Файл: Брудка Я. Легкие стальные конструкции.pdf

в-В 55

*20

СО2 8 ВО

Л

BL10

l 60*80*81 1В1 8 5 0 4 0 * 5 0 0 0

бет он 2 2 с м \

\V

]. 20

Рис. 8-56. Сетчатая оболочка, примененная в конструкции ангара

а — вид сверху; б — разрез; в — узел; г — основной элемент оболочки; б — опорный узел

Рис. 8-57. Цилиндрический свод типа «Теодор Вуоперманн» [128]

281

цилиндрические сетчатые оболочки, состоящие из стандартных лег­ ких стержней и применяемые для перекрытия помещений большого размера;

цилиндрические оболочки в форме многоугольных призматических оболочек, ребра которых расположены на цилиндрической поверхности; двухслойные пространственные призматические системы, состоящие из поперечных и продольных решетчатых ферм, соединенных с по­

мощью стяжек.

Сетчатые покрытия чаще всего применяют в сборных конструкциях. На рис. 8-56 показано конструктивное решение сборно-разборного ан­ гара пролетом 24 ж с сетчатой конструкцией оболочки. Основным эле­ ментом этой конструкции являются штампованные профили толщиной

системы «Тецет», используемые для строительства ангаров, гаражей, промышленных зданий и т. п.; это цилиндрические своды, возводимые из профилей холодной штамповки (рис. 8-57) фирмой «Теодор Вупперманн». Такая конструкция характеризуется небольшим расходом стали и низкими затратами на строительство. Элементы зданий можно легко монтировать, демонтировать и перевозить на новое место строительст­ ва. Здание собирают из двух полуарок на земле, а затем после подъема соединяют в одно целое (рис. 8-58).

На рис. 8-59 показан узел свода, в котором конструктивные элемен­ ты лоткового сечения, выполненные из профилей холодной штамповки, соединены с помощью болтов. Следует отметить большую привлека-

282

направлены по касательной к срединной плоскости.

Крайние плоскости (торцовые стены), служащие опорами оболочки, принимают на себя силы, действующие на касательной к срединной плос­ кости оболочки.

Применение диафргам делает возможным более рациональную ра­ боту пространственной несущей системы и передачу возникающих в оболочке краевых сил.

8.4.4. Многослойные покрытия (структуры)

Многослойные конструкции появились после второй мировой вой­ ны главным образом как подражание формам, встречающимся в

небольшая высота конструкций; устойчивость к авариям даже в случае повреждения некоторых эле­

ментов; большая жесткость конструкций и малая деформация;

легкость и быстрота монтажа; сравнительно низкие показатели расхода стали и использования ра­

бочей силы.

283

К недостаткам многослойных элементов относятся конструктивные трудности в выполнении узлов. В этих конструкциях наряду с трубами находят применение тонкостенные профили.

Одними из наиболее известных многослойных конструкций являют­ ся двухслойные пространственные системы «Униструт» США (рис. 8-63). В этой системе все элементы имеют одинаковую длину и сечение. Со­ единение стержней осуществляется с помощью фасонок, одинаковых

284

для обоих уровней. Каждая фасонка соединяет восемь стержней, каж­ дый из которых в свою очередь крепится с помощью одного болта. Четы­ ре стержня образуют горизонтальную решетку, другие четыре лучами расходятся вниз или вверх. Проведение статического анализа работы этого тина конструкций довольно затруднительно, поэтому для опреде­ ления сил в стержнях испытывают модели. Монтаж конструкций очень

<

>

<

>

<

>

к

------------ нижнего поясов

---------- Стержни решетки

Рис. 8 -6 6 . План и разрез многослойной конструкции

прост, его могут выполнить работники невысокой квалификации. Стои­ мость изготовления таких конструкций в США ниже, чем традицион> ных. Подобные конструкции применяются при строительстве промыш­ ленных предприятий, школ и т. п.

На рис. 8-64 показано перекрытие промышленного предприятия ти­ па «Униструт», а на рис. 8-65 приведена конструкция этого типа, исполь­ зованная в качестве перекрытия школы в Мичигане. Приведенная на рис. 8-65 конструкция состоит из пространственной решетки, выполнен­ ной из стержней длиной 1,22 м. Стержни, наклоненные в двух направ-

286

лениях, соединяют горизонтальные стержни, проходящие в плоскости крыши и потолка. Шаг колонн равен 15,25 м. При конструкциях этого типа можно применять легкие фундаменты.

Для расчета пространственных конструкций из стержней чаще всего пользуются методами, основанными на определенных упрощающих по­ ложениях. При точном расчете основываются на матричном исчисле-

Рис. 8-67. Распределение внутренних усилий в плите и стержнях пространствен-

•ной конструкции

а— в плите; б — в пространственной конструкции

нии, удобном при программировании для цифровых вычислительных машин.

Можно использовать методы, применяемые для расчета сплошных плит, а затем определять силы в стержнях. Такую конструкцию, свобод­ но опертую на краях и нагруженную равномерно распределенной на­ грузкой (рис. 8-66), рассчитывают следующим образом: сначала опре­ деляют прогибы в точках i, j при применении метода расчета плит, за­ тем величины Мх, Му, Мху, Qx и Qy в точках г, / по отношению к едини­ це ширины I и распределяют эти силы на стержни конструкции

(рис. 8-67).

8.5. КАРКАСНЫЕ КОНСТРУКЦИИ

8.5.1. Общие сведения

Достоинствами каркасных конструкций, изготовленных из тонко­ стенных профилей, являются их легкость, простота монтажа, снижение затрат труда на строительной площадке и затрат на транспортиро­ вание.

287

8.5.2. Прогоны, балки перекрытий и главные балки

Прогоны покрытий можно проектировать в виде однопролетных или неразрезных. При проектировании неразрезных прогонов пластическое выравнивание напряжений не учитывается.

Прогоны из тонкостенных профилей имеют небольшую жесткость при кручении. Чтобы избежать излишних деформаций во время нагруз­ ки, перевозки и разгрузки, необходимо ограничить длину прогонов, из­ готовленных на заводе.

На рис. 8-68 показано поперечное сечение прогона, использованного при строительстве промышленного здания, возведенного в Польше. Тол­ щина поясов увеличена до 3 мм на тех отрезках-прогона, где крепятся

горизонтальные связи жесткости. Сварные точки диаметром d — 5 V~g~ (g — толщина листовой стали) расположены на расстоянии 40 мм друг от друга. Прогоны спроектированы в виде неразрезных балок пролетом 6 м из гнутых профилей, соединенных точечной сваркой. Сечение прого­ на рассчитано на изгиб в плоскости, перпендикулярной уклону покры­ тия. Изгиб в плоскости покрытия не учитывался, так как составляющая нагрузка в плоскости ската крыши передается жестким щитом покрытия. Для обеспечения перекрытию жесткости и защиты прогона от бокового выпучивания к верхнему поясу прогона точечной сваркой прикреплены отрезки тонкостенных профилей на расстоянии 50 см друг от друга. Монтажные стыки запроектированы через каждые 12 м. Для увеличе­ ния несущей способности двухсрезных болтов на смятие в монтажных стыках увеличена толщина стенки балки путем крепления к ней наклад­ ки с помощью сварных точек. Стык стенки балки показан на рис. 8-69; на рис. 8-70 приведены прогоны с фрагментом крыши. Использование таких прогонов позволило получить экономию в расходе стали по срав­ нению с прогонами из прокатного двутавра на 31 %.

На рис. 8-71 показан решетчатый прогон, применяемый в автомо­ бильных гаражах, спроектированных исследовательским и проектным бюро стальных конструкций «Мостосталь»; расход стали на 1 м2 прого­ на 6,52 кг.

В легких каркасных конструкциях шаг балок перекрытий 0,6— 1,2 м. Балки изготовляют пролетом до 6 м. При большей величине пролета применяют главные балки. Балки проектируют, как правило, в виде двутавров. Соединения балок с опорами в основном выполняют как шарнирные, но иногда применяют и такие соединения, что позволяет считать их жестко закрепленными (рис. 8-72).

При пролетах до 1,5 м связи жесткости между балками не применя­ ют, при пролетах до 3 м используют отдельные связи, а при пролетах большей величины — двойные связи (рис. 8-73).

Соединение балок на стройке (стыки) выполняют с помощью вспо­ могательных элементов, которые обычно запатентованы.

На рис. 8-74 показано соединение балок системы «Стрен-Стил», а на рис. 8-75 — соединение балок перекрытий под прямым углом с по­ мощью болтов и профилированных накладок.

Конструкция соединений балок с опорами дана на рис. 8-76.

288