Билет 9. Большепролётные фермы (тяжелые)
При пролёте 60 – 150 м принимают так называемые тяжёлые фермы с элементами, имеющими двухстенчатое сечение, которое компонуется на двух фасонках. Применение таких сечений вызвано тем, что сечение у прокатных уголков не могут удовлетворять усилиям, возникающим в поясах, а иногда и в решётках конструкции (N > 3000 кН).
Тяжёлые фермы могут иметь любое очертание, но общим для всех них является применение треугольной или ромбической решётки со шпренгелями, которые уменьшают расчётную длину верхнего пояса.
Для уменьшения собственной массы фермы предпочтение отдаётся сегментным или полисегментным.
Из – за большой высоты пролёт фермы ограничивается 100 м.
Большепролётные фермы расчленяются на отправочные марки в виде отдельных стержней.
Билет 11. Особенности проектирования узлов тяжёлых ферм
Узлы тяжёлых ферм проектируются на сварке или на высокопрочных болтах с вертикальными фасонками или фланцами.
Узел на болтах:
Тяжёлые большепролётные фермы обычно конструируют из высокопрочной стали и алюминиевых сплавов. В процессе эксплуатации в них возникают большие продольные деформации стержней. Сжатые стержни укорачиваются, растянутые – удлиняются.
Сама ферма при этом получает значительные вертикальные прогибы и горизонтальные перемещения опорных узлов. Для предотвращения влияния прогибов на эксплуатацию конструкции в фермах устраивают строительный подъём, т. е. выгиб в противоположном направлении.
Величина строительного подъёма принимается равной величине прогиба от действия всей постоянной и половины временной нагрузки. Для исключения воздействия горизонтальных перемещений на работу фермы и поддерживающих элементов каркаса в тяжёлых фермах проектируют подвижную и неподвижную опоры. При l = 30 … 60 м неподвижная опора выполняется в виде плиточного шарнира:
Подвижная опора проектируется в виде катка:
Каток (опора однокатковая)
При 60 – 150 м применяют неподвижную опору в виде балансира, а подвижную опору – как двух или многокатковую:
Балансирная опора
Билет 10. Предварительно напряжённые фермы
Основная идея предварительного напряжения состоит в создании конструкции начальных напряжений обратно знака тем, которые возникают при действии внешних нагрузок.
Цель предварительного напряжения – увеличение области упругой работы, т.к. нагрузки сначала гасят, а затем развивают основные напряжения до предельной величины. Предварительное напряжение снижает расход материала и увеличивает жёсткость конструкции. Предварительное напряжение чаще проектируют в стержнях, работающих на осевое растяжение (элементы ферм) и растянутый пояс балок.
В вантовых конструкциях можно принимать предварительное напряжение и в сжатых конструкциях.
Особенно эффективно предварительное напряжение в большепролётных фермах, т.к. оно увеличивает жёсткость, то можно уменьшать строительную высоту h = (1/15 … 1/12)l => h = (1/25 … 1/30)l (20 – 30 %).
Предварительное напряжение имеет недостаток: увеличивается трудоёмкость (все работы производятся на строительной площадке). Самый распространённый способ создания предварительно напряжения для плоских ферм – устройство различного рода затяжек из высокопрочных материалов (канатов, пучков, прядей).
В зависимости от размещения затяжек фермы бывают:
-С затяжками, расположенными в пределах отдельного нагруженного стержня;
-С затяжками, расположенными в пределах всего пролёта или группы нагруженных стержней.
II тип более эффективен и имеет много конструктивных решений. К этому типу можно отнести фермы с выносными шпренгельными затяжками. Они имеют большую строительную высоту.
1.
2.
По статической схеме большепролётные фермы делают однопролётными (иногда ставят промежуточные опоры, делают конструкции консольными).
Сечение ферма проектируется так же, как и для обычной конструкции, но размещение предварительно напряжённых затяжек должно быть симметрично относительно главных осей инерции.
Фиксация затяжки по длине стержня осуществляется в трубах – коротышах или рёбрах жёсткости, привариваемых к профилям сечения.
Для стыковки стержней в таких фермах чаще всего проектируется стык, в котором сохраняется соосность затяжки, а усилия в стыке передаётся обычно листовыми накладками.
Предварительное напряжение фермы с затяжками рассчитывают, как статически неопределимые системы, где лишнее неизвестное – усилие в затяжке.
В последнее время широкое распространение получили блочная и блочно – панельная предварительно напряженные конструкции из стали и алюминиевых сплавов.
В таких конструкциях в качестве напрягаемых элементов принимается тонко – листовая обшивка толщиной 1 … 3 мм, которая работает на сжатие и на растяжение, а также выполняет роль ограждающей конструкции. Тонко – листовую обшивку натягивают на жёсткий каркас из прокатных уголков, образующих жёсткий блок.
Блок состоит из двух ферм, соединённых между собой крестовыми связями:
l1≤ 13,6 м
Решётка фермы также состоит из уголков. Элементы рабочей решётки прикрепляют к поясным уголкам на высокопрочных болтах. Блочная конструкция изготовляется непосредственно на строительной площадке. Для снижения трудоёмкости изготовления был разработан блочно – панельный вариант конструкции, в которой большепролётную ферму разрезают на панели длиной не более 13, 6 м, доставляют на монтажную площадку, где в специальных кондукторах объединяют в блоки полной расчётной длины. В стальном варианте тонкую обшивку выполняют из высокопрочной стали марки 10 ХНДП – кортен, или АМГ-21 (аллюминиевомагниевый сплав). Снижение стоимости комбинированных конструкциях в 1,5 раза, чем чисто алюминиевых.