Силы возникающие в ферме


Информация взята из справочника по фермам Prolyte

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВНЕШНИХ И ВНУТРЕННИХ СИЛ

Первый тип – это внешние силы, которые вызваны внешними воздействиями на конструкцию фермы.

Примеры внешних сил:

• Временная нагрузка, например осветительная или звуковая аппаратура.

• Шторы, занавесы.

• Динамическая нагрузка, возникающая при работе (электрических) цепных лебедок.

• Воздействия природных факторов, например, силы ветра, нагрузки от снега и льда и т.д.

ccs-1-0-18183800-1422218600.png

Второй тип – это внутренние (реактивные) усилия, возникающие в конструкции под воздействием внешних сил. Эти внутренние силы, действующие внутри определенной секции фермы или фермовой конструкции, можно рассчитать.

При рассмотрении определенной секции фермы или фермовой конструкции все силы должны быть сбалансированы, или в противном случае конструкция становится механизмом. Иными словами сумма всех внешних и внутренних сил в горизонтальной или вертикальной плоскости должна равняться нулю. Если различные компоненты фермы, например, пояса или диагонали не выдерживают эти внутренние силы, ферма разрушится.

Ниже на конкретных практических примерах будут рассмотрены различные виды внешних сил, воздействующие на ферму, и реактивные силы, возникающие при этом внутри фермы. Также будут приведены рекомендации по увеличению допустимых сил путем замены компонентов фермы.

ccs-1-0-57251300-1422217656.png

ОСЕВАЯ СИЛА

Осевая сила – это сила, направленная в продольном направлении относительно центральной линии фермы.

Примеры воздействия осевой силы:

• Башни.

• Колонны.

• Стропильные фермы в конструкции крыш MPT или ST.

Максимально допустимая осевая сила определяется характеристиками поясов фермы. Увеличение допустимой осевой силы возможно путем увеличения диаметра труб поясов или путем увеличения толщины стенок труб поясов.

ccs-1-0-99869900-1422217812.png

ИЗГИБАЮЩИЙ МОМЕНТ

Изгибающий момент – это сумма всех моментов сил и реакционных нагрузок, проходящих через центральную ось фермы, рассматриваемая в любой точке. Простыми словами «сила, которая необходима для изгибания фермы».

Примеры воздействия изгибающего момента:

• Собственный вес, вызванный силой тяжести.

• Временная нагрузка, например осветительная или звуковая аппаратура.

• Шторы, занавесы.

• Динамическая нагрузка, возникающая при работе (электрических) цепных лебедок.

Воздействия природных факторов, например, силы ветра, нагрузки от снега и льда и т.д.Изгибающий момент действует как сила сжатия в верхнем поясе и как сила растяжения в нижнем поясе. Решетка фермы используется для обеспечения расстояния между верхним и нижним поясом.

Максимально допустимый изгибающий момент можноувеличить путем выбора фермы с большим расстоянием между верхним и нижним поясом (т.е. фермы большего размера). Благодаря этому расстояние между силами будет большим.

Второй способ увеличить допустимый изгибающий момент заключается в повышении допустимой осевой силы в поясе фермы путем увеличения диаметра толщины стенок труб пояса. Пояса фермы также могут подвергаться воздействию изгибающего момента при нарушении расположения узловых точек или при размещении больших нагрузок между узловыми точками.

ccs-1-0-99453100-1422218973.png

ccs-1-0-89817100-1422220119.png

ccs-1-0-82330700-1422220130.png

ccs-1-0-77909200-1422220140.png

ccs-1-0-09946600-1422220160.png

ПОПЕРЕЧНАЯ СИЛА / СИЛА СДВИГА

Поперечная сила – это сила, направленная перпендикулярно центральной линии фермы.

Пример ситуаций, когда важно учитывать поперечные силы:

• Большая нагрузка на коротком пролете.

• Большая нагрузка, расположенная рядом с точкой подвеса.

• Фермовые конструкции, устанавливаемые под полом сцены.

Поперечная сила работает как осевая сила в решетке и как сила сдвига в поясах фермы. Осевая сила в решетке может работать на сжатие или растяжение. Сила сдвига, возникающая в поясе фермы, пытается «срезать» пояс. Увеличение допустимой поперечной силы возможно путем увеличения диаметра труб решетки или путем увеличения толщины стенок труб поясов.

ccs-1-0-97887100-1422220546.png

СИЛА КРУЧЕНИЯ

Эта сила направлена перпендикулярно центральной линии фермы, но не находится в плоскости центральной линии. Под воздействием этой силы происходит кручение балки. Примеры ситуаций, когда возникает сила кручения:

• Оборудование, установленное на мачте стрелы.

ПРОГИБ ФЕРМЫ

Прогиб фермы показывает силы изгиба в действии. Под прогибом имеется в виду «деформация под нагрузкой». Прогиб, который находится в допустимых пределах, является нормальной реакцией и никоим образом отрицательно не сказывается на стабильности и безопасности фермовой конструкции. Если производитель ферм не предоставляет данных о пределах допустимого прогиба, при установке таких ферм может возникать ощущение их небезопасности.

ccs-1-0-83162000-1422254899.png

• Оборудование, установленное с одной стороны (пояса) фермы.

• Временная нагрузка на центральном пролете, установленном на наземную опору.

Некачественные соединения также могут быть причиной прогиба фермы. Не до конца закрученные болты, изношенные соединительные элементы или деформированные торцевые пластины могут быть причиной дополнительного прогиба пролета фермы.

Высота фермы в значительной степени определяет ее жесткость. Чем выше общая высота секи фермы (в направлении нагрузки), тем выше жесткость и меньше прогиб при одной и той же нагрузке. Значения прогиба ферм, указанные разными производителями, отличаются. Это происходит по следующим двум причинам:

1. Не все производители учитывают, что ферма имеет

прогиб на 15% больший, чем балка, изготовленная

из сплошного материала.

2. Собственный вес фермы не принимается в расчет.

Также существуют случаи, когда прогиб должен оставаться в определенных пределах. Например, когда занавес подвешен к пролету фермы, в результате прогиба занавес касается пола посередине пролета, и при этом слишком короток по наружным краям. Или когда используются направляющие для занавеса или камеры, требуются абсолютно ровная ферма. Прогиб фермы – это не просто «визуальный недостаток», он также имеет техническое значение в практическом применении. Производители, которые в технических характеристиках фермы не указывают

прогиб или которые не считают несущую способность ограничивающим фактором, тем самым демонстрируют недостаточное понимание практических требований своих заказчиков и пользователей.

РАСЧЕТНАЯ НАГРУЗКА

Довольно часто существует неправильное понимание термина «расчетная нагрузка». Этот термин используется в стандартах, в которых расчеты основаны на коэффициентах нагрузки и устойчивости (LRFD). Также для расчета нагрузки и характеристик материалов используется коэффициент запаса прочности. К стандартам, использующим метод расчета коэффициентов нагрузки и устойчивости, относятся европейские нормы EuroCodes, например DIN 18800, BS 8118 и т.д.

ccs-1-0-98952500-1422255685_thumb.png

Для примера возьмем заграждение, которое имеет расчетную нагрузку 450 кг/м. Это означает, что безопасная рабочая нагрузка (SWL) рассчитывается следующим образом 450/1,5 = 300 кг/м. Кроме стандартов, использующих методы расчета коэффициентов нагрузки и устойчивости (LRFD), существуют стандарты, основанные на расчете допустимых напряжений (ASD). Принцип, которые положен в основу этих стандартов, заключается в том, что к максимально допустимому напряжению применяется коэффициент запаса прочности. Для

алюминия в соответствии со стандартом DIN 4113 этот коэффициент составляет 1,7 по пределу текучести. Примером стандарта, основанном на расчете допустимых напряжений (ASD), является DIN 4113. Во многих странах разрешается использовать оба принципа. Однако при расчете стальных конструкций, совмещенных с алюминиевыми конструкциями, возникают значительные сложности.

Admin



Отзывы пользователей


Нет комментариев для отображения



Создайте аккаунт или войдите для комментирования

Вы должны быть пользователем, чтобы оставить комментарий

Создать аккаунт

Зарегистрируйтесь для получения аккаунта. Это просто!


Зарегистрировать аккаунт

Войти

Уже зарегистрированы? Войдите здесь.


Войти сейчас