Файл: Брудка Я. Легкие стальные конструкции.pdf

А 200

еог

Рис. 8-21. Профили, применяемые в конструкциях системы «Стрен-Стил» [61]

*

Рис. 8-22. Примеры стропильных ферм системы «Стрен-Стил» [61]

258

Рис. 8-24. Опорные узлы двухскатной фермы из швеллеров С52

а — раскос из отдельного швеллера; б —раскос из двух швеллеров; в — сечение опорного узла [61]

Рис. 8-25. Сварные промежуточные узлы

а — верхнего пояса; б — нижнего пояса

щая площадь застройки составляет около 8000 м2. Несущие конструк­ ции трех первых зданий (рис. 8-27, а) образуют расположенные через 6 м бесшарнирные рамы с решетчатым ригелем и колоннами со сплош­ ными стенками. Кровельные плиты из пеностекла опираются на прогоны со сплошными стенками из гнутых профилей. Решетчатые ригели с кон­ солями выполнены из гнутых профилей (рис. 8-28,а). Верхние и ниж­ ние пояса ригелей состоят из двух профилей, соединенных планками. Пояса консоли изготовлены из отдельного швеллера. Раскосы выполне­ ны в виде сваренных из швеллеров труб или отдельных швеллеров. Тон­ костенные колонны изготовлены из листовой стали толщиной 6 и 10 мм. Несущие конструкции поперечного здания (рис. 8-27,6) состоят из ко­ лонн, закрепленных в фундаментах, и стропильных ферм, расположенных через 6 м друг от друга. Решетчатые фермы спроектированы из гнутых профилей (рис. 8-28). Верхние и нижние пояса состоят из двух швелле­ ров или из двух неравнобоких уголков, соединенных в один стержень прерывистым угловым швом. Раскосы выполнены из труб, сваренных из уголковых профилей, или из отдельных равнобоких уголков, плоскость симметрии которых совпадает с плоскостью решетки.

На рис. 8-29 показаны два узла ригеля производственного здания пролетом 18 м, а на рис. 8-30 —два узла здания пролетом 12 м.

В статических расчетах для тонкого листового металла приняты сле­ дующие механические свойства стали марки St3SX: предел прочности 3800 кгс/см2, предел текучести 2800 кгс/см2, удлинение 27%. Исходя из этого, можно было принять допускаемые напряжения на 15% выше по сравнению с допускаемыми напряжениями для толстого листового ме­ талла или прокатных профилей из стали той же марки. Благодаря при­ менению гнутых профилей уменьшен расход стали в ригелях основных зданий на 40%, а в стропильных фермах поперечного здания на 46%.

Другим примером использования гнутых профилей в промышлен­ ном строительстве служит п р о м ы ш л е н н о е з д а н и е в М и л а н е

(рис. 8-31).

В странах Западной Европы ряд фирм выпускают гнутые профили с перфорированными стенками, которые отличаются исключительной лег­ костью. Эти профили нашли самое разнообразное применение и, в частности, для несущих элементов разборных конструкций небольшой высоты и пролета. На рис. 8-32, а показаны сечения профилей, приме­ няемых для конструкций стропильных ферм и стоек. Форма и размеры отверстий в стенках могут быть различными. Наиболее часто встречаю­ щаяся схема расположения отверстий показана на рис. 8-32, б. Во время монтажа профили соединяют болтами, вставляемыми в отверстия. Бол­ ты тщательно закручивают — они передают усилия в стыке с помощью трения. Стержни конструкции могут быть одиночными, расположенны­ ми несимметрично относительно плоскости элемента, двухили четырехветвевыми. Толщина металла профиля всегда равна 2 мм. Приме­ няется сталь с повышенным пределом прочности (Ят =5000 кгс/см2), что соответствует польской стали марки 18G24. Недавно в Польше на-

Рис. 8-26. Монтаж продольных зданий зального типа в Варшаве

Рис. 8-27. Поперечные раз­ резы промышленных зданий в Варшаве

а — продольный неф; 6 — по­ перечный неф

261

Рис. 8-28. Гнутые профили, использованные в конструкциях промыш­ ленных зданий в Варшаве

а _в ригелях продольного нефа; 6 — в стропильных фермах поперечного нефа

262

точный узел верхнего пояса

Рис. 8-30. Два промежуточных узла верхнего пояса стропильной фермы по­ перечного нефа

263

Рис. 8-31. Монтаж промышленного здания в Милане [46]

Рис. 8-32. Некоторые перфорированные профили системы «Дексион»

а —* профили; 6 — расположение отверстий

Рис. 8-33. Стропильная ферма навеса для склада из профилей системы «Дексион»

264

«Дексион». Конструкция из перфорированных профилей показана на рис. 8-33.

В СССР проводились технико-экономические исследования, посвя­

денного анализа можно сделать вывод, что применение гнутых профи­ лей для пролетов более 24 м нерентабельно.

На рис. 8-34 приведены некоторые узлы стропильной фермы систе­ мы «Вупперманн» и ее схема. Наклон верхнего пояса равен 15°. До пролета длиной 7,5— 15 м стропильные фермы изготовляют треугольны­ ми, а от 17,5—27,5 м — трапециевидными. Фермы располагают через каждые 2,5 м и перекрывают плитами из легкого бетона без прогонов. При покрытии их волнистыми асбестоцементными плитами или профи­ лированными металлическими настилами применяют прогоны. В этом случае стропильные фермы размещают через 4 м. Сборные плиты укла­ дывают непосредственно на верхний пояс стропильной фермы. Благо­ даря пластинкам, выступающим над верхним поясом, достигаются крепление сборных плит к ферме и достаточная надежность против бо­ кового выпучивания.

8.3.3. Связи покрытия

В конструкциях из гнутых профилей необходимо обращать особое внимание на сохранение общей устойчивости кровельных покрытий во время монтажа элементов и в готовой конструкции. Изменение только лишь толщины стенок стержней без изменения традиционно применяе­ мых форм всегда приводит к более ранней потере общей устойчивости, чем в обычных стальных конструкциях.

В покрытиях с небольшим и средним пролетом решение связей в

Рис. 8-36. Зал с конструкцией ригеля, позволяющий уменьшить число вер­ тикальных связей и связей ската крыши [94]

-4 Рис. 8-35. Крестовая вертикальная связь в кровельных конструкциях из профилей типа «Стрен-Стил» [61]

значительной степени зависит от формы стропильной фермы и прежде всего от формы ее верхнего пояса.

Если верхний пояс балки или решетчатой фермы развернут в боко­ вом направлении, достигнуть надежности против бокового выпучивания системы можно и без применения связей. Такая боковая развертка значительно увеличивает момент инерции относительно вертикальной оси, что позволяет применять большую расчетную длину при продоль­ ном изгибе стержня со скручиванием. Благодаря этому достигается и большая надежность монтажных работ.

На решение связей покрытия также оказывает влияние род покры­ тия: с прогонами или без них. Часто расставленные прогоны образуют боковые опоры, если сами предохранены от сдвига в плоскости крыши. Наличие прогонов является причиной того, что верхние пояса не требуют большого развития в плоскости покрытия.

Стержни, обеспечивающие общую устойчивость конструкции, долж­ ны быть стальными. Кровельные плиты из других материалов могут служить достаточной опорой, если имеют достаточную жесткость. Стержни, как и их стыки с верхним поясом, следует проверять на дейст­ вие силы, равной 1/100 величины силы, действующей в раскрепляемом

стержне.

В кровельных конструкциях системы «Стрен-Стил» вертикальные связи жесткости выполняют из швеллера С52, как показано на рис. 8-35. Такие связи применяют по всей длине здания. Учитывая величину про­ лета стропильных ферм, не превышающую 12 м, вдоль конька устанав­ ливают одну связь жесткости. Связи жесткости состоят из конькового прогона и двух стержней решетки. Сжатый прогон имеет гибкость 121 <250. От выгиба в плоскости ската этот прогон раскреплен покры­

266

тием. Стержни решетки считаются растянутыми. Соответствующие ве­ личины гибкости равны:

при расстоянии между фермами 1200 мм

X^ 305 < 400;

при расстоянии между фермами 2400 мм

X^ 4 0 5 > 400.

Противоположным решением считают рамную конструкцию серий­ ного производства (ФРГ). Верхний пояс (рис. 8-36) сильно развернут в боковом направлении. Благодаря этому решетчатый ригель рамы предохранен от бокового выпучивания, хотя и не имеет прогона. Покры­ тием являются плиты из легкого бетона.

Крыша, выполненная из легких балок, показанных на рис. 8-13, то­ же не требует горизонтальных связей. Крепление настила к поясу пре­ пятствует его выпучиванию и кручению. При больших величинах про­ лета стропильных ферм с таким решением кровли достаточно одной связи в середине пролета.

Горизонтальными связями может служить покрытие из складчатого настила в соответствии с замечаниями, приводимыми в 8.2.1.

Пример 8-2. Спроектировать и рассчитать стропильную ферму пролетом / = 12 м, схема которой приведена на рис. 8-37. Покрытие выполнено без прогона из сборных плит, изготовленных из легкого бетона. Устойчивость конструкции обеспечена горизон­ тальными связями верхнего пояса фермы, расположенными через 3 м. Постоянная на­ грузка на 1 м2 составляет 197 кгс (1,932 кН).

На 1 м фермы приходится

g = 197-3 « 600 кгс.

Сосредоточенная сила в центральных узлах фермы равна:

G = 600-1,5 = 900 кгс,

Переменная нагрузка от снега на 1 м пролета конструкции

s = 50-3 = 150 кгс.

Нагрузка на узел

S = 150-1,5 = 225 кгс.

Верхний пояс подвержен дополнительному изгибающему действию вследствие не­ посредственной укладки на него кровельных плит.

Рис. 8-37. Схема решетки

По формулам (8 -1 0 )— (8-12) находим значения изгибающих моментов:

Для изготовления стропильной фермы берут сталь марки St3SX. Поскольку ветро­ вая нагрузка действует в направлении, противоположном действию постоянной или

Рис. 8-38. Сечения стержней стро­ пильной фермы

снеговой нагрузки, допускаемые напряжения принимаются равными: 6=1500 кгс/см2

(147,1 МН/м2).

В табл. 8-2 приведены значения сил, действующих в стержнях стропильной фермы. Для стержней фермы используются профили с сечением, показанным на рис. 8-38.

Определение размеров сечения раскоса 1—2;

/Смако 7912 кес.

Сечение принято по рис. 8-38, б:

F = 0,25-21 = 5 ,2 5 см2;

7912

а= — - = 1507 кгс/см2 ^ 1500 кгс/см2 (147,787 .w 147,1 МН/м2).

5,25

Определение размеров сечений раскосов 3—4 и 5—6 ;

Кылкс =4550 кес.

Сечение принято по рис. 8-38, а:

F =; 0,2 18 = 3,6 см2;

4550 а = ----- = 1541 кгс/см2 « 1500 кгс/см2 (151,121 к 147 МН/м2).

3,6

Определение-размеров сечений 7—8 ;

/Смаке = —3125 кгс.

Сечение п-ринято по рис. 8-43, б:

268