BAD BOYS PICTURES

Расчетная схема колонн, входящих в си­стему каркаса здания, должна соответство­вать расчетной схеме этого каркаса. Рас­четные усилия в колоннах определяются расчетом каркаса-поперечника (рамы) ме­тодами строительной механики с максималь­ным использованием программ ЭВМ, поз­воляющих выполнить статический расчет поперечника и комбинации усилий в эле­ментах каркаса (в колоннах и ригелях), а также подобрать оптимальные сечения этих элементов. Расчет отдельных колонн, не входя­щих в расчетную схему рамы (колонны раз­дельного типа), выполняется самостоятель­но на непосредственно приложенные к ним нагрузки. Расчетная схема этих колонн вы­бирается с учетом характера закрепления их концов. При расчете колонн раздельного типа в случае жесткого сопряжения их с фундаментом следует учитывать влияние горизонтальных деформаций основных (рамных) колонн. После определения расчетных усилий в колоннах необходимо вычислить расчетные длины колонн, а для ступенчатых колонн — расчетные длины отдельных их участков в плоскости поперечной рамы и из ее пло­скости.
Рис. 8.12. Расчетные схемы опирання ригелей на колонны
Для точного решения задачи определе­ния расчетных длин колонн или ее отдель­ных участков необходимо произвести расчет рамы в целом на устойчивость. Такой рас­чет довольно трудоемок, поэтому на практи­ке его упрощают—каждую колонну рас­сматривают изолированно от всей системы (рамы) и расчетные длины определяют в зависимости от условий закрепления ее кон­цов и значений продольных сил. Различают четыре расчетные схемы со­единения верхнего конца колонны с риге­лем при нижнем конце колонны, защемлен­ном в уровне фундамента (рис. 8.12): а) верхний конец свободен (рис. 8.12, а)— данное закрепление относится к однопро­летным зданиям с шарнирным опиранием ригелей, а также к многопролетным при от­сутствии жесткого кровельного диска; б) верхний конец закреплен только от по­ворота (рис. 8.12,6)—этот вид закрепле­ния относится к однопролетным зданиям с защемленным ригелем; в) верхний конец не­подвижен, опирание ригелей шарнирное (рис. 8.12, в) —данное закрепление относит­ся к многопролетным зданиям с шарнир­ным опиранием ригелей; г) верхний конец неподвижен и закреплен от поворота (рис. 8.12,г)—многопролетные рамы с защем­ленными ригелями. Схемы, показанные на рис. 8.12, в, г, относятся к многопролетным рамам (с чис­лом пролетов два и более) при наличии сплошного диска (жесткой кровли, систем продольных связей), связывающего повер­ху все колонны и обеспечивающего прост­ранственную работу сооружения. Расчетные длины колонн или их участ­ков в направлении вдоль здания (из плос­кости рам) принимают равными расстояниям между закрепленными точками колонны от смещения вдоль здания (рис. 8.13). Такими точками могут служить связи стропильных ферм, подкрановые балки, балки техноло­гических площадок и т. п. При разрезных подкрановых балках развязку колонны из плоскости рамы не­обходимо учитывать только в уровне ниж­него пояса подкрановых балок. Устойчивость внецентренно-сжатых ко­лонн постоянного сечения в плоскости дей­ствия момента, совпадающей с плоскостью симметрии, проверяют по формуле (4.26). Рис. 8.13. Пример определения расчетных длив колонн из плоскости рамы—вдоль цеха а—расчетная схема; б—продольный разрез по колоннам; 1 — отметка виза ферм; 2 — отметка верха подкрановой балки; 3—отметка рабочей площадки Для предварительного определения тре­буемой площади сечения сплошностенчатой внецентренно-сжатой колонны можно ис­пользовать формулу Ясинского: где φ—коэффициент продольного изгиба центрально сжатого элемента в плоскости действия момента. Устойчивость внецентренно-сжатых ко­лонн постоянного сечения из плоскости действия момента при их изгибе в плоско­сти наибольшей жесткости, совпадающей с плоскостью симметрии, проверяют по фор­муле . Решетчатая (сквозная) колонна работа­ет как ферма с параллельными поясами, в которой от нормальной силы N и изгибаю­щего момента М в поясах (ветвях колон­ны) возникают только нормальные усилия, а поперечная сила Q воспринимается решет­кой. Соединительную решетку сквозных ко­лонн рассчитывают на поперечную силу, равную большему из значений: фактической поперечной силы или условной поперечной силы Qусл. Несущую способность элементов решет­ки (раскосов или распорок) определяют по формуле где F — площадь поперечного сечения эле­мента решетки (брутто); R— расчетное сопротивление стали сжатию; т—коэффи­циент условий работы сжатого одиночного уголка, равный 0,75; (φ—коэффициент про­дольного изгиба, определяемый при расчет­ной длине элемента решетки, равной 0,75 от геометрической длины стержня в осях, и минимальном радиусе инерции уголка. При расчете соединительной решетки следует особо обращать внимание на рас­косы и стойки, находящиеся в пределах кронштейгов, консолей, ферм соседних про­летов и т. п. ввиду больших местных по­перечных сил (см. рис. 8.10).
Рис. 8.14. Пример назначения сварных швов, со­единяющих стенку колонны с полками в зависи­мости от примыкания конструктивных элементов с большими продольными и поперечными уси­лиями 1 — поясные швы; назначаются в зависимости от усилий N, А и S: 2 — примыкание вертикальных связей; 3 — примыкание балки рабочей площадки 2 Конструирование колонны "
Рвс. 8.в. Типы сечений сплошностенчатых колонн.
Сечения сплошностенчатых колонн обычно компонуют из трех листов универсальной стали в виде составного двутавра симметричного сечения (рис. 8.6, а). До­пускается как исключение компоновка дву­таврового сечения с несимметричными пол­ками (по ширине и толщине), если расчет­ный изгибающий момент одного знака зна­чительно больше изгибающего момента дру­гого знака (рис. 8.6,6). При больших рас­четной нагрузке и высоте сплошностенчатые Рис. 8.7. Типы сечений сплошностенчатых колонн в виде сварного двутавра а — стенка укреплена от потери местной устой­чивости продольными ребрами жесткости; б — расчетное сечение (заштрихованное) при тонкой (неустойчивой) стенке; 1 — продольные ребра жесткости. Колонны можно компоновать в виде состав­ных симметричных двутавров (сварных или прокатных) или лиета и двутавра, соеди­ненных между собой листом (рис. 8.6, в). При компоновке сечения колонны необ­ходимо выдержать определенные соотноше­ния между размерами стенок и полок ко­лонн (размеры а и с) для возможности применения автоматической сварки. Компоновка сечения должна быть та­кой, чтобы все поперечное сечение колонны было включено в расчет без дополнитель­ных конструктивных мероприятий, т. е. дол­жна быть обеспечена местная устойчивость полок и стенок. Обеспечить местную устойчивость стен­ки можно увеличением ее толщины, что ра­ционально при небольшой высоте стенки (не более 1000—1500 мм), или постановкой продольных ребер жесткости с обеих сторон стенки, которые могут быть включены в рас­четное поперечное сечение стержня колонны (рис. 8.7, о). При этом следует предусмат­ривать стыковку продольных ребер в местах монтажных стыков колонн. Постановка про­дольных ребер значительно увеличивает трудоемкость изготовления колонны. Поэто­му иногда, при небольшом размере а (рис. 8.7,6), местную устойчивость стенки не' обеспечивают и неустойчивую часть стен­ки а считают выключившейся из работы. В этом случае в расчетное сечение стержня колонны вводят только полки и два край­них участка стенки шириной по 6=я6ст, считая от границ расчетной высоты. Значе­ния коэффициента п приведены в табл. 4.48. Сечения решетчатых (сквозных) колонн компонуются из двух ветвей, соединенных между собой соединительной решеткой в двух плоскостях по граням ветвей (рис. 8.8). Сечения колонн средних рядов выпол­няются симметричными в виде сварных двутавров (рис. 8.8, в) либо (при легких колоннах) в виде прокатных двутавров (рис 8.8.6). Для крайних рядов, если затруднено крепление стенового ограждения к полкам двутавра, возможно применение для шатро­вой ветви сечения в виде горячекатаного или холодногнутого швеллера из листа тол­щиной не более 16 мм (рис. 8.8, в). Для тяжелых колонн возможно применение сварного швеллера (рис. 8.8, г). Размер а зависит от высоты колонны и расчетных усилий в ней и принимается кратным 250 или 500 мм; при этом общий размер колон­ны Л не должен превышать допустимых га­баритов перевозки (см. главу 42). Соединительную решетку следует при­нимать двухплоскостную раскосную из оди­ночных уголков без соединительных элемен­тов (рис. 8.9).

Рис. 8.8. Типы сечений решетчатыхколонн Решетку следует центрировать на оси ветвей. При швеллерных сечениях шатровой ветви возможна центрировка решетки на обушки (рис. 8.9,6). В этом случае при рас­чете колонны следует учитывать дополни­тельный момент в шатровой ветви, возника­ющий от расцентровки решетки. Рис. 8.9. Соединительная решетка колони а—ветви из сварных двутавров; б—шатровая ветвь из сварного швеллера; 1 — решетчатая диафрагма; 2—диафрагма из сплошного листа; 3 — пропуск техиологачеслих коммуникаций Рис. 8.10. Пример увязки разбивки решетки ко­лонны с примыкающими конструктивными алементамн /—мостовой кран; 2—диафрагмы жесткости в месте примыкания рамной стропильной фермы; 3 — кронштеДн для опирания технологической площадки; 4 — жесткая вставка в месте примыка­ния подкрановой консоли Для уменьшения размеров узловых фасонок решетку заводят на полки ветвей, по­этому ширину полок ветвей необходимо на­значать максимальной, δ=N/F— осевое напряжение сжатия в элементе. Угол наклона раскосов принимают в пределах 40—45°. Расположение узлов крепления решетки к ветвям колонны сле­дует увязывать с примыкающими к колонне смежными конструкциями (фермами, под­крановыми балками, консолями, кронштей­нами и др.), с тем чтобы усилия от этих конструкций передавались в узлы (рис. 8.10). Для увеличения жесткости составной (сквозной) колонны ее ветви соединяют жесткими наклонными диафрагмами из сплошного листа. В случае пропуска каких-либо технологических коммуникаций в пре­делах габарита колонны возможно устрой­ство решетчатых диафрагм (см. рис. 8.9).
Обеспечение пространственной жёсткости каркаса Связи—это важные элементы стального каркаса, которые необхо­димы для: обеспечения неизменяемости пространственной системы каркаса и устойчивости его сжатых элементов; восприятия и передачи на фундаменты некоторых нагрузок (ветро­вых, горизонтальных от кранов); обеспечения совместной работы поперечных рам при местных нагруз­ках (например, крановых); создания жесткости каркаса, необходимой для обеспечения нормаль­ных условий эксплуатации; обеспечения условий высококачественного и удобного монтажа. Связи подразделяются на связи между колоннами и связи между фермами (связи шатра). Связи между колоннами Система связей между колоннами обеспечивает во время эксплуата­ции и монтажа геометрическую неизменяемость каркаса и его несущую способность в продольном направлении (воспринимая при этом неко­торые нагрузки), а также устойчивость колонн из плоскости попереч­ных рам. Для выполнения этих функций необходимы хотя бы один вертикаль­ный жесткий диск по длине температурного блока и система продоль­ных элементов, прикрепляющих колонны, не входящие в жесткий диск, к последнему. В жесткие диски (рис. 11.5) включены две колонны, под­крановая балка, горизонтальные распорки и решетка, обеспечивающая при шарнирном соединении всех элементов диска геометрическую неиз­меняемость. Решетка чаще проектируется крестовой (см. рис. 11.5, а), элементы которой работают на растяжение при любом направлении сил, передаваемых на диск, и треугольной (см. рис. 11.5,6), элементы которой работают на растяжение и сжатие. На связевые диски передаются крутящие моменты, и по­ этому при расположении вертикальных связей в двух плоскостях они соединяются горизонтальными решетчатыми связями. „При размещении жестких дисков (связевых блоков) вдоль здания нужно учитывать возможность перемещений колонн при температурных деформациях продольных элементов (рис. 11.6, а). Если поставить дис­ки по торцам здания (рис. 11.6,6), то во всех продольных элементах (подкрановые конструкции, подстропильные фермы, распорки связей) возникают значительные температурные усилия Ft.
Рис. 11.5. Схемы конструкций жестких дисков связей между колоннами

Рис. 11.6. Схема температурных перемещений и усилий Рис. 11.7, Расположение связей между колоннами о—в коротких зданиях (или температурных отсеках); б—в длинных: /—колонны; 2—распорки; 3—ось температурного шва; 4—подкрановые балки /По торцам здания крайние колонны иногда соединяют между собой гибкими верхними связями (рис. 11.7, а). Вследствие относительно ма-' лой жесткости надкрановой части колонны расположение верхних свя­зей в торцовых панелях лишь незначительно сказывается на темпера­турных напряжениях. Верхние торцовые связи также делают в виде крестов (рис. 11.7,6), что целесообразно с точки зрения монтажных ус­ловий и однотипности решении^ 1_Верхние вертикальные связи следует размещать не только в торцо­вых панелях здания, но и в панелях, примыкающих к температурным швам, Вертикальные связи между колоннами ставят по всем рядам колонн здания; располагать их следует между одними и теми же осями. Если по условиям техно­логии необходимо иметь свободное пространство между колоннами. В этих случаях конструируют портальные связи (см. рис. 11.5, б). При большой высоте нижней части ко­лонны бывает целесообразна установка дополнительной распорки.(рис. 11.8,в) и сокращает расчетную длину колонны (рис. )1.8,г). 2. Связи по покрытию Связи между фермами, создавая общую пространственную жесткость каркаса, обеспечивают: устойчивость сжатых элементов ригеля из пло- Рис 11,10. Связи между фермамиа—по верхним поясам ферм: б—по нижним поясам ферм; в—вертикальные; 1—распоркя в коньке; 2 — поперечные связевыс формы: 3—про­дольная связевая ферма: 4 — растяжка по ниж­нему поясу; 5 — вертикальны связи
скости ферм; перераспределение местных нагрузок (например, крано­вых), приложенных к одной из рам, на соседние рамы; удобство мон­тажа; заданную геометрию каркаса; восприятие и передачу на колонны некоторых нагрузок. Система связей покрытия состоит из горизонтальных и вертикальных связей. Горизонтальные связи располагаются в плоскостях нижне­го, верхнего поясов ферм и верхнего пояса фонаря. Горизонтальные свя­зи состоят из поперечных и продольных (рис. 11.10 и 11.11). Для закрепления плит и прогонов от продольных смещений устраи­ваются поперечные связи по верхним поясам ферм, которые целесообразно располагать в торцах цеха с тем, чтобы они (вместе с поперечны­ми горизонтальными связями по нижним поясам ферм и вертикальны­ми связями) обеспечивали пространственную жесткость покрытия. При большой длине здания или температурного блока (более 144 м) уста­навливаются дополнительные поперечные связевые фермы. Это умень­шает поперечные перемещения поясов ферм, возникающие вследствие податливости связей. Необходимо обращать особое внимание на завязку узлов ферм в пре­делах фонаря, где нет кровельного настила. Здесь для раскрепления ^узлов верхнего пояса ферм из их плоскости предусматриваются распор­ки, причем такие распорки в коньковом узле фермы обязательны. Распорки в коньке верхнего пояса ферм подбирается ис­ходя из сжатия. Сечение раскосов крестовой решетки подбирается по гибкости для растянутых элементов связей.

14.Конструктивные системы и схемы каркаса производственного здания. Расчет и конст. ферм.
Каркасы производственных зданий в большинстве случаев проекти­руются так, что несущая способность (включая жесткость) поперек здания обеспечивается поперечными рамами, а вдоль—продольными элементами каркаса, кровельными и стеновыми панелями. Поперечные рамы (см. рис. 10.1) каркаса состоят из колонн (стоек рамы) и ригелей (в виде ферм или сплошностенчатых сечений). Продольные элементы каркаса—это подкрановые конструкции, под­стропильные фермы, связи между колоннами и фермами, кровельные прогоны (или ребра стальных кровельных панелей). Кроме перечисленных элементов в составе каркаса обязательно име­ются конструкции торцевого фахверка (а иногда и продольного), пло­щадок, лестниц и Других элементов здания. Рис.10.2.Конструктивные схемы каркасов Конструктивные схемы каркасов достаточно многообразны. В карка­сах с одинаковыми шагами колонн по всем рядам наиболее простая кон­структивная схема—это поперечные рамы, на которые опираются под­крановые конструкции, а также панели покрытия или прогоны (рис. 10.2,а, б). Такое конструктивное решение обеспечивает выполнение экс­плуатационных требований в большинстве машиностроительных цехов, в которых оборудование удобно размещается при относительно неболь­ших шагах колонн по внутренним рядам (6—12 м). Технологии произ­водств, размещенных во многих цехах металлургического производства (прокатные цехи, цехи раздевания слитков и т.д.), также позволяют ис­пользовать эту схему. Такая схема удобна для бесфонарных зданий и для зданий с продольными фонарями. При необходимости освещения с помощью поперечных фонарей их конструкции также могут быть использованы для опирания панелей по­крытия (рис. 10.2,а, б). При необходимости больших шагов колонн по всем рядам можно использовать схему с продольным фонарем, несу­щим часть нагрузки от покрытия (рис. 10.2, г). На конструкции фона­ря опираются прогоны, расположенные параллельно фермам. Для опи­рания другого конца прогонов между колоннами устраивается подстро­пильная ферма. В случаях повышенных требований по освещенности помещений иногда используются каркасы с шедовым покрытием (рис. 10.2, д), в которых на ригели рам опираются конструкции поперечных фонарей, а на них—прогоны или панели покрытия. При больших пролетах н шагах колонн эффективно применяются каркасы с пространственным ригелем (рис. 10.2, е). Ригель рамы вы­полняется в виде коробчатого сквозного сечения с консолями, на кото­рые опираются конструкции фонаря. При относительно небольших пролетах используются сплошные рам­ные каркасы (рис. 10.2, ж) для одно- и многопролетных зданий с Рис. 10.3. Конструктивные схемы каркасов при большом шаге колонн средних рядов /—колонна; 2—стропильная ферма; 3 — подстропильная ферма Рис. 10.4. Виды сопряжения ригеля С колонной расчетвые схемы поперечных рам пролетами 12—24 м, высотой помещения 5—8 м без мостовых кранов и с кранами грузоподъемностью до 20 т, с фонарями и без. Эти каркасы выполняются в виде бесшарнирных систем, трехшарнирных, трехшар­нирных с затяжкой. Мостовые краны опираются на консоли или уста­навливаются на легкие крановые эстакады. Каркасы очень удобны в из­готовлении, транспортировке, монтаже. Сечения рам составные из швел­леров и листовой стали или из гнутосварных профилей. Производство таких каркасов поставлено на поток, и в связи с этим они весьма эко­номичны. Использование таких схем при изготовлении малыми серия­ми экономически не оправдано, так как они всегда несколько тяжелее, чем сквозные системы. В цехах, где по средним рядам шаг колонн должен быть больше, чем по крайнему ряду, устанавливаются подстропильные фермы, на кото­рые опираются ригели рам (см. рис. 10.3,0, разрез 2—2). При кранах большой грузоподъемности и с большим расстоянием между колонна­ми часто оказывается целесообразным совместить функции подстро­пильных ферм и подкрановых конструкций и предусмотреть по средне­му ряду подкраново-подстропильную ферму (см. рис. 10.3,6, разрез 2— 2), на верхний пояс которой опирается кровля, а на нижний—краны. Конструктивные схемы каркасов различаются видом сопряжений жесткое, шарнирное) ригеля с колонной. При жестком сопряжении (рис. 10.4, а) конструкция узла крепления фермы к колонне обеспечива­ет передачу моментов и в расчетной схеме принимается жесткий узел. При жестком сопряжении горизонтальные перемещения рам меньше, чем при таких же воздействиях на раму с шарнирным сопряжением. Большая жесткость необходима в цехах с мостовыми кранами, ра­ботающими весьма интенсивно. В этих цехах горизонтальные перемеще­ния колонн могут препятствовать нормальной эксплуатации мостовых кранов. Однако жесткое сопряжение препятствует типизации ферм, на которые в этом случае передаются значительные опорные моменты, раз­ные для рам с разными параметрами. Поэтому жесткое сопряжение можно рекомендовать главным образом для однопролетных каркасов большой высоты при кранах ВТ и Т режимов работы с числом циклов загружения крановой нагрузкой 2Х106 и более. В остальных однопро­летных каркасах более целесообразно шарнирное сопряжение (рис. 10,4,6). В многопролетных цехах горизонтальные нагрузки на одну раму вос­принимаются несколькими (а не двумя, как в однопролетных) колонна­ми, и поэтому даже в цехах большой высоты часто оказывается возмож­ным использовать шарнирное сопряжение. В многопролетных цехах с пролетами разной высоты возможны ре­шения, при которых часть узлов проектируется жесткими, а часть— шарнирными (рис. 10.4, б). Опирание колонн на фундаменты в плоскости рам обычно конструи­руется жесткими (см. рис. 10.2, 10.3, 10.4, а—б), но возможно решение, при котором только часть колонн сопрягается с фундаментом жестко, а часть —шарнирно (рис. 10.4, г). Такое решение часто оказывается эко­номически выгодным при больших тепловыделениях во время эксплуа­тации здания. Подкрановые конструкции в большинстве случаев опираются на ко­лонны каркаса, но возможны и конструктивные решения, при которых внутри цеха проектируется специальная крановая эстакада, состоящая из колонн, связей между ними, подкрановых и тормозных балок. Эста­када на вертикальные нагрузки работает раздельно с каркасом, и та­кое решение может оказаться целесообразным тогда, когда ожидается (после некоторого срока эксплуатации) увеличение грузоподъемности мостовых кранов. Каркасы промышленных зданий изредка проектируются в виде ви­сячих конструкций, складок, оболочек, структур. Расчёт и конструирование ферм Схемы ферм Выбор типа ферм зависит от технологических условий производства, конструкции кровли и технико-экономических соображений. Эти требования определяют длину проле­та, очертание верхнего пояса, высоту фермы, способ водоотвода, вели­чину уклона и т. д. При рулонных кровлях применяют фермы трапециевидного очерта­ния и с параллельными поясами (уклон 1,5% со­здается за счет строительного подъема). Последние несколько тяжелее трапециевидных, однако благодаря оди­наковой длине элементов решетки, изготовление их проще. Площадь кровли при фермах с параллельными поясами также несколько меньше. Кроме того, малоуклонную кровлю защищают тонким слоем гравия на битумной мастике, что повышает ее долговечность и огнестойкость (на скатных кровлях этот слои держаться не может). В результате, с уче­том эксплуатационных расходов, приведенные затраты на покрытие по фермам с параллельными поясами получаются меньше. Поэтому такое решение принято как типовое. При устройстве холодных кровель из асбестоцементных, стальных или алюминиевых листов, когда требуется больший уклон, применяют треугольные фермы или двускатные с параллельными поясами (рис. 13.11, в, г). Для открылков, а также в многопролетных зданиях с наружным от- • водом воды используют односкатные фермы (рис. 13.11, <5, е). Высоту ферм в середине пролета принимают на основе технико-экономического анализа с учетом условий перевозки. В зданиях с подвесным транспортом высота ферм определяется с учетом повышенных требований к жесткости Рис.18.11. Схемы ферм покрытие покрытия. Для сокращения объема здания внутрицеховые комму­никации следует размещать в пределах межферменного пространства, что в некоторых случаях требует увеличения высоты ферм. Высота фер­мы по опоре Лоп зависит от типа сопряжения ригеля с колонной. Решетку стропильных ферм проектируют обычно треугольной с до­полнительными стойками. С учетом размеров типовых кровельных плит размер панели верхнего пояса принимается модульным, равным 3 м. При частом расположении прогонов и ширине плит 1,5 м обычно при­меняют фермы со шпренгельной решеткой, чтобы исключить работу верхних поясов ферм на местный изгиб при внеузловой передаче на­грузки. Для отапливаемых и неотапливаемых зданий с унифицированными пролетами до 36 м с покрытиями из железобетонных плит, стального профилированного настила, и волнистых асбестоцементных листов раз-работани с-е^ии ти.сюаы.х. проектов ферм. Для отапливаемых зданий, а также для неотапливаемых с железобе­тонными плитами основным типом стропильных конструкций являются фермы с параллельными поясами (уклон 1=1,5 %). Высота ферм по наружным граням поясов принята 3150 мм, что позволяет собирать фер­мы, независимо от пролета, в едином кондукторе. Подстропильные фермы проектируют чаще всего с параллельными поясами, треугольной Треугольные стропильные фермы опираются сверху. Узел примыкания стропильных ферм к подстропильным обычно выполняется шарнирным. 2. Особенности расчета А. Нагрузки. Основными нагрузками при расчете стропильных ферм являются постоянная нагрузка от кровли и несущих конструкций по­крытия и нагрузка от снега. Иногда на стропильные фермы действуют и другие нагрузки: от подвесного транспорта Постоянные нагрузки от кровли, стропильных ферм, связей по по­по­крытию и фонарей принимаются, как правило, равномерно распреде­ленными. Нагрузки от бортовых стенок фонаря и остекления учитыва­ются в виде сосредоточенных сил, приложенных в узлах опирания край­них стоек фонаря. коэффициентов перегрузки. Нагрузка от бортовой стенки фонаря определяется в зависимости от конструктивного решения. Вес остекления принимается равным 0,35 кН на 1 м2 остекленной поверхности. Снеговые нагрузки при расчете элементов покрытия (плит, прогонов, настила несколько отличаются от принимаемых при расчете поперечных рам. Это объясняется тем, что для конструкций покрытия снеговая на­грузка является основной, определяющей размеры сечения элементов (особенно при легких кровлях). В некоторых случаях доля снеговой на­грузки в расчетных усилиях достигает 60—70 %. Поэтому элементы по­крытия весьма чувствительны к возможным перегрузкам и неравномерному распределению снеговой нагрузки, что необходимо учитывать при расчете. Расчетное значение снеговой нагрузки определяют по формуле
Коэффициент с учитывает неравномерное распределение снега по покрытию, возможность образования вследствие переноса снега снего- Дан­ные для определения этих нагрузок приведены СНиП 11-6-74. В не­обходимых случаях, когда неблаго­приятные усилия в элементах возни­кают при частичном загружении, сле­дует рассмотреть также схемы со сне­говой нагрузкой, действующей на ча­сти пролета. В большинстве случаев наиболь­шие усилия в поясах и раскосах ферм получаются при загружении по пер­вому варианту. Второй вариант яв­ляется определяющим для плит, на­стилов, прогонов и стоек ферм, рас­положенных в местах повышенных снеговых нагрузок. Кроме того, при загружении по второму варианту, а также при половинном загружении
пролета в средних раскосах ферм может измениться знак усилия, и слабонагруженные растянутые элементы, имеющие большую гибкость, окажутся сжатыми. Нагрузка от ветра вызывает в элементах фермы, как правило, уси­лия противоположного знака по сравнению с усилиями от веса покры­тия и снега. Поэтому при расчете ферм ветровую нагрузку следует учи­тывать только в том случае, если ее величина превышает вес Прочие нагрузки, на стропильные фермы принимают по технологиче­скому заданию. Б. Определение усилий в стержнях ферм. Усилия в стержнях стро­пильных и подстропильных ферм при шарнирном сопряжении их с ко­лоннами от неподвижной узловой нагрузки определяют графическим или аналитическим способом .При внеузловой передаче на­грузки пояс фермы работает на осевое усилие с изгибом. Учитывая неразрезность пояса, значение момента можно приближенно определить по формуле
(13.7)


0,9 — коэффициент, учитывающий неразрезность пояса. Усилия от подвижной нагрузки (подвесных кранов, тельферов) оп­ределяют по линиям влияния. В стропильных фермах, входящих в состав поперечной рамы, возни­кают усилия от распора (продольная сила в ригеле) Нр (рис. 13.14, а). В зависимости от конструктивного решения узла сопряжения фермы и колонны распор рамы воспринимается нижним или верхним поясом
Н1=М1/hO11 b Н2=Мг/hO11 (13.8 где йод — расстояние между осями поясов фермы на опоре. Значения опорных моментов М, и М^ берут из таблицы расчетных усилий колонны для сечения 1—1 при этом, взяв мо­мент для левой опоры М^ нужно определить опорный момент для пра­вой опоры М-г при той же комбинации нагрузок. При определении опорных моментов следует учитывать: первую ком­бинацию с максимальным (по абсолютному значению) моментом, вы­зывающую наибольшее растягивающее усилие в крайней панели верх­него пояса, и вторую комбинацию моментов без учета снеговой нагрузки для определения возможного сжимающего усилия в нижнем поясе. Для определения расчетных усилий в стержнях фермы составляют таблицу, включающую усилия от постоянных и временных нагрузок, от распора рамы и опорных моментов (см. пример табл. 13.2). Расчетные усилия получают суммированием отдельных составляющих в их небла­гоприятном сочетании. Узлы сопряжения ферм с колонной выполняются, как правило, на болтах и имеют определенную податливость; в процессе эксплуатации может произойти ослабление соединений и степень защемления фермы на опоре уменьшится. Опорные моменты и распор рамы определяют с учетом всех нагрузок (постоянных, снеговых, крановых, ветровых), ко­торых может и не быть. Поэтому разгружающее влияние опорных мо­ментов и распора рамы обычно не учитывают. Если усилия в рассматриваемом стержне от распора рамы, опорных моментов и вертикальной нагрузки имеют одинаковые знаки, то прини­мают их сумму. Если знаки усилий разные и усилия от распора и мо­ментов меньше по абсолютному значению, то за расчетное беру" усилие только от вертикальной нагрузки. Если же усилия имеют разные знаки, и усилия от распора и моментов больше усилий от вертикальной нагруз­ки, то стержень должен быть проверен и на алгебраическую сумму этих усилий. При обеспечении достаточной жесткости узла сопряжения ферм и колонн, например при соединении на сварке, может быть учтено разгружающее влияние опорных моментов от постоянной и снеговой нагру-^ зок. Для этого расчет фермы следует проводить раздельно для каждой нагрузки с учетом соответствующих рамных моментов и распора и со­ставлять расчетные комбинации, вызывающие наиболее неблагоприят­ные усилия. Подбор сечения элементов ферм покрытия, расчет и конструирова­ние промежуточных узлов выполняются так же, как и для обычных сво­бодно опертых ферм (см. гл. 9). 3. Опорные узлы Конструкция опорных узлов ферм зависит от способа сопряжения фермы с колонной. При шарнирном сопряжении наиболее простым является узел опирания фермы на колонну сверху с использованием дополнительной стойки (надколенника) (рис. 13.15, а). При таком решении возможно опирание ферм как на металлическую, так и на железобетонную колон­ну. Аналогично решается и узел опирания стропильной фермы на под­стропильную (рис. 13.15, б). Опорное давление фермы Fф передается с опорного фланца фермы через строганые или резерованные поверхности на опорную плиту ко­лонны или опорный столик подстропильной фермы. Опорный фланец для четкости опнрания выступает на 10—20 мм ниже фасонки опорного узла. Площадь торца фланца определяется из условия смятия А где Ксмл—расчетное сопротивление стали смятию торце­вой поверхности (при наличии пригонки). Верхний пояс фермы конструктивно на болтах грубой или нормаль­ной точности прикрепляют к фасонке надколенника. Для того чтобы узел не мог воспринять усилия от опорного момента и обеспечивал шарннрность сопряжения, отверстия в фасонках делают на 5—6 мм больше диаметра болта. При жестком сопряжении стропильная ферма примыкает обычно к колонне сбоку (рис. 13.16). Опорное давление Fф передается на опорный столик. Опорный сто­лик делают из листа (30...40 мм при небольшом опорном давлении из уголков со срезанной полкой. Учитывая возмож­ный эксцентриситет передачи нагрузки, возникающий из-за неплотного опирания фланца и его перекоса в своей плоскости, угловые швы креп­ления столика рассчитывают на усилие F=1,2Fф. Опорный фланец крепят к полке колонны на болтах грубой или нормальной точности, ко­торые ставят в отверстия на 3—4 мм больше диаметра болтов, чтобы они не могли воспринять опорную реакцию фермы в случае неплотного опирания фланца на опорный столик. Горизонтальные усилия от опорного момента Н1=М1/hоп восприни­маются узлами крепления верхнего и нижнего поясов. Последний до­полнительно воспринимает усилие от распора рамы Hр. В большинстве случаев опорный момент фермы имеет знак минус, и сила Н1, как -и Ну, прижимает фланец узла нижнего пояса к колонне. Напряжения по поверхности контакта невелики и их можно не проверять. Если сила Н==Н1+Нр отрывает фланец от колонны (при положительном знаке момента), то болты крепления фланца к колонне работают на растяже­ние и их прочность следует проверить с учетом внецентренного относи­тельно центра болтового поля приложения усилия. Швы крепления фланца к фасонке воспринимают опорную реакцию фермы и внецентренно приложенную силу Н (центр шва не совпа­дает с осью нижнего пояса). Под действием этих усилий угловые швы работают на срез в двух направлениях (рис. 13.17). Другим вариантом шарнирного узла при примыкании фермы к ко­лонне сбоку является сопряжение верхнего пояса с колонной на болтах нормальной точности, поставленных в рассверленные (или овальные) отверстия по типу узла на рис. 13.15, б. Опирание подстропильных ферм на колонны выполняется, как пра­вило, шарнирным. Решение такого узла с надколенником показано на рис, 13.15,6. Работа и расчет его аналогичны узлу шарнирного опира-ния стропильных ферм. Опирание стропильных ферм на подстропильные выполняется в большинстве случаев по шарнирной схеме. При неразрезных стропильных фермах для обеспечения жесткости узла необходимо перекрыть верхние пояса стро­пильных ферм накладкой, рассчитанной на восприятие усилия от опор­ного момента. В узле нижнего пояса это усилие прижимает фланец фермы к стойке Рис. 13.14. К рамету ферм а—схема приложения нагрузок; б — расчетная схемафермы. При расчете рам по приближенной методике с заменой решет­чатого ригеля сплошным, расположенным в уровне нижнего пояса, рас­пор рамы считается приложенным к нижнему поясу. При жестком сопряжении ригеля с колонной в элементах фермы возникают усилия от рамных моментов на опорах. Эти усилия можно определить графическим или аналитическим способом, приложив на опо­рах фермы две пары горизонтальных сил (рис. 13. 14,)