Proračun metalnih konstrukcija postao je kamen spoticanja za mnoge graditelje. Koristeći najjednostavnije rešetke za uličnu nadstrešnicu kao primjer, reći ćemo vam kako pravilno izračunati opterećenja, a također podijeliti jednostavnih načina samomontaža bez upotrebe skupe opreme.
Opća metodologija izračuna
Farme se koriste tamo gdje je nepraktično koristiti čvrstu nosivu gredu. Ove konstrukcije karakterizira manja prostorna gustoća, uz zadržavanje stabilnosti za percipiranje udaraca bez deformacija zbog pravilnog rasporeda dijelova.
Strukturno, rešetka se sastoji od vanjskog remena i elemenata za punjenje. Bit rada takve rešetke je prilično jednostavna: budući da svaki vodoravni (uvjetno) element ne može izdržati puno opterećenje zbog nedovoljno velikog presjeka, dva elementa nalaze se na osi glavnog utjecaja (gravitacije) na takav način da razmak između njih osigurava dovoljno veliki presjek cijele konstrukcije . Još jednostavnije se može objasniti na sljedeći način: sa stajališta nosivosti, rešetka se smatra kao da je izrađena od čvrstog materijala, dok ispuna daje dovoljnu čvrstoću, samo na temelju izračunate primijenjene težine.
Izgradnja farme od profilna cijev: 1 - donji pojas; 2 - naramenice; 3 - stalci; 4 - bočni pojas; 5 - gornji pojas
Ovaj pristup je iznimno jednostavan i često je više nego dovoljan za izgradnju jednostavnih metalnih konstrukcija, međutim, utrošak materijala s grubim izračunom pokazuje se izuzetno velikim. Detaljnije razmatranje postojećih utjecaja pomaže smanjiti potrošnju metala za 2 ili više puta, a ovaj će pristup biti najkorisniji za naš zadatak - dizajnirati laganu i prilično krutu rešetku, a zatim je sastaviti.
Glavni profili farmi za nadstrešnicu: 1 - trapezoidni; 2 - s paralelnim pojasevima; 3 - trokutasti; 4 - lučno
Trebali biste početi definiranjem opće konfiguracije farme. Obično ima trokutasti ili trapezoidni profil. Donji element pojasa postavljen je uglavnom vodoravno, gornji je nagnut, osiguravajući pravilan nagib krovnog sustava. Poprečni presjek i čvrstoća elemenata remena treba odabrati približno takve da konstrukcija može podnijeti vlastitu težinu s postojećim sustavom potpore. Zatim se dodaju okomiti skakači i kose veze u proizvoljnoj količini. Dizajn mora biti prikazan na skici kako bi se vizualizirala mehanika interakcije, navodeći stvarne dimenzije svih elemenata. Tada na scenu stupa Njezino Veličanstvo fizika.
Određivanje kombiniranih akcija i potpornih reakcija
Iz dijela statike školskog kolegija mehanike uzet ćemo dvije ključne jednadžbe: ravnotežu sila i momenta. Pomoću njih ćemo izračunati reakciju oslonaca na koje je greda položena. Radi jednostavnosti izračuna, smatrat ćemo da su nosači zglobni, odnosno da nemaju krute veze (ugradnje) na mjestu kontakta s gredom.
Primjer metalne rešetke: 1 - rešetka; 2 - grede letvica; 3 - krovište
Na skici prvo morate označiti korak letvice krovnog sustava, jer se na tim mjestima trebaju nalaziti točke koncentracije primijenjenog opterećenja. Obično se na mjestima primjene opterećenja postavljaju čvorovi konvergencije nosača, tako da je lakše izračunati opterećenje. znajući Totalna tezina krovova i broja rešetki u nadstrešnici, nije teško izračunati opterećenje jedne rešetke, a faktor jednolikosti pokrivenosti će odrediti hoće li primijenjene sile na mjestima koncentracije biti jednake ili će se razlikovati. Potonje je, usput, moguće ako se u određenom dijelu nadstrešnice jedan premazni materijal zamijeni drugim, postoje prolazne ljestve ili, na primjer, područje s neravnomjerno raspoređenim opterećenjem snijega. Također, utjecaj na različite točke nosača bit će neujednačen ako njegova gornja greda ima zaokruživanje, u ovom slučaju točke primjene sile moraju biti povezane segmentima, a luk treba smatrati isprekidanom linijom.
Kada su sve djelujuće sile pričvršćene na skicu rešetke, nastavljamo s izračunavanjem reakcije potpore. S obzirom na svaku od njih, farma se može prikazati samo kao poluga s odgovarajućom količinom utjecaja na nju. Da biste izračunali moment sile u točki oslonca, morate pomnožiti opterećenje na svakoj točki u kilogramima s duljinom kraka primjene ovog opterećenja u metrima. Prva jednadžba kaže da je zbroj udaraca u svakoj točki jednak reakciji potpore:
- 200 1,5 + 200 3 + 200 4,5 + 100 6 \u003d R 2 6 - jednadžba ravnoteže momenata u odnosu na čvor a, gdje je 6 m duljina kraka)
- R 2 \u003d (200 1,5 + 200 3 + 200 4,5 + 100 6) / 6 \u003d 400 kg
Druga jednadžba određuje ravnotežu: zbroj reakcija dvaju nosača bit će točno jednak primijenjenoj težini, odnosno, znajući reakciju jednog nosača, lako možete pronaći vrijednost za drugi:
- R 1 + R 2 \u003d 100 + 200 + 200 + 200 + 100
- R1 = 800 - 400 = 400 kg
Ali nemojte pogriješiti: ovdje također vrijedi pravilo poluge, pa ako rešetka ima značajno proširenje izvan jednog od oslonaca, tada će opterećenje na tom mjestu biti veće proporcionalno razlici u udaljenostima od središta mase do oslonca. podržava.
Proračun diferencijalne sile
Prelazimo s općeg na posebno: sada je potrebno utvrditi kvantitativnu vrijednost sila koje djeluju na svaki element farme. Da bismo to učinili, nabrajamo svaki segment remena i umetke za punjenje na popisu, a zatim svaki od njih smatramo uravnoteženim ravnim sustavom.
Radi praktičnosti izračuna, svaki spojni čvor rešetke može se prikazati kao vektorski dijagram, gdje vektori djelovanja leže duž uzdužnih osi elemenata. Sve što je potrebno za izračune je znati duljinu segmenata koji konvergiraju u čvoru i kutove između njih.
Morate krenuti od čvora za koji je tijekom izračuna reakcije potpore utvrđen najveći mogući broj poznatih vrijednosti. Počnimo s ekstremnim okomitim elementom: jednadžba ravnoteže za njega kaže da je zbroj vektora konvergentnih opterećenja jednak nuli, odnosno, protudjelovanje na silu gravitacije koja djeluje duž okomite osi je ekvivalentno reakciji oslonca, jednako po veličini, ali suprotnog predznaka. Imajte na umu da je dobivena vrijednost samo dio ukupne reakcije potpore koja djeluje za dati čvor, ostatak opterećenja će pasti na vodoravne dijelove remena.
Čvor b
- -100 + S 1 = 0
- S 1 = 100 kg
Zatim prijeđimo na krajnji donji kutni čvor, gdje se spajaju okomiti i vodoravni segmenti pojasa, kao i kosi nosač. Sila koja djeluje na okomiti segment izračunata je u prethodnom odlomku - to je težina pritiska i reakcija oslonca. Sila koja djeluje na nagnuti element izračunava se iz projekcije osi tog elementa na okomitu os: oduzimamo učinak gravitacije od reakcije oslonca, a zatim "čisti" rezultat dijelimo s sin kuta pod kojim je podupirač je nagnut prema horizontali. Opterećenje na vodoravnom elementu također se nalazi projekcijom, ali već na vodoravnoj osi. Upravo dobiveno opterećenje kosog elementa pomnožimo s cos kuta nagiba stege i dobijemo vrijednost udara na krajnji vodoravni segment remena.
Čvor a
- -100 + 400 - sin (33.69) S 3 \u003d 0 - jednadžba ravnoteže za os na
- S 3 \u003d 300 / sin (33,69) \u003d 540,83 kg - šipka 3 komprimiran
- -S 3 cos (33.69) + S 4 \u003d 0 - jednadžba ravnoteže na osi x
- S 4 \u003d 540,83 cos (33,69) \u003d 450 kg - šipka 4 rastegnut
Dakle, uzastopno se krećući od čvora do čvora, potrebno je izračunati sile koje djeluju u svakom od njih. Imajte na umu da suprotno usmjereni akcijski vektori sabijaju štap i, obrnuto, rastežu ga ako su usmjereni suprotno jedan od drugog.
Definicija presjeka elemenata
Kad svi znaju za farmu djelujuća opterećenja, vrijeme je da odlučite o odjeljku elemenata. Ne mora biti jednak za sve dijelove: remen se tradicionalno izrađuje od valjanih proizvoda većeg presjeka od dijelova za punjenje. To osigurava sigurnosnu marginu dizajna.
gdje: F tr je površina poprečnog presjeka zategnutog dijela; N- sila od proračunskih opterećenja; Ry γ s
Ako je sve relativno jednostavno s prekidnim opterećenjima za čelične dijelove, tada se proračun komprimiranih šipki provodi ne za čvrstoću, već za stabilnost, budući da je konačni rezultat kvantitativno manji i, prema tome, smatra se kritičnom vrijednošću. Možete ga izračunati pomoću online kalkulatora ili možete to učiniti ručno, prethodno odredivši faktor smanjenja duljine, koji određuje na kojem dijelu ukupne duljine se štap može saviti. Ovaj koeficijent ovisi o načinu pričvršćivanja rubova šipke: za krajnje zavarivanje je jedan, au prisutnosti "idealno" krutih šalova može se približiti 0,5.
gdje: F tr je površina poprečnog presjeka komprimiranog dijela; N- sila od proračunskih opterećenja; φ je koeficijent izvijanja komprimiranih elemenata (određen prema tablici); Ry je projektirana otpornost materijala; γ s— koeficijent radnih uvjeta.
Također morate znati minimalni radijus vrtnje, definiran kao Korijen iz kvocijenta dijeljenja aksijalnog momenta tromosti s površinom poprečnog presjeka. Aksijalni moment određen je oblikom i simetrijom presjeka, bolje je uzeti ovu vrijednost iz tablice.
gdje: i x je polumjer tromosti presjeka; J x je aksijalni moment tromosti; F tr je površina poprečnog presjeka.
Dakle, ako podijelite duljinu (uzimajući u obzir redukcijski faktor) s minimalnim radijusom vrtnje, možete dobiti kvantitativnu vrijednost fleksibilnosti. Za stabilnu šipku poštuje se uvjet da kvocijent opterećenja podijeljen s površinom poprečnog presjeka ne smije biti manji od umnoška dopuštenog tlačnog opterećenja i koeficijenta izvijanja, koji je određen vrijednošću fleksibilnosti određenu šipku i materijal njezine izrade.
gdje: l x- procijenjena duljina u ravnini farme; i x je minimalni radijus kružnog kretanja presjeka duž osi x; l y- procijenjena duljina od ravnine rešetke; ja y je minimalni radijus kruženja presjeka duž y osi.
Imajte na umu da se u proračunu komprimirane šipke za stabilnost prikazuje cijela suština rada farme. Ako je presjek elementa nedovoljan, što ne dopušta njegovu stabilnost, imamo pravo dodati tanje veze promjenom sustava pričvršćivanja. To komplicira konfiguraciju nosača, ali vam omogućuje postizanje veće stabilnosti s manjom težinom.
Proizvodnja dijelova za farmu
Točnost montaže farme je izuzetno važna, jer smo sve izračune izvršili metodom vektorskih dijagrama, a vektor, kao što znate, može biti samo apsolutno ravan. Stoga će i najmanja naprezanja koja proizlaze iz izobličenja zbog nepravilnog uklapanja elemenata učiniti rešetku krajnje nestabilnom.
Prvo morate odrediti dimenzije detalja vanjskog remena. Ako je s donjim snopom sve jednostavno, onda da biste pronašli duljinu gornjeg, možete koristiti ili Pitagorin teorem ili trigonometrijski omjer strana i kutova. Potonji je poželjan kada se radi s materijalima kao što su kutni čelik i oblikovane cijevi. Ako je poznat kut nagiba rešetke, može se primijeniti kao korekcija prilikom rezanja rubova dijelova. Desni kutovi pojasa povezani su rezanjem pod 45 °, nagnuti - dodavanjem kuta nagiba na 45 ° s jedne strane zgloba i oduzimanjem od druge.
Detalji punjenja izrezani su analogno elementima remena. Glavna začkoljica je u tome što je farma strogo unificiran proizvod, pa je za njezinu izradu potrebna precizna pojedinost. Kao iu proračunu djelovanja, svaki se element mora razmatrati pojedinačno, određujući kutove konvergencije i, sukladno tome, kutove podrezanih rubova.
Vrlo često, farme su napravljene u radijusu. Takve konstrukcije imaju složeniju metodu proračuna, ali veću čvrstoću konstrukcije, zbog ujednačenije percepcije opterećenja. Nema smisla izrađivati zaobljene elemente za punjenje, ali za detalje remena to je sasvim primjenjivo. Tipično, lučne rešetke se sastoje od nekoliko segmenata koji se spajaju na konvergenciji ispunskih nosača, što se mora uzeti u obzir pri projektiranju.
Montaža na okovu ili zavarivanje?
Zaključno, bilo bi lijepo navesti praktičnu razliku između metoda sastavljanja rešetke zavarivanjem i uporabom odvojivih spojeva. Trebali biste početi s činjenicom da bušenje rupa za vijke ili zakovice u tijelu elementa praktički nema utjecaja na njegovu fleksibilnost, pa se stoga u praksi ne uzima u obzir.
Kada je riječ o načinu pričvršćivanja elemenata rešetke, otkrili smo da je u prisutnosti šalova duljina presjeka šipke koja se može savijati značajno smanjena, zbog čega se može smanjiti njegov poprečni presjek. Ovo je prednost montaže rešetke na šalove, koji su pričvršćeni na stranu elemenata rešetke. U ovom slučaju, nema velike razlike u načinu montaže: duljina zavarenih spojeva bit će zajamčena dovoljnom da izdrži koncentrirana naprezanja u čvorovima.
Ako se farma sastavlja spajanjem elemenata bez šalova, ovdje su potrebne posebne vještine. Čvrstoća cijele rešetke određena je njezinim najmanje izdržljivim čvorom, pa stoga brak u zavarivanju barem jednog od elemenata može dovesti do uništenja cijele konstrukcije. S nedovoljnim vještinama zavarivanja, preporuča se montirati na vijke ili zakovice pomoću stezaljki, kutnih nosača ili preklopnih ploča. U tom slučaju, pričvršćivanje svakog elementa na čvor mora se izvesti najmanje u dvije točke.
Određivanje unutarnjih sila rešetke
Često nemamo priliku koristiti konvencionalnu gredu za određenu strukturu, pa smo prisiljeni koristiti složeniju strukturu zvanu rešetka.
iako se razlikuje od proračuna grede, neće nam biti teško izračunati ga. Trebat će vam samo pažnja, osnovno poznavanje algebre i geometrije te sat-dva slobodnog vremena.
Dakle, počnimo. Prije izračuna farme, zapitajmo se o nekoj stvarnoj situaciji s kojom biste se mogli susresti. Na primjer, trebate blokirati garažu širine 6 metara i duljine 9 metara, ali nemate podne ploče ili grede. Samo metalni uglovi raznih profila. Ovdje ćemo prikupiti našu farmu od njih!
Naknadno će se na farmi temeljiti nosači i valovita ploča. Oslonac rešetke na zidovima garaže je zgloban.
Za početak, morat ćete saznati sve geometrijske dimenzije i kutove svoje farme. Ovdje nam je potrebna naša matematika, odnosno geometrija. Kutove nalazimo pomoću kosinusnog teorema.
Zatim morate prikupiti sve terete na svojoj farmi (možete vidjeti u članku). Recimo da imate sljedeću opciju učitavanja:
Zatim trebamo numerirati sve elemente, čvorove farme i postaviti reakcije podrške (elementi su označeni zelenom bojom, a čvorovi plavom).
Da bismo pronašli naše reakcije, napišemo jednadžbe za ravnotežu sila na y osi i jednadžbu za ravnotežu momenata u odnosu na čvor 2.
Ra+Rb-100-200-200-200-100=0;
200*1,5 +200*3+200*4,5+100*6-Rb*6=0;
Iz druge jednadžbe nalazimo reakciju potpore Rb:
Rb=(200*1,5 +200*3+200*4,5+100*6) / 6;
Rb=400 kg
Znajući da je Rb=400 kg, iz 1. jednadžbe nalazimo Ra:
Ra=100+200+200+200+100-Rb;
Ra=800-400=400 kg;
Nakon što su poznate reakcije potpore, moramo pronaći čvor s najmanje nepoznanica (svaki numerirani element je nepoznanica). Od ove točke počinjemo dijeliti rešetku u zasebne čvorove i pronalazimo unutarnje sile šipki rešetke u svakom od tih čvorova. Upravo na tim unutarnjim silama ćemo odabrati presjeke naših šipki.
Ako se pokazalo da su sile u šipki usmjerene iz središta, tada se naša šipka nastoji rastegnuti (vratiti se u prvobitni položaj), što znači da je stisnuta. A ako su napori šipke usmjereni prema središtu, tada se šipka skuplja, odnosno rasteže se.
Dakle, prijeđimo na izračun. Postoje samo 2 nepoznate veličine u čvoru 1, pa razmotrimo ovaj čvor (smjerove napora S1 i S2 postavljamo iz vlastitih razmatranja, u svakom slučaju, na kraju ćemo to ispraviti).
Razmotrimo jednadžbe ravnoteže na x i y osi.
S2 * sin82.41 = 0; - na x-osi
-100 + S1 = 0; - na y-osi
Iz 1. jednadžbe se vidi da je S2=0, odnosno 2. štap nije opterećen!
Iz 2. jednadžbe se vidi da je S1=100 kg.
Budući da se vrijednost S1 pokazala pozitivnom, znači da smo ispravno odabrali smjer napora! Ako bi se pokazalo da je negativan, tada treba promijeniti smjer i znak promijeniti u “+”.
Znajući smjer napora S1, možemo zamisliti kakav je 1. štap.
Budući da je jedna sila bila usmjerena na čvor (čvor 1), druga sila će također biti usmjerena na čvor (čvor 2). Dakle, naš štap se pokušava rastegnuti, što znači da je stisnut.
Zatim, razmotrimo čvor 2. U njemu su bile 3 nepoznanice, ali budući da smo već pronašli vrijednost i smjer S1, ostaju samo 2 nepoznanice.
Opet opet
100 + 400 - sin33,69 * S3 = 0 - na y-osi
- S3 * cos33,69 + S4 = 0 - na x-osi
Iz 1. jednadžbe S3 = 540,83 kg (štap #3 je komprimiran).
Iz 2. jednadžbe S4 = 450 kg (štap #4 je istegnut).
Razmotrite 8. čvor:
Napišimo jednadžbe na x i y osi:
100 + S13 = 0 - na y-osi
-S11 * cos7,59 = 0 - na x-osi
Odavde:
S13 = 100 kg (komprimirana šipka #13)
S11 = 0 (nulta šipka, u njoj nema napora)
Razmotrite 7. čvor:
Napišimo jednadžbe na x i y osi:
100 + 400 - S12 * sin21.8 = 0 - na y-osi
S12 * cos21.8 - S10 = 0 - na x-osi
IZ 1. jednadžbe nalazimo S12:
S12 = 807,82 kg (komprimirana šipka #12)
Iz 2. jednadžbe nalazimo S10:
S10 = 750,05 kg (šip #10 rastegnut)
Pogledajmo čvor #3. Koliko se sjećamo, 2. štap je nula, što znači da ga nećemo crtati.
Jednadžbe na x i y osi:
200 + 540,83 * sin33,69 - S5 * cos56,31 + S6 * sin7,59 = 0 - prema y-osi
540,83 * cos33,69 - S6 * cos7,59 + S5 * sin56,31 = 0 - na x-osi
I ovdje nam već treba algebra. Neću detaljno opisivati metodologiju pronalaženja nepoznatih veličina, ali suština je sljedeća - iz 1. jednadžbe izražavamo S5 i supstituiramo je u 2. jednadžbu.
Kao rezultat toga dobivamo:
S5 = 360,56 kg (šip #5 rastegnut)
S6 = 756,64 kg (komprimirana šipka #6)
Razmotrimo čvor #6:
Napišimo jednadžbe na x i y osi:
200 - S8 * sin7,59 + S9 * sin21,8 + 807,82 * sin21,8 = 0 - na y-osi
S8 * cos7,59 + S9 * cos21,8 - 807,82 * cos21,8 = 0 - na x-osi
Baš kao u 3. čvoru, nalazimo naše nepoznanice.
S8 = 756,64 kg (komprimirana šipka #8)
S9 = 0 kg (štap #9 nula)
Razmotrite čvor #5:
Napravimo jednadžbe:
200 + S7 - 756,64 * sin7,59 + 756,64 * sin7,59 = 0 - na y-osi
756,64 * cos7,59 - 756,64 * cos7,59 = 0 - na x-osi
Iz 1. jednadžbe nalazimo S7:
S7 = 200 kg (komprimirana šipka #7)
Kao test naših izračuna, razmotrite 4. čvor (nema sila u šipki br. 9):
Napišimo jednadžbe na x i y osi:
200 + 360,56 * sin33,69 = 0 - na y-osi
-360,56 * cos33,69 - 450 + 750,05 = 0 - na x-osi
U prvoj jednadžbi ispada:
U 2. jednadžbi:
Ova je pogreška prihvatljiva i najvjerojatnije je posljedica kutova (2 decimalna mjesta umjesto 3).
Kao rezultat toga dobivamo sljedeće vrijednosti:
Odlučio sam još jednom provjeriti sve naše izračune u programu i dobio točno iste vrijednosti:
Odabir presjeka elemenata rešetke
Na proračun metalne rešetke nakon što su pronađene sve unutarnje sile u šipkama, možemo nastaviti s odabirom presjeka naših šipki.
Radi praktičnosti, sažimamo sve vrijednosti u tablici.
U blizini kuće nalazi se otvoreni prostor dimenzija 10x5 m i želim ovo područje učiniti zatvorenim tako da ljeti možete piti čaj na ulici, bez obzira na vrijeme, točnije, gledajući, ali ispod pouzdane nadstrešnice, a također i tako da možete staviti automobil pod nadstrešnicu, štedeći na garaži, i općenito, tako da postoji zaštita od vrućine sunca u ljetnom danu . Evo samo 10 metara - raspon je velik i teško je odabrati gredu za takav raspon, a ova greda će biti previše masivna - dosadna je i općenito podsjeća na tvornički pod. U takvim slučajevima, najbolja opcija je napraviti rešetke umjesto greda, a zatim baciti sanduk na rešetke i napraviti krov. Naravno, oblik rešetke može biti bilo koji, ali izračun trokutaste rešetke bit će razmotren u nastavku, kao najjednostavnija opcija. Problemi izračunavanja stupova za takvu nadstrešnicu razmatraju se zasebno; ovdje se također ne daje izračun dviju ili poprečnih šipki na kojima će se rešetke oslanjati.
Za sada se pretpostavlja da će se rešetke nalaziti u koracima od 1 metra, a opterećenje na rešetku sa sanduka prenosit će se samo na čvorove rešetke. Krovni materijal poslužit će kao valovita ploča. Visina farme teoretski može biti bilo koja, ali samo ako je nadstrešnica uz glavnu zgradu, tada će glavni graničnik biti oblik krova, ako je zgrada jednokatna, ili prozori na drugom katu, ako ima više katova, ali u svakom slučaju, malo je vjerojatno da će visina farme biti veća od 1 m, to će uspjeti, a uzimajući u obzir činjenicu da morate napraviti i prečku između stupova, tada će 0,8 m ne uspijeva uvijek (ipak, prihvatit ćemo ovu brojku za izračune). Na temelju ovih pretpostavki već je moguće dizajnirati farmu:
Slika 272.1. Opća preliminarna shema nadstrešnice na farmama.
Slika 272.1 plava boja prikazane su grede sanduka, plavo - rešetka, koju treba izračunati, ljubičasta- grede ili rešetke na koje se oslanjaju stupovi, promjena boje od svijetloplave do tamnoljubičaste u ovom slučaju ukazuje na povećanje proračunskog opterećenja, što znači da će tamnije konstrukcije zahtijevati snažnije profile. Rešetke na slici 272.1 prikazane su tamnozelenom bojom zbog potpuno različite prirode opterećenja. Dakle, proračun svih konstrukcijskih elemenata zasebno, kao što su:
Obložne grede (obložne grede se mogu smatrati višerasponskim gredama, ako je duljina greda oko 5 m, ako su grede izrađene oko 1 m duljine, tj. između rešetki, onda su to obične jednorasponske grede na zglobnim osloncima. )
Krovni nosači (dovoljno je odrediti normalne naprezanja u presjecima šipki, o čemu će biti riječi u nastavku)
Grede ili rešetke ispod krovnih rešetki (izračunato kao jednostruke grede ili rešetke)
ne predstavlja posebne probleme. Međutim, svrha ovog članka je pokazati primjer izračuna trokutaste rešetke, a to je ono što ćemo učiniti. Na slici 272.1 može se razmotriti 6 trokutastih nosača, dok će opterećenje na krajnjim (prednjim i stražnjim) nosačima biti 2 puta manje nego na ostalim nosačima. To znači da bi ove dvije farme, ako postoji jaka želja da se uštedi na materijalima, treba izračunati odvojeno. Međutim, iz estetskih i tehnoloških razloga bolje je sve rešetke izraditi iste, što znači da je dovoljno izračunati sve samo jednu rešetku (na sl. 272.1 prikazano plavom bojom). U ovom slučaju, farma će biti konzola, tj. nosači rešetke neće biti smješteni na krajevima rešetke, već na čvorovima prikazanim na slici 272.2. Takav shema dizajna omogućuje vam ravnomjerniju raspodjelu opterećenja i stoga koristite profile manjeg presjeka za izradu rešetki. Za proizvodnju rešetki planira se koristiti kvadratne profilne cijevi iste vrste, a daljnji izračun pomoći će u odabiru potrebnog dijela profilne cijevi.
Ako će grede sanduka počivati na vrhu čvorova rešetke, tada se opterećenje od nadstrešnice valovitog ploča i snijega koji leži na ovoj valovitoj ploči može smatrati koncentriranim, primijenjenim na čvorove rešetke. Šipke rešetke će biti međusobno zavarene, dok će šipke gornjeg pojasa najvjerojatnije biti kontinuirane, duljine oko 5,06 m. Međutim, pretpostavit ćemo da su svi čvorovi rešetke zglobni. Ova se pojašnjenja mogu činiti kao beznačajna sitnica, ali vam omogućuju da ubrzate i pojednostavite izračun što je više moguće, iz razloga navedenih u drugom članku. Jedino što nam preostaje za daljnje izračune je koncentrirano opterećenje, ali to nije teško učiniti ako su valovita ploča ili grede letvica već izračunate. Prilikom izračunavanja valovitog kartona, otkrili smo da su listovi valovitog kartona duljine 5,1-5,3 m kontinuirana greda s više raspona s konzolom. To znači da reakcije potpore za takvu gredu i, sukladno tome, opterećenja za našu rešetku neće biti iste, međutim, promjene u reakcijama potpore za gredu 5. raspona neće biti toliko značajne, a da bismo pojednostavili izračune, možemo pretpostaviti da će se opterećenje od snijega, valovitog kartona i letvica prenijeti ravnomjerno, kao u slučaju greda s jednim rasponom. Takva će pretpostavka dovesti samo do male granice sigurnosti. Kao rezultat toga, dobivamo sljedeću shemu izračuna za našu farmu:
Slika 272.2. Shema dizajna trokutaste rešetke.
Slika 272.2 a) prikazuje opću shemu dizajna naše farme, projektno opterećenje je Q = 190 kg, što proizlazi iz izračunatog opterećenja snijegom od 180 kg / m 2, težine valovitog ploča i moguće težine grede sanduka. Slika 272.2 b) prikazuje presjeke, zahvaljujući kojima je moguće izračunati sile u svim šipkama rešetke, uzimajući u obzir činjenicu da je rešetka i opterećenje na rešetki simetrično i to znači da je dovoljno izračunati ne sve rešetkaste šipke, ali nešto više od polovice. A kako se ne bi zbunili u brojnim šipkama u izračunu, uobičajeno je označavati šipke i čvorove rešetke. Oznaka prikazana na slici 272.2 c) znači da farma ima:
Šipke donjeg pojasa: 1-a, 1-c, 1-d, 1-g, 1-i;
Šipke gornjeg pojasa: 2-a, 3-b, 4-d, 5-e, 6-h;
Zagrade: a-b, b-c, c-d, d-e, e-e, e-g, f-h, h-i.
Ako se izračunava svaka rešetkasta šipka, tada je preporučljivo sastaviti tablicu u koju treba unijeti sve šipke. Tada će biti zgodno unijeti dobivenu vrijednost tlačnih ili vlačnih naprezanja u ovu tablicu.
Pa, sam izračun ne predstavlja posebne poteškoće ako je rešetka zavarena od 1-2 vrste profila zatvorenog presjeka. Na primjer, cijeli proračun rešetke može se svesti na proračun sila u šipkama 1., 6. i 3. Za ovo je dovoljno razmotriti uzdužne sile nastaju pri odsijecanju dijela farme duž linije IX-IX (Sl. 272.2 d).
Ali ostavimo slatko za treći, pa vidimo kako se radi na više jednostavni primjeri, za ovo smatramo
odjeljak I-I (Sl. 272.2.1 e)
Ako odrežemo višak rešetke na naznačeni način, tada je potrebno odrediti sile samo u dvije šipke rešetke. Za to se koriste jednadžbe statičke ravnoteže. Budući da na čvorovima rešetke postoje šarke, vrijednost momenata savijanja na čvorovima rešetke je nula, a osim toga, na temelju istih uvjeta statičke ravnoteže, zbroj svih sila oko osi x odnosno sjekire na također je jednak nuli. To omogućuje sastavljanje najmanje tri jednadžbe statičke ravnoteže (dvije jednadžbe za sile i jedna za momente), ali u načelu može postojati onoliko jednadžbi momenata koliko ima čvorova u rešetki, pa čak i više ako su Ritterove točke koristi se. I to su točke u kojima se sijeku dvije sile koje se razmatraju i, sa složenom geometrijom rešetke, Ritterove točke ne podudaraju se uvijek s čvorovima rešetke. Ipak, u ovom slučaju imamo prilično jednostavnu geometriju (još ćemo imati vremena doći do složene geometrije), pa su stoga dostupni čvorovi rešetke dovoljni za određivanje sila u šipkama. Ali u isto vrijeme, opet, zbog jednostavnosti izračuna, obično se odabiru takve točke, jednadžba momenata u odnosu na koje vam omogućuje da odmah odredite nepoznatu silu, bez dovođenja stvari u rješenje sustava od 3 jednadžbe .
Ovako izgleda. Ako sastavimo jednadžbu momenata u odnosu na točku 3 (sl. 272.2.2 e), tada će imati samo dva člana, a jedan od njih je već poznat:
M 3 \u003d -Q l/2 + N 2-a h = 0;
N 2-a h \u003d Ql / 2;
gdje l - udaljenost od točke 3 do točke primjene sile Q / 2, koja je u ovom slučaju rame sile, prema shemi proračuna koju smo usvojili l = 1,5 m; h- krak sile N 2-a(rame prikazano na sl. 272.2.2 e) plavom bojom).
U ovom slučaju, treći mogući član jednadžbe je nula, budući da je sila N 1-a (na sl. 272.2.2 e) prikazana u sivoj boji) usmjerena je duž osi koja prolazi kroz točku 3 i stoga je akcijski krak jednak nuli. Jedino što u ovoj jednadžbi ne znamo je rame sile N 2-a, ali ga je lako odrediti uz odgovarajuće poznavanje geometrije.
Naša farma ima procijenjenu visinu od 0,8 m i ukupnu procijenjenu duljinu od 10 m. Tada će tangens kuta α biti tgα = 0,8/5 = 0,16, odnosno vrijednost kuta α = arctgα = 9,09 o. I onda
h = l grijehα
Sada nas ništa ne sprječava da odredimo vrijednost sile N 2-a:
N 2-a = Q l/(2lsinα ) = 190/(2 0,158) = 601,32 kg
Na isti način vrijednost N 1-a. Da biste to učinili, sastavlja se jednadžba trenutaka u odnosu na točku 2:
M 2 \u003d -Q l/2 + N 1-a h = 0;
N 1-a h = Q l/2
N 1-a = Q/(2tgα ) = 190/(2 0,16) = 593,77 kg
Točnost izračuna možemo provjeriti sastavljanjem jednadžbi sila:
ΣQ y \u003d Q / 2 - N 2-a sinα = 0; Q/2 = 95= 601,32 0,158 = 95 kg
ΣQ x = N 2-a cosα - N 1-a = 0; N 1-a = 593,77 = 601,32 0,987 = 593,77 kg
Uvjeti statičke ravnoteže su zadovoljeni i bilo koja od jednadžbi sila korištenih za provjeru može se koristiti za određivanje sila u šipkama. To je zapravo sve, daljnji izračun farme je čista mehanika, ali za svaki slučaj, razmotrit ćemo
odjeljak II-II (sl. 272.2. e)
Na prvi pogled čini se da će jednadžba momenata oko točke 1 biti jednostavnija za određivanje sile N a-b, međutim, u ovom slučaju, da biste odredili rame sile, prvo morate pronaći vrijednost kuta β. Ali ako uzmemo u obzir ravnotežu sustava u odnosu na točku 3, tada:
M 3 \u003d -Q l/2 - Q l/3 + N 3-b h = 0;
N 3-b h = 5Q l/6 ;
N 3-b = 5Q/(6sinα ) = 5 190/(6 0,158) = 1002,2 kg(radi u napetosti)
Pa, sada odredimo vrijednost kuta β. Na temelju činjenice da su poznate sve stranice određenog pravokutnog trokuta (donja kateta ili duljina trokuta je 1 m, bočna kateta ili visina trokuta je 0,16 m, hipotenuza je 1,012 m, pa čak i kut α), tada će susjedni pravokutni trokut visine 0,16 m i duljine 0,5 m imati tgβ = 0,32 i prema tome kut između duljine i hipotenuze β = 17,744 o, dobiven iz arktangente. Sada je lakše formulirati jednadžbu sila oko osi x :
ΣQ x = N 3-b cosα + N a-b cosβ - N 1-a = 0;
N a-b = (N 1-a - N 3-b cosα )/cosβ = (593,77 - 1002,2 0,987)/ 0,952 = - 415,61 kg
U ovom slučaju, znak "-" pokazuje da je sila usmjerena u suprotnom smjeru od onoga koji smo prihvatili prilikom izrade projektne sheme. A onda je vrijeme da govorimo o smjeru snaga, točnije, o značenju koje se ulaže u ovaj smjer. Kada zamijenimo unutarnje sile u razmatranom presjeku rešetkastih šipki, tada se pod silom usmjerenom iz presjeka podrazumijevaju vlačna naprezanja, a ako je sila usmjerena prema presjeku, onda se misli na tlačna naprezanja. Sa stajališta statičke ravnoteže, nije bitno koji smjer sile uzeti u izračunima, ako je sila usmjerena u suprotnom smjeru, tada će ta sila imati predznak minus. No, pri proračunu je važno znati na koju je silu ovaj štap proračunat. Za zatezne šipke, princip određivanja potrebnog presjeka je najjednostavniji:
Prilikom projektiranja kompresijskih šipki mora se uzeti u obzir mnogo različitih čimbenika opći pogled formula za izračunavanje komprimiranih šipki može se izraziti na sljedeći način:
σ = N/φF ≤ R
Bilješka: proračunska shema može se sastaviti tako da su sve uzdužne sile usmjerene od presjeci. U tom slučaju, znak "-" ispred vrijednosti sile dobivene u proračunima pokazat će da je dani štap u kompresiji.
Dakle, rezultati prethodnog proračuna pokazuju da vlačna naprezanja nastaju u šipkama 2-a i 3-b, a tlačne sile u šipkama 1-a i a-b. Pa, sada se vratimo na svrhu našeg izračuna - određivanje maksimuma normalna naprezanja u šipkama. Kao u konvencionalnoj simetričnoj gredi, u kojoj se najveća naprezanja pod simetričnim opterećenjem javljaju u dijelu koji je najudaljeniji od oslonaca, u rešetki se maksimalni naprezanja javljaju u šipkama koje su najudaljenije od oslonaca, tj. u šipkama odsječenim odsječkom IX-IX.
odjeljak IX-IX (sl. 272.2. d)
M 9 \u003d -4,5Q / 2 - 3,5Q - 2,5Q - 1,5Q -0,5Q + 3V A - 4,5N 6-w sinα = 0 ;
N 6-z \u003d (15Q - 10,25Q) / (4,5sinα ) = 4,75 190/(4,5 0,158) = 1269,34 kg(radi u kompresiji)
gdje VA = 5Q, reakcije potpore rešetki određene su prema istim jednadžbama ravnoteže sustava, budući da su rešetka i opterećenja simetrični, tada
V A = ΣQ y /2 = 5Q;
budući da još nismo predvidjeli horizontalna opterećenja, horizontalna reakcija oslonca na oslonac ALI bit će jednaka nuli, pa je H A prikazana na slici 272.2 b) svijetloljubičastom bojom.
ramena svih sila u ovom slučaju su različita, pa se stoga numeričke vrijednosti ramena odmah zamjenjuju u formulu.
Za određivanje sile u štap, prvo morate odrediti vrijednost kuta γ (nije prikazano na slici). Na temelju činjenice da su poznate dvije stranice određenog pravokutnog trokuta (donji krak ili duljina trokuta je 0,5 m, bočni krak ili visina trokuta je 0,8 m, tada je tgγ = 0,8 / 0,5 = 1.6 i vrijednost kuta γ = arctgγ = 57.99 o. A zatim za točku 3.
h = 3 sinγ = 2,544 m. Tada:
M 3 \u003d - 1,5Q / 2 - 0,5Q + 0,5Q + 1,5Q + 2,5Q - 1,5N 6-w sinα + 2,544N = 0 ;
N z-i \u003d (1,25Q - 4,5Q +1.5N 6-s sinα ) /2.544 = (332,5 - 617,5)/2,544 = -112 kg
Sada je lakše formulirati jednadžbu sila oko osi x :
ΣQ x = - N 6-s cosα - N s-i cosγ + N 1-i = 0;
N 1-i \u003d N 6-o cosα + N s-i cosγ = 1269,34 0,987 - 112 0,53 = 1193,46 kg(radi u napetosti)
Budući da će gornji i donji pojasevi rešetke biti od iste vrste profila, nema potrebe trošiti vrijeme i trud na izračunavanje šipki donjeg pojasa 1-c, 1-d i 1-g, kao i šipke gornjeg remena 4-d i 5-e . Sile u tim šipkama bit će očito manje od onih koje smo već odredili. Kad bi farma bila bez konzole, tj. oslonci su se nalazili na krajevima rešetke, tada bi i sile u zategama bile manje od onih koje smo već odredili, međutim, imamo rešetku s konzolama i stoga ćemo koristiti još nekoliko presjeka za određivanje sila u zagrade prema gore navedenom algoritmu (pojedinosti izračuna nisu navedene):
N b-c \u003d -1527,34 kg - radi u kompresiji (odjeljak III-III, sl. 272.2 g), određeno jednadžbom momenata u odnosu na točku 1)
N v-g \u003d 634,43 kg - radi u napetosti (odjeljak IV-IV, sl. 272.2 h), određeno jednadžbom momenata u odnosu na točku 1)
N g-d \u003d - 493,84 kg - radi u kompresiji (odjeljak V-V, određen jednadžbom momenata u odnosu na točku 1)
Dakle, najviše opterećene imamo dvije šipke N 6-z \u003d 1269,34 kg i N b-c \u003d - 1527,34 kg. Obje šipke rade u kompresiji, a ako je cijela rešetka izrađena od iste vrste profila, tada je dovoljno izračunati jednu od ovih šipki za krajnja naprezanja i na temelju tih izračuna odabrati željeni profilni presjek. Međutim, ovdje nije sve tako jednostavno, na prvi pogled se čini da je dovoljno izračunati šipku N b-c, ali pri proračunu komprimiranih elemenata veliki značaj ima procijenjenu duljinu šipke. Dakle, duljina štapa N 6-z je 101,2 cm, dok je duljina štapa N b-c 59,3 cm. Stoga, kako ne biste pogađali, bolje je izračunati oba štapa.
šipka N b-z
Proračun komprimiranih šipki ne razlikuje se od proračuna centralno komprimiranih stupova, stoga su u nastavku date samo glavne faze proračuna bez detaljnih objašnjenja.
prema tablici 1 (vidi gornji link) određujemo vrijednost μ = 1 (unatoč činjenici da će gornji pojas rešetke biti iz čvrstog profila, proračunska shema rešetke podrazumijeva zglobno pričvršćivanje šipki u čvorovima rešetke, pa bi bilo ispravnije prihvatiti gore vrijednost koeficijenta).
Uzimamo preliminarnu vrijednost λ = 90, tada prema tablici 2, koeficijent savijanja φ \u003d 0,625 (za čelik C235 s čvrstoćom R y \u003d 2350 kgf / cm 2, određeno interpolacijom vrijednosti 2050 i 2450)
Tada će traženi radijus vrtnje biti:
U različitim sektorima gradnje često se koriste rešetke od profilne cijevi. Strukturno, takve rešetke su metalne konstrukcije koje se sastoje od pojedinačnih šipki i imaju oblik rešetke. Rešetke se razlikuju od konstrukcija izrađenih od čvrstih greda po nižoj cijeni i većem intenzitetu rada. Za spajanje profilnih cijevi mogu se koristiti i zavarena metoda i zakovice.
Metalni profilni nosači prikladni su za izradu bilo kojeg raspona, bez obzira na njihovu duljinu - ali da bi to mogli učiniti, konstrukcija mora biti izračunata s najvećom točnošću prije montaže. Ako je izračun metalne rešetke bio točan i svi radovi na montaži metalnih konstrukcija izvedeni su ispravno, tada će se gotova rešetka morati samo podići i postaviti na pripremljeni pojas.
Prednosti korištenja metalnih rogova
Rešetke iz profilne cijevi imaju mnoge prednosti, uključujući:
- Dizajn male težine;
- Dugi vijek trajanja;
- Izvrsni pokazatelji snage;
- Sposobnost stvaranja struktura složene konfiguracije;
- Prihvatljivi trošak metalnih elemenata.
Klasifikacija rešetki iz profilne cijevi
svi metalne konstrukcije farme imaju nekoliko zajedničkih parametara, koji omogućuju podjelu farmi na tipove.
Ove opcije uključuju:
- Broj pojaseva. Metalne rešetke mogu imati samo jedan pojas, a tada će cijela konstrukcija ležati u jednoj ravnini ili dva pojasa. U potonjem slučaju, farma će se zvati viseća. Dizajn viseće rešetke uključuje dva pojasa - gornji i donji.
- Oblik. Postoji lučna rešetka, ravna, jednoslojna i dvoslojna.
- krug.
- Kut nagiba.
Ovisno o konturama, razlikuju se sljedeće vrste metalnih konstrukcija:
- Paralelne pojasne rešetke. Takve se strukture najčešće koriste kao potpora za uređenje mekog krova krovni materijali. Nosač s paralelnim pojasom izrađen je od istih dijelova identičnih dimenzija.
- Rešetke za šupu. Dizajni s jednim nagibom su jeftini jer je za njihovu izradu potrebno malo materijala. Gotova struktura je prilično izdržljiva, što je osigurano krutošću čvorova.
- Poligonske farme. Ove konstrukcije imaju vrlo dobru nosivost, ali to morate platiti - poligonalne metalne konstrukcije vrlo su nezgodne za ugradnju.
- trokutaste rešetke. U pravilu se za postavljanje krovova na velikom nagibu koriste rešetke s trokutastom konturom. Od nedostataka takvih farmi, vrijedi napomenuti veliki broj dodatni troškovi povezana s masom otpada tijekom proizvodnje.
Kako izračunati kut nagiba
Ovisno o kutu nagiba, farme su podijeljene u tri kategorije:
- 22-30 stupnjeva. U ovom slučaju, omjer duljine i visine gotove strukture je 5:1. Rešetke s takvim nagibom, male težine, izvrsne su za uređenje kratkih raspona u privatnoj gradnji. U pravilu, rešetke s takvim nagibom imaju trokutastu konturu.
- 15-22 stupnja. U dizajnu s takvim nagibom, duljina premašuje visinu sedam puta. Farme ove vrste ne mogu biti veće od 20 m. Ako je potrebno povećati visinu gotove strukture, donjem pojasu daje se slomljeni oblik.
- 15 ili manje. Najbolja opcija u ovom slučaju bit će metalne grede od profilne cijevi, povezane u obliku trapeza - kratki nosači će smanjiti učinak uzdužnog savijanja na strukturu.
U slučaju raspona čija duljina prelazi 14 m, potrebno je koristiti stege. Gornji pojas mora biti opremljen pločom duljine oko 150-250 cm.S parnim brojem ploča dobit će se struktura koja se sastoji od dva remena. Za raspone veće od 20 m metalnu konstrukciju potrebno je ojačati dodatnim potpornim elementima povezanim potpornim stupovima.
Ako trebate smanjiti težinu gotove metalne konstrukcije, obratite pozornost na farmu Polonso. Uključuje dva sustava trokutastog oblika koji su povezani zatezanjem. Koristeći ovu shemu, možete bez velikih nosača u srednjim pločama.
Prilikom izrade rešetki s nagibom od oko 6-10 stupnjeva za proliveni krovovi morate zapamtiti da gotova struktura ne bi trebala biti simetričnog oblika.
Proračun metalne rešetke
Prilikom izračuna potrebno je uzeti u obzir sve zahtjeve za metalne konstrukcije prema državnim standardima. Za stvaranje najučinkovitijeg i robustan dizajn, potrebno je u fazi projektiranja pripremiti visokokvalitetni crtež koji će prikazati sve elemente rešetke, njihove dimenzije i značajke veze s nosivom konstrukcijom.
Prije nego što izračunate rešetku za nadstrešnicu, trebali biste odlučiti o zahtjevima za gotovu rešetku, a zatim početi od ušteda, izbjegavajući nepotrebne troškove. Visina nosača određena je vrstom poda, ukupnom težinom konstrukcije i mogućnošću njezinog daljnjeg pomicanja. Duljina metalne konstrukcije ovisi o očekivanom nagibu (za konstrukcije dulje od 36 m bit će potreban i izračun dizanja zgrade).
Paneli moraju biti odabrani na takav način da mogu izdržati opterećenja koja će pasti na farmu. Nosači mogu imati različite kutove, tako da se ovaj parametar također mora uzeti u obzir pri odabiru ploča. U slučaju trokutastih rešetki, kut je 45 stupnjeva, a kod kosih rešetki - 35 stupnjeva.
Izračun krova od profilne cijevi završava određivanjem udaljenosti na kojoj će se stvoriti čvorovi jedan u odnosu na drugi. U pravilu je ovaj pokazatelj jednak širini odabranih ploča. Optimalni pokazatelj nagiba nosača cijele konstrukcije je 1,7 m.
Prilikom izračunavanja rešetke za šupu, morate shvatiti da s povećanjem visine konstrukcije, njezina nosivost. Osim toga, ako je potrebno, vrijedi nadopuniti shemu rešetki s nekoliko ukrućenja koja mogu ojačati strukturu.
Primjeri proračuna
Odabir cijevi za metalne rešetke, vrijedi krenuti od sljedećih preporuka:
- Za uređenje konstrukcija širine manje od 4,5 m prikladne su cijevi presjeka 40x20 mm s debljinom stijenke od 2 mm;
- S konstrukcijskom širinom od 4,5 do 5,5 m prikladne su kvadratne profilne cijevi od 40 mm sa stijenkom od 2 mm;
- Za metalne konstrukcije veća veličina prikladne su iste cijevi kao u prethodnom slučaju, ali sa stijenkom od 3 mm, ili cijevi presjeka 60x30 mm sa stijenkom od 2 mm.
Posljednji parametar, na koji također treba obratiti pozornost prilikom izračuna, je trošak materijala. Prvo morate uzeti u obzir cijenu cijevi (ne zaboravite da je cijena cijevi određena njihovom težinom, a ne duljinom). Drugo, vrijedi pitati o troškovima složenih radova na proizvodnji metalnih konstrukcija.
Preporuke za izbor cijevi i izradu metalnih konstrukcija
Prije nego što kuhate farme i odaberete najbolje materijale za buduću izgradnju, trebali biste se upoznati sa sljedećim preporukama:
- Proučavajući asortiman cijevi dostupnih na tržištu, vrijedi dati prednost pravokutnim ili kvadratnim proizvodima - prisutnost ukrućenja značajno povećava njihovu snagu;
- Odabir cijevi za rešetkasti sustav, najbolje bi bilo odlučiti se za nehrđajuće proizvode od visokokvalitetnog čelika (veličine cijevi određene su projektom);
- Prilikom postavljanja glavnih elemenata farme koriste se čavlići i dvostruki kutovi;
- U gornjim pojasevima obično se koriste I-grede s različitim stranama za spajanje okvira, od kojih je manji potreban za pristajanje;
- Za montažu donjeg remena sasvim su prikladni kutovi s jednakim stranama;
- Glavni elementi velikih konstrukcija međusobno su pričvršćeni gornjim pločama;
- Nosači su postavljeni pod kutom od 45 stupnjeva, a nosači su postavljeni pod nagibom od 90 stupnjeva.
- Kada se zavari metalna rešetka za nadstrešnicu, vrijedi paziti da je svaki zavar dovoljno pouzdan (pročitajte također: "");
- Nakon zavarivanja metalni elementi ostaje pokriti konstrukciju zaštitni spojevi i boje.
Zaključak
Rešetke profilnih cijevi prilično su svestrane i prikladne za rješavanje širokog spektra zadataka. Izrada rešetki ne može se nazvati jednostavnom, ali ako pristupite svim fazama rada sa svom odgovornošću, tada će rezultat biti pouzdan i visokokvalitetan dizajn.
8. veljače 2012
Primjer. Proračun krovnog nosača. Potrebno je izračunati i odabrati presjeke elemenata rešetkaste rešetke industrijske zgrade. Na farmi u sredini raspona nalazi se lanterna visoka 4 m.
Raspon rešetke L = 24 m; razmak između rešetki b = 6 m; rešetkasti panel d = 3 m. Krov je topli na velikopanelnim armiranobetonskim pločama dimenzija 6 X 1,6 m. Snježna regija III. Marka materijala za rešetke St. 3. Koeficijent uvjeta rada za komprimirane rešetkaste elemente m = 0,95, za produžene m = 1.
1) Procijenjena opterećenja. Definicija proračunskih opterećenja data je u tablici.
Vlastita težina čeličnih konstrukcija okvirno se uzima u skladu s tablicom Približne težine čeličnog okvira industrijskih zgrada u kg po 1 m 2 zgrade: farme - 25 kg / m 2, lampa - 10 kg / m 2, priključci - 2 kg / m 2.
Opterećenje snijegom za revir III 100 kg / m 2; opterećenje od snijega izvan lanterne zbog mogućih nanosa uzima se s koeficijentom c = 1,4 (vidi ).
Ukupno proračunsko ravnomjerno raspoređeno opterećenje:
na svjetiljci q 1 \u003d 350 + 140 \u003d 490 kg / m 2;
na farmi q 2 \u003d 350 + 200 \u003d 550 kg / m 2.
2) čvorna opterećenja. Proračun čvornih opterećenja dan je u tablici.
Čvorna opterećenja P 1 , P 2 , P 3 i P 4 dobivena su kao umnožak jednoliko raspoređenog opterećenja na odgovarajuće teretne površine. Opterećenju R 3 dodaje se opterećenje G 1 koje se sastoji od težine bočne ploče 135 kg/m i težine ostakljenih površina lanterne visine 3 m, uzete jednake 35 kg/m 2 .
Lokalno opterećenje R m, prikazano isprekidanom linijom na slici, nastaje zbog oslonca armiranobetonske ploče 1,5 m širok u sredini panela i uzrokuje savijanje gornje trake. Njegova je vrijednost već uzeta u obzir pri izračunavanju čvornih opterećenja P 1 - P 4.
3) Definicija napora. Sile u elementima rešetke određujemo grafički izgradnjom Cremona-Maxwell dijagrama. Pronađene vrijednosti izračunatih sila bilježe se u tablici. Gornji pojas podvrgnut je, osim kompresiji, i lokalnom savijanju.
Bilješka. Proračunski naponi u komprimiranim elementima rešetke određuju se uzimajući u obzir koeficijent radnih uvjeta (m - 0,95) kako bi se u svim slučajevima usporedili s projektiranim otporom.
u prvoj ploči
u drugoj ploči
4) Odabir odjeljaka. Odabir presjeka počinjemo od najopterećenijeg elementa gornje tetive, koji ima N = -68,4 t i M2 = 3,3 tm. Ocrtavamo presjek od dva jednakostranična ugla 150 X 14, za koje, prema tablicama asortimana, nalazimo geometrijske karakteristike: F \u003d 2 * 40,4 \u003d 80,8 cm 2, moment otpora za najviše komprimirano (gornje) vlakno presjeka W cm 1 = 203 X 2 \u003d 406 cm 3; ρ \u003d Š / Ž \u003d 406 / 80,8 \u003d 5,05 cm, r x \u003d 4,6 cm; r y \u003d 6,6 cm.
Ovdje je koeficijent η = 1,3 preuzet iz tablice. 4 prilog II. Od e1< 4, то проверку сечения производим по , определив предварительно φ вн по табл. 2 приложения II в зависимости от e 1 = 1,4 и = 65 (интерполяцией между четырьмя ближайшими значениями е 1 и λ): φ вн = 0,45.
Ispitivanje napona
Provjeravamo naprezanje u ravnini okomitoj na ravninu djelovanja momenta, pomoću formule (28.VIII), za koju prvo odredimo koeficijent c prema formuli (29.VIII)
napon
Vršimo provjeru elementa gornje tetive B 4 za odabranu dionicu. Sila u elementu N = - 72,5 t, nema momenta savijanja. Presjek dva kuta 150 X 14. Fleksibilnost
Izgledi:φ x = 0,83; φ y = 0,68.
napon
Zadržavamo prihvaćeni dio remena iz konstruktivnih razloga. Prva ploča gornjeg pojasa podvrgnuta je samo lokalnom savijanju, zbog čega njegov presjek ne bi trebao određivati izbor profila uglova pojasa, namijenjenih uglavnom za rad na kompresiju.
Stoga, ostavljajući ista dva ugla 150 X 14 u prvoj ploči, prisilite ih okomitom pločom od 200 X 12 koja se nalazi između uglova i provjerite rezultirajući dio na savijanje.
Odredite položaj težišta presjeka:
gdje su z 0 i z l udaljenosti do težišta uglova i ploče od gornjeg ruba uglova;
Moment inercije
Trenutak otpora
Maksimalno vlačno naprezanje
Izračunati podaci odabranog dijela gornjeg pojasa unose se u gornju tablicu.
Da bismo to učinili, pronalazimo potrebne minimalne polumjere tromosti (s obzirom da je l x = 0,8l):
Iz tablice se određuju jednakokračni kutovi koji najviše odgovaraju dobivenim polumjerima tromosti. 1 Prilog III. Također možete koristiti podatke u tablici. 32 za jednakokračne kutove:
Ovi podaci najbliže odgovaraju uglovima 75 X 6, koji imaju r x \u003d 2,31 cm i r y - 3,52 cm.
Odgovarajuće vrijednosti fleksibilnosti bit će jednake:
Ovi kutovi su prihvaćeni za srednje nosače rešetke i navedeni su u gornjoj tablici. Iako je spona D 4 rastegnuta, ali, kao što je gore navedeno, kao posljedica mogućeg asimetričnog opterećenja, srednje spone mogu doživjeti blagu kompresiju, tj. promijeniti predznak sile. Stoga se uvijek testiraju na vrhunsku fleksibilnost.
Prva spona ima veliku snagu, ali manju od donje tetive; međutim, zbog činjenice da je sabijena, profil donje trake 130 X 90 X 8 kutova je za nju nedovoljan. Moramo uvesti još jedan, četvrti, profil - kut 150 X 100 X 10.
Konačno, za rastegnuti nosač D 2 dobivaju se kutovi 65 X 6. Koristimo iste kutove za police (kako ne bismo uvodili novi profil). Test naprezanja dat u gornjoj tablici pokazuje da nema prenaprezanja u elementima rešetke, niti prekoračenja granične fleksibilnosti.
"Projektiranje čeličnih konstrukcija",
K.K. Mukhanov
Prilikom odabira dijelova rešetkastih elemenata potrebno je težiti što manjem broju različitih brojeva i kalibara kutnih profila kako bi se pojednostavilo valjanje i smanjio trošak transporta metala (jer je valjanje u tvornicama specijalizirano za profile). Obično je moguće racionalno odabrati presjeke elemenata krovnih nosača, koristeći uglove unutar 5 - 6 različitih kalibara asortimana. Odabir odjeljaka počinje komprimiranim ...
U kritičnom stanju gubitak stabilnosti komprimirane šipke moguć je u bilo kojem smjeru. Razmotrite dva glavna smjera - u ravnini rešetke i izvan ravnine rešetke. Moguća deformacija gornjeg pojasa rešetke pri gubitku stabilnosti u ravnini rešetke može se dogoditi kao što je prikazano na slici a, tj. između čvorova rešetke. Ovaj oblik deformacije odgovara glavnom slučaju izvijanja…
Izbor vrste uglova za gornji komprimirani pojas krovnih nosača vrši se uzimajući u obzir minimalni protok metal, osiguravajući jednaku stabilnost remena u svim smjerovima, kao i stvaranje krutosti potrebne za lakši transport i ugradnju iz ravnine rešetke. Budući da se izračunate duljine pojasa u ravnini i od ravnine rešetke u mnogim slučajevima značajno razlikuju jedna od druge (lu = ...