Руководство по обеспечению устойчивости стальных ферм
Обновлено: 16.05.2024
ТИПОВАЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ КАРТА НА МОНТАЖ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ
Монтаж стальных ферм (конструкций) и покрытий
1. ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ
Типовая технологическая карта разработана на монтаж стальных ферм и покрытий.
На монтажную площадку конструкции стальных ферм поступают в виде элементов длиной 12 м и до подъема должны быть укрупнены в монтажные элементы на складе или у места подъема. Укрупняют фермы в вертикальном положении в кассетах, иногда в горизонтальном положении, что требует дополнительной площади и необходимости поворота фермы вокруг нижнего пояса (кантовки). При кантовке элементы фермы работают в условиях, сильно отличающихся от проектных: элементы фермы, кроме осевых усилий других знаков (вместо сжатия, растяжения), испытывают изгибающие усилия от влияния собственной массы из плоскости фермы.
Стропильные фермы являются несущими элементами конструкций покрытия. Монтируют фермы отдельными элементами или укрупненными блоками (фермы со связями и прогонами).
Для подъема подстропильных и стропильных ферм, обычно применяют стреловые краны. Одиночные стропильные фермы пролетом 24, 30 и 36 м перед подъемом укрупняют. Стропуют фермы, как правило, в узлах верхнего пояса, с помощью полуавтоматических или универсальных стропов с применением наклонных стропов (рис.1, а) или траверсы (рис.1, б).
Рис.1. Строповка стальных ферм:
а - наклонными стропами, б - траверсой; 1 - строп, 2 - ферма, 3 - траверса, 4 - канат для расстроповки
При необходимости фермы до их подъема усиливают (рис.2). Способ усиления указывается в проекте производства работ.
Рис.2. Усиление стальных ферм перед подъемом:
1 - скрутка, 2 - бревно, 3 - траверса, 4 - стойка, 5 - верхний пояс, 6 - строп, 7 - замковое устройство
При подъеме ферм пространственными укрупненными блоками (рис.3) заранее устанавливают все предусмотренные проектом связи по нижним поясам, а также распорки и стойки.
Рис.3. Схема строповки фермы (а) и блока покрытия (б):
1 - траверса, 2 - ферма, 3 - канат для разворота, 4 - блок покрытия, 5 - стропы
Перед подъемом фермы очищают от ржавчины и грязи отверстия опорных площадок и прикрепляют планки для опирания плит покрытия. На верхнем поясе фермы монтажники устанавливают временную распорку и навесные люльки. По концам фермы прикрепляют две оттяжки из пенькового каната, чтобы удерживать ферму от раскачивания при подъеме. Между боковыми стойками фермы натягивают стальной страховочный канат, к которому монтажники крепят карабины предохранительных поясов. Такая страховка позволяет монтажнику безопасно перемещаться по нижнему поясу фермы.
Фермы допускается строповать в двух или четырех узлах верхнего пояса. До подъема фермы монтажники проверяют надежность грузозахватных приспособлений, правильность строповки и равномерность натяжения стропов. При подъеме и установке фермы участвует звено из пяти человек. Два монтажника с помощью пеньковых оттяжек удерживают ферму от раскачивания.
На место установки ферму направляют монтажники, находящиеся в люльках у ее опорных узлов. Два монтажника в это время, поднявшись на ранее установленную ферму, с помощью каната поднимают распорку и закрепляют ее. Работу на высоте монтажники выполняют, прикрепившись карабином монтажного пояса к страховочному канату.
Для временного крепления фермы устанавливают парные расчалки с углами наклона к горизонту и к плоскости расчаливания не более 45°. Расчалки прикрепляют к якорям или ранее смонтированным конструкциям. В том случае, когда раскрепление фермы с помощью расчалок оказывается недостаточным, устойчивость ее обеспечивается усилением верхнего пояса либо другим способом. Окончательно приваривают фермы к колоннам и проверяют ее вертикальность монтажники, находясь в монтажных люльках.
Нахлесточные соединения, особенно швы на подкладном кольце, сваривают не менее чем в два слоя, что обеспечивает необходимое расплавление кромок свариваемых элементов. Сборку и сварку обеих половин стропильной фермы можно вести как при вертикальном, так и при горизонтальном положении фермы. Последовательность операций при сварке характерного стыка стропильной фермы (рис.4, 5) должна соблюдаться такая. Сварку начинают со швов, соединяющих пояса фермы с горизонтальными накладками (швы 1 и 2). Затем сваривают горизонтальные накладки с фасонками фермы (шов 3).
Рис.4. Последовательность (1-4) сварки нижнего пояса стропильной фермы
Рис.5. Последовательность (1-4) сварки верхнего пояса стропильной фермы
После этого сваривают вертикальные накладки с фасонками фермы и горизонтальными накладками (швы 4). В случае сварки ферм в горизонтальном положении ферму после наложения швов с одной стороны следует перекантовать на 180° и продолжить сварку с другой стороны в указанном порядке.
2. ОРГАНИЗАЦИЯ И ТЕХНОЛОГИЯ ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТ
При монтаже ферм отдельными элементами условия их работы сильно отличаются от проектных из-за отсутствия раскреплений и смещения опор. В связи с этим необходимо рассчитывать устойчивость монтируемых ферм, как во время подъема, так и после установки на опоры до монтажа связей. Строповку стропильной фермы в вертикальном положении производят за два узла верхнего пояса. Симметричные фермы пролетом 24 м можно стропить за центральный узел, но при этом из-за раскачивания затрудняется их установка. Опорами фермы при подъеме являются места строповки. После установки фермы и закрепления опорной стойки к оголовку колонны болтами устойчивость фермы недостаточна из-за отсутствия связей. Для обеспечения устойчивости фермы до ее расстроповки верхний пояс фермы закрепляют расчалками или распорками к ранее смонтированным конструкциям. Подъем и установку ферм производят с закрепленными расчалками и оттяжками.
При установке ферм на колонны жесткими блоками устойчивость их обеспечивается наличием связей (прогонов).
Проверку устойчивости стропильных ферм с опиранием нижним поясом при их подъеме и установке производят в соответствии с "Руководством по обеспечению устойчивости стальных ферм" или "Справочником монтажника стальных конструкций".
Расчет устойчивости фермы при расстоянии между узлами строповки более половины длины пролета, а также фермы с непараллельным очертанием верхнего пояса (треугольным, полигональным) производят сравнением усилия сжатого пояса с критическим для этого пояса усилием, при котором он теряет устойчивость. Данные для типовых ферм см. в табл.2.1.
Устойчивость 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 ly. 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.
Проектирование металлических ферм
Металлические фермы промышленных и гражданских зданий
Металлическая ферма – это стержневая строительная конструкция, которая передает нагрузки от кровли или перекрытия на колонны или стены зданий и сооружений. Ферма состоит из верхнего и нижнего пояса, раскосов и стоек. Раскосы и стойки называют решеткой фермы. Опорный раскос называют шпренгелем.
Более подробно о фермах можно прочитать на странице:
Проектирование любой фермы начинается с компоновка конструктивной схемы фермы. Подробную информацию о компоновке ферм можно почитать на странице:
После выбора общей компоновки, назначают предварительные генеральные размеры ферм. Подробно об этом написано на странице:
После того как назначены генеральные размеры фермы, следует назначить сечения ферм. Рекомендации читаем на странице:
Помимо компоновки фермы, необходимо обеспечить ее устойчивость из плоскости ферм. Как ее обеспечить, читаем на странице:
На основе расчетной схемы выполняются все расчеты. Расчетную схему с указанием геометрических размеров и усилий показывают на чертеже. Зачем это нужно? Наверное, так эксперту удобнее проверять, но у него и так есть на руках все расчеты. Вероятно это дань советским традициям, когда использовались типовые серии. Брали расчетную схему из типовой серии, делали ссылку, а самих расчетов не требовалось. Возможно, это нужно проектировщику, который будет разрабатывать КМД.
Мы подробно рассмотрим следующий вид ферм:
Самый выгодный угол наклона раскосов к поясу составляет 45 — 50° (в раскосной решетке 35 — 50°).
Опорный раскос может быть восходящим или нисходящим. Нисходящие раскосы более предпочтительны, т.к. работают на растяжение.
Генеральными размерами фермы — это пролет фермы (т.е. длина фермы) и ее высота. Оптимальное отношение высоты фермы к ее пролету h/l ≈ 1/8, т.к. при этом отношении металлоемкость фермы будет минимальная.
Фермы эффективны при пролете от 6-8 метров. Использовать фермы меньше пролетом меньше 6 метров не целесообразно, т.к. проще использовать балки.
При назначении высоты фермы, следует учитывать условия транспортировки ферм:
— транспортировка ферм по железной дороге требует габарит конструкции по вертикали — не более 3,8 м по горизонтали — 3,2 м;
Пролеты ферм принимаются кратные 3 м (до 18 м.), а для больших пролетов — кратными 6 м (18, 24, 30, 36 м. и т.д.). Отступления от этих размеров допускаются при специальном обосновании.
Типы ферм.
Фермы в зависимости от очертания можно разделить на следующие типы:
— фермы с параллельными поясами;
— фермы с полигональными поясами;
— треугольные фермы. Применяют при крутых крышах.
Выбор типа фермы зависит от архитектуры здания, материала кровли, системы водоотвода и т.д.
Тип решётки
Геометрическая неизменяемость фермы достигается устройством решетки (Система поясов и раскосов).
Законодательная база Российской Федерации
A.2.1. При подъеме в процессе монтажа или при опускании в процессе демонтажа одиночных стальных ферм любого очертания следует обеспечить устойчивость их плоской формы изгиба от усилий, вызванных собственной массой. Методика проверки устойчивости плоской формы изгиба основана на расчете фермы как целого плоского упругого элемента. Методика не распространяется на арочные, предварительно напряженные и неразрезные фермы.
A.2.2. Устойчивость ферм с параллельными или слабонаклонными (до 1:10) поясами двутаврого, таврового (включая сечение из парных уголков), трубчатого (прямоугольного, круглого) или другого симметричного относительно вертикальной оси сечения независимо от направления опорных раскосов (восходящие или нисходящие) при строповке за один или два узла верхнего пояса следует проверять по формуле:
где Q_кр,п - критическая масса фермы при подъеме (опускании);
Q_ф - собственная масса фермы, определяемая по рабочей документации (массу фасонок следует распределить поровну между поясами и решеткой); если ферму поднимают или опускают с двумя опорными стойками одинаковой или разной массы или с одной опорной стойкой, то в знаменатель формулы (А.16) следует подставлять приведенную массу фермы
где Q_ст - масса одной (при двух - наибольшей) опорной стойки;
гамма_н - коэффициент надежности при подъеме (опускании), принимаемый гамма_н = 1,7.
где Q_н и Q_р - массы соответственно нижнего пояса и элементов решетки фермы;
l - расстояние между точками строповки;
L - длина фермы (пролет);
гамма - коэффициент согласно таблице А.7;
Е - модуль упругости стали;
Н - высота фермы в местах строповки;
- моменты инерции соответственно нижнего и верхнего поясов фермы из плоскости; при ступенчатом уменьшении сечения по длине нижнего пояса от середины к опорам следует принимать приведенные моменты инерции, определяемые произведением моментов инерции участков с максимальным сечением на коэффициент а_1, согласно таблице А.8.
А.2.3. Для стропильных и подстропильных ферм по типовым сериям 1.460-2 и 1.460-4 места их строповки при подъеме по условиям обеспечения устойчивости ферм приведены в таблице А.9.
Значения коэффициента гамма для наиболее распространенных случаев
| l, м | 18 | 24 | 30 | 36 | |||||
| L, м | 3 | 6 | 6 | 12 | 6 | 12 | 6 | 12 | 18 |
| гамма | 1,15 | 1,77 | 1,36 | 8,73 | 1,21 | 2,55 | 1,14 | 1,79 | 8,73 |
1. При l=0 для любого значения L коэффициент гамма=0.
2. Во всех случаях должно быть l >= 0,5 L.
Значения коэффициентов а_1 и а_2
| При одной ступени изменения сечения на половине длины пояса | При двух ступенях изменения сечения на половине длины пояса | |||
| а 1 | а 2 | а 1 | а 2 | |
| 0,2 | 0,746 | 0,252 | 0,878 | 0,308 |
| 0,4 | 0,906 | 0,482 | 0,921 | 0,532 |
| 0,6 | 0,959 | 0,685 | 0,957 | 0,712 |
| 0,8 | 0,985 | 0,850 | 0,981 | 0,870 |
| 1,0 | 1,000 | 1,000 | 1,000 | 1,000 |
Примечание: Значения a_1 и а_2 для промежуточных отношений I_мин(у)/I_макс(у) следует вычислять методом линейной интерполяции.
A.2.4. Устойчивость ферм треугольного, полигонального и других очертаний, имеющих любые сечения поясов (включая и несимметричные) при различных способах строповки, а также ферм с параллельными или слабонаклонными (до 1:10) поясами с расстоянием между узлами строповки более 0,5 пролета или строповки за три узла следует проверять по формуле:
где Р_кр - критическая нагрузка для сжатого на одной половине фермы участка нижнего или верхнего пояса в зависимости от способа строповки;
Р_пр - приведенное усилие в сжатом участке нижнего или верхнего пояса.
А.2.5. Критическую нагрузку следует вычислять по формуле:
где I_с(у) - момент инерции из плоскости сжатого участка нижнего или верхнего пояса; при ступенчатом уменьшении сечения по длине сжатого участка пояса (нижнего или верхнего) от середины к опорам следует принимать приведенные моменты инерции, определяемые произведением моментов инерции участков с максимальным сечением на коэффициент а_1 для нижнего пояса и а_2 для верхнего пояса согласно таблице А.8;
при ступенчатом уменьшении сечения по длине сжатого участка пояса от опор к середине фермы момент инерции следует принимать по минимальному сечению;
l_0 - длина пояса от середины пролета фермы до конца сжатого участка; при наличии растяжения в средних панелях пояса усилия в них в запас устойчивости следует принимать равными нулю.
А.2.6. Приведенное усилие в сжатом участке пояса следует определять по формуле:
где Р_1, Р_2, Р_3 . Р_n - узловые нагрузки на сжатый стержень, определяемые разностью усилий в соседних панелях пояса фермы от ее собственной массы (рисунок А.1) и равные Р_1 = N_1 - N_2, P_2 = N_2 - N_3, P_3 = N_3 - N_4, P_n = N_n.
Рисунок A.1. Расчетная схема сжатых участков пояса фермы
Места строповки при подъеме по условиям обеспечения устойчивости ферм
А.2.7. Если при всех возможных способах строповки условия формул (А.16) или (А.21) не выполняются, то необходимо усилить сжатый пояс фермы и проверить устойчивость фермы с учетом усиления. При этом приведенные моменты инерции для определения Q_кр,п или Р_кр следует вычислять:
при жестком креплении элементов усиления к нижнему поясу - как для целого сечения;
при податливом креплении - как сумму моментов инерции сечений пояса и усиления.
А.2.8. После установки стальных ферм любого очертания на опоры в процессе монтажа необходимо до расстроповки обеспечить их устойчивость против опрокидывания от ветровых нагрузок и устойчивость плоской формы изгиба от усилий, вызванных собственной массой. Аналогичные виды устойчивости необходимо обеспечить и в процессе демонтажа после снятия раскрепляющих ферму конструкций (прогонов, связей, плит покрытия).
А.2.9. Действующий на ферму опрокидывающий момент от расчетной ветровой нагрузки следует рассчитывать в соответствии с требованиями СНиП 2.01.07. Несущая способность опорных узлов ферм должна определяться их конструктивным решением, а также болтами и сварными швами, закрепляющими ферму к опорам. Удерживающее влияние собственной массы фермы учитывать не следует. Для ферм, опирающихся верхним поясом (с нисходящим опорным раскосом), проверка на опрокидывание не требуется.
А.2.10. Если устойчивость против опрокидывания не обеспечена, то верхний пояс в узлах необходимо раскрепить парными расчалками или распорками, число которых и места их установки следует принимать с учетом обеспечения устойчивости плоской формы изгиба ферм (см. А.2.11 - А.2.18).
Рекомендуемые диаметры канатов расчалок приведены в таблице А.10.
Таблица А.10.
Рекомендуемые диаметры канатов расчалок
| Пролет фермы, м | Рекомендуемые диаметры каната расчалок, мм | Предельное усилие предварительного натяжения в расчалке Т_р.пред, кгс |
| 24 | 15 - 17,5 | 500 |
| 30 | 17 - 19,5 | 750 |
| 36 | 20 - 22,5 | 750 |
| 42 | 24 - 25,5 | 1000 |
Площадь сечения расчалки или распорки следует проверять на усилие, возникающее от действия расчетной ветровой нагрузки (для расчалок необходимо добавлять усилие от предварительного натяжения по таблице А.10) без учета работы болтов и сварных швов в опорных узлах ферм. Коэффициент надежности каната расчалок должен быть не менее 3.
Винтовые стяжки для натяжения расчалок, якоря или смонтированные конструкции следует подбирать (рассчитывать) на усилие, равное 1/3 разрывного усилия каната, принятого для расчалок данной пары.
А.2.11. Устойчивость плоской формы изгиба ферм с параллельными или слабонаклонными (до 1:10) поясами двутаврого, таврового (включая сечение из парных уголков), трубчатого (прямоугольного, круглого) или другого симметричного относительно вертикальной оси сечения следует проверять по формуле:
где Q_кр,вр - критическая масса фермы, определяемая в зависимости от наличия раскреплений верхнего пояса(расчалками или распорками);
Q_ф - собственная масса фермы, определяемая по рабочей документации;
гамма_вр - коэффициент надежности при временном раскреплении фермы, принимаемый гамма_вр >= 2,6.
А.2.12. Для ферм, не раскрепленных в пролете против опрокидывания, критическую массу следует определять по формуле:
где Е - модуль упругости стали;
I_в(у) - момент инерции верхнего пояса из плоскости фермы; при ступенчатом уменьшении сечения по длине пояса от середины к опорам следует принимать приведенный момент инерции, определяемый произведением момента инерции участка с максимальным сечением на коэффициент а_2, согласно таблице А.8;
Н - высота фермы (при слабонаклонном поясе следует принимать высоту, усредненную в одной четверти пролета);
L_пр - приведенная длина верхнего пояса, которую для ферм, опирающихся нижним поясом, следует принимать равной:
при неослабленных сечениях верхнего пояса в крайних панелях - фактической длине верхнего пояса с учетом наклона;
при ослабленных сечениях верхнего пояса в крайних панелях - длине верхнего пояса между узлами примыкания восходящих опорных раскосов и суммарной длине этих раскосов;
L - длина (пролет) фермы; для ферм, опирающихся верхним поясом, за L_пр следует принимать фактическую длину пояса (пролет фермы), а за L - длину нижнего пояса между узлами примыкания нисходящих опорных раскосов и их суммарную длину;
- коэффициент упругой поддержки верхнего пояса, определяемый по формуле:
G - модуль сдвига стали;
I_н(к) - момент инерции нижнего пояса на кручение; при ступенчатом изменении сечения по длине нижнего пояса указанный момент инерции следует принимать как среднее значение для всех участков пояса.
где I_i - момент инерции из плоскости фермы i-го элемента решетки;
l_i - длина i-го элемента решетки;
К - число элементов решетки в ферме.
А.2.13. Если критическая масса фермы, подсчитанная по формуле (А.24), не соответствует условию формулы (А.25), то верхний пояс в узлах необходимо раскрепить парными расчалками или распорками.
А.2.14. Для ферм, раскрепленных в пролете от опрокидывания или по условиям обеспечения устойчивости плоской формы изгиба парными расчалками, критическую массу следует определять по формуле:
где п - число равных по длине участков сжатого пояса между узлами раскреплений (разница длин участков допускается не более 3 м);
N_n - величина, учитывающая дополнительное усилие в верхнем поясе от усилий в расчалках и определяемая по формуле:
где Т_р.пред - предельное усилие предварительного натяжения в наиболее напряженной расчалке, определяемое по таблице А.10;
К - коэффициент, зависящий от числа пар расчалок:
при одной паре К = 0,25;
при двух парах К = 0,333;
при трех парах К = 0,375;
раскрепление ферм больше чем тремя парами расчалок не допускается;
Величину D следует вычислять для каждой пары расчалок. При этом индекс 1 относится к углам наиболее напряженной расчалки данной пары, т.е. такой, для которой произведение косинусов углов (cos альфа cos фи) меньше аналогичного произведения для другой расчалки (рисунок А.2). Для расчалок, расположенных с углами альфа в пределах 30 - 45° и фи в пределах 0 - 45°, допускается принять D = 1,7.
1 - ферма; 2 -расчалка; 3 - якорь
Рисунок А.2. Схема раскрепления ферм расчалками
А.2.15. Для обеспечения устойчивости ферм, раскрепленных расчалками, необходимо до расстроповки довести с помощью винтовых стяжек усилие предварительного натяжения в менее напряженной расчалке данной пары (у которой произведение косинусов углов большее) до значения:
l_с - длина менее напряженной расчалки;
А_p - площадь сечения каната расчалки;
альфа_0 - угол наклона к горизонту проекции расчалки длиной l_p на плоскость расчаливания;
альфа и фи - углы для расчалки l_p;
С_1 и С_2- коэффициенты, зависящие от числа пар расчалок:
при одной паре С_1 = 1290 и С_2 = 570;
при двух парах C_1 = 6550 и С_2 = 2890;
при трех парах С_1 = 17650 и С_2 = 7770.
Величину Т_р._мин в процессе натяжения следует контролировать в менее напряженной расчалке пары.
А.2.16. Усилие предварительного натяжения в более напряженной расчалке данной пары следует определять по формуле:
где индекс 1 относится к углам более напряженной расчалки.
При этом должно соблюдаться условие:
Если условие по формуле (А.37) не соблюдается, то необходимо изменить углы расположения или длину расчалок (одной или обеих).
А.2.17. Для ферм, раскрепленных в пролете от опрокидывания или по условиям обеспечения устойчивости плоской формы изгиба распорками, критическую массу следует определять по формуле (А.29) без дополнительного усилия в верхнем поясе, т.е. при N_n=0.
Площадь сечения распорок для обеспечения устойчивости плоской формы изгиба ферм следует подбирать на следующие условные усилия в зависимости от марки стали верхнего пояса:
для стали С235 и С245 - 20Аb,
для стали С345 - 30Аb,
для стали С375 - 40Ab,
где Аb - площадь сечения пояса в узлах раскрепления.
А.2.18. Устойчивость плоской формы изгиба ферм треугольного, полигонального и других очертаний при любых сечениях поясов следует проверять по формуле:
где Р_кр - следует принимать меньшим из значений:
Р_макс - наибольшее усилие в сжатом участке пояса фермы от монтажных нагрузок;
Гибкость из плоскости фермы сжатых участков верхнего пояса между точками раскреплений в соответствии с требованиями СНиП II-23 не должна превышать 220.
При ступенчатом изменении сечение участка пояса между точками раскреплений (таблица A.11) его гибкость следует определять по данным таблиц А.12 и А.13 и по формулам:
Если гибкость сжатых участков между точками раскреплений верхнего пояса меньше 105, то такая ферма устойчива и условие (А.38) проверять не следует.
Выбор диаметра каната для расчалок, площадь сечения распорок, а также определение величины предварительного натяжения в них следует производить аналогично изложенному для ферм с параллельными (слабонаклонными) поясами (см. разделы А.2.10.- А.2.17). При этом величину В для вычисления Т_р.мин следует определять по формуле:
А.2.19. Если в фермах узел примыкания верхнего пояса к опорному раскосу не имеет достаточной жесткости из плоскости фермы (элементы верхнего пояса не состыкованы жесткими накладками друг с другом или с опорным раскосом), то в этих узлах до расстроповки ферм необходимо установить расчалки или распорки.
Устойчивость ферм, связи между фермами
От воздействия внешней нагрузки, приложенной к узлам фермы, в её элементах появляются сжимающие и растягивающие усилия. В этом случае верхний пояс работает на сжатие, а нижний — на растяжение. Элементы решетки в зависимости от характера и направления действующей нагрузки могут работать как на сжатие, так и на растяжение. При этом сжимающие усилия создают опасность потери устойчивости конструкции. Потеря устойчивости верхнего пояса может происходить в двух плоскостях: в плоскости фермы и из ее плоскости. В первом случае потеря устойчивости происходит за счет выпучивания между узлами фермы (по длине панели). Во втором случае потеря устойчивости возникает между точками пояса, закрепленными от смещения в горизонтальном направлении. Устойчивость фермы из ее плоскости является значительно меньшей по сравнению с устойчивостью в ее плоскости, что очевидно из-за того, что длина одной панели значительно меньше длины сжатого пояса.
Отдельная стропильная ферма является балочной конструкцией, обладающей очень малой боковой жесткостью. Для того чтобы обеспечить пространственную жесткость сооружения из плоских ферм, они должны быть раскреплены связями, образующими совместно с фермами геометрически неизменяемые пространственные системы, обычно решетчатые параллелепипеды (рис. ниже).
Кроме обеспечения пространственной неизменяемости, система связей должна обеспечивать устойчивость сжатых поясов в направлении, перпендикулярном плоскостям раскрепляемых ферм (из плоскости фермы), воспринимать горизонтальные нагрузки и создавать условия для высококачественного и удобного монтажа сооружения.
Связи по конструкциям покрытия здания располагают:
- в плоскости верхних поясов ферм — горизонтальные поперечные связевые фермы 1 и продольные элементы — распорки 2 между ними (рис. ниже);
- в плоскости нижних поясов ферм — горизонтальные поперечные и продольные связевые фермы 3 и распорки 2 (рис. ниже);
- между фермами — вертикальные связи 4 (рис. ниже).
Связи по покрытию
Горизонтальные связи в плоскости верхних (сжатых) поясов ферм обязательны во всех случаях. Они состоят из раскосов и стоек, образующих совместно с поясами стропильных ферм горизонтальные связевые фермы с крестовой решеткой. Горизонтальные связи располагают между крайними парами ферм в торцах здания (или в торцах температурного отсека), но не реже, чем через 60 м.
Для связи между верхними поясами промежуточных стропильных ферм ставят специальные распорки над опорами и у конькового узла при пролете ферм до 30 м; при больших пролетах добавляют промежуточные распорки для того, чтобы расстояние между ними не превышало 12 м. Горизонтальные связи по верхним поясам ферм обеспечивают устойчивость сжатых поясов из плоскости фермы во время монтажа: в этот период расчетная длина таких поясов равна расстоянию между распорками. В процессе эксплуатации здания смещению верхних узлов из плоскости фермы препятствуют ребра кровельных плит или прогоны, но только при условии, что они закреплены от продольных смещений связями, расположенными в плоскости кровли.
Горизонтальные связи по нижним поясам ферм устанавливают в зданиях с крановым оборудованием.
Они состоят из поперечных и продольных связевых ферм и распорок. В зданиях с кранами легкого и среднего режима работы часто ограничиваются только поперечными связевыми фермами, располагаемыми между нижними поясами соседних ферм по торцам здания (или температурного отсека). Если длина здания или отсека велика, то устанавливают дополнительную поперечную связевую ферму, чтобы расстояние между такими фермами не превышало 60 м. Ширину продольной связевой фермы обычно принимают равной опорной панели нижнего пояса стропильной фермы.
Горизонтальные связевые фермы воспринимают горизонтальные нагрузки от ветра и торможения (поперечного и продольного) кранов.
Стропильные фермы обладают незначительной боковой жесткостью, поэтому процесс монтажа без их предварительного взаимного раскрепления невозможен. Эту функцию выполняют вертикальные связи между фермами, располагающиеся в плоскости опорных стоек ферм и в плоскости средних стоек (в фермах пролетом до 30 м) или стоек, ближайших к коньковому узлу, но не реже, чем че-, рез 12 м. Чаще всего вертикальные связи проектируют с крестовой решеткой, но при шаге ферм 12 м может быть применена и треугольная решетка. Средние стойки стропильных ферм, к которым прикрепляют вертикальные связи, проектируют крестового сечения.
Читайте также: