Для некоторых видов ферм строительный подъем является обязательным. Например согласно СНиП II-23-81 "Стальные конструкции" п.13.7: "При пролетах ферм покрытий свыше 36 м следует предусматривать строительный подъем, равный прогибу от постоянной и длительной нагрузок. При плоских кровлях строительный подъем следует предусматривать независимо от величины пролета, принимая его равным прогибу от суммарной нормативной нагрузки плюс 1/200 пролета."
Как видим, идея создания строительного подъема проста и понятна. Вопрос в том, как определить прогиб фермы?
Обычно для определения прогиба ферм рекомендуется использовать метод Мора, общий для любых стержневых систем, однако в данной статье мне хотелось бы поговорить о другом методе, дающем в итоге менее точный результат, но за то более простом.
Данный метод основан на том предположении, что любую ферму можно рассматривать как балку сквозного сечения, т.е. такую балку у которой верхний пояс работает на сжатие, нижний на растяжение, а подкосы и стойки обеспечивают геометрическую неизменяемость системы и в общей работе как бы не участвуют (этим мы и добиваемся упрощения расчетов). Кроме того данный метод не стоит применять при расчете ферм на динамическую нагрузку от перемещающихся грузов (например, ферм мостов).
Тогда прогиб фермы можно определять как для балки сквозного сечения, момент инерции которой равен:
Izф = Izвп + Fвпa2 + Izнп + Fнпb2 (498.1)
где а - расстояние от центра тяжести общего сечения фермы до центра тяжести сечения верхнего пояса, сооответственно b - расстояние до центра тяжести сечения нижнего пояса. Впрочем, если и верхний и нижний пояс будут из профиля одинакового сечения то формула (498.1) еще более упростится:
Izф = 2Izп + 2Fп(h/2)2 (498.1.2)
где h - расстояние между центрами тяжести сечений верхнего и нижнего поясов.
Например у нас есть ферма с параллельными поясами из профильной трубы сечением 40х40х2.5 мм. Площадь сечения такой трубы составляет Fп = 3.59 см2.собственный момент инерции Izп = 8.21 см4. Расстояние между центрами тяжести сечений поясов составляет h = 60 см, общая длина фермы l = 6 м (600 см).
Ферма имеет две шарнирные опоры на концах, суммарная нагрузка q = 400 кг/м (4 кг/см), действующая на верхний пояс, фермы является равномерно распределенной. Прогиб балок при таких условиях закрепления и нагрузке определяется по формуле:
f = -5ql4/384EIz
где Е - значения модуля упругости, для стали принимаемое равным 2·106 кг/см2.
Тогда:
Izф = 2·8.21 + 2·3.59·302 = 16.42 + 6462 = 6478.42 см4.
fф = - 5·4·6004/(384·2·106·6478.42) = -0.52 см.
Т.е. прогиб будет совсем не большим и можно обойтись и без строительного подъема, если эта ферма не под плоскую кровлю. Знак "-" в данном случае означает, что в результате прогиба центр тяжести сечения нижнего пояса сместится вниз по оси у.
Конечно же нагрузка бывает разной по времени действия: постоянной, длительной, кратковременной и при определении прогиба можно использовать не суммарное значение нагрузки, а только постоянную и часть временной (согласно действующих нормативных документов), но это уже тонкости, не имеющие прямого отношения к методу определения прогиба. |