Экспериментально-теоретические исследования устойчивости ферм с учетом жесткости узлов
Исследование прочности наиболее слабых узлов и элементов металлических ферм. Влияние устойчивости конструкций на повышение несущей способности фермы. Исследования моделей металлических ферм в предельном состоянии с подбором габаритов узловых фасонок.
| Рубрика | Строительство и архитектура |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 22.11.2016 |
| Размер файла | 14,8 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Пензенский государственный университет архитектуры и строительства
Кафедра «Механика»
Экспериментально-теоретические исследования устойчивости ферм с учетом жесткости узлов
Зернов В.В., к.т.н., доцент
Зайцев М.Б., к.т.н., доцент
Валякин В.А., студент
Аннотация
Данная статья посвящена вопросу экспериментально-теоретического исследования устойчивости металлических ферм. Показано влияние габаритов узловых фасонок на несущую способность металлических ферм из условия устойчивости.
Ключевые слова: испытания моделей ферм, металлическая ферма, модель металлической фермы, несущая способность, способы усиления, узловые фасонки
С целью определения наиболее слабых узлов и элементов металлических ферм, усиление которых в наибольшей степени повлияет на повышение несущей способности всей конструкции фермы из условия устойчивости были проведены экспериментально-теоретические исследования моделей металлических ферм в предельном состоянии.
Для этого были изготовлены две модели фермы пролетом 18 м в масштабе 1:10. Элементами фермы являются металлические стержни прямоугольного сечения размерами 40х1 мм и 40х0.8 мм. Жесткость узлов моделировалась защемлением стержней в металлические круглые барабаны диаметром 50 мм. Опирание моделей в крайних узлах принималось шарнирным. устойчивость ферма узловой фасонка
На первом этапе испытания проводились на исходных (без усиления) моделях. В результате были получены значения критических узловых нагрузок для испытываемых моделей, а также схемы деформаций их, определяемые углами поворота узлов верхнего пояса. По выявленным схемам деформаций фермы при потере устойчивости был сделан вывод, что наиболее слабыми элементами являются средние элементы верхнего пояса.
Для усиления данных моделей были приняты три способа (схемы):
1. Увеличение сечений средних элементов верхнего пояса.
2. Установка дополнительных вертикальных элементов(стоек) в каждую панель, уменьшающих расчетную длину сжатых стержней верхнего пояса.
3. Постановка напрягаемой затяжки ломаного очертания, концы которой были закреплены в опорных узлах.
При увеличении размеров сечений средних стержней в плоскости фермы в два раза критическая узловая нагрузка возросла на 30%. При этом в критическом состоянии наиболее слабыми оказались опорные раскосы.
Установка дополнительных стоек (2-я схема усиления) повысила критическую нагрузку на 29.6%. Особенно эффективна такая схема усиления в тех (средних) панелях, где в верхнем поясе сжимающие продольные усилия имеют наибольшие значения.
Установка напрягаемой затяжки проводилась двумя способами:
1. Закрепление троса затяжки в крайних узлах верхнего пояса.
2. Закрепление троса в опорных узлах(нижнего пояса).
Усилие в тросе затяжки контролировалось перемещением специального устройства в механизме натяжения.
При установке затяжки по первому способу критическая нагрузка возросла на 11.1%, по второму способу натяжения критическая нагрузка возросла на 37%. При этом усилие в затяжке составило 2 значения предполагаемой критической нагрузки.
При расчете на ПЭВМ данных моделей ферм без учета конечных размеров узловых закреплений было выявлено расхождение с экспериментальными значениями критической нагрузки порядка 10-12%. При расчете же с учетом жесткости узлов, которые имитировали габариты узловых фасонок процент расхождения составил 2-3%. Это говорит о том, что учет жесткости узлов в виде конечных элементов большой жесткости значительно влияет на значение критической нагрузки. Таким образом, экспериментально и численно (с применением ПЭВМ) показано, что учет габаритов узловых фасонок приводит к повышению несущей способности металлических ферм примерно на 10-12%. На основе такого (уточненного расчета) можно получить экономию металла такого же порядка.
Кроме описанных трех схем усиления моделей ферм было выполнено усиление опорных узлов, которое имитировало жесткое защемление их в составе поперечной рамы промышленного здания. В первом усиленном варианте (верхнего пояса) при защемлении опорных узлов критическая нагрузка для модели фермы повысилась на 66%. Результат объясняется тем, что в этом варианте усиления наиболее слабыми элементами в критическом состоянии оказались опорные раскосы. В реальных же случаях, как правило, опорные раскосы оказываются наиболее жесткими и неподатливыми к потере устойчивости. Испытания исходных моделей подтвердили этот вывод.
Библиографический список
1. Шеин А.И., Зайцев М.Б. Метод смещенных разностей для решения систем дифференциальных уравнений движения механических систем // Строительная механика и расчет сооружений. 2012. № 2. С. 38-41.
2. А.Н. Раевский, М.Б. Зайцев. Определение градиента условия критического состояния для рам и ферм и использование его для рационального усиления. Ж-л «Известия вузов», Строительство N4, 1999 г.
3. В.В. Зернов, М.Б. Зайцев, Н.Н. Ласьков. Определение критической нагрузки для стропильных ферм в упругой и упруго-пластической стадиях работы. Ж-л «Региональная архитектура и строительство», N4, 2014 г.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Расчет обрешетки под кровлю по сочетаниям нагрузок. Определение размеров стропильной фермы, подбор сечений ее элементов. Расчет узлов и стыков. Указания по изготовлению и монтажу дощатых ферм с узловыми соединениями на металлических зубчатых пластинах.
курсовая работа [63,4 K], добавлен 09.12.2013Простейшие дощатые фермы с соединениями на гвоздях и болтах. Многоугольные и сегментные фермы. Дощатые фермы на металлических зубчатых пластинах. Фермы с соединениями на стальных пластинках с зубьями из дюбелей-гвоздей. Последовательность расчета ферм.
презентация [5,2 M], добавлен 24.11.2013Теоретические основы проектирования металлических конструкций. Методика расчета и особенности конструирования несущих элементов балочной клетки, центрально нагруженных колонн и их узлов, а также порядок определения усилий, прочности и нагрузок на них.
курсовая работа [997,2 K], добавлен 25.10.2010Конструирование и расчет покрытия здания. Определение усилий в стержнях ферм. Расчет опорного узла на натяжных хомутах и центрального узла нижнего пояса. Подбор сечения рабочего настила, стропильных ног и прогонов. Расчет и конструирование узлов ферм.
курсовая работа [374,9 K], добавлен 08.11.2009Конструктивное решение промышленного здания. Расчет стропильной фермы, критерии ее выбора, сбор нагрузок и статический расчет. Подбор сечений стержней фермы. Конструирование и расчет узлов ферм. Расчетные характеристики сварного углового шва металла.
контрольная работа [451,9 K], добавлен 28.03.2011Изучение основных методов и норм расчета сварных соединений. Выполнение расчета различных видов сварных соединений; конструирование узлов строительных металлических конструкций. Определение несущей способности, а также изгибающего момента стыкового шва.
курсовая работа [455,1 K], добавлен 02.12.2014Суть компоновки балочных конструкций. Характеристика балочной клетки нормального и усложненного типа. Подбор, изменение сечения балки по длине, проверка прочности, устойчивости, прогиба. Конструирование промежуточных ребер жесткости, расчет поясных швов.
курсовая работа [1,8 M], добавлен 22.01.2010Назначение усилений при повреждениях стропильных ферм и железобетонных конструкций. Усиление ферм предварительно напряженными гибкими элементами: последовательность выполнения работ по усилению горизонтальной предварительно напряженной арматурой.
контрольная работа [338,0 K], добавлен 25.12.2009Трамплины для Олимпийских прыжков. Особенности статического расчета комбинированной системы. Балочные схемы пролетных строений. Рамные, рамно-консольные, консольные и висячие системы. Конструкции узлов ферм пролетного сечения. Расчет балок жесткости.
курсовая работа [3,4 M], добавлен 30.03.2014Обоснование технико-экономических расчетов проектировки покрытия мастерской. Характеристика несущих конструкций - сегментных ферм с клееными, металлическими нижними поясами. Особенности статического расчета элементов фермы, показателей расхода материалов.
курсовая работа [344,0 K], добавлен 22.01.2010Краткая характеристика возводимого объекта. Определение объемов работ. Спецификация сборных элементов здания. Монтаж колонн, подкрановых балок, ферм и плит покрытия универсальный корпус. Обеспечение устойчивости конструкций. Потребность в транспорте.
курсовая работа [633,2 K], добавлен 23.12.2012Типы размеров объемно-планировочных и конструктивных элементов зданий: номинальные модульные, конструктивные, натурные, их характеристика, условия использования в чертежах. Единая модульная система в строительстве. Простейшие конструкции деревянных ферм.
контрольная работа [17,0 K], добавлен 23.06.2013Определение усилий в стержнях. Классификация ферм и их кинематический анализ. Определение продольных сил в стержнях. Способ моментной точки (Риттера). Частные случаи равновесия. Способ вырезания узлов. Двухстержневой и трёхстержневой узел частного вида.
презентация [124,6 K], добавлен 25.09.2013Определение количества монтажных элементов и монтажных приспособлений, габаритов и высотных отметок промышленного здания, монтажных характеристик для монтажа колонн, стропильных ферм, плит покрытий. Анализ, калькуляция трудовых затрат и заработной платы.
курсовая работа [515,1 K], добавлен 27.04.2010Разработка схемы балочной клетки металлоконструкции жилого дома. Определение параметров плоского и ребристого стального настила. Оценка количества сварных швов и узлов сопряжения на секцию балок настила. Проектирование главной балки и несущей колонны.
курсовая работа [442,6 K], добавлен 11.07.2014Основы закономерности длительной прочности древесины и пластмасс. Сравнение методик расчета болтовых соединений металлических конструкций и нагельных соединений деревянных конструкций. Применение металлических зубчатых пластин в зарубежном строительстве.
лекция [1,4 M], добавлен 24.11.2013Подбор сечения балок: настила, главной, составной. Проверка их прочности, жесткости, общей и местной устойчивости. Расчет и конструирование узлов, соединений. Проектирование центрально-сжатой колонны и ее нижней опорной части. Выбор стали для конструкций.
курсовая работа [221,5 K], добавлен 27.11.2015Контролируемые параметры для металлических конструкций: размеры элементов; прогибы, искривления, смещения; предел текучести и временное сопротивление металла; относительное удлинение. Определение прочностных характеристик стали. Испытание на растяжение.
презентация [1,6 M], добавлен 26.08.2013Проектирование технологической карты на монтаж стропильных ферм и плит покрытия надземной части одноэтажного производственного здания. Выбор грузозахватных устройств, средств подмащивания, их характеристики. Организация и технология производства работ.
курсовая работа [852,5 K], добавлен 08.09.2014Принципы и правила проектирования металлических конструкций балочной площадки промышленного здания. Характеристика основной технологической последовательности конструирования и расчета её элементов. Компоновка и подбор сечения балки, расчет базы колонн.
курсовая работа [1,4 M], добавлен 18.10.2010
