо осі х — х), а для розтягнутих елементів — з кроком ^80гж. Товщина планок призначається рівній товщині основних вузлових фасонок ферми.

     Один  з основних напрямів, сприяючих економії стали, — застосування сталевих трубчастих конструкцій. Теоретичні і експериментальні дослідження, а також використання в масовому будівництві кроквяних ферм з трубчастих елементів показало, що в порівнянні з фермами із звичайних профілів при однакових марках стали і рівних експлуатаційних умовах економія сталі досягає 15—20%, а у разі застосування сталей з тимчасовим опором більше 400—500 Мпа можна досягти зниження витрати стали до 30—40%.

     Разом з економією стали трубчасті  ферми мають меншу трудомісткість виготовлення за рахунок скорочення об'ємів зварювальних робіт. 

     При проектуванні кроквяних ферм з круглих труб перевага віддається таким конструктивним схемам, які мають рідкісні трикутні грати із сполученням у вузлах не більше двох елементів грат. Шпренгельниє грати зважаючи на складність конструювання вузлів в трубчастих фермах не рекомендуються. Максимальна ефективність від застосування трубчастого перетину досягається при рівності розрахункових довжин всіх стислих стрижнів конструкції в площині і з площини ферми, тому стислі верхні пояси розв'язуються з площини ферми у всіх вузлах.

     У трубчастих фермах допускається застосування електрозварюваннях і горячедеформірованних труб діаметром 40—530 мм, проте найбільш доцільними є труби із зовнішнім діаметром до 140—180 мм і з відношенням товщини стінки до діаметру 1/35—1/45 для поясів;   1/70—1/100 для стислих елементів грат і 1/100 для розтягнутих елементів грат. При цьому мінімальна товщина труби повинна бути не меншого 3 мм. Вузлові з'єднання трубчастих ферм можуть бути бесфасоночнимі, з вузловими фасонкамі (подібно до традиційних) і з вузловими вставками:   циліндрової, призматичної і сферичної форм ( 96). Найбільш ефективні з погляду витрати матеріалу бес-фасоночниє з'єднання з циліндровим сполученням труб ( 96,а—в), які застосовуються при кутах нахилу грат до поясу не менше 30° і співвідношенням діаметрів елементів грат і поясів не меншого 1/3. Бес-фасоночниє з'єднання із сплюснутими кінцями труб ( 96, же, до, л) простіші у виготовленні, але менш надійніші в роботі, тому їх застосовують при спеціальному обгрунтуванні у разі відсутності технології для фігурної резки труб.

     Вузли з фасонкамі ( 96, г, н, ф, х) використовують в окремих випадках, оскільки вони вимагають великої витрати матеріалу. Такі з'єднання зручні для опорних  вузлів ферм ( 96, ф, х) при тому, що спирається їх на колону зверху. Вузли з вузловими вставками ( 96, р, з) найбільш універсальні, їх широко застосовують в різних типах кроквяних ферм (особливо в просторових), але вони поступаються бесфасоночним з'єднанням по витраті матеріалу.

     Зварні  стики ( 97, а — до), як правило, виконують в заводських умовах; вони призначені для збільшення довжини поясу або для сполучення труб різного діаметру. Стикуй на високоміцних болтах ( 97, л—к) з торцевими фланцями або подовжніми ребрами проектують як монтажні для сполучення в конструкцію відправних марок. Фланцеві з'єднання іа болтах передбачають як в розтягнутих, так і в стислих елементах.

     Прагнення підвищити економічну ефективність покриттів промислових будівель масового будівництва з прольотами 24 і 30 м привело до створення нових  конструктивних рішень кроквяних ферм з використанням широкополочних тавров і двутавров, гнутосвар-них профілів прямокутного перетину, одиночних куточків і углотавров (комбінований перетин з гарячекатаного швелера і куточка).

     Загальна  ознака цих покриттів — беспрогонноє рішення крівлі з тим, що безпосереднім спирається профільованого настилу на верхні пояси кроквяних ферм. Крок кроквяних ферм, виходячи з несучої здатності профільованого настилу, прийнятий 3 або 4 м. Кроквяні ферми спираються на підкроквяні прольотом 12 м. Кроквяні і підкроквяні ферми    розроблені з паралельними   поясами і мають  ухил крівлі 1,5 %. Із знов розроблених конструкцій найбільш універсальні ферми з широкополочних тавров і двутавров (Цніїпроєктстальконструкция)  ( 98). Вони успішно можуть використовуватися з покриттями з профільованого і залізобетонного настилу. У кроквяних фермах цього типу поясу виконують з широкополочних тавров, а грати — з парних куточків. Істотний недолік типової схеми грат ( 98) —необходимость пристрою розширень у вузлах у вигляді листових фасонок, що приварюються до стінки тавра. Для щільного прилягання куточків грат зварний шов в місці стику повинен бути ретельно оброблений. Уникнути вузлових розширень можна у разі застосування грат з одиночних куточків, швелерів або тавров, коли у вузлі сходяться тільки два елементи — при трикутній без стійок, розкосі або хрестовій типах грат.

     Заводські вузли ферм з широкополочиимі  таврами виконують за технологією, характерною для традиційних  ферм з парних куточків.

     Монтажні  стики вирішують на зварці за допомогою двох пар накладок — вертикальних, приварених по одній до кожної напівферми на заводі, і горизонтальних, приварюваних на будівельному майданчику. Точність установки накладок забезпечується попереднім сполученням їх з поясами за допомогою болтів нормальної точності.

     Широкого  поширення в практиці будівництва  набули кроквяні і підкроквяні ферми  з гну-тосварних профілів прямокутного перетину (Цніїпроєктстальконструкция і Вниктістальконструкция) ( 99). Вузлові з'єднання ферм з труб прямокутного сеченія виконують без фасонок, шляхом безпосереднього приварювання елементів грат до поясів. При цьому ширину перетину елементів грат приймають на 20—30 мм менше ширини перетину елементів поясів, що забезпечує нормальне розміщення зварних швів і не викликає місцевого вигину полиць. Верхній пояс в таких фермах має розвинений по висоті прямокутний перетин, що працює на внецентренноє стиснення. Монтажні стикові вузли кроквяних ферм выполня-\ют на фланцях з болтами нормальної точності.

      Якнайкращі техніко-економічні показники беспрогонних покриттів з кроком кроквяних ферм 3—4 м мають покриття з фермами з одиночних куточків із зварними з'єднаннями проплавленням (ЦНІЇСЬК ім. Кучеренко і ГПІ Укрпроєктстальконструкция). У цих фермах поясу і грати передбачені з одиночних равно- і   неравнополочних куточків. Всі заводські з'єднання елементів виконані бес-фасоночнимі за допомогою дугової точкової зварки з примусовим крізним проплавленням. Зварні крапки діаметром 25 мм в прикріплюваних елементах розташовано симетрично осі елементу в один або два ряди з кроком 60 мм. Несуча здатність однієї крапки рівна 135 кн. Щоб на поверхні зіткнення полиць куточків грат і поясів можна було розмістити не менші дві зварні крапки, осі центрують на обушок пояси. Монтажний стик нижнього розтягнутого поясу вирішується на накладках з високоміцними болтами, а верхнего—через торці поясних куточків, що фрезеруються. Розрахунок ферм з гнутосварних прямокутних профілів, одиночних куточків і углотавров виконують, як і розрахунок багато разів статично невизначних систем з жорсткими вузлами, з урахуванням внеузлових навантажень і рас-центровки у вузлах.