Последовательность расчета элементов сквозной фермы.

РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ»

(МИИТ)

Кафедра мостов

А. П. Фомина

Расчет мостов со сквозными главными фермами

Методические указания

к курсовому и дипломному проектированию

М о с к в а – 2009

РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ»

(МИИТ)

Кафедра мостов

А. П. Фомина

Утверждены

на заседании кафедры

27 мая 2009 года

Расчет мостов со сквозными главными фермами

Методические указания

к курсовому и дипломному проектированию

(с электронными таблицами Excel для определения усилий и

подбора сечений элементов главных ферм)

для студентов специальности

“МОСТЫ И ТРАНСПОРТНЫЕ ТОННЕЛИ”,

М о с к в а – 2009

Кафедра «Мосты»

Фомина Александра Петровна

«Расчет мостов со сквозными главными фермами (с электронными таблицами Excel для определения усилий и подбора сечений элементов главных ферм)».

Методические указания к курсовому и дипломному проектированию

2009 год.

Предназначены для студентов ИПСС специальности «Мосты и транспортные тоннели». Используются в компьютерном классе кафедры.

В методических указаниях расчет элементов мостов со сквозными фермами выполняется с использованием программ-калькуляторов (электронных таблиц), которые позволяют производить расчеты, регламентируемые нормами. Указанным расчетам предшествует определение внутренних усилий в сечениях балки, также выполняемое с помощью электронных таблиц.

Применение электронных таблиц позволяет осуществлять оптимизацию размеров конструкции и существенно экономить время на выполнение курсового проекта по рассматриваемой тематике.

Введение

Методические указания составлены в соответствии с программой дисциплины «Проектирование мостов и труб», предназначены для студентов специальности «Мосты и транспортные тоннели», выполняющих курсовой проект металлического моста со сквозными фермами, а также для студентов- дипломников и посвящены расчетам элементов главных ферм.

Содержащийся в методических указаниях материал может быть также полезен для студентов-дипломников, разрабатывающих проекты мостов с металлическими пролетными строениями более сложных систем (арочных, комбинированных, вантовых и т.д.)

Расчет по предельным состояниям производится на расчетные нагрузки в невыгодных сочетаниях с использованием формулы:

Ф < С,

где Ф- внутреннее усилие (момент, поперечная сила и т. д.) в рассчитываемом элементе;

С - несущая способность элемента пролетного строения.

Определение внутренних усилий в элементах пролетных строений производится методами строительной механики упругих систем.

Металлические пролетные строения мостов рассчитываются по предельным состояниям первой и второй групп.

Настоящие методические указания составлены на основании нормативного документа СН и П 2. 05.03 – 84^* « Мосты и трубы».

Указания не заменяют основную литературу, рекомендованную для выполнения курсового проекта стального моста.

В данных методических указаниях приведен порядок расчета элементов главных ферм пролетных строений со сквозными фермами.

Расчет элементов сквозных ферм выполняется с использованием программ-калькуляторов (электронных таблиц), которые позволяют определять внутренние усилия, производить расчеты, регламентируемые нормами, и осуществлять оптимизацию размеров конструкции.

Последовательность расчета элементов сквозной фермы.

Расчет элементов мостов сквозных главных ферм выполняется в следующей последовательности.

1. Расчет элементов главных ферм.

1.1. Общие положения……………………………………………………………………………..

1.2. Определение внутренних усилий основного сочетания в элементах фермы………………

1.3. Определение внутренних усилий дополнительного сочетания в элементах фермы.

1.3.1. Определение интенсивности ветровой нагрузки

1.3.1.1. Определение нормативной статической составляющей ветровой нагрузки

1.3.1.2. Определение нормативной пульсационной составляющей ветровой нагрузки

1.3.2. Определение усилий от ветровой нагрузки

1.3.3. Определение усилий от тормозной нагрузки

1.3.4. Определение усилий от горизонтальных ударов колес подвижного состава.

1.3.5. Определение суммарного усилия при дополнительном сочетании нагрузок.

1.4. Подбор сечений элементов главной фермы.

1.4.1. Общие положения

1.4.2. Расчет элементов на прочность

1.4.2.1. Центрально сжатые и растянутые элементы

1.4.2.2. Внецентренно сжатые элементы

1.4.3. Расчет элементов на устойчивость

1.4.4. Расчет элементов на выносливость

2. Расчет продольных и поперечных связей между главными фермами.

2.1. Расчет продольных связей.

2.1.1. Общие сведения.

2.1.2. Определение усилий в элементах продольных связей от действия ветровой нагрузки.

2.1.3. Определение усилий в элементах продольных связей от деформации поясов.

2.1.4. Предварительное назначение параметров поперечных сечений элементов продольных связей.

2.1.5. Расчет элементов продольных связей.

2.2. Расчет портальной рамы.

2.2.1. Определение усилий в элементах портальной рамы.

2.2.2. Расчет стоек и элементов заполнения портальной рамы.

3. Расчет и конструирование узлов главной фермы.

3.1. Общие положения.

3.2. Расчет прикреплений.

3.3. Расчет перекрытий.

1. Расчет элементов сквозных главных ферм.

1.1. Общие положения.

Пролетные строения со сквозными главными фермами представляют собой пространственные системы с жесткими соединениями элементов между собой, т.е. жесткими узлами.

Степень отклонения зависит от многих причин: системы ферм, относительных размеров пролетных строений, положения элемента в пространственной системе и от таких неподдающихся теоретическому определению факторов как состояние соединений, трение в опорных частях, допуски при сборке и т.п.

Однако, как показывает опыт проектирования и испытания пролетных строений, эти отклонения невелики, если выдерживаются требования норм:

- конструкция сохраняет свою неизменяемость, при этом для главных ферм отношение высоты сечения к длине элементов не должно, как правило, превышать 1:15;

- за ось элемента пролетных строений принимается линия, соединяющая центры тяжести его сечений. При определении положения центра тяжести сечения его ослабление отверстиями болтовых соединений не учитывается, а ослабление перфорацией учитывается и принимается постоянной по всей длине элемента. При смещении оси элемента сквозных ферм относительно линии, соединяющей центры узлов, эксцентриситет следует учитывать в расчете, если он превосходит:

для П-образных, коробчатых, и двутавровых элементов - 1,5% высоты сечения;

для тавровых и Н-образных элементов - 0,7% высоты сечения.

Усилия в элементах и перемещения стальных мостовых конструкций определяются из условия их работы с сечениями брутто.

При определении усилий в элементах конструкций соединения сварные и фрикционные на высокопрочных болтах следует рассматривать как неподатливые.

Учет жесткости узлов в решетчатых фермах допускается осуществлять приближенными методами, при этом допускается определение осевых усилий выполнять по шарнирной расчетной схеме.

Изгибающие моменты от смещения осей элементов распределяются между всеми сходящимися в узле элементами пропорционально их жесткости и обратно пропорционально длине. При этом каждый изгибающий момент следует принимать равным произведению эксцентриситета на максимальное значение усилия в данном элементе в основной расчетной схеме.

Геометрическую нелинейность, вызванную перемещением элементов конструкций, следует учитывать при расчете систем, в которых ее учет вызывает изменение усилий и перемещений более чем на 5%.

Дополнительные напряжения в поясах ферм от деформации подвесок следует учитывать независимо от отношения высоты сечения к длине элемента пояса.

Учет пространственной работы пролетных строений влечет увеличение напряжений в балках проезжей части, в элементах связей и разгрузку поясов, особенно нижних, в пролетных строениях с ездой по низу и наоборот. Однако это явление допускается не учитывать.

Определение внутренних усилий в элементах сквозных главных ферм производится на основное и дополнительное сочетания нагрузок для расчета на прочность, а для расчета на выносливость усилия определяются только от основного сочетания нагрузок.

При расчёте элементов сквозной фермы необходимо рассмотреть следующие сочетания нагрузок:

- первое- основное сочетание нагрузок – усилия определяются от постоянных нагрузок и временной вертикальной подвижной нагрузки;

- второе - дополнительное сочетание нагрузок - усилия определяются от действия нагру­зок первого сочетания, а также воздействия торможения (или силы тяги) и ветровой на­
грузки, причем все временные нагрузки учитываются с соответствующими коэффициентами
сочетаний;

- третье - дополнительное сочетание нагрузок - усилия определяются от действия нагру­зок первого сочетания, а также воздействия поперечных ударов подвижного состава (можно не рассматривать в курсовом проекте).

Элементы сквозной фермы подлежат следующим расчётам:

- расчёт элементов сквозной фермы на прочность (на основное и дополнительное сочета­ния нагрузок);

- расчёт элементов сквозной фермы на устойчивость (на основное и дополнительное соче­тания нагрузок);

- расчёт элементов сквозной фермы на выносливость (на основное сочетание нагрузок);

- выполнение условия по предельной гибкости.

1.2. Определение внутренних усилий от действия вертикальных нагрузок основного сочетания.

Расчетная схема главной сквозной фермы принимается в соответствии с проектной геометрической схемой, причем строительный подъем и деформации при действии подвижной нагрузки не учитываются.

В основное сочетание входят постоянные нагрузки g₁ и g₂, а также временная вертикальная нагрузка от подвижного состава V. Усилие основного сочетания определяется по формуле:

- для расчетов на прочность и устойчивость:

,

- для расчетов на выносливость:

,

где g₁ – первая часть постоянной нагрузки, включающая в себя собственный вес фермы (вместе с проезжей частью и связями) в расчете на погонный метр одной фермы, принимается по данным имеющихся проектов с учетом в необходимых случаях конструктивных коэффициентов.

- для элементов поясов и раскосов

g₁ = g_п.ч+g_гл.ф+g_связ

- для элементов, работающих на местную нагрузку (подвески, стойки)

g₁ = g_п.ч+0,5 (g_гл.ф+g_связ)

g₂ - вторая часть постоянной нагрузки, включающая в себя вес мостового полотна (вместе со смотровыми приспособлениями, перилами и т.п.) в расчете на погонный метр (принимается в зависимости от конструкции мостового полотна (п.2.4 норм);

g₂ = g_м.п.+ g_пер.+ g_{см.присп}

V – эквивалентная нагрузка, интенсивность которой принимается по приложению 5 норм в зависимости от длины загружения линии влияния λ, положения ее вершины, а также заданного в проекте класса нагрузки С;

- коэффициенты надежности по нагрузке соответственно для первой , второй частей постоянной нагрузки и временной подвижной нагрузки (п.п.2.10*, табл.8*; 2.23*, табл.13 норм);

Коэффициенты надежности по нагрузке для постоянных нагрузок могут принимать значения большие 1 и 0,9, в зависимости от возможности получения максимального усилия при заданном загружении двухзначной линии влияния.

- при пролетах менее 50 м - ,

- при пролетах 50…150 м - ,

- при пролетах более 150 м - ,

где λ – длина загружения линии влияния.

- коэффициенты, вводимые к временной подвижной нагрузке и учитывающие соответственно отсутствие тяжелых транспортеров в расчетной подвижной нагрузке (п. 2.11, табл. 9 норм) и долю временной нагрузки, приходящуюся на одну балку;

динамический коэффициент (п. 2.22,а норм),

где λ – расчетный пролет фермы или длина загружения линии влияния для элементов, работающих на местную нагрузку;

Ω_i – площадь загружаемой линии влияния.

В приведенных формулах при определении усилий для однозначных линий влияния постоянные и временные интенсивности нагрузок умножаются на площадь линии влияния.

Для двузначных линий влияния интенсивность постоянных нагрузок умножается на суммарную площадь линии влияния Ω_iΣ = Ω_i⁽⁺⁾ + Ω_i^(-) , а интенсивность временной нагрузки на площадь загружаемой части линии влияния Ω_i⁽⁺⁾ или Ω_i^(-) поочередно.

 

Рис.1 Линия влияния в элементах сквозной главной фермы.

 

При определении усилий для расчета на выносливость для двузначных линий влияния загружение производится составной нагрузкой (эквивалентной εv (загружается один участок) и равномерно-распределенной интенсивностью К(остальные участки)). Загружение ведется последовательно по участкам линии лияния – отдельно при движении нагрузки справа налево и слева направо.

Подробно правила загружения линий влияния изложены в приложении 5 норм .

Параметры каждой из линий влияния, а так же значения вышеперечисленных коэффици­ентов и временных нагрузок приведены в соответствующих таблицах Excel: «Параметры линий влияния и коэффи­циенты для расчета сквозной фермы».

-Усилия в нижних поясах фермы, табл. 1.1,

- Усилия в верх­них поясах фермы, табл. 1.2,

- Усилия в раскосах с преимущественным растяжением, табл. 1.3,

- Усилия в раскосах с преимущественным сжатием, табл. 1.4,

- Усилия от местной нагрузки, табл.1.5.

 

1.3. Определение внутренних усилий в элементах поясов сквозных главных ферм от действия нагрузок дополнительного сочетания.

В дополнительное сочетание входят постоянные нагрузки g₁ и g₂, временная вертикальная нагрузка от подвижного состава V, временная горизонтальная ветровая нагрузка W, а также тормозная нагрузка T. Имеется сочетание, в которое в качестве дополнительной временной нагрузки включается нагрузка от горизонтальных ударов подвижного состава S. К временным нагрузкам в дополнительном сочетании обязательно вводится коэффициенты сочетания нагрузок η_i, принимаемые по приложению 2 норм.

где η – коэффициент сочетания нагрузок

 

1.3.1. Определение нормативной интенсивности ветровой нагрузки

Ветровая нагрузка оказывает поперечное воздействие на ферму. Усилия от ветра возникают в поясах и опорных раскосах. Знак усилия от ветрового воздействия в поясах соответствует знаку усилия основного сочетания.

Нормативная составляющая ветровой нагрузки (п.2.24 норм) W_nопределяется как сумма нормативных значений средней статической W_m и пульсационной составляющих W_p

W_n = W_m + W_p = W_m (1 + ξ Lν)

1.3.1.1. Определение нормативной статической составляющей ветровой нагрузки

Нормативное значение средней составляющей ветровой нагрузки на высоте zнад поверхностью воды или земли определяется по формуле:

где нормативное значение ветрового давления, принимаемое по #M12291 5200280СНиП 2.01.07-85#S в зависимости от ветрового района территории РФ, в котором возводится сооружение, табл. 1

Таблица 1

Ветровые районы РФ (принимаются по карте 3 обязательного приложения 5)	Iа	I	II	III	IV	V	VI	VII
, кПа (кгс/ )	0,17(17)	0,23 (23)	0,30(30)	0,38(38)	0,48(48)	0,60(60)	0,73(73)	0,85(85)

 

коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте z, принимаемый по #M12291 5200280СН и П 2.01.07-85#S;

Коэффициент k определяется по табл. 2 в зависимости от типа местности. Принимаются следующие типы местности:

А - побережья морей, озер и водохранилищ; пустыни, степи, лесостепи, тундра;

B - городские территории, лесные массивы и другие местности, равномерно покрытые препятствиями высотой более 10 м;

С - городские районы с застройкой зданиями высотой более 25 м.

Сооружение считается расположенным в местности данного типа, если эта местность сохраняется с наветренной стороны сооружения на расстоянии 30h - при высоте сооружения h до 60 м и 2 км - при большей высоте.

В соответствии со СН и П 2.05.03-84* коэффициент k принимается для местности типа А.

 

Таблица 2

Высота z в метрах над УМВ или УЗ на суходоле	Коэффициент k для типов местности	Формула подсчета коэффициента k для промежуточных значений высоты z над уровнем меженных вод (УМВ) в акватории и над уровнем земли (УЗ на суходоле)
	A	B	C
5	0,75	0,5	0,4
	1,0	0,65	0,4	k = 0,75 + 0,05 (z -5 ) - при 5 ≤ z ≥ 10
	1,25	0,85	0,55	k = 1,00 + 0,025 (z -10 ) - при 10 ≤ z ≥ 20
	1,5	1,1	0,8	k = 1,25 + 0,0125 (z -20 ) - при 20 ≤ z ≥ 40
	1,7	1,3	1,0	k = 1,5 + 0,01 (z -40 ) - при 40 ≤ z ≥ 60
	1,85	1,45	1,15	k = 1,7 + 0,0075 (z -60 ) - при 60 ≤ z ≥ 80
	2,0	1,6	1,25	k = 1,85 + 0,0075 (z -80 ) - при 80 ≤ z ≥ 100
Примечание. При определении ветровой нагрузки типы местности могут быть различными для разных расчетных направлений ветра.

 

аэродинамический коэффициент лобового сопротивления конструкций мостов и подвижного состава железных дорог и метрополитена, приведенный в обязательном приложении 9* норм.

C_w^ф = 2,15 – действие ветра на ферму при наличие на ней поезда,

C_w^пч = 1,85 – действие ветра на проезжую часть,

C_w^пс = 1,50 – действие ветра на подвижной состав.

γ_fw = 1,4 - коэффициент надежности для ветровой нагрузки

 

1.3.1.2. Определение нормативной пульсационной составляющей ветровой нагрузки

 

Нормативное значение пульсационной составляющей ветровой нагрузки на высоте z следует определять по указаниям, содержащимся в #M12291 5200280СН и П 2.01.07-85#S;

.

где коэффициент динамичности;

коэффициент пульсации давления ветра на уровне ;

коэффициент пространственной корреляции пульсации давления для расчетной поверхности сооружения.

При определении пульсационной составляющей ветровой нагрузки применительно к конструкциям мостов допускается руководствоваться следующим:

1) произведение коэффициентов Lν принимается равным:

Lν = 0,55 – 0,15λ / 100 ≥ 0,3,

где длина пролета или высота опоры, м;

2) коэффициент динамичности для балочных разрезных конструкций находится в предположении, что рассматриваемая конструкция в горизонтальной плоскости является динамической системой с одной степенью свободы с низшей частотой собственных колебаний , Гц. Его величина определяется по графику, приведенному в п.6.7 #M12291 5200280СН и П 2.01.07-85#S в зависимости от указанного там параметра ε и логарифмического декремента затухания δ = 0,15 - для стальных конструкций или по таблице 3.

γ_{f =} γ_fw = 1,4 - коэффициент надежности для ветровой нагрузки

где нормативное значение ветрового давления, Па.

Коэффициент динамичности принимается равным 1,2, если:

- балочное пролетное строение является неразрезным;

- для балочного разрезного пролетного строения должно выполняться условие , где , Гц - предельные значения частот собственных колебаний, (п.6.8 #M12291 5200280СНиП 2.01.07-85)#S, при которых в разных ветровых районах допускается не учитывать силы инерции, возникающие при колебаниях по собственной форме. В курсовом проекте можно принять предельное значение частоты собственных колебаний по таблице 4.

Рис.2 Коэффициенты динамичности: 1 - для железобетонных и каменных конструкций, 2 - для стальных конструкций.

Таблица 3

Таблица 4

При расчете конструкций автодорожных и городских мостов воздействие ветра на безрельсовые транспортные средства и трамвай, находящиеся на этих мостах, не учитывается.

Типовые конструкции пролетных строений следует, как правило, проектировать на возможность их применения в V ветровом районе (при расчетной высоте до низа пролетных строений: 20 м - при езде понизу и 15 м - при езде поверху) и предусматривать возможность их усиления при применении в VI и VII ветровых районах.

Интенсивности ветровой нагрузки можно определять в табличной форме (см. таблицу 1.6 приложения Excel)

1.3.2. Определение усилий от ветрового воздействия.

Горизонтальную поперечную ветровую нагрузку, действующую на отдельные конструкции моста, а также на поезд, находящийся на железнодорожном мосту (мосту метро), следует принимать равной произведению интенсивности ветровой нагрузки на рабочую ветровую поверхность конструкции моста и подвижного состава.

Рабочую ветровую поверхность конструкции моста и подвижного состава следует принимать равной:

- для главных ферм сквозных пролетных строений и сквозных опор - площади проекции всех элементов наветренной фермы на плоскость, перпендикулярную направлению ветра, при этом для стальных ферм с треугольной или раскосой решеткой ее допускается принимать в размере 20% площади, ограниченной контурами фермы (коэффициент сплошности равен 0,2);

- для проезжей части сквозных пролетных строений - боковой поверхности ее балочной клетки, не закрытой поясом главной фермы;

- для железнодорожного подвижного состава (в том числе поездов метрополитена) - площади сплошной полосы высотой 3 м с центром давления на высоте 2 м от головки рельса.

Рис.3 Схема ветрового воздействия на главную ферму

- расчетная поперечная горизонтальная ветровая нагрузка на ферму, W_n.ф = W₀ ^. k ^. C_w^ф;

. -расчетная поперечная горизонтальная ветровая нагрузка на подвижной состав,

W_n.п.ч = W₀ ^. k ^. C_w^п.с;

; расчетная поперечная горизонтальная ветровая нагрузка на проезжую часть,

W_n.с = W₀ ^. k ^. C_w^пр.ч;

принимаем ; h_пр.ч = h_Б + h_мп

Распределение нагрузки между верхним и нижним поясами осуществляется следующим образом:

Усилия в элементах поясов могут быть определены путем загружения линий влияния усилий в элементах поясов соответствующей ветровой нагрузкой.

Линия влияния усилия в поясе ветровой фермы может быть построена с использованием линии влияния момента заменяющей балки. Ординаты линии влияния продольного усилия получаем как ординаты линии влияния момента в середине панели пояса фермы, деленные на расстояние между осями главных ферм в поперечном направлении B (рис. 4 ).

.

Рис.4 Линия влияния продольного усилия элемента пояса.

1.3.3. Определение усилий от тормозной нагрузки.

Дополнительные усилия от тормозной нагрузки возникают только в элементах нижнего пояса фермы. При этом усилия зависят от расположения тормозных связей.

При расположении тормозных связей в каждой панели пролета эпюра тормозных усилий имеет вид:

Рис.5 Распределение тормозной нагрузки по длине пролета

- суммарная тормозная сила на пролетное строение.

N_ti = 0.05*v *d *(n - i+0.5) – тормозная сила в i – ой панели главной фермы.

v - значение эквивалентной нагрузки для λ =l и α = 0,

n - число панелей,

d - панель фермы, м.

γ_ft = 1,2 - 0,002λ ≥ 1,1 – коэффициент надежности к тормозной нагрузке при λ = l.

1.3.4. Определение усилий от горизонтальных ударов колес подвижного состава.

Нормативную временную нагрузку от горизонтальных ударов подвижного состава принимают независимо от числа путей на мосту в виде горизонтальной поперечной равномерно распределенной нагрузки, приложенной в уровне головки рельса и равной, интенсивностью:

S_у = 0,06*K т/м (0,59*К кН/м).

γ_ft = 1,2-0,002λ ≥ 1,1 – коэффициент надежности к нагрузке от горизонтальных ударов подвижного состава.

Распределение нагрузки между поясами главных ферм осуществляется следующим образом:

- для верхнего (не ездового пояса) : S_у^в = 0,4 S_у ;

- для нижнего (ездового пояса) : S_у^н = 0,8 S_у .

Усилия в поясах ферм от горизонтальных ударов подвижного состава определяются путем загружения линий влияния (см. п. 1.3.2)

1.3.5. Определение суммарного усилия при дополнительном сочетании нагрузок.

В дополнительное сочетание входят постоянные нагрузки g₁ и g₂, временная вертикальная нагрузка от подвижного состава V, временная горизонтальная ветровая нагрузка W, а также тормозная нагрузка T. Имеется сочетание, в которое в качестве дополнительной временной нагрузки включается нагрузка от горизонтальных ударов подвижного состава S. К временным нагрузкам в дополнительном сочетании обязательно вводится коэффициенты сочетания нагрузок η_i, принимаемые по приложению 2 норм.

где η – коэффициент сочетания нагрузок

К дальнейшему расчету принимается наибольшее из усилий N₁ или N₂.

Результаты вычислений внутренних усилий сведены в таблицу № 7

Рис. Распределение тормозной нагрузки в нижнем поясе в фермах с устройством тормозных рам в четвертях пролета фермы.

Рис. Распределение тормозной нагрузки в нижнем поясе в фермах с устройством тормозных связей в каждой панели фермы.

1.4. Подбор сечений элементов главных ферм.

1.4.1. Общие положения

Размеры элементов ферм подбираются по найденным в них усилиям и должны иметь минимальные поперечные сечения, удовлетворяющие условиям прочности, устойчивости, выносливости и предельной гибкости. Типы и размеры сечений назначаются с учетом эксплуатационных требований и особенностей технологии заводского изготовления. При проектировании необходимо наиболее полно использовать прочностные свойства стали. Элементы стальных мостовых конструкций должны иметь минимальные сечения, удовлетворяющие требованиям норм с учетом действующего сортамента на прокат. При расчете составных сечений элементов решетчатых ферм по прочности и устойчивости недонапряжение не должно превышать 5%.

Для уменьшения числа соединительных сварных швов составные сечения элементов решетчатых ферм следует проектировать из минимального числа деталей.

Элементы главных ферм современных стальных пролетных строений имеют, как правило, сварные коробчатые или Н – образные сечения, основные типы представлены на рис. . Применяют коробчатые элементы с нижними перфорированными листами или замкнутые элементы с герметизацией. В коробчатых элементах можно устраивать свесы горизонтальных листов, которые удобно использовать для прикрепления элементов связей.

Для элементов поясов и сжато-растянутых элементов с преимущественным сжатием, как правило, принимают коробчатые сечения, а для подвесок и сжато-растянутых элементов с преимущественным растяжением принимается Н – образное сечение, если при этом соблюдается условие не превышения предельной гибкости элемента.

В пролетных строениях с узловыми фасонками - накладками ширина всех элементов должна быть:

- одинаковой: b = const

- находиться, как правило, в пределах b = 460....800 мм.

Высота элементов пояса принимается постоянной по всему пролету и составляет примерно: h_эл ≤ 1/15…..1/20 длины панели.

Кроме того, высота элемента должна быть увязана с числом горизонтальных рядов монтажных болтов в узловых соединениях. Внутренние размеры коробчатых элементов должны обеспечивать пропуск сварочных автоматов с габаритом 440 * 460 мм.

Рис. 6. Поперечные сечения элементов главных ферм

Наименьшая толщина листового проката t_min = 10мм. Наибольшая толщина листового проката t_max = 40, 50 и 60 мм для сталей марок 10ХСНД, 15 ХСНД и 16Д соответственно.

В решетчатых главных фермах материал элементов коробчатого и Н-образного сечений должен быть сконцентрирован в листах, расположенных в плоскости фермы. Поэтому в двухстенчатых элементах основную площадь сечений необходимо сосредотачивать в вертикальных листах, непосредственно прикрепляемых в узловых соединениях, горизонтальные элементы сечений принимаются, как правило, минимальной толщины. Изменение сечения элементов происходит за счет изменения толщины вертикальных листов. Минимальная разница в толщинах соседних элементов не должна быть меньше 4 мм ( минимальный размер прокладки) .

Подбор сечений поясов целесообразно начинать для элемента с наибольшим сжимающим усилием. Сечения сжатых и сжато-растянутых элементов с преимущественным сжатием должны обеспечивать наибольшие значения коэффициентов продольного изгиба φ, причем гибкости относительно обеих осей желательно подбирать близкими друг к другу.

Вертикальные и горизонтальные листы сжатых и сжато-растянутых элементов могут терять местную устойчивость. Расчет на местную устойчивость листов элементов следует выполнять по теории призматических складчатых оболочек. При выполнении условий п. 4.45 норм расчет на местную устойчивость можно не проводить, но должноы быть выполнены условия п. 4.125 норм:

В составных элементах решетчатых ферм отношение расчетной ширины к толщине листов не должно превышать следующих величин:

- у вертикальных и горизонтальных листов коробчатых элементов - 60;

- у горизонтальных листов Н-образных элементов - 45;

- у листов со свободными (неокаймленными) свесами - 20;

За расчетную ширину листа следует принимать:

а) при обеих закрепленных продольных кромках:

для элементов с болтовыми соединениями - расстояние между ближайшими рисками болтов, присоединяющих данный лист к перпендикулярным ему листам или соединительным связям;

для сварных и прокатных элементов - расстояние между осями указанных листов;

б) при закреплении одной продольной кромки:

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: