Как правильно сварить ферму для навеса: Фермы для навеса. Что такое, зачем нужны, виды, как сделать и цены готовых ферм для навеса

Сварка ферм из профильной трубы для навеса своими руками: пошаговая инструкция

Содержание:

1. Что представляют собой фермы для навеса
2. Как правильно рассчитать конструкцию фермы
3. Пример расчёта фермы для создания простого односкатного навеса
4. Процесс сборки металлического каркаса
5. Важные условия при строительстве навеса
6. Видео о строительстве фермы для навеса

Навес – полезное сооружение для любого участка: это хорошее временное укрытие для автомобиля, его можно установить над бассейном, под навесом можно поставить чайный стол или расположить инструменты. Но чтобы он был практичным и полезным, в первую очередь нужно позаботиться о его прочности и максимальной долговечности.

Самая простая конструкция представляет собой несколько вертикальных стоек и горизонтальную раму, к которой прикрепляются стропила для крыши, однако такое сооружение не годится для навеса большой площади. Чтобы перекрыть широкое пространство, потребуется соорудить большой каркас, а для этого нужно правильно рассчитать и сварить металлические фермы для навеса своими руками.

Что представляют собой фермы для навеса

Ферма – это сложный металлический каркас, изготавливаемый из отдельных элементов, соединённых при помощи сварки. Основные элементы фермы – это верхний и нижний пояс, которые соединяются вертикальными стойками и раскосами. Преимущество таких конструкций в том, что они могут выдерживать значительные нагрузки и стойко переносить любые капризы природы, надёжно удерживая навес.

Можно купить такой каркас в готовом виде, а можно изготовить его самостоятельно. Для этого потребуется знание законов физики и точный расчёт. На каркас воздействуют сразу несколько сил, нужно точно определить точки равновесия, чтобы конструкция смогла выдерживать даже высокие нагрузки.

Из чего и как правильно сварить ферму для навеса? Основным материалом для их изготовления являются профильные трубы. Этот вариант обладает несколькими преимуществами:

• Они могут иметь различный размер: от толщины профильной трубы зависит несущая способность конструкции. Обычно для варки каркасов используется труба квадратного сечения со стороной 3-5 см, доля маленьких сооружений можно использовать и меньшие по размерам трубы.
• Профильные трубы отличаются большой прочностью и при этом намного легче, чем цельный металлический брусок. Ещё одно преимущество заключается в том, что их можно сгибать, что позволяет создавать арочные, купольные и иные криволинейные навесы.
• Это относительно недорогой материал, и купить его не составит труда. Для защиты от коррозии каркас придётся обрабатывать грунтовкой и красить, тогда он прослужит намного дольше.

Как правильно рассчитать конструкцию фермы

Металлические фермы из профильной трубы для навеса рассчитываются в соответствии со СНиП 2.01.07-85, при расчётах потребуется калькулятор и специальное программное обеспечение. Проектировочные работы проводятся с учётом следующих факторов:

1. Схема и контуры навеса. Нужно продумать, какой будет его кровля: односкатной, двускатной, купольной, арочной, шатровой – есть множество вариантов, для каждой из которых существуют свои требования. От выбранного каркаса зависит вид верхнего и нижнего поясов фермы. Самый простой вариант – сооружение обычного навеса с односкатной кровлей.
2. Размеры навеса. Это очень важный параметр: чем больше расстояние между фермами, тем большую нагрузку им придётся выдерживать. Также нужно определить верхнюю и нижнюю точку ската и расстояние между ними. Чем больше наклон, тем меньше снега будет скапливаться на крыше.
3. Размеры панелей кровельного материала. От них напрямую зависит расстояние между фермами. Обычно для домашних навесов выбирается сотовый поликарбонат, поэтому нужно выяснить ширину листов.

Сотовый поликарбонат легко сгибается, поэтому можно использовать его при строительстве арочных и иных криволинейных навесов. Можно также использовать профлист, металлочерепицу, шифер и прочие материалы.

4. Снеговая и ветровая нагрузка в регионе. Их можно узнать по специальным картам: найдите свой регион и определите, какую нагрузку должен оказывать снег на перекрытия сооружений.

Расчётная схема достаточно сложна, разобраться в ней самостоятельно будет сложно без инженерного образования. Если вам известны основные параметры будущего навеса, можно без проблем найти в сети готовый проект, чтобы не допустить ошибок в расчётах. Если же вы решили определять нагрузку самостоятельно, все расчёты лучше показать специалисту.

Необходимо учитывать, что чем больше расстояние между верхней и нижней точкой фермы, тем больше её несущая способность: снега на кровле будет скапливаться меньше, кроме того, он не будет страдать от прочих нагрузок. Однако и материала для кровли потребуется больше.

Поликарбонатные листы прикрепляются к металлическому каркасу с помощью специальных профилей, можно также использовать обычные саморезы с уплотнительными кольцами и термошайбами. С их помощью можно создать прочное крепление, защищённое от коррозии.

Пример расчёта фермы для создания простого односкатного навеса

Рассмотрим подробнее процесс строительства односкатного навеса, размер которого составляет 6х4 метра – это самое распространённое решение для временного хранения автомобиля. В качестве кровельного материала используется поликарбонатный лист, его ширина составляет 2, 1 метра.

Следовательно, фермы должны располагаться под краем каждого листа, а также посередине. Для расчёта можно использовать программное обеспечение, которое позволит наглядно представить каждый элемент и провести необходимые расчёты.

Как правильно варить фермы для навеса? Для строительства используются профильные трубы сечением 30х30 мм, длина верхних труб составляет 3900 мм, нижних – 3100 мм. Расстояние между ними составит 150 мм, по краям будут приварены наклонные распорки.

Для наклонных распорок можно использовать профильные трубы сечением 20х20 мм, они будут располагаться под углом в 25 градусов. Они должны быть приварены зигзагообразно между верхней и нижней трубой фермы.

Основой металлического каркаса станут две продольные профильные трубы сечением 30х30 мм. Между фермами будут располагаться продольные перемычки, длина которых с учётом снеговой нагрузки составит полметра. Вертикальные стойки навеса изготавливаются из такой же трубы, они должна располагаться под каждой фермой с двух сторон.

Стойки необходимо забетонировать на глубине 60-80 см, тогда они смогут выдерживать даже очень большую нагрузку. Можно использовать и другой вариант: в грунт устанавливаются бетонные закладные, к которым прикрепляются металлические стойки.

После подготовки всех материалов можно переходить к сварочным работам. Сваривать металлический каркас имеет право только человек со специальным образованием, нужно обязательно позаботиться обо всех средствах индивидуальной защиты.

В некоторых случаях большая часть элементов каркаса собирается на земле и только потом поднимается на опоры. Это позволяет упростить сварочные работы, но для монтажа тяжёлых ферм на каркас придётся привлекать людей и технику.

Процесс сборки металлического каркаса

Сварка ферм из профильной трубы для навеса и металлического каркаса проводится следующим образом:

• Участок размечается, устанавливаются вертикальные опоры каркаса с помощью закладных. Можно также сразу устанавливать в ямы металлические трубы, после чего опоры бетонируются.

Они должны располагаться строго вертикально, расположение проверяется отвесом. Чтобы все опоры стояли строго по двум линиям, между крайними натягивается нитка, и по ней выставляются все остальные. Расстояние между вертикальными стойками составляет 1 метр.

• Укладываются продольные трубы, они привариваются к опорным стойкам.
• Все элементы фермы свариваются на земле. Верхний и нижний пояс соединяются перемычками и раскосами, после чего фермы поднимаются наверх и привариваются к продольным трубам в местах расположения вертикальных стоек.
• Между всеми фермами через каждые полметра по скату ввариваются продольные перемычки. Впоследствии они станут опорой для крепления поликарбонатных листов. В них проделываются отверстия для установки кровельного материала.
• Все места соединений тщательно зачищаются, особенно это касается верхних граней каркаса, на которые будет укладываться поликарбонатный лист: они должны быть совершенно ровными, иначе лист не сможет лечь на каркас. Готовый каркас требует обязательных малярных работ: поверхность очищается и обезжиривается, после чего на неё наносится специальная грунтовка, и проводится покраска.

Необходимо обработать весь каркас, особое внимание уделяется местам соединения элементов. Они больше всего подвержены коррозии, поэтому нуждаются в особой защите.

От качества сварки и соблюдения всех требований напрямую зависит прочность каркаса и надёжность навеса. Чтобы строение не обрушилось из-за строительных ошибок, сварочные работы самостоятельно лучше проводить только при наличии отработанного опыта. Лучше заплатить за вызов специалиста, чем в дальнейшем оплачивать новый навес и ремонт пострадавшего автомобиля.

Важные условия при строительстве навеса

Зная, как варить фермы для навеса, можно разрабатывать достаточно сложные сооружения, но желательно каждый проект согласовывать со специалистами. Безопасные металлоконструкции должны соответствовать требованиям ГОСТ 23118-99, техническая документация содержит все правила сборки элементов.

Минимальный уклон скатного навеса составляет 25-30°, это обеспечит постепенный равномерный сход снега. Толщина стенок профильных труб, используемых для каркаса должна составлять не менее 3 мм, это важное условие прочности.

Для перемычек фермы можно использовать трубы с толщиной стенки 2 мм. Важно знать, что расстояние между фермами не должно составлять более 1,75 метра, в противном случае нагрузка на каркас может оказаться неравномерной, и поликарбонат начнёт провисать из-за большого веса.

Поликарбонатные листы или другой кровельный материал должны выступать за пределы каркаса минимум на 10-15 см с каждой стороны – это позволит уберечь металлические элементы от попадания дождевой влаги и последующего воздействия коррозии. Боковые части поликарбонатных листов закрываются специальными профилями, чтобы в ячейках не скапливались пыль и мусор.

Как сварить ферму для навеса своими руками? На первый взгляд эта работа может показаться очень сложной, но при наличии навыка работы со сварочным аппаратом и хотя бы минимальных знаний в проектировке с ней можно справиться без привлечения специалистов.

Навес, построенный своими руками, обойдётся недорого, а служить он сможет очень долго. Кроме того, он может обладать неплохими декоративными качествами: цвет каркаса может сочетаться или контрастировать с цветом установленных поликарбонатных листов, и такое сооружение будет украшать территорию и выполнять несколько полезных функций.

как сделать готовую ферму для навеса из поликарбоната правильно, как делать, варить

Содержание:

Что такое ферма и ее назначение
Из чего изготавливают фермы для навеса
Как сделать расчеты фермы правильно
Особенности расчета ферм для навеса из поликарбоната
Несколько советов относительно монтажа своими руками

Перед возведением фермы для навеса своими руками необходимо произвести точные расчеты. Также для монтажа потребуется умение работать со сварочным аппаратом. Даже малейшая ошибка может завершиться разрушением конструкции при высокой ветровой и снеговой нагрузке.

Что такое ферма и ее назначение

Сфера применения навесов достаточно обширна:

1. Строительство стоянок для автотранспорта открытого типа, которые являются своеобразной альтернативой капитальным гаражным постройкам.
2. Устройство козырьков торговых предприятий, остановок для общественного транспорта и рекламных баннеров.
3. Возведение веранд и беседок на приусадебных территориях. Также имеется возможность сэкономить на строительстве дачного домика – создается надежная кровля, имеющая прочные стойки.

Надежность навесов обеспечивается за счет монтажа металлических конструкций, прочно и надежно связывающих лаги с опорными столбами. Они при условии, что соблюдены рекомендации, как правильно варить ферму для навеса, способны прослужить длительное время. Перед началом строительных работ нужно определиться с материалами.

Если позволяет финансовое положение, но отсутствует свободное время, желание и возможность, можно приобрести готовые фермы для навеса. Когда нужно сэкономить на возведении конструкции, строительство выполняют самостоятельно.

Из чего изготавливают фермы для навеса

Лучше всего с задачей создания надежной фермы способна справиться металлическая трубная продукция с сечением прямоугольной или квадратной формы, которая обладает рядом преимуществ:

1. Обеспечение высокой прочности по причине наличия ребер жесткости. Если изделия с круглым сечением согнуть можно без проблем в домашних условиях, то с профильными трубами в этом случае возникнут проблемы.
2. Доступная стоимость за счет относительно несложной производственной технологии. Оптимальным выбором считаются горячекатаные изделия.
3. Удобная форма сечений. Процесс, как сделать ферму для навеса своими руками из труб с плоскими стенками, более простой в реализации по сравнению с трубной продукцией круглого диаметра. Эта особенность касается как использования для соединения болтов, так и сварочного оборудования.

При выборе материала ориентируются на определенные правила:

• если ширина проектируемого навеса до 450 сантиметров, тогда трубная продукция должна иметь сечение 40х20 миллиметров при 2-миллиметровой толщине стенок;
• когда ширина конструкции 450 –550 сантиметров, требуются трубы сечением 40х40 миллиметров, имеющие толщину стенок, равную 2 миллиметрам;
• если ширина навеса превышает 550 сантиметров, используемые изделия должны иметь размер сечения 60х30 или 40х40 миллиметров и толщину стенок 2 –3 миллиметра.

Также для сооружения конструкции можно использовать пиломатериалы. Правда, деревянные фермы для навеса в последние годы устанавливают крайне редко, но они имеют преимущества, которые заключаются в простоте изготовления и доступной цене.

Опорные конструкции, для изготовления которых используется натуральная древесина, состоят из элементов, образующих жесткие треугольные системы. Рекомендуемая высота для деревянных ферм — не меньше 20% от длины пролета.

Как сделать расчеты фермы правильно

До того как делать фермы для навеса собственноручно, нужно сделать соответствующие расчеты. При отсутствии опыта проведения таких вычислений, нужно проконсультироваться со специалистом в этой сфере. Если этого не сделать, цена допущенной ошибки может превысить стоимость услуг профессионала. Также можно воспользоваться специализированной компьютерной программой, имеющейся в интернете в свободном доступе.

При проведении расчетов, которые выполняются прежде, как сделать ферму для навеса, нужно выполнить ряд действий:

1. Выбрать тип конструкции, которая может быть одно- или двухскатной, арочной или прямой. В этом случае необходимо учитывать функциональность будущего навеса, личные пожелания и используемые для его сооружения материалы.
2. Затем определяют габариты постройки. При этом нужно помнить, что при увеличении высоты навеса, его несущая способность возрастает. В таком случае следует дополнительно установить несколько ребер жесткости, усиливающих прочность конструкции.
3. Если пролет превышает 35,9 метра, определяют изгиб погашения, который имеет обратную направленность от воздействий на возводимый объект.
4. Потом высчитывают размеры панелей фермы с учетом удаленности друг от друга элементов, выполняющих передачу нагрузок.
5. На заключительном этапе выясняют удаленность одного узла от другого. Как правило, этот параметр равен ширине панелей.

Можно воспользоваться расчетом готовых проектов. Для этого в них подставляют собственные значения.

Особенности расчета ферм для навеса из поликарбоната

Каркас для навеса из поликарбоната должен выдерживать большие нагрузки. Если данная конструкция является не пристройкой к зданию, а отдельным сооружением, то проведение расчетов будет более сложным, поэтому лучшим решением станет обращение за помощью к инженеру, имеющему опыт подобной работы.

Уличная кровля состоит из следующих основных элементов – лаг, столбиков, ферм и материала покрытия. Именно их и следует рассчитать. При обустройстве конструкции арочного типа без фермы для навеса из поликарбоната не обойтись. Лучшим материалом при этом будут профильные трубы.

При проведении расчета фермы большое значение имеет количество материала и размер уклона. Например, для навесной односкатной конструкции с минимальной величиной наклона ската применяют ферму неправильной формы. Чем больше радиус строения арки, тем меньше вероятность того, что снег задержится на поверхности поликарбонатного навеса. В этом случае у фермы будет высокая несущая способность.

Несколько советов относительно монтажа своими руками

Сварка перед болтовыми соединениями имеет ряд значительных преимуществ:

• отсутствие утяжеления конструкции болтами;
• устойчивость к деформациям;
• продолжительный срок эксплуатации;
• меньшая стоимость проведения работ;
• равномерное распределение веса металла;
• быстрое возведение фермы.

Единственным случаем, когда следует отдать предпочтение болтам – это применение оцинкованных труб, поскольку сварка разрушает слой цинка, в результате чего возможно появление коррозии.

[PDF] АНАЛИЗ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ СТАЛЬНОГО НАВЕСА С ГОРЯЧИМ ЯСВАНТОМ ГОРАНТЛА

Международный журнал инженерных тенденций и технологий (IJETT) – том 25, номер 3 – июль 2015 г.

АНАЛИЗ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ СТАЛЬНОГО НАВЕСА С ГОРЯЧЕСВАРЕННЫМИ ТРУБАМИ Ясвант горантла №1, д-р Б. Пандуранга Рао №2, В.Рамеш №3 # 1,2,3 Кафедра гражданского строительства В. Р. Сиддхартха инженерный колледж Виджаявада, Индия Резюме. Целью данной работы является расширение блока прибытия и отправления в аэропорту Виджаявада путем надлежащего согласования существующих скатов крыши. Было завершено подходящее расположение ферм крыши (пролет 12 м + консольная ферма 1,20 м на восточной стороне и консольная ферма 4,00 м на западной стороне) на расстоянии 2,775 м. Поскольку требуемая свободная площадь колонны с другой стороны (перпендикулярно пролету фермы) составляет 16,65 м, предлагается с двумя трубчатыми балками с пролетом 16,65 м для устройства ферм с пролетом 12 м. Эти трубчатые балки будут поддерживать семь ферм с пролетом 12 м. Подходящий анализ компоновки и проектирование ферм, трубчатых балок, колонн и фундамента составляют основу этой диссертации. .Из литературного обзора1 было установлено, что компоновка с трубным материалом является лучшей альтернативой, и, соответственно, работа была проведена с использованием STAAD Pro. Для лучшей производительности результаты фермы STAAD Pro сравниваются с результатами ANSYS, и они признаны удовлетворительными. 9На ферму наложат 0003

из 3кн. Поскольку аэропорт расположен в Ганнавараме, то есть рядом с Виджаявада, который находится недалеко от прибрежной зоны, большое значение придается ветровой нагрузке с учетом ущерба, нанесенного международному аэропорту Висакапатнам в результате недавнего стихийного бедствия: циклона Худхуд. По словам Сагара Д. Ванкхаде, профессора П.С. Пайгаде, очевидно, что строительство стальной фермы с использованием сечения трубы и PEB оказывается экономичным по сравнению со зданием стальной фермы с использованием углового сечения. Поскольку PEB не может быть предпочтительным, потому что старый уклон существующего навеса аэропорта должен соответствовать новой конструкции, и оба должны быть соединены вместе. Структурная схема: Трубчатые балки на пролете 16,65 м, поддерживающие фермы (на пролете 12 м с шагом 2,77 м), поддерживаются трубчатыми колоннами, опирающимися на прочный фундамент. Конструктивное устройство показано на рис.1

Ключевые слова— STAAD pro; Ансис; трубчатая ферма. I. ВВЕДЕНИЕ Фермы в целом бывают простыми, составными и сложными. Простые конфигурации ферм начинаются с базового треугольника. Продолжая добавлять диаду (два элемента с общим соединением) к существующим соединениям, можно создать сложную простую ферму. Две простые фермы могут быть соединены вместе с помощью общего шарнира, а элемент или две простые фермы, соединенные с тремя непараллельными непараллельными элементами, могут быть образованы составной фермой. Сложное не бывает ни простым, ни составным. Все соединения в ферме сварные или заклепочные, но мы все же можем предположить, что соединения соединены штифтами для целей анализа. Это делает недооценку прочности материала, но все же является подходящим подходом. Предлагаемая работа заключается в временном увеличении площади терминала аэропорта Виджаявада, чтобы он соответствовал необходимой вместимости людей в залах иммиграции, прибытия и вылета для обслуживания международного воздушного движения. Гостиная разделена на пять секций, каждая из которых имеет свободную площадь колонн размером 16,65 м x 12,00 м от центра к центру с консольными выступами для ферм крыши 4 м с западной стороны и 1,28 м с восточной стороны.

Рис.1 (a) План навеса, однопролетная конструкция

II. АНАЛИЗ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ

Анализ и проектирование конструкции выполняется в четыре этапа: 1. Анализ и проектирование ферм крыши 2. Анализ и проектирование трубчатой ​​балки 3. Анализ и проектирование трубчатой ​​колонны При проектировании учитывались горячесварные трубы. элементы фермы. Рассматриваемые секции: PIPE601.0L1 для верхнего 4. Расчет и проектирование фундамента и нижнего пояса; PIPE483.0M для вертикальных и диагональных элементов. Отрезки труб соединяют электродуговой сваркой достаточной толщины. Используемые прогоны коробчатого типа 50 мм x 50 мм x 4 мм, а оцинкованный тонкий лист используется в качестве листового материала для покрытия фермы крыши. Примерно, нагрузка

ISSN: 2231-5381

Рис. 1 (b) Расположение фермы

http://www.ijettjournal.org Июль 2015

A. АНАЛИЗ И ПРОЕКТ КРОВЕЛЬНЫХ ФЕРМ:

Устройство трубной балки:

Расчет и расчет прогона выполняется вручную. Постоянная нагрузка, т. е. вес обшивки и нагрузка от прогона, прикладывается как узловая нагрузка величиной 3 кН (рис. 2-а). Исходя из местоположения и высоты конструкции, давление ветра было рассчитано по стандарту IS875, часть 3, и оказалось, что оно составляет 1,39.КН/м 2 . Исходя из расчетного давления ветра, ветровая нагрузка, действующая на соединения, получается равной 5,5 кН и применяется к ферме в узлах (рис. 2-b). Ферма анализируется на сочетания нагрузок, указанные в IS 800. Секции труб предоставляются участникам по результатам анализа и проверки конструкции, выполненных с помощью STAAD.pro.

Прямоугольник с наружными размерами 600 мм x 750 мм с проставками через равные промежутки образован трубами по диагонали, чтобы сделать балку более жесткой Рис.4. Пластина MS толщиной 12 мм, расположенная поверх балки, для размещения фермы

Рисунок 4: (a) Расположение трубчатой ​​балки

Рисунок 2: (a) Постоянная нагрузка на ферму пояс и нижний пояс — PIPE601.0L1 Вертикальные и диагональные элементы — PIPE483.0M B. АНАЛИЗ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТРУБНОЙ БАЛКИ:

По результатам анализа ферм крыши, полученным от STAAD.pro, опорные реакции от ферм принимаются как нагрузки на трубчатые балки. Показано на рисунке 3

Рис. 4: (C) : Реакции поддержки от трубопроводной балки.

C. АНАЛИЗ И КОНСТРУКЦИЯ ТРУБОПРОВОДНОЙ КОЛОННЫ:

Берутся опорные реакции, полученные от трубчатой ​​балки, и эта нагрузка прикладывается к трубчатой ​​колонне. Расположение колонны с трубами:

Рисунок 3: Опорные реакции от фермы

ISSN: 2231-5381

Квадрат с внешними размерами 600 мм x 600 мм с распорными соединениями через равные промежутки образован трубами вместе с

http://www.ijettjournal.org

Стр. 131

Международный журнал инженерных тенденций и технологий (IJETT) – Том 25, номер 3 – июль 2015 г. , фактически к фундаменту РИСУНОК 5. Осевая нагрузка была получена как 52,274 кН, а поперечная нагрузка была получена как 229,150 кН из опорных реакций балки с трубами. Трубная колонна безопасна только для осевой нагрузки, но из-за поперечной нагрузки напряжения в нижней части труб должны воспринимать дополнительные нагрузки, что делает колонну небезопасной. Чтобы противостоять этому, колонна покрыта пластиной MS толщиной 12 мм до половины высоты и пластиной MS толщиной 6 мм для остальной части колонны. Пластина приварена по четырем краям колонны, чтобы сделать колонну более жесткой и стабильной. Внизу колонна прикручена болтами к фундаментному пьедесталу.

Рисунок 6 (a) Фундамент с восточной стороны

Рисунок 5: Расположение колонн и нагрузка на колонну с трубами Рисунок 6 (b) Фундамент с западной стороны

D. АНАЛИЗ И ПРОЕКТ ФУНДАМЕНТА.

Для эффективной передачи нагрузки от колонны на грунт разработан изолированный фундамент с пьедесталом, воспринимающим опорные реакции от колонны. По данным инженерно-геологических изысканий, безопасная несущая способность грунта составляет 8 т/м2. Фундамент размером 2,7 м x 2,7 м x 0,7 м с восточной стороны, 3,0 м x 3,0 м x 0,9м на западной стороне считается износ. Размер фундамента больше на западной стороне из-за дополнительной нагрузки, вызванной 4-метровым выступом консольной фермы. Глубина фундамента принимается равной 2 м от уровня земли. Под фундамент укладывается выравнивающий слой из цементобетона без добавок (ЦБК) толщиной 150 мм в пропорции 1:4:8. Фундаменты размером 1 м x 1 м выполнены из бетона марки М20, залитого фундаментными болтами 8No.s-диаметром 25 мм на глубине 1 м от верха цоколя. Фундаментные болты закреплены на конце анкерной пластиной 100 x 100 x 10 мм.

ISSN: 2231-5381

АНАЛИЗ ФЕРМ С ПОМОЩЬЮ ANSYS:

Та же самая ферма, которая анализируется и проектируется в STAAD.pro, была рассмотрена и смоделирована с использованием программного обеспечения ANSYS. При анализе с использованием STAAD pro учитываются три сочетания нагрузок, и расчет выполняется для наихудшего сочетания нагрузок. В ANSYS анализ рассматривается для двух комбинаций, первая комбинация — это собственный вес конструкции и статическая нагрузка от прогона. Вторая комбинация – статическая нагрузка и ветровая нагрузка. Ветровая нагрузка разлагается на компоненты X и Y, поскольку узловая нагрузка, перпендикулярная оси стержня, не может быть определена в ANSYS. Минимальное и максимальное напряжение для обеих комбинаций нагрузки показано на рисунках ниже.

http://www.ijettjournal.org

Стр. 132

Международный журнал инженерных тенденций и технологий (IJETT) – Том 25, номер 3 – июль 2015 г.

В ANSYS элемент pipe188 используется для расчета трубной фермы. Свойства сечения определяются с помощью сечений трубы. Используя ключевые точки и линии, создается ферма, после чего каждый элемент фермы представляет собой сетку с равномерными делениями. К ферме применены условия поддержки и условия нагрузки, проведен анализ. Получены силы и напряжения в членах. Рис. 10: Напряжения в элементах для загружения: 1

Stress(N/mm2)

Load case (D.L + L.L) x 1.0

Maximum 38.338

MINIMUM -38.207

(D.L + L.L+W.L)x1.5

56.433

-17.640

Таблица 1: Сочетания нагрузок Рис. 7: Модель фермы в ANSYS

Рис. 8: Свойства и нагрузка для варианта нагрузки: 1

11: Свойства и нагрузка для загружения: 2

Рисунок 12: Силы стержня для загружения: 1

http://www.ijettjournal.org

Стр. 133

Международный журнал инженерных тенденций и технологий (IJETT) – Том 25, номер 3 – июль 2015 г.

: Напряжения в элементах для случая нагрузки:2

III. ВЫВОДЫ

Усилия в элементах фермы при анализе в STAAD.Pro и ANSYS почти равны. 2. Усилия стержней в колоннах с трубами на нижней панели очень высоки из-за приложения ветровых нагрузок. Чтобы удовлетворить требования к высоким напряжениям, колонны с трубами покрыты пластинами M.S. 3. Анализ был проведен в четыре этапа отдельно для ферм, трубчатых балок, трубчатых колонн и фундаментов без прерывания взаимодействия между шарнирными соединениями и жесткими соединениями. 4. Ориентировочный расход конструкционной стали составляет 4,1 кг/кв.фут. 1.

ССЫЛКИ [1]

[2]

[3]

[4] [5] [6]

Сагар Д. Ванкхаде, проф. П. С. Пайгаде, «Проектирование и сравнение различных типов промышленных зданий, ‖ Международный рецензируемый журнал инженерии и науки, том 3, выпуск 6 (июнь 2014 г.). Манан Д. Майсури, Хитеш К. Дхамелия, Хитен Л. Хени, ― Обзор сравнения между обычной стальной и трубчатой ​​стальной секцией для многопролетного промышленного навеса с фермой и портальной рамой ‖. Том 1, выпуск 12, декабрь 2014 г. Д-р К. Манджунат, Сантош Кумар. К.Н., «Анализ стальных элементов фермы на основе надежности», Международный журнал новых технологий и передовых технологий, том 2, выпуск 11, ноябрь 2012 г. IS 875 (часть 3) – 1987: Ветровые нагрузки. IS 800-2007 Индийский стандартный свод правил для общего строительства из стали. IS 456-200 Гладкий и железобетонный — индийский стандарт.

ISSN: 2231-5381

http://www.ijettjournal.org

Страница 134

Многоплоскостные сварные соединения | Институт стальных труб

Джеффри А. Пэкер
Баен/Таненбаум Профессор гражданского строительства, Университет Торонто, Онтарио, Канада

AISC 360-16 Спецификация . Раздел K1 начинается с указания области его применения: «Для целей настоящей главы осевые линии ветвей должны лежать в одной плоскости» (AISC, 2016). На практике, однако, большое количество конструкций полых профилей имеют не просто плоские сварные соединения, а многоплоскостные соединения. Они могут возникать в башнях, морских сооружениях, крановых кранах, мостах, навесах, атриумах, решетчатых колоннах и конструкциях крыш. Архитектура свободной формы освободила и поощряла художественное самовыражение до такой степени, что дизайнеры теперь считают, что почти любое трехмерное расположение элементов может быть задано и построено. Это может привести к значительным трудностям при изготовлении, как в примере на рис. 1.

Рисунок 1: 3D-нагромождение прямоугольных быстрорежущих стальных конструкций в атриуме с многоплоскостными сварными соединениями соединения (к основному или «сквозному» элементу) могут быть связаны с их плоскостными соединениями, нагруженными в осевом направлении. Терминология для многоплоскостных соединений была принята таким образом, что если вторая плоскость в узле содержит второе X- (или Cross-), T- или K-соединение, то соединение называется XX-, TT- или KK-соединением. связи соответственно. Точно так же T-ветвь в плоскости, ортогональной плоскому X-соединению, будет создавать многоплоскостное TX-соединение (или, альтернативно, его можно рассматривать как XT-соединение) и так далее. Однако такие маркировки соединений ферменного типа по-прежнему подпадают под действие правил классификации соединений, основанных на передаче усилия, как описано в разделе K1 комментариев AISC 360-16 и в Руководстве по проектированию AISC № 24 (Packer et al., 2010). Несколько основных типов многоплоскостных соединений по сравнению с их одноплоскостными аналогами показаны на рис. 2.

Рисунок 2: Многоплоскостные сварные соединения, связанные с плоскими сварными соединениями

AWS (2015 г.) предоставляет средства обработки многоплоскостных эффектов для круглых соединений из быстрорежущей стали, но правила проектирования относительно сложны и, в зависимости от конфигурации и нагрузки соединения, они могут быть ненадежными для прогнозов прочности. Большое количество исследователей, как подытожили Packer and Henderson (1997), Wardenier et al. (2008) и Packer et al. (2009) провел экспериментальные и численные исследования многоплоскостных сварных соединений из быстрорежущей стали. Исследования все больше и больше выявили, что «многоплоскостной эффект» вызван как нагрузочными, так и геометрическими эффектами, причем последний является функцией, в частности, отношения ширины (β) и гибкости стенки хорды (2γ), как и для плоских соединений. Простое добавление большего количества ответвлений к соединению (т. е. приварка большего количества стали) часто служит для повышения жесткости области соединения и увеличения прочности.

Рекомендуемый подход CIDECT (Wardenier et al., 2008; Packer et al., 2009) для проектирования многоплоскостных соединений заключается в том, чтобы рассмотреть тип соединения в одной плоскости, а затем отрегулировать прочность плоского соединения (на основе контроль предельного состояния) на влияние ветвей, лежащих вне этой плоскости, на поправочный коэффициент µ. Учитывая положительное влияние приварных отводов и пренебрегая эффектом нагружения, этот коэффициент µ во многих случаях можно принять равным 0,9 или 1,0. Это имеет условие, что общая хордовая сила используется для расчета значения Qf плоского соединения; используя либо общее «предварительное напряжение» для круглых поясов из быстрорежущей стали, либо общее «максимальное напряжение» для прямоугольных поясов из быстрорежущей стали. Поправочные коэффициенты к прочности плоскостного соединения (определены из глав J и K AISC 360-16 Спецификация или Руководство по проектированию AISC № 24) для распространенных типов соединений приведены в Таблице 1 для круглых быстрорежущих и Таблице 2 для прямоугольных быстрорежущих. Далее следуют особые замечания относительно XX-соединений и KK-соединений.

Таблица 1: Коэффициенты соединения для многоплоскостных круглых соединений из быстрорежущей стали Таблица 2: Поправочные коэффициенты для многоплоскостного прямоугольного соединения из быстрорежущей стали под действием равных и противоположных сил сжатия ветвей круглая хорда HSS уплощается и принимает овальную форму. Для прямоугольной быстрорежущей стали нагруженные поверхности пояса изгибаются внутрь, а две ненагруженные стенки стенки изгибаются наружу, в то время как углы имеют тенденцию приблизительно сохранять свое положение.углы 0°. Таким образом, для обеих форм стороны хорды выпячиваются наружу. Если теперь добавить нагруженные сжатием внеплоскостные ответвления (как в XX-соединении на рис. 2), можно увидеть, что такие силы имеют тенденцию восстанавливать сечение хорды до его первоначальной формы и, таким образом, оказывают положительное влияние на противодействие. деформация хорды. Наоборот, неплоскостные ответвления, нагруженные растяжением, будут иметь противоположный эффект и усугубят деформацию соединения. Таким образом, в таблицах 1 и 2 поправочный коэффициент плоской прочности, µ, сильно зависит от относительного направления сил в парах X-ветвей. XX-соединение с ортогональными плоскостями X-ветвей, нагруженных в противоположном направлении, является единственным случаем многоплоскостного соединения, которое может привести к серьезному сокращению (до 35%) по сравнению с его одноплоскостным аналогом.

Конструкция соединения KK

Для круглых соединений KK из быстрорежущей стали можно применить простой понижающий коэффициент µ = 0,9 для учета эффекта многоплоскостности, как указано в таблице 1. Это соответствует Руководству по проектированию CIDECT № 1. , 1-й. изд. (Wardenier et al., 1991), потому что это конкретное руководство CIDECT, как и спецификация AISC 360-16, основано на «предварительном напряжении» хорды (нижнее напряжение хорды) для расчета коэффициента круглой быстрорежущей стали Q _f . (Это можно увидеть в разделе «Функции» таблицы спецификаций AISC K3. 1). Кроме того, две рекомендации (Руководство по проектированию CIDECT № 1, 1-е изд. и Спецификация AISC 360-16) имеют общие проверки предельного состояния для К-соединений с зазором и перекрытием.

Для прямоугольных соединений HSS KK можно также применить простой понижающий коэффициент µ = 0,9 для учета эффекта многоплоскостности, как показано в Таблице 2. Это следует из Руководства по проектированию CIDECT № 3, 1-е. изд. (Packer et al., 1992), потому что это конкретное руководство CIDECT, как и спецификация AISC 360-16, основано на «максимальном напряжении» хорды для расчета коэффициента Qf прямоугольной быстрорежущей стали, и обе рекомендации имеют общие проверки предельного состояния для K с зазором и с перекрытием. -соединения.

Сила в одинарном элементе пояса может быть значительно выше при соединении КК, чем при соединении К, из-за параллельных хорде компонентов силы от ответвлений в двух плоскостях. Точно так же нормальные к хорде компоненты силы от ответвлений в двух плоскостях могут быть значительно выше в КК-соединении, чем в К-соединении. Таким образом, для КК-соединений с зазором рекомендуется построить диаграмму свободного тела, показывающую хордовые силы, действующие на сечение, проходящее через область зазора, а затем провести проверку взаимодействия на предмет разрушения в области зазора при комбинированных нормальных и напряжение сдвига. Это показано в таблице 1 для круглой быстрорежущей стали и в таблице 2 для прямоугольной быстрорежущей стали. Для круглых соединений КК из быстрорежущей стали суммарная «вертикальная» поперечная сила в зазоре (V _зазор ) применяется к круглому поперечному сечению, где площадь сдвига хорды принимается равной (2/π)A (Wardenier et al., 2010). Для прямоугольного КК-соединения с зазором из быстрорежущей стали с углом φ = 90° между плоскостями ответвления соединение подвергается воздействию поперечной силы (0,5√2)V _зазора в каждой плоскости. Силе сдвига в каждой плоскости противостоят две стенки прямоугольного пояса из быстрорежущей стали. «Горизонтальные» составляющие двух плоскостей уравновешиваются. Как для круглой, так и для прямоугольной быстрорежущей стали предел текучести при сдвиге принимается равным 0,6F _y для соответствия спецификации AISC 360-16 .

Аспекты изготовления с KK-соединениями

Круглая быстрорежущая сталь

Обычный исходный макет для 3D-моделирования заключается в том, чтобы иметь одну рабочую точку для нескольких ветвей на центральной линии хорды, но проектировщики должны знать, что это может потребовать больше сложные процедуры изготовления. В одной плоскости два ответвления в K-соединении могут перекрывать друг друга, но в KK-соединении ответвления из одной плоскости могут также перекрывать элементы из другой плоскости. Увеличение количества перекрывающихся ветвей приводит к увеличению профилирования концов ветвей, более сложной подгонке и большему количеству проблем со сваркой. Чтобы избежать перекрытия ответвлений с одной боковой плоскости на ответвления другой, может потребоваться введение «поперечного зазора» между соседними плоскостями, но это может привести к смещению рабочей точки перпендикулярно оси хорды. Этот узловой эксцентриситет должен быть ≤ 0,25D, чтобы создаваемый изгибающий момент можно было игнорировать с точки зрения его основного влияния на конструкцию соединения. Эксцентриситетный момент имеет некоторое влияние на прочность соединения, поскольку он влияет на значение Q _f , коэффициент влияния напряжения хорды. Эксцентриситетный момент всегда будет влиять на конструкцию элементов пояса, потому что они должны быть рассчитаны на комбинированную осевую силу и изгиб.

В соединении КК, если два элемента стенки сжатия перекрывают друг друга, а два элемента стенки растяжения перекрывают друг друга, но по-прежнему имеется зазор g вдоль хорды между элементами стенки сжатия и растяжения (при симметричной нагрузке ), то комбинированный двухветвевой «след» можно рассматривать как единое целое, а КК-связь анализировать как К-связь.

Прямоугольная быстрорежущая сталь

Рис. 3: Треугольная ферма из быстрорежущей стали с двумя поясами сжатия

Треугольные или «треугольные» (Δ) фермы часто располагаются в форме буквы «V», которая объединяет один нижний пояс с двумя верхними поясами, как показано на рисунке. на рис. 3. При гравитационной нагрузке это имеет преимущество повышенной поперечной устойчивости, обеспечиваемой двойными, разделенными, но соединенными поясами сжатия. Эти фермы часто используются в качестве открытых конструкций и считаются эквивалентными по внешнему виду, но менее дорогими, чем пространственные каркасы. Квадратные хорды из быстрорежущей стали использовались с стержнями, обрамляющими углы секции хорды, путем придания концам стержня формы так называемых соединений «птичий клюв» (например, крыша конференц-центра Миннеаполиса, Skyway аэропорта городов-побратимов Миннеаполиса / Сент-Пола). ). Однако дешевле повернуть нижний пояс на 45° и скосить концы стенки так, чтобы они прилегали к плоским поверхностям пояса (как показано для соединений KK в таблице 2). При использовании в качестве фермы крыши прогоны могут не понадобиться, потому что верхние пояса могут быть разнесены на подходящее расстояние друг от друга, чтобы настил крыши проходил между ними. После этого настил можно прикрепить непосредственно к плоским поверхностям элементов верхнего пояса из быстрорежущей стали.

Ссылки

AISC. 2016. «Технические условия для зданий из конструкционной стали», ANSI/AISC 360-16 и комментарий, Американский институт стальных конструкций, Чикаго, Иллинойс.

АМС. 2015. «Нормы и правила сварки конструкций — сталь», ANSI/AWS D1.1/D1.1M:2015, 23-е. изд., Американское общество сварщиков, Майами, Флорида.

Пакер, Дж.А. и Хендерсон, Дж. Э. 1997. «Соединения полых конструкций и фермы. Руководство по проектированию», 2-е издание. изд., Канадский институт стальных конструкций, Торонто, Канада.

Пакер, Дж. А., Шерман, Д. и Лечче, М. 2010. «Соединения полых структурных секций», Руководство по проектированию AISC № 24, 1-е издание. изд., Американский институт стальных конструкций, Чикаго, Иллинойс.

Пакер, Дж. А., Варденье, Дж., Куробане, Ю., Датта, Д. и Йоманс, Н. 1992. «Руководство по проектированию соединений прямоугольного полого сечения (ПСП) при преимущественно статической нагрузке», Руководство по проектированию CIDECT № 3, 1-я. изд., CIDECT (ред.) и Verlag TÜV Rheinland, Кельн, Германия.

Пакер Дж.А., Варденье Дж., Чжао С.Л., ван дер Вегте Г.Дж. и Куробане, Ю. 2009. «Руководство по проектированию соединений прямоугольного полого сечения (ПСП) при преимущественно статической нагрузке», Руководство по проектированию CIDECT № 3, 2-е издание. изд., CIDECT, Женева, Швейцария.

Wardenier, J., Kurobane, Y., Packer, J.A., Dutta, D. and Yeomans, N. 1991. «Руководство по проектированию соединений круглого полого сечения (CHS) при преимущественно статической нагрузке», CIDECT Design Guide No. 1, 1ст. изд., CIDECT (ред.) и Verlag TÜV Rheinland, Кельн, Германия.

Варденье Дж., Куробане Ю., Пакер Дж.А., ван дер Вегте Г.Дж. и Чжао, X.-L. 2008. «Руководство по проектированию соединений круглого полого сечения (CHS) при преимущественно статической нагрузке», Руководство по проектированию CIDECT № 1, 2-е. изд., CIDECT, Женева, Швейцария.

Wardenier, J.