Стальные треугольные фермы серия: Библиотека государственных стандартов

Фермы металлические

Вернуться в раздел «Металлические конструкции»

Металлические фермы промышленных и гражданских зданий

Металлическая ферма – это стержневая строительная конструкция, которая передает нагрузки от кровли или перекрытия на колонны или стены зданий и сооружений. Ферма состоит из верхнего и нижнего пояса, раскосов и стоек. Раскосы и стойки называют решеткой фермы. Опорный раскос называют шпренгелем.

Более подробно о фермах можно прочитать на странице:

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ФЕРМАХ

Проектирование любой фермы начинается с компоновка конструктивной схемы фермы. Подробную информацию о компоновке ферм можно почитать на странице:

КОМПОНОВКА КОНСТРУКТИВНОЙ СХЕМЫ ФЕРМЫ

После выбора общей компоновки, назначают предварительные генеральные размеры ферм. Подробно об этом написано на странице:

НАЗНАЧЕНИЕ ГЕНЕРАЛЬНЫХ РАЗМЕРОВ ФЕРМ

После того как назначены генеральные размеры фермы, следует назначить сечения ферм. Рекомендации читаем на странице:

ТИПЫ СЕЧЕНИЙ ЭЛЕМЕНТОВ ФЕРМ

Помимо компоновки фермы, необходимо обеспечить ее устойчивость из плоскости ферм. Как ее обеспечить, читаем на странице:

ОБЕСПЕЧЕНИЕ УСТОЙЧИВОСТИ ФЕРМ

На основе расчетной схемы выполняются все расчеты. Расчетную схему с указанием геометрических размеров и усилий показывают на чертеже. Зачем это нужно? Наверное, так эксперту удобнее проверять, но у него и так есть на руках все расчеты. Вероятно это дань советским традициям, когда использовались типовые серии. Брали расчетную схему из типовой серии, делали ссылку, а самих расчетов не требовалось. Возможно, это нужно проектировщику, который будет разрабатывать КМД.

Смотреть: пример оформления расчетной схемы фермы на чертеже.

Мы подробно рассмотрим следующий вид ферм:

1. Фермы из парных уголков;

2. Ферма с поясами из широкополочных тавров;

3. Фермы типа «Молодечно»;

4. Фермы из круглых труб;

5. Мало-элементные фермы.

Самый выгодный угол наклона раскосов к поясу составляет 45 — 50° (в раскосной решетке 35 — 50°).

Опорный раскос может быть восходящим или нисходящим. Нисходящие раскосы более предпочтительны, т.к. работают на растяжение.

Генеральными размерами фермы — это пролет фермы (т.е. длина фермы) и ее высота. Оптимальное отношение высоты фермы к ее пролету h/l ≈ 1/8, т.к. при этом отношении металлоемкость фермы будет минимальная.

Фермы эффективны при пролете от 6-8 метров. Использовать фермы меньше пролетом меньше 6 метров не целесообразно, т.к. проще использовать балки.

При назначении высоты фермы, следует учитывать условия транспортировки ферм:

— транспортировка ферм по железной дороге требует габарит конструкции по вертикали — не более 3,8 м по горизонтали — 3,2 м;

Пролеты ферм принимаются кратные 3 м (до 18 м.), а для больших пролетов — кратными 6 м (18, 24, 30, 36 м. и т.д.). Отступления от этих размеров допускаются при специальном обосновании.

Типы ферм.

Фермы в зависимости от очертания можно разделить на следующие типы:

— фермы с параллельными поясами;

— фермы с полигональными поясами;

— треугольные фермы. Применяют при крутых крышах.

Выбор типа фермы зависит от архитектуры здания, материала кровли, системы водоотвода и т.д.

Тип решётки

Геометрическая неизменяемость фермы достигается устройством решетки (Система поясов и раскосов).

— треугольная решетка;

— раскосная;

— ромбическая решетка;

— полураскосная.

При проектировании ферм, могут быть полезными следующие типовые серии:

№ п/п	Номер	Наименование	Примечания
1	Серия 1.460.2-10/88	Стальные конструкции покрытий одноэтажных производственных зданий с фермами из парных уголков.	Смотреть
2	Серия 1.460.2-11	Стальные конструкции покрытий одноэтажных производственных зданий с применением ферм с поясами из широкополочных двутавров.	Смотреть
3	Серия 1.460.3-14	Стальные конструкции покрытий производственных зданий пролетами 18, 24 и 30 м с применением замкнутых гнутосварных профилей прямоугольного сечения типа «Молодечно». Чертежи КМ.	Смотреть
4	Серия 1.466-2	Пространственные решетчатые конструкции из труб типа «Кисловодск». Рабочие чертежи.	Смотреть
5	Серия 1.263.2-4	Унифицированные конструкции стальных ферм для покрытий зальных помещений общественных зданий.	Смотреть

Стропильные фермы металлические: расчет конструкции, изготовление

1.263-2-4.3КМ-1.1-1.4 Техническое описание

1.263-2-4.1КМ-2 Схемы ферм с маркировкой узлов. Разбивка ферм на отправочные марки

1.263-2-4.1КМ-3 Схема расположения ферм пролетом 18 м, прогонов и связей

1. 263-2-4.1КМ-4 Схема расположения ферм пролетом 21 м, прогонов и связей

1.263-2-4.1КМ-5 Схемы расположения ферм пролетом 24 м, прогонов и связей

1.263-2-4.1КМ-6 Схемы расположения ферм пролетом 27 м, прогонов и связей

1.263-2-4.1КМ-7 Схемы расположения ферм пролетом 30 м, прогонов и связей

1.263-2-4.1КМ-8 Схемы расположения ферм пролетом 36 м, прогонов и связей

1.263-2-4.1КМ-9 Схема ферм с маркировкой элементов

1.263-2-4.1КМ-10 Сортамент ферм пролетом L=18 м; Н=1,2 м

1.263-2-4.1КМ-11 Сортамент ферм пролетом L=18 м; Н=1,8 м

1.263-2-4.1КМ-12 Сортамент ферм пролетом L=21 м; Н=1,8 м

1.263-2-4.1КМ-13 Сортамент ферм пролетом L=24 м; Н=1,8 м

1.263-2-4.1КМ-14 Сортамент ферм пролетом L=27 м; Н=1,8 м

1.263-2-4.1КМ-15 Сортамент ферм пролетом L=27 м; Н=2,1 м

1.263-2-4.1КМ-16 Сортамент ферм пролетом L=30 м; Н=1,8 м

1.263-2-4.1КМ-17 Сортамент ферм пролетом L=30 м; Н=2,1 м

1.263-2-4.1КМ-18 Сортамент ферм пролетом L=36 м; Н=2,1 м

1. 263-2-4.1КМ-19 Сортамент ферм пролетом L=36 м; Н=2,4 м

1.263-2-4.1КМ-20 Схемы вертикальных связей В-1…В-4

1.263-2-4.1КМ-21 Узел 1

1.263-2-4.1КМ-22 Узел 2,3

1.263-2-4.1КМ-23 Узел 4

1.263-2-4.1КМ-24 Узел 5

1.263-2-4.1КМ-25 Узел 6

1.263-2-4.1КМ-26 Узел 7

1.263-2-4.1КМ-27 Узел 8

1.263-2-4.1КМ-28 Узел 9

1.263-2-4.1КМ-29 Узел 10

1.263-2-4.1КМ-30 Узел 11

1.263-2-4.1КМ-31 Узел 12-15

1.263-2-4.1КМ-32 Указание по расчету сварных швов узлов ферм

1.263-2-4.1КМ-33 Разметка отверстий по верхним поясам ферм L=18-24 м для крепления связей

1.263-2-4.1КМ-34 Разметка отверстий по верхним поясам ферм L=27-36 м для крепления связей

1.263-2-4.1КМ-35 Таблицы для выбора марок прогонов и профиля размеров настила

1.263-2-4.1КМ-36 Спецификация стали ферм пролетом L=18 м;Н=1,2 м;Н=1,8 м

1.263-2-4.1КМ-37 Спецификация стали ферм пролетом L=27 м;L=24 м;Н=1,8 м

1.263-2-4.1КМ-38 Спецификация стали ферм пролетом L=27 м;Н=1,8 м;Н=2,7 м

1. 263-2-4.1КМ-39 Спецификация стали ферм пролетом L=30 м;Н=1,8 м;Н=2,1 м

1.263-2-4.1КМ-40 Спецификация стали ферм пролетом L=36 м;Н=2,1 м

1.263-2-4.1КМ-41 Спецификация стали ферм пролетом L=36 м;Н=2,4 м

Производство металлических ферм в Москве

При строительстве больших зданий часто возникает необходимость в создании перекрытий длиной свыше 18 метров. Для этого используют металлические фермы – конструкции, с помощью которых можно создавать пролеты длиной до 100 -120 метров без использования опорных элементов. Их основным достоинством является высокая несущая способность при небольшом весе, а также возможность изготовления изделий сложной геометрической формы.

С учетом технологических требований и архитектурной эстетики элементы конструкций могут быть выполнены из сортового металлопроката или профилей закрытого типа – круглой или прямоугольной трубы. Размер сечения зависит от условий эксплуатации. Область применения – строительство промышленных и транспортных объектов, навесов, спортивных комплексов, ангаров, торгово-развлекательных центров.

Производство металлических ферм в компании «Делснаб»

У нас можно купить фермы разной конфигурации:

• прямые и наклонные;
• трапециевидные;
• симметричный и несимметричный треугольник;
• многоугольные.

Каждый тип используется для перекрытий определенной длины. Мы выполняем все виды металлообработки на собственном производстве, поэтому стоимость наших металлоконструкций находится на доступном уровне и зависит от вида изделия и цены на используемый материал. Под заказ мы доставим металлоизделие по Москве и области и выполним монтажные работы.

Особенности металлических конструкций промышленных зданий

При строительстве складов и промобъектов используются профили с прямоугольной формой сечения. Ширина пролета составляет от 15 до 30 метров при наклоне кровли до 2 градусов.

Если в постройке пролеты нестандартного типа, нам можно заказать изготовление металлоконструкции по конкретному техническому заданию. При этом будут учтены нагрузки и требования СНиП.

Мы производим

Нестандартные металлические фермы для покрытия промышленных зданий

СЕРИИ ВЫПУСКАЕМЫХ ИЗДЕЛИЙ

Заказать обратный звонок

Оставьте ваш номер телефона, и наш специалист свяжется с вами в ближайшее время

Наши Заказчики

ГОСТ 27579-88 Фермы стальные стропильные из гнутосварных профилей прямоугольного сечения.

Технические условия

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

ФЕРМЫ СТАЛЬНЫЕ СТРОПИЛЬНЫЕ ИЗ ГНУТОСВАРНЫХ
ПРОФИЛЕЙ ПРЯМОУГОЛЬНОГО СЕЧЕНИЯ

ТЕХНИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ

ГОСТ 27579-88

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТРОИТЕЛЬНЫЙ КОМИТЕТ СССР

Москва

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

Дата введения 01. 07.88

Настоящий стандарт распространяется
на стальные сварные стропильные фермы из гнутосварных профилей прямоугольного
сечения (типа «Молодечно») с уклоном верхнего пояса 1,5 % (далее — фермы),
предназначенные для отапливаемых зданий пролетами 18, 24 и 30 м, с рулонной или
мастичной кровлей по стальным профилированным листам; с неагрессивными или
слабоагрессивными средами; возводимые в любых климатических районах по ГОСТ
16350-80 и с сейсмичностью до 9 баллов включительно.

Стандарт также
распространяется на фермы для зданий с мостовыми кранами групп режимов работы
1К — 6К по ГОСТ
25546-82 и подвесными кранами грузоподъемностью до 5 т.

На фермах допускается
располагать зенитные фонари, крышные вентиляторы, а в межферменном пространстве
прокладывать воздуховоды и другие коммуникации.

1.1. Фермы должны
изготавливаться в соответствии с требованиями ГОСТ
23118-78, СНиП III-18-75 и настоящего
стандарта по рабочим чертежам предприятия-изготовителя, утвержденным в
установленном порядке по серии 1. 460.3-14.

1.2. Основные параметры

1.2.1. Фермы следует
применять в беспрогонном покрытии с профилированным настилом высотой 57, 60, 75
и 114 мм по ГОСТ
24045-86 при шаге 4 м, а также с настилом высотой 114 мм при шаге 6 м.

1.2.2. Схемы, основные
размеры и узлы ферм должны соответствовать указанным на черт. 1.

Схемы и основные размеры ферм

ВП — верхний пояс; НП — нижний пояс; Р — раскос; С — стойка.

Черт. 1

1 — опорное ребро; 2 — монтажные прокладки толщиной 4, 6 и 8 мм; 3 — заглушка; 4 — фланец
ВП; 5 — фланец НП; 6 — ребра; 7 — фасонки

Черт.
1 (продолжение)

1.2.3. Фермы состоят из отправочных элементов (полуферм,
средней части и стоек), соответствующих указанным на черт. 2.

Членение ферм на отправочные элементы

Ферма пролетом 18 м

Ферма пролетом 24 м

Ферма пролетом 30 м

1 — полуферма; 2 — стойка; 3 — средняя
часть

Черт. 2

1.2.4. Условное обозначение
отправочных элементов ферм устанавливают по ГОСТ 26047-83 .

Пример
условного обозначения фермы заказа № 120, по чертежу № 8 и отправочным
элементам марки № 8 (в чертежах предприятия-изготовителя):

120-8-Л8

1.2.5. Условное обозначение ферм в чертежах
металлических конструкций (КМ) и номенклатура ферм приведены в приложениях 1 и 2.

1.3. Характеристики

1.3.1. Марки сталей
элементов и деталей ферм следует принимать по табл. 1 .

Таблица 1

1.3.2. Предельные
отклонения геометрических размеров ферм и их деталей от номинальных, предельные
отклонения формы и расположения поверхностей деталей ферм от проектных
приведены в табл. 2 .

Таблица 2

мм

1. 3.3. Элементы
и детали ферм не должны иметь трещин, в том числе в местах сварки.

1.3.4. Шероховатость
механически обработанной торцевой поверхности опорного ребра должна быть Ra £ 12,5 мкм по ГОСТ 2789-73 .

1.3.5. Сталь, применяемая
для фланцев нижнего пояса ферм, не должна иметь внутренних расслоев, грубых
шлаковых включений.

1.3.6. Сварные заводские
соединения элементов ферм следует выполнять механизированной сваркой в среде
углекислого газа или в смеси его с аргоном по ГОСТ 14771-76 .

Сварочная проволока — марки ПП-АН-8 по ГОСТ 2246-70 или по ГОСТ 26271-84 .

1.3.7. Предел огнестойкости ферм
равен 0,25 ч по СНиП 2.01.02-85.

1.3.8. Для крепления ферм к
колоннам и подстропильным конструкциям, а также для соединения фланцев верхнего
пояса следует применять: болты по ГОСТ 7798-7 0 класса прочности 5.8 по ГОСТ 1759-70 с дополнительным испытанием на
разрыв, а также с клеймением, маркировкой и покрытием; гайки по ГОСТ 5915-70 класса прочности 4 по ГОСТ 1759-70; шайбы по ГОСТ 6402-70 . Для соединения фланцев нижних поясов ферм следует применять высокопрочные
болты М24-8 g ´ 120.110 по ГОСТ 22353-77 для климатических районов II₄, II₅ и др. по ГОСТ 16350-80 с гайками по ГОСТ 22354-77 из стали марки 35 по ГОСТ 1050-74 и ГОСТ 10702-78 ; M 24-8 g ´ 120.110 ХЛ1 по ГОСТ 22353-77 для климатических районов I₁, I₂, II₂,
II₃ по ГОСТ 16350-80 с гайками по ГОСТ 22354-77 из стали марки 40Х по ГОСТ 4543-71 , а также шайбы по ГОСТ 22355-77 из стали марки ВСт5пс2 по ГОСТ 380 -71. Технические требования к болтам, гайкам и шайбам — по ГОСТ 22356-77 .

1.3.9. Отправочные элементы
ферм должны быть защищены от коррозии в соответствии с требованиями СНиП
2.03.11-85. Марку антикоррозионного покрытия указывают в документе о
качестве.

1.3.10. По требованию
потребителя допускается производить на предприятии-изготовителе только
грунтование ферм в один слой. Марку грунтовки указывают в документе о качестве.

1.4. Комплектность

В состав комплекта должны
входить:

отправочные элементы ферм;

дополнительные монтажные
прокладки толщиной 4, 6 и 8 мм в количестве, равном соответственно 50, 30 и 20
% общего числа опорных узлов ферм;

болты, гайки и шайбы для
соединения фланцев и крепления ферм;

техническая документация в
соответствии с требованиями ГОСТ
23118-78, направляемая с первой партией заказа.

1.5. Маркировка

Маркировку отправочных
элементов ферм по п. 1.2.4
следует наносить несмываемой краской по ГОСТ 14192-77 на первом раскосе и на внешней
плоскости нижнего пояса для полуферм и средней части ферм, а также на фасонке
стойки.

1.6. Упаковка

1.6.1. Полуфермы и средние
части ферм следует соединять в пакеты при помощи кондукторов, изготовленных по
рабочим чертежам предприятия-изготовителя, утвержденным в установленном
порядке.

Стойки, прокладки следует увязывать в связки проволокой по ГОСТ 3282-74 . Увязку проволокой проводят не менее чем в 2 — 3 оборота с плотной
укруткой концов.

Масса пакетов и связок должна быть не более 20 т, если иная масса не
оговорена в заказе.

Пакеты и связки должны иметь маркировку, содержащую данные об
упакованных отправочных элементах ферм (номер партии, пакета, условное
обозначение марок элементов в соответствии с п. 1.2.4 с указанием обозначения настоящего стандарта, число элементов, массу).

1.6.2. Кондукторы пакетов и
увязка связок должны обеспечивать надежное положение отправочных элементов
конструкций, исключающее их повреждение и перемещение внутри пакета и
обеспечивать безопасность при погрузочно-разгрузочных работах и
транспортировании.

1.6.3. Болты, гайки и шайбы
должны быть упакованы в деревянные ящики по ГОСТ
2991-85, предварительно выложенные упаковочной бумагой по ГОСТ
515-77. Консервацию и укладку крепежных изделий в ящики производят в
соответствии с требованиями ГОСТ
18160-72. Масса брутто ящиков не должна превышать 50 кг. Ящики должны быть
обтянуты проволокой по ГОСТ 282-74. Допускается поставка болтов, гаек и шайб в
упаковке предприятия-изготовителя этих изделий.

Все ящики должны иметь
маркировку, содержащую данные об упакованных изделиях (номер заказа, марки
изделий, массу).

1.6.4. Содержание,
оформление и расположение транспортной маркировки на упаковке должны
соответствовать требованиям ГОСТ
14192-77. На пакетах, связках и ящиках должен быть нанесен манипуляционный
знак «Место строповки» по ГОСТ
14192-77.

2.1. Фермы изготавливают
партиями. Объем партии может быть частью заказа и определяется потребителем.

2.2. Партия должна содержать
все необходимые отправочные элементы ферм, прокладки, болты, гайки, шайбы,
позволяющие проводить сборку и монтаж определенного числа ферм.

2.3. Отправочные элементы
ферм должны быть приняты техническим контролем предприятия-изготовителя
поштучно.

2.4. Контроль качества
отправочных элементов по п.п. 1.3.2
— 1.3.4
и подготовки поверхности под защитные покрытия должен производиться до
грунтования ферм.

2.5. Контроль геометрических
размеров деталей ферм (в том числе размеров сечений гнутосварных профилей)
должен производиться до их сборки и изготовления ферм, для чего проверяют
каждую 50-ю ферму.

2.6. Отправочные элементы
ферм, входящие в комплект каждой 50-й фермы, а также каждой первой фермы,
изготовленной в новых или отремонтированных кондукторах, должны подвергаться
контрольной сборке. При этом дополнительно контролируют показатели по п. 5.3
(п.п. 1, 3 — 5 табл. 3).

2.7. Потребитель имеет право
производить приемку ферм, применяя при этом правила приемки и методы контроля,
установленные настоящим стандартом.

3.1. Качество стали (п.п. 1.3.1,
1.3.5),
сварочных и лакокрасочных материалов, болтов, гаек и шайб (п.п. 1.3.6,
1.3.8,
1.3.9)
должно быть удостоверено сертификатами предприятий-поставщиков или данными
лаборатории предприятия-изготовителя ферм.

3.2. Геометрические размеры
и отклонения (п. 1.3.2 ) контролируют рулеткой 2-го класса по ГОСТ 7502 -80; прямолинейность и плоскостность элементов фермы, подъем фермы -
путем измерения от натянутой вдоль элемента проволочной струны металлической
линейкой по ГОСТ
427-75 или угольником по ГОСТ 3749-77 ;
перпендикулярность торца опорного ребра к вертикальной оси фермы, отклонение
плоскости верхнего (нижнего) фланцев от вертикали, грибовидность фланцев,
перпендикулярность верхнего и нижнего фланцев к продольной оси фермы — щупом по
ГОСТ 882-75; все остальные отклонения — линейкой по ГОСТ
427-75 , угольником по ГОСТ 3749-77 и штангенциркулем по ГОСТ 166 -80.

3.3. Элементы и детали ферм и околошовной зоны на
наличие трещин (п. 1.3.3) контролируют визуально без
применения увеличительных приборов.

3.4. Шероховатость поверхности опорных ребер (п. 1.3.4) следует проверять методом сравнения
их с образцами шероховатости по ГОСТ 9378-75.

3.5. Качество листовой стали фланцев нижнего пояса
ферм на отсутствие несплошностей, расслоений (п. 1.3.5) проверяют по ГОСТ 22727-77.

3.6. Качество сварных швов (п. 1.3.6) следует проверять в соответствии с
требованиями СНиП III -18-75.

3.7. Качество подготовки поверхностей деталей ферм
для антикоррозионного покрытия и само покрытие (п. 1.3.9) следует проверить в соответствии с
требованиями СНиП 3.04.03-85.

4.1. При транспортировании и хранении
запакетированные отправочные элементы ферм должны быть поставлены в рабочее
(вертикальное) положение и опираться не менее чем на две подкладки,
установленные в крайних узлах ферм. Подкладки должны быть длиной больше ширины
пакета не менее чем на 200 мм, шириной не менее 100 мм и толщиной не менее: 50
мм при транспортировании и 150 мм при хранении ферм на строительной площадке.

4.2. Условия транспортирования и хранения (за
исключением болтов, гаек и шайб) при воздействии климатических факторов должны
соответствовать группе Ж1 по ГОСТ 15150-69. Хранение болтов, гаек и
шайб — по группе Ж2 ГОСТ 15150-69.

4.3. Элементы ферм, упакованные в соответствии с п.п.
1.6.1, 1.6.2, транспортируют всеми видами
транспорта в соответствии с правилами перевозки, действующими на данном виде
транспорта, и условиями погрузки и крепления грузов, утвержденными
Министерством путей сообщения СССР.

5.1. Монтаж ферм должен производиться в соответствии
с требованиями настоящего стандарта и СНиП III -18-75.

5.2. При транспортировании, хранении и монтаже
отправочных элементов ферм при температуре окружающего воздуха ниже минус 40°С
они должны быть освидетельствованы на выполнение требований п. 1.3.3, о чем должен быть составлен
соответствующий акт.

5.3.
Предельные отклонения от проектного положения смонтированных конструкций ферм
приведены в табл. 3 . Методы контроля
— по п. 3.2 .

5.4. Зазоры в опорных узлах ферм необходимо заполнять
стальными прокладками толщиной 4, 6 и 8 мм, а во фланцевых соединениях ферм -
прокладками из оцинкованной стали по ГОСТ 14918-80.

5.5. Натяжение высокопрочных болтов нижнего пояса
должно быть не менее 0,15 N_п
на болт и не более 23 с где N _п — усилие в нижнем
поясе фермы. Контроль натяжения — по СНиП III -18-75.

Таблица 3

мм

Структура
условного обозначения ферм в чертежах КМ

Пример условного обозначения фермы стропильной
пролетом 18 м с расчетной нагрузкой 2,4 тс/м:

ФС-18-2,4 ГОСТ 27579-88

То же, пролетом 24 м с расчетной нагрузкой 2,9 тс/м:

ФС-24-2,9
ГОСТ 27579-88

Таблица 4

Номенклатура
ферм

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ДАННЫЕ

1.     РАЗРАБОТАН И
ВНЕСЕН Государственным проектным институтом ЛЕНПРОЕКТСТАЛЬКОНСТРУКЦИЯ Госстроя
СССР, Министерством монтажных и специальных строительных работ СССР

ИСПОЛНИТЕЛИ

С. М. Кузьменко (руководитель темы), А. И. Турецкий,
К. С. Калиновский,

Д. Л. Никитин, Г. В. Тесленко, Л. И. Гладштейн, В. П. Поддубный

2.     УТВЕРЖДЕН
И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного строительного комитета СССР
от 31.12.87 № 322

3.     ВВЕДЕН
ВПЕРВЫЕ

4.     ССЫЛОЧНЫЕ
НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ДОКУМЕНТЫ

СОДЕРЖАНИЕ

4.
ТРАНСПОРТИРОВАНИЕ И ХРАНЕНИЕ . 7

5. УКАЗАНИЯ ПО МОНТАЖУ .. 7

ПРИЛОЖЕНИЕ 1 Справочное . 8

ПРИЛОЖЕНИЕ 2 Обязательное . 8

О компании

Компания «Имлайт» уже много лет известна на российском рынке, как производитель и поставщик профессионального светового, звукового и сценического оборудования. В настоящий момент основным профилем деятельности компании «Имлайт» является комплексное техническое оснащение объектов для проведения культурно-зрелищных мероприятий.

Стоит сказать, что компания «Имлайт» находилась у истоков становления индустрии шоу‑бизнеса. Хорошая театральная школа энтузиастов своего дела, глубокое понимание существовавших проблем и потребностей в оснащении развлекательных заведений явились импульсом для бурного развития компании на рынке оборудования для шоу-индустрии.

В результате этого, за 28 лет существования компания смогла собрать команду профессионалов с огромным практическим опытом. На сегодняшний день «Имлайт» — это многопрофильная компания с полным циклом управления, производства и реализации оборудования и услуг, имеющая несколько направлений развития бизнеса. Среди них – организация и развитие на территории России производства оборудования под собственной торговой маркой IMLIGHT.

На сегодняшний день производственный департамент компании располагается в Кирове и включает несколько различных направлений:

• Светодиодные промышленные светильники: уличные, архитектурные (с белыми светодиодами), офисные, светильники промышленного назначения.
• Театральные прожекторы и светильники: прожекторы следящего света, прожекторы профильные и линзовые, приборы заливающего света с пленочными и стеклянными светофильтрами, PAR – светодиодные и на лампах, а также стробоскопы, приборы световых эффектов и ультрафиолетовые светильники.
• Системы управления светом: блоки диммеров, свитчеров, блоки распределения питания, блоки преобразования сигналов, конвертеры сигналов Artnet-DMX, блоки управления лебедками, пульты управления, блоки розеток, рэковые шкафы.
• Механика сцены: софитные и штанкетные подъёмы, дороги занавеса, оборудование для попланного и выносного освещения, нижняя машинерия сцены, электрические и ручные лебёдки, системы управления механикой сцены.
• Одежда сцены: антрактно-раздвижные занавесы и арлекины, сценические задники, кулисы и падуги.
• Алюминиевые конструкции: сценические павильоны и комплексы, звуковые башни и порталы, стальные и алюминиевые подиумы, кабель-каналы.
• Кейсы и кофры: стандартные рэковые кейсы, заказные транспортировочные кофры и кейсы любых размеров и любой конфигурации для различного оборудования и инструментов.

Данный сайт посвящен алюминиевым конструкциям, кейсам и кофрам.

Несмотря на то, что театрально-постановочное освещение и электронное оборудование остаются приоритетными направлениями развития производственной деятельности, из года в год неустанно набирает обороты производство сценических комплексов и фермовых конструкций. Начиная с 1992 года по настоящее время, данное направление является одним из самых динамично развивающихся. За это время произведены сотни километров ферм различной конфигурации. Накопленный опыт и производственные возможности позволяют выпускать, как серийные изделия, так и воплощать в жизнь самые безумные идеи дизайнеров. Поэтому каждое второе изделие можно назвать новинкой, а каждое четвертое – «эксклюзивом».

АЛЮМИНИЕВЫЕ КОНСТРУКЦИИ

Производство алюминиевых конструкций под торговой маркой IMLIGHT было начато на территории России еще в 1992 году, а в 2008 цех по производству алюминиевых и стальных конструкций был модернизирован. Основу составило современное сварочное оборудование фирмы EWM производства Германии. Немецкая компания EWM является ведущим производителем сварочных аппаратов high-tech в Европе. Цех имеет большой станочный парк: вертикальные и горизонтальные фрезерные станки, токарные станки, гильотинные ножницы, гибочные станки, торцовочные пилы с нижней подачей пилы – это позволяет осуществлять полный комплекс работ по производству конструкций. Уже к концу 2008 года направление вышло на рекордные показатели производства, разработан и запущен в серию алюминиевый планшетный подиум, начато производство новых хомутов (clamp) и струбцин для крепления оборудования, выпущены пробные партии телескопических подъемников.

ФЕРМЫ

Однако спустя два года в связи с появлением на рынке многочисленных подделок алюминиевых конструкций «под IMLIGHT», возникла необходимость выделить изделия торговой марки IMLIGHT из ряда некачественных изделий сторонних производителей. Производство было приостановлено, и осуществлен оперативный переход на новые алюминиевые сплавы трубы и листа (АД35т1, аналог 6082Т6), запущены в производство новые серии конструкций-ферм с другим рисунком перемычек – все это увеличило нагрузочную способность в 1,5 раза, повысилась надежность и качество, улучшился внешний вид изделий. Наряду с этим появилась возможность выбирать тип фланца на треугольных фермах, были внесены конструктивные и технологические изменения фланцевого соединения у квадратных ферм – это облегчает монтаж конструкций.

Огромная конкуренция в 2011-2012 году заставила еще раз пересмотреть всю линейку стандартных алюминиевых ферм. Специалистами компании проделана огромная работа, проведены испытания по выявлению недостатков, влияющих на нагрузочные способности ферм, и было получено оптимальное решение, как без увеличения стоимости улучшить характеристики продукции.

В результате оптимизации всей серийной линейки ферм из нее были убраны непопулярные модели, и добавлены некоторые новые. Новая линейка ферм получилась более сбалансированной, и с ее помощью можно решить абсолютно любую задачу.

В каждой серии ферм есть прямые модули, стыковочные узлы, радиальные конструкции диметром до 10 м, но под заказ возможно изготовить круг диаметром, например, 100 м и даже больше. На каждую серию есть нагрузочные характеристики, представленные в виде таблицы. По ней можно определить, подходит ли серия под задачу или сколько точек подвеса должно быть. Все данные по нагрузкам подтверждены испытаниями.

В конструкциях применяется болтовое соединение, которое, по мнению специалистов, не хуже коннекторного, а в некоторых случаях даже лучше. Например, раму для большого экрана на коннекторах собрать проблематично, так как ферма заведомо будет иметь значительный прогиб и не будет иметь должной жесткости, которую дают стянутые болты. Кроме того, болтовое соединение дешевле и доступнее. При перекосе коннекторного соединения фермы становится трудно (или невозможно) разъединить. И тогда в ход идет кувалда.

ВЫШКА-ПОДЪЁМНИК

Еще одно новшество – новые вышки-подъёмники на базе квадратных ферм 350×350 мм, высотой до 9 м (нагрузка 1000 кг) и 450×450 мм высотой до 12 м (нагрузка 2000 кг), где применяется новое стальное основание со съемными лапами и раскосами.

В них используются домкраты гаечного типа с большой длиной регулировки (300 мм). Основная стойка с шарнирным узлом претерпела значительные изменения, шарнирный узел стал вилочкового типа — с большей силовой нагрузкой и более прочный. Для стандартного ручного подъёма сейчас применяется ручная цепная таль — продукт совместных усилий компании «Имлайт» и Ульяновского завода, прототипом послужила известная всем ручная цепная таль Yale Towerlift 1000. Для удобства таль имеет перекидной мешок для цепи либо подвесной мешок. Эти вышки-подъемники можно использовать, как с ручными талями, так и с цепными электрическими лебедками при наличии кронштейна под лебедку, при этом верхний цепной блок остается прежний. Для подъёма больших вышек-подъёмников на базе ферм 450×450 мм компанией разработан и применяется специальный механизм HELPER 450, где используется штатная цепная электрическая лебедка, применяемая обычно для подъёма крыши павильона.

СТАЛЬНЫЕ ПОДИУМЫ

Изменения коснулись и стальных подиумов. По сравнению с предыдущей серией внесены некоторые конструктивные изменения. Изменен соединительный узел. Сейчас в изготовлении ферм применяется лазерный раскрой, что обеспечивает высокую точность. Увеличена прочность конструкции. Убраны пластиковые заглушки. Несущие фермы стали меньше и легче, в их конструкции появился фиксатор для жесткой фиксации. Специалистами компании разработаны гибкие перила леерного типа, более удобные при транспортировке и монтаже. Это стальные опоры, которые крепятся к стандартным телескопическим опорам, и между ними устанавливаются леера из стального троса в оболочке из ПВХ. Оболочка для безопасности имеет хорошо заметный красный цвет.

Еще одно новшество – теперь имеется возможность под заказ конструкции подиума цинковать горячим методом, т.е. цинком покрываются все поверхности, в том числе и внутренние. Это обеспечивает надежную защиту от коррозии сроком не менее 30 лет и сохранность товарного вида при жесткой эксплуатации.

СЦЕНИЧЕСКИЕ КОМПЛЕКСЫ

В серийную линейку СЦЕНИЧЕСКИХ КОМЛЕКСОВ входят: два арочных сценических комплекса на стационарных опорах (собираются без вспомогательной техники), семь типоразмеров старого образца (апгрейд), в каждом четыре варианта комплектации, со звуковыми порталами и без них, на ручных и электрических лебедках, а также девять новых типоразмеров, каждый в четырех вариантах комплектации. Кроме того, представлены еще два больших типоразмера, в каждом по два варианта комплектации, со звуковыми порталами и без них, которые будут выпускаться только на электрических лебедках. Всего 70 стандартных сценических комплексов на любой вкус и размер кошелька.

Бюджетный вариант — это ранее выпускавшиеся сценические комплексы, которые получили новую вышку-подъемник и крышу с жесткими ригелями на базе треугольных ферм. Все применяемые фермы в павильоне новых серий изготовлены из сплава АД35т1. Изменилась конструкция тента, сейчас она имеет систему натяжки. Стены сшиты из специальной сетки, разработанной для этих целей. Она более легкая, снижает ветровую нагрузку, на ней мало заметна грязь, она легко моется и быстро сохнет. Все это позволило уменьшить количество «ног» павильона с шести до четырех. При этом грузоподъемность крыши не уменьшилась, а даже увеличилась.

Новые сценические комплексы получили к названию аббревиатуру PRO — это более профессиональная конструкция. В серии PRO используются фермы меньшего сечения (350×350 мм, 550×350 мм и для больших павильонов — 670×450 мм и 450×450 мм) — это привело к уменьшению транспортного объема (соответственно меньше транспортные расходы) и уменьшению трудозатрат при монтаже. В конструкции крыши применяется замкнутый конек, что позволяет увеличить грузоподъемность и жесткость павильона, а также дает возможность делать павильоны больших размеров — от 17 м по ширине зеркала сцены.

В павильонах серии PRO применяется нижняя обвязка для увеличения жесткости и фиксации стен. Нижняя обвязка может устанавливаться и в старые павильоны, но как опция. Подиумы и лестницы имеют в комплектации перила.

По желанию клиента подиумами и лестницами с перилами могут быть укомплектованы также и бюджетные сценические комплексы.

ЗВУКОВАЯ БАШНЯ

В 2010 году была разработана и запущена в производство новая звуковая башня «Трипод». Это трехногая конструкция на стандартных фермах 350×350 мм, высотой 12 м и грузоподъемностью 2,5 тонны (проводились самостоятельные испытания и на массу 3 тонны). Она собирается вручную за короткое время без специальной техники. Набор стандартных прямых модулей, из которых состоит звуковая башня, практически универсален и подходит также для других задач. Кроме того, «Трипод» можно затянуть сеткой и сделать из башни закрытый портал.

В каталоге также представлены порталы для экранов, которые могут быть, как на ручных талях, так и на электрических.

КЕЙСЫ И КОФРЫ

В 2007 году началось производство кейсов под торговой маркой IMLIGHT. Сначала кейсы изготавливались для собственных нужд, а потом стали производиться и на продажу. На сегодняшний день это отдельное современное производство с хорошим парком оборудования. Станочный парк каждый год увеличивается. Так в 2013 году был приобретен и запущен в работу фрезерно-гравировальный станок MULTICUT 3000, позволяющий делать точный криволинейный раскрой материалов, а также делать гравировку логотипов. Кроме того, парк оборудования пополнилсяновыми фрезерными станками и галтовочными машинами.

При изготовлении кейсов используется ламинированная фанера толщиной 9 мм, качественная фурнитура европейского и китайского производства, а также применяется усиленный алюминиевый профиль собственной разработки с анодированным покрытием и демпфирующие материалы повышенной износостойкости, не подверженные гниению. В ассортимент выпускаемой продукции входят, как стандартные транспортировочные и рэковые кейсы различных типоразмеров, так и транспортировочные кейсы и кофры, выполняемые по индивидуальным заказам. База разработанных кейсов превышает более 7000 наименований.

Возможности производства позволяют изготовить кейс под самые разные задачи. К примеру, в своё время были изготовлены кофры под противолавинные пушки, под мини-вертолеты-разведчики, под различное выставочное оборудование для Министерства культуры, для Олимпиады Сочи 2014, кофры под сценические костюмы и многое другое.

Наличие хорошей производственной базы и точный экономический расчет позволили достичь самого оптимального соотношения цена-качество в данном классе выпускаемой продукции.

Теперь в планах производства кейсов торговой марки IMLIGHT увеличить ассортимент выпускаемой продукции – начать выпускать легкие кейсы из фанеры толщиной 6‑7 мм и алюминия, а также использовать композитные материалы.

Объемы производства и продаж ежегодно увеличиваются в среднем на 30-50%. В результате компания ежегодно снижает розничные цены на кейсы и кофры. В планах — дооснащение производства новыми станками, которые позволят улучшить качество и расширят возможности. К примеру, возможно будет изготавливать объемные ложементы, повторяющие форму прибора.

ФПК 12-3 АIIIв (1.463-4) по стандарту: Серия 1.463-4

Фермы ФПК 12-3 АIIIв (1.463-4) относятся к группе высокопрочных унифицированных строительных материалов. По внешнему виду изделия представлены в виде своеобразной конструкции, имеющий треугольную форму с прямоугольным поперечным сечением. Центральная часть изделия оборудована рядом сквозных отверстий, двух треугольных, расположенных по краям, и одного прямоугольной формы, размещенного по центру.

Применяются унифицированные подстропильные фермы при строительстве зданий и сооружений различного назначения. Конструкции разработаны пролетом до 12 м и используются для малоуклонных покрытий. Изделия относятся ко второй категории по трещиностойкости. Подходят для эксплуатации в различных по степени агрессивности среды территориях. При использовании элементов в агрессивных средах следует применять добавки в бетонную смесь, а также обеспечивать дополнительную защиту изделий в соответствии с требованиями СНиП 11-28-73. При разработке конструкции учитывались требования СНиП II-B.1-62. Изделия рассчитаны на опирание на типовые железобетонные колонны.

Маркировочное обозначение

Быстро найти необходимость строительные материалы на складских территориях и в спецификациях позволяет наличие знаков, отражаемых масляной краской на поверхности конструкции. Совокупность символов ФПК 12-3 АIIIв (1.463-4) имеет следующую расшифровку:

1. ФПК — тип конструкции — ферма подстропильная;

2. 12 — пролет;

3. 3 — порядковый номер несущей способности;

4. AIIIB — индекс армирования нижнего пояса.

При наличии буквенного индекса «К» в маркировочном обозначении подразумевается, что изделия размещаются возле температурных швов и в торцах зданий. Запрещено вносить произвольные корректировки в знаки, так как это может негативно отразиться на подборе строительных материалов.

Особенности производства

Нормативным документом, регламентирующим процесс производства подстропильных ферм ФПК 12-3 АIIIв (1.463-4), является Серия 1.463-4. По условиям стандарта изготовление должно осуществляться в стенд-форме распорной системы, гарантирующей соблюдение геометрических пропорций. В качестве главного материала выступает тяжелый бетон марок М300 и М400 по прочности на сжатие. Физико-химические свойства бетона, такие как водонепроницаемость и морозостойкость подбираются индивидуально, исходя из климатических особенностей региона строительства.

Для армирования нижних поясов и стоек ферм используется горячекатаная сталь периодического профиля класса AIV, отвечающая требованиям ГОСТ 5781-67, а также сталь класса AIIIB, упрочненная вытяжкой при контроле напряжений и удлинений. Для производства закладных деталей, размещаемых на теле конструкции, используется стальной прокат марки Вст3кп, отвечающие требованиям ГОСТ 380-71. В качестве анкеров применяется сталь класса AIII. Дополнительно в теле конструкции может использоваться холоднотянутая проволока класса В1 по ГОСТ 6727-53. Для обеспечения продолжительного эксплуатационного срока службы изделий важно обеспечивать проектную величину защитного бетонного слоя, представленную на рабочих чертежах. Также для этих целей рекомендуется покрывать металлические составляющие специальными составами против развития коллизионных образований.

Перед поставкой потребителю конструкции проходят приемо-сдаточные испытания, все результаты фиксируются в сертификатах предоставляемых заказчику.

Транспортировка и хранение

Складирование и транспортировка подстропильных ферм ФПК 12-3 АIIIв (1.463-4) должны осуществляться с соблюдением техники безопасности. Укладка рекомендована в рабочем положении. Для извлечения конструкций из формы на них должны быть предусмотрены пазы, позволяющие произвести строповку. Если их нет, то применяются строповочные петли, закладываем в верхние пояса. Подъем при осуществлении погрузочно-разгрузочных работ за петли не производится. После кантовки их необходимо срезать для исключения вероятностей механических повреждений конструкций. Важно использовать специализированную технику и осуществлять поэтапный контроль на всех стадиях работы с железобетонными изделиями.

Уважаемые покупатели! Сайт носит информационный характер.
Указанные на сайте информация не являются публичной офертой (ст.435 ГК РФ).
Стоимость и наличие товара просьба уточнять в офисе продаж или по телефону 8 (800) 500-22-52

(PDF) Поведение стальной фермы треугольной формы с перевернутым пространством

70

THE BALTICJOURNAL

OFROAD

AND BRIDGE

ENGINEERING

2020/15 (4) Gusevs, J. , D Serdjuk s ., Артебякина Г.И., Афанасьева Е.А., Горемикинс В. (2016).

Поведение несущих элементов длиннопролетной стальной кровли велодромов.

Строительный журнал, 65 (5), 3–16. https://doi.org/10.5862/mce.65.1

Кирсанов, М.Н., Заборская Н. (2017). Деформации периодической фермы с диагональной решеткой

. Журнал гражданского строительства, 71 (3), 61–67.

Лю, X. Y., & Li. Л. (2013). Анализ по выбору типа конструкции и оптимизации

опалубки для консольной конструкции. Прикладной

Механика и материалы, 454, 14 0–144.

https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/amm.454.140

Мисюнайте И., Римкус А., Якубоскис Р., Соколов, А., Грибня к, В. (2019).

Анализ эффектов локальной деформации в холодногнутых трубчатых профилях

, подвергнутых гибке. Журнал исследований конструкционной стали, 160, 598–612.

https://doi.org/10.1016/j.jcsr.2019.06.006

Мохамад А.А., Исаев С.А., Ватин Н.И. (2016). Разработка Модифицированных формул

для определения сварочных напряжений в свариваемых сечениях стали

. Физика и механика материалов, 26 (1), 9–15.

Пакер, Дж. А., Уорденье, Дж., Чжао, З. Л., Вегте, Г. Дж., И Куробане, Ю. (2009). Конструкция

Направляющая для соединений прямоугольных полых профилей (RHS) при преимущественно статической нагрузке

(2-е изд.). Кельнс: CIDECT, Verlag TUV Rheinland GmbH, 154 стр.

Паэглит И., Смирнов И., и Паэглитис А. (2018). Оценка повышенного динамического воздействия

на надстройку автомобильного моста. Балтийский журнал дорог и мостов

Engineering, 13 (3), 301–312.https://doi.org/10.7250/bjrbe.2018-13.418

Филиастид А. (1988). Полностью перекрытые сварные соединения прокатных полых профилей

в фермах (кандидатская диссертация, Департамент гражданского строительства, Университет

Ноттингем, Ноттингем, Соединенное Королевство).

Подкоритова, А. (2018). Анализ поведения стальной фермы космического треугольника (диплом магистра

, Рижский технический университет, Рига, латвия).

Рейс А. и Оливейра Педро Дж. Дж. (2011). Мосты из композитных ферм: новые тенденции, дизайн и исследования

.Steel Construction, 4 (3), 176–182,

ht tps: //doi.org/10.1002/stco. 201110024

Чжан Д., Чжао К., Ли Ф. и Хуанг Ю. (2017). Экспериментальное и численное исследование

отклика на скручивание модульной гибридной треугольной балки из стеклопластика и алюминия

. Инженерные сооружения, 133, 172–185.

https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2016.12.007

Треугольники и фермы — Урок

Быстрый просмотр

Уровень оценки: 10
(9–12)

Требуемое время: 30 минут

Зависимость урока: Нет

Тематические области:
Геометрия, Физика

Резюме

Студенты узнают об основной прочности различных форм, демонстрируя, почему инженеры-строители продолжают использовать треугольник в качестве структурной формы выбора. Приведены примеры из повседневной жизни, чтобы показать, как эта форма постоянно используется для повышения прочности конструкции. Наряду с сопутствующим заданием этот урок дает ученикам возможность изучить прочность ферм, сделанных из различных треугольных элементов, для оценки различных структурных свойств.

Инженерное соединение

Многие инженеры в различных областях занимаются проектированием конструкций, от аэрокосмических инженеров, которые проектируют спутниковые конструкции, до инженеров-строителей, проектирующих мосты и эстакады, до инженеров-механиков, которые проектируют шасси автомобилей и размещают компоненты внутри компьютеров и сотовых телефонов.Формы, включенные в эти конструкции, существенно влияют на прочность конструкций. Этот урок вовлекает учащихся в обсуждение силы различных геометрических фигур, таких как квадраты и треугольники, без необходимости в более продвинутом физическом анализе.

Цели обучения

После этого урока учащиеся должны уметь:

• Перечислите места, где они видят треугольники, используемые для увеличения прочности конструкции.
• Объясните, почему треугольник — самая сильная геометрическая форма.

Образовательные стандарты

Каждый урок или задание TeachEngineering соотносится с одним или несколькими научными дисциплинами K-12,
образовательные стандарты в области технологий, инженерии или математики (STEM).

Все 100000+ стандартов K-12 STEM, охватываемых TeachEngineering , собираются, обслуживаются и упаковываются Сетью стандартов достижений (ASN) ,
проект Д2Л (www.achievementstandards.org).

В ASN стандарты иерархически структурированы: сначала по источникам; например , по штатам; внутри источника по типу; например , естественные науки или математика;
внутри типа по подтипу, затем по классу, и т. д. .

Международная ассоциация преподавателей технологий и инженерии — Технология

ГОСТ

Предложите выравнивание, не указанное выше

Какое альтернативное выравнивание вы предлагаете для этого контента?

Рабочие листы и приложения

Посетите [www. teachengineering.org/lessons/view/cub_trusses_lesson01], чтобы распечатать или загрузить.

Больше подобной программы

Многоугольники, углы и фермы, о боже!

Студенты внимательно изучают ферменные конструкции, геометрические формы, из которых они состоят, и множество вариаций, которые можно увидеть в конструкциях мостов, используемых каждый день. С помощью рабочего листа учащиеся рисуют различные 2D- и 3D-формы многоугольников и продумывают их формы и внутренние углы (мысленное «тестирование»)…

Везде треугольники: сумма углов в многоугольниках

Учащиеся узнают о правильных многоугольниках и общих характеристиках правильных многоугольников. С помощью управляемого рабочего листа и совместной работы учащиеся изучают идею деления правильных многоугольников на треугольники, вычисления суммы углов в многоугольниках с помощью треугольников и определения углов в формах с помощью…

Выполнение математических расчетов: анализ сил в ферменном мосту

Изучите основы анализа сил, которые инженеры применяют в соединениях фермы для расчета прочности моста фермы, известного как «метод соединений». Найдите напряжения и сжатия для решения системы линейных уравнений, размер которой зависит от количества элементов и узлов в ферме…

У вас есть треугольники!

Учащиеся узнают о тригонометрии, геометрии и измерениях, участвуя в практическом взаимодействии с технологией LEGO® MINDSTORMS®. Сначала они рассматривают основные геометрические и тригонометрические концепции. Затем они оценивают высоту различных объектов с помощью простой тригонометрии.Студенты …

Предварительные знания

Студенты должны иметь базовые знания геометрии, в частности, знать, что правильные геометрические формы, такие как квадраты, пятиугольники и шестиугольники, могут быть сведены к треугольникам. Они также должны знать, как вычислить сумму внутренних углов многоугольника путем преобразования многоугольника в треугольники.

Введение / Мотивация

Строительная инженерия — одна из старейших форм инженерии. Самые ранние здания, дороги, акведуки и мосты требовали структурного проектирования, чтобы убедиться в их функциональности и безопасности. Однако структурная инженерия не уникальна для зданий. Фактически, аэрокосмические инженеры используют структурную инженерию при проектировании спутников, инженеры-механики используют структурную инженерию, когда они проектируют рамы автомобилей, даже компьютерные инженеры используют структурную инженерию, чтобы выяснить, как лучше всего подключить видеокарту к материнской плате!

В этом уроке вы узнаете, как инженеры-строители полагаются на фундаментальную геометрию, с помощью которой мы можем легко предсказать производительность, для проектирования структурно надежных объектов и зданий.После урока учащиеся могут провести увлекательное практическое занятие «Разрушение фермы», в котором они будут строить фермы с помощью палочек от мороженого и горячего клея, а затем проверять их на отказ, оценивая относительную прочность различных конфигураций фермы и стилей строительства.

(Затем покажите учащимся презентацию «Сила фигур», используя предложенный сценарий, приведенный в разделе «Предпосылки урока».)

Предпосылки и концепции урока для учителей

(Следующий текст соответствует презентации Strength of Shapes Presentation, презентации PowerPoint. Убедитесь, что у учащихся есть бумага и карандаш для набросков своих идей по ходу презентации.)

( Slide 1 ) Сегодня мы исследуем фундаментальную конструктивную концепцию: прочность форм.

( Slide 2 ) Когда мы внимательно смотрим на мосты, мы можем увидеть, как инженеры-строители используют различные формы для создания общей конструкции. Мы видим треугольники и квадраты. Мы даже можем видеть параболы.

( Slide 3 ) Инженеры-конструкторы используют те же типы форм в зданиях.Многие рамы зданий представляют собой просто повторяющиеся квадраты, как показано в верхнем левом углу. На нижнем левом изображении показано, как квадрат укрепляется путем добавления диагональной поперечной распорки в эти леса, которая разбивает квадрат на два треугольника. На изображении справа показана строящаяся антарктическая геодезическая. Структура геодезических куполов похожа на структуру футбольных мячей и может рассматриваться как группа пятиугольников и шестиугольников. Но если мы разобьем каждую из этих фигур, мы увидим, что они в основном состоят из треугольников.

( Slide 4 ) Даже когда мы выходим за рамки гражданского или архитектурного проектирования, мы можем видеть, как инженеры полагаются на известную прочность форм. В раме мотоцикла используется множество треугольников для поддержки колес и сидений. Инженеры-механики проектируют краны, в рамах которых используются треугольники и квадраты. Даже спутники используют эту знакомую и простую регулярную геометрию.

( Slide 5 ) На бумаге нарисуйте каждый из этих правильных многоугольников: квадрат, ромб и треугольник.Если мы надавим на фигуру прямо вниз, заставив всю фигуру сжать, что произойдет с формой? Нарисуйте другой ручкой, карандашом или пунктирной линией, как бы форма выглядела, если бы вы ее нажали. Предположим, что стороны фигуры жесткие, не изменяют длину и не изгибаются.

( Slide 6 ) Взгляните на это! Если вы нажмете на верхнюю часть квадрата, он больше не будет квадратом, а вместо этого примет форму ромба, который является разновидностью параллелограмма. Это называется «стеллажи».«Если мы надавим на вершину алмаза, он рухнет. А как насчет треугольника? Треугольник сохраняет свою форму!

( Slide 7 ) Причина обрушения квадрата и ромба в том, что угол между элементами конструкции может изменяться без изменения или изгиба длины элементов. Помните, как мы вернулись к геометрии, когда мы говорили о том, как определяются полигоны? В этом случае оба четырехугольника просто требуют, чтобы сумма внутренних углов равнялась 360 градусам, но каждый угол может измениться.

( Slide 8 ) Треугольники уникальны в этом смысле. Угол между двумя сторонами треугольника основан на длине противоположной стороны треугольника. Вы помните это по геометрии? Угол «а» фиксирован на основе относительной длины стороны «А». Точно так же, как угол «b» фиксируется на основе относительной длины «B» и «c» на основе «C». Вот почему треугольник не может разрушиться!

( Slide 9 ) Как мы показали, другие правильные многоугольники можно деформировать без изменения длины сторон. Квадрат теряет свою форму, поскольку его прямые углы схлопываются, а пятиугольник и шестиугольник могут деформироваться. Но формы остаются «закрытыми», потому что сумма внутренних углов остается постоянной. Для фигуры с n сторонами сумма внутренних углов будет равна 180 * (n-2). Таким образом, сумма углов треугольника равна 180 градусам или 180 * (3-2) градусам. Сумма углов квадрата равна 360 градусам или 180 * (4-2). Итак, что мы можем сделать с другими формами, квадратами, пятиугольниками и шестиугольниками, чтобы они не разрушились? Нарисуйте эти фигуры на бумаге и добавьте то, что будет необходимо.

( Slide 10 ) Вы разбили фигуры на треугольники? Поскольку мы знаем, что треугольник не может схлопнуться, и мы знаем, что эти правильные многоугольники всегда можно свести к треугольникам (именно так мы вычисляем сумму внутренних углов, помните?), Разбиение наших многоугольников на треугольники предотвращает их сжатие!

( Slide 11 ) Та же концепция применима в трех измерениях. Как показано, куб может разрушиться, «раскачиваясь», точно так же, как квадрат, который мы видели, разрушился в двух измерениях.Итак, что бы мы сделали, чтобы создать прочную трехмерную структуру?

( Slide 12 ) Делаем 3D треугольники! В частности, мы можем сделать прямоугольные или треугольные пирамиды! Вот почему инженеры-строители полагаются на треугольники, как в 2D, так и в 3D, для создания прочных конструкций! Трехмерная конструкция, состоящая из отдельных структурных треугольников, таких как эта, называется «фермой» и используется в процессе проектирования для создания прочной и легкой конструкции!

Сопутствующие мероприятия

• Разрушение фермы — учащиеся конструируют фермы с помощью палочек для мороженого и горячего клея, а затем проверяют их на разрушение, оценивая относительную прочность различных конфигураций фермы и стилей строительства.

Закрытие урока

Теперь, когда мы рассмотрели основы того, как инженеры-строители полагаются на структурные формы, я надеюсь, что вы начнете замечать в своей повседневной жизни то, как строятся объекты. Посмотрите вокруг себя, на здания, краны, мосты, дома, машины и мебель, и вы увидите, что большая часть структурной инженерии основана на этих фундаментальных и простых формах.

Далее в этом упражнении вы познакомитесь с проектированием, строительством и испытанием структурных ферм. Так что не забывайте о наших обсуждениях различных форм и о том, как их можно использовать для создания прочных структур.

Словарь / Определения

сжатие: сжимающая сила.

поперечная скоба: диагональный структурный элемент, который разбивает многоугольники более высокого порядка на простые треугольники.

геодезический: изогнутая форма, созданная прямыми линиями или объектами.

парабола: форма, естественно образованная веревкой, удерживаемой за оба конца и позволяющей провисать; математически основан на квадратном уравнении.

стеллаж: процесс сворачивания фигуры из правильного многоугольника в неправильный многоугольник.

правильный многоугольник: многоугольник, который является равносторонним (все стороны равной длины) и равноугольным (все внутренние углы равны).

Строительные леса: временная конструкция, построенная вокруг здания, чтобы обеспечить людям безопасный доступ к возвышенностям. Например, чтобы рабочие могли класть кирпич, устанавливать отделку или красить.

ферма: конструкция, состоящая из одного или нескольких треугольных элементов с прямыми отдельными элементами.

Оценка

Вступительный вопрос: Спросите учащихся, какая правильная геометрия (треугольник, квадрат, круг, пятиугольник, шестиугольник и т. Д.)) они считают сильнейшим и почему. (Ответ: Треугольник — самая прочная форма, и в этом уроке мы узнаем, почему!) Формы треугольника обычно используются для прочности и поддержки конструкции. Авторское право

Copyright © 2013 Дениз У. Карлсон, Университет Колорадо в Боулдере

Практика по встроенной геометрии: Попросите учащихся принять участие, выполнив два задания по рисованию, описанные в презентации PowerPoint.

1. Нарисуйте на листе бумаги каждый из этих правильных многоугольников: квадрат, ромб и треугольник.Если мы надавим на фигуру прямо вниз, заставив всю фигуру сжать, что произойдет с формой? Нарисуйте другой ручкой, карандашом или пунктирной линией, как бы форма выглядела, если бы вы ее нажали. Предположим, что стороны фигуры жесткие, не изменяют длину и не изгибаются. (Ответ: если вы надавите на вершину квадрата, его углы в 90 градусов схлопнутся, и он превратится в простой ромб, который является разновидностью параллелограмма. Если мы надавим на вершину ромба, он рухнет. Ничего не произойдет. к треугольнику; он остается треугольником.)
2. Нарисуйте на листе бумаги каждый из этих многоугольников: квадрат, пятиугольник и шестиугольник. Что мы можем сделать с этими формами, чтобы они не разрушились? Нарисуйте эти фигуры на бумаге и добавьте то, что будет необходимо. (Ответ: Используйте линии, чтобы разбить фигуры на треугольники.)

Личная релевантность: После презентации слайдов PowerPoint (или в качестве домашнего задания) попросите учащихся индивидуально перечислить на своих листах места, объекты, структуры и продукты, в которых они видели треугольники, функционирующие как структурные формы. Через пять минут предложите каждому ученику прочитать свой список классу, а вы составите на доске общий список их ответов. (Возможные ответы: мосты, опоры электропередачи, краны, остроконечные крыши, столы, стулья, велосипеды, велосипедные стойки, перила, заборы, ворота, опоры для полок, кронштейны, опоры для рекламных щитов и т. Д.)

Мероприятия по продлению урока

Рассмотрите возможность проведения многоугольников, углов и ферм, о боже! урок и связанные с ним задания, «Треугольники повсюду: сумма углов в многоугольниках и многоугольниках» и «Фермы эскимо», во время которого учащиеся внимательно изучают ферменные конструкции и рисуют формы многоугольников, чтобы мысленно «проверить» их формы и внутренние углы до и после нагрузки. применяемый.Во время упражнений ученики делят правильные многоугольники на треугольники, чтобы вычислить суммы углов в многоугольниках, и изучают уравнения, чтобы найти сумму внутренних углов в правильном многоугольнике и найти меру каждого угла в правильном n-угольнике. Затем, чтобы решить гипотетическую реальную задачу, они проектируют, создают и испытывают прочные и уникальные ферменные конструкции, состоящие из палочек от мороженого и горячего клея, а затем сравнивают измерения углов до и после многоугольников для анализа деформации форм

.

Авторские права

© 2013 Регенты Университета Колорадо

Авторы

Дарси Чиннис, Аманда Гилиани, Скотт Дакворт, Малинда Шефер Зарске

Программа поддержки

Комплексная программа преподавания и обучения, Инженерный колледж, Университет Колорадо в Боулдере

Благодарности

Содержание этой электронной библиотеки было разработано в рамках Комплексной программы преподавания и обучения в рамках гранта GK-12 Национального научного фонда.DGE 0338326. Однако это содержание не обязательно отражает политику Национального научного фонда, и вам не следует предполагать, что оно одобрено федеральным правительством.

Последнее изменение: 30 апреля 2021 г.

Устойчивость подвижного высокопрочного стального перевернутого треугольного моста

Общая устойчивость подвижного высокопрочного стального перевернутого треугольного моста заслуживает изучения из-за его новой ферменной конструкции.В этом исследовании был предложен подход, основанный на принципе эквивалентности жесткости, при котором ферменная конструкция в виде перевернутого треугольника моделировалась как тонкостенная треугольная балка. Исходя из этого, был проведен расчет критической нагрузки упругой устойчивости подвижного высокопрочного перевернутого треугольного стального моста с переменной жесткостью на обоих концах и локально равномерно распределенной нагрузкой на основе теории энергии, которая хорошо согласуется с существующие теории. Испытание характеристик материала на BS700 было проведено для определения свойств материала, а затем была создана конечно-элементная модель моста, результаты которой были сопоставлены с результатами экспериментального испытания на нагрузку, чтобы проверить точность конечной нагрузки. элементная модель.Учитывая нелинейность материала и геометрическую нелинейность, был проведен анализ нелинейного изгиба моста и проанализированы факторы, влияющие на предельную несущую способность моста.

1. Введение

Высокопрочная сталь с пределом текучести 460–690 МПа широко используется в строительных проектах в Японии, США и некоторых других странах [1–3]. Кроме того, в некоторых военных мостах, таких как FB48, использовалась высокопрочная сталь с уровнем прочности 1100 МПа.За последние несколько лет в Китае было построено все больше зданий из высокопрочной стали [4–6], причем в качестве основных двух типов высокопрочной стали используются Q420 и Q460. Согласно исследованию, применение высокопрочной стали может эффективно способствовать снижению собственного веса и экономии средств [6], что сделало ее более подходящей для проектирования разводных аварийных мостов. По этой причине в некоторых разводных мостах используется высокопрочная сталь с пределом текучести более 700 МПа (≥ 700 МПа) [7]. Подвижные высокопрочные стальные перевернутые треугольные мосты, разработанные из высокопрочной стали BS700 (= 700 МПа), представляют собой новый тип длиннопролетных мостов, длина которых и нагрузка на палубу могут достигать 51 м и 60 тонн соответственно. Этот вид моста состоит из двух боковых сегментов моста с переменным поперечным сечением и четырех идентичных центральных сегментов моста.

Помимо высокопрочной стали BS700, в этом мосту использована новая ферменная конструкция перевернутого треугольника. Две части перевернутой треугольной конструкции фермы составляли две полосы, которые соединялись и объединялись между собой наверху с помощью поперечных балок.Сегменты центрального моста показаны на рисунке 1. Обычно в мостах с фермами используется прямоугольная ферменная система, однако результаты исследований показали, что мост с треугольной ступенчатой ​​дорожкой работает лучше с точки зрения экономии материалов и снижения веса, чем мост с прямоугольной фермой [8]. Между тем, треугольная ферма обычно использовалась в ограниченном количестве для ряда конструкций, таких как фермы крыши, опоры электропередачи и стрелы кранов [9]. В некоторых композитных мостах также широко использовались треугольные фермы [10].Упомянутые треугольные фермы обычно были вертикально-треугольными, но перевернуто-треугольная ферменная система возникла с развитием длиннопролетных пространственных конструкций [11]. Сегодня перевернутые треугольные фермы чаще применяются в композитных мостах [12, 13]. Перевернутые треугольные фермы использовались в передвижном мосту, разработанном в этом исследовании. Чтобы сделать его удобным для механизированного моста, не было соединения с нижним поясом, а верхний пояс также был слабо связан, что предлагает многообещающую область для дальнейших исследований общей устойчивости моста.

Проведены значительные исследования устойчивости треугольных или перевернутых треугольных ферм. Устойчивость ферменных конструкций по собственным значениям изучалась с помощью теории критических точек [14, 15]. Были проведены лабораторные испытания и натурные испытания старых стальных ферм для определения несущей способности ферм [16, 17]. Полномасштабный образец треугольной композитной ферменной конструкции был протестирован и сравнен с анализом методом конечных элементов [13], а модель конечных элементов (МКЭ) была подтверждена экспериментальными результатами.Недавно линейный анализ продольного изгиба фермы моста и анализ нелинейной устойчивости, которые могут учитывать нелинейность материала и начальные геометрические дефекты, были выполнены методом конечных элементов [18–20]. Также были изучены факторы влияния предельной нагрузки на устойчивость ферменных конструкций. Установлено, что жесткое соединение стыков в большей степени влияет на предельную несущую способность треугольной пространственно-ферменной конструкции [21]. Отношение высоты к ширине больше влияет на интегральную устойчивость, и предлагаемое отношение высоты к ширине равно 0.75 ~ 0,875 [22]. По сравнению с уже опубликованной статьей, основной целью данной работы является исследование устойчивости нового высокопрочного моста с перевернутой треугольной стальной фермой, который имеет различные сечения в боковых сегментах моста. В этом исследовании упругая устойчивость подвижного перевернутого треугольного стального моста была проанализирована теоретически, и было получено расчетное уравнение для прогнозирования его упругой несущей способности. Были проведены испытания материалов BS700 и полевые испытания на несущую способность.Несущая способность упругой устойчивости моста была рассчитана с использованием метода конечных элементов и сопоставлена ​​с теоретическим результатом. Как нелинейность материала, так и геометрическая нелинейность учитывались при анализе нелинейной устойчивости моста методом конечных элементов. Кроме того, проанализированы факторы, влияющие на несущую способность передвижного высокопрочного стального перевернутого треугольника.

2. Анализ несущей способности упругой устойчивости

Анализ несущей способности упругой устойчивости закладывает основу для анализа несущей способности нелинейной устойчивости.Для проведения теоретического анализа ферменная конструкция обычно моделируется как балка, следуя принципу эквивалентной жесткости [23]. Что касается ферменной конструкции подвижного высокопрочного стального перевернутого треугольного моста, параметрами жесткости в основном являются осевая жесткость, жесткость на изгиб в плоскости, жесткость на изгиб вне плоскости и жесткость на кручение.

2.1. Упрощение до тонкостенной треугольной балки на основе эквивалентной жесткости

Упрощенная диаграмма поперечного сечения передвижного высокопрочного перевернутого треугольного стального моста показана на рисунке 2.

На верхнем поясе есть две разные секции, области которых имеют вид и. Площадь нижнего пояса составляет. Положение центра тяжести сечения определяется согласно = 0. Предположим, что эта точка является центроидом, а и — расстояниями между центроидом и верхней и нижней хордами, тогда эквивалентная площадь. Без учета вклада поперечного сечения компонента в общий момент инерции момента инерции эквивалентный момент инерции равен. Осевая жесткость, эквивалентная жесткость при изгибе в плоскости и жесткость при изгибе вне плоскости могут быть рассчитаны соответственно. Что касается жесткости на кручение, поскольку элемент перемычки, соединяющий пояс, в первую очередь принимает на себя поперечное усилие, его вклад в кручение нельзя игнорировать. В подвижном высокопрочном перевернутом треугольном стальном мосту используются два типа перемычек: один соединен с нижним и верхним поясом I, а другой — с нижним поясом и верхним поясом II (рис. 1). Для упрощения средний пояс (верхний пояс II) и элемент перемычки равномерно распределены по обеим сторонам, образуя две секции ферм с левой и правой сторон (рис. 3).

Одна секция передвижного высокопрочного стального перевернутого треугольного моста принята за расчетную единицу и преобразована в тонкую пластину толщиной te с каждой стороны. Рассчитываемое сечение целиком преобразуется в тонкостенную треугольную балку с расчетом ее прочности на кручение. Если длина пересечения сегментов равна, а высота равна, согласно уравнению плотности энергии деформации, энергия деформации каждого куска тонкой пластины равна. Толщина может быть определена на основе условия, что энергия деформации и фермы длиной d равны .Предположим, что общая поперечная сила, возникающая в результате поперечного потока, действующего на плоскость фермы, равна. В качестве объекта исследования берется сегмент перемычки, как показано на рисунке 4.

Внутренняя сила, создаваемая наклонным элементом стенки под действием силы сдвига, равна Если длина и площадь элемента стенки равны и, и он несет постоянную силу, его энергия деформации равна. Осевая сила хорды изменяется линейно в пределах длины. Предполагая максимальное усилие, энергия деформации пояса равна Энергии деформации каждой части фермы длиной d , которую можно получить в соответствии с (6) и (7):

Верхний пояс: где.

Наклонный стержень перемычки: где и — площадь центрального наклонного стержня перемычки.

Нижний пояс: где.

Вертикальный стержень перемычки: где — площадь наклонного стержня перемычки.

Уравнение для элемента фермы может быть рассчитано путем суммирования энергии деформации вышеупомянутых четырех поясов и элементов стенки: Следующее уравнение получается в соответствии с принципом равной энергии деформации: Затем толщина эквивалентной тонкой Стеновая балка — На этом этапе вычисляются преобразованные толщины трех сторон треугольника,,, и.Эквивалентный крутящий момент инерции получается согласно постоянному уравнению свободного кручения тонкостенного замкнутого сечения произвольной формы [24], где — площадь замкнутого сечения, образованного медианами тонкостенного треугольника; ,, и — ширины трех тонкостенных пластин, т. е. длины трех сторон поперечного сечения треугольника; и,, и — преобразованные толщины трех сторон. жесткость на кручение тонкостенной треугольной балки, упрощенной из подвижного высокопрочного стального перевернутого треугольного моста, может быть получена на основе (14) и (15).

Эквивалентную жесткость можно рассчитать с помощью MATLAB в соответствии с этим теоретическим выводом [25]. В связи с тем, что жесткости обоих концевых узлов подвижного высокопрочного стального перевернутого треугольного моста являются переменными, в то время как центральная жесткость остается неизменной, составляются две программы для расчета их соответствующих эквивалентных жесткостей, которые могут быть рассчитаны путем ввода значений моста. высоту и ширину, а также размеры различных аккордов и тактов в программах. При таком расчете моменты площади участков, где центральная жесткость оставалась неизменной, составляли,, и.

2.2. Критическая нагрузка линейно-упругой устойчивости

Трудно найти решение проблемы жесткости на кручение, если передвижной высокопрочный стальной мост в форме перевернутого треугольника упростить до тонкостенной треугольной балки, поскольку жесткость моста изменяется на двух концах. в то время как центральная жесткость остается прежней. Для этого она решается энергетическим методом [24]. Энергия осевой деформации сжатия и энергия сдвига слишком малы, чтобы их принимать во внимание. Кроме того, исследование, проведенное Лю [23], предполагает, что энергия деформации коробления тонкостенной треугольной балки пренебрежимо мала.Эта энергия деформации содержит энергию деформации бокового изгиба, энергию деформации плоского изгиба и чистую энергию деформации кручения.

Энергию поперечной деформации изгиба можно получить в соответствии с уравнением энергии деформации [24]. Энергия деформации изгиба в плоскости isFree энергия деформации при кручении, где — поперечное смещение, — вертикальное смещение, — угол кручения.

Таким образом, общая энергия деформации isChen [24] сообщил, что критический момент изгиба при изгибе-растяжении упругого изгиба-растяжения критического изгиба стержней был увеличен до некоторой степени из-за эффекта большой противоположной дуги из-за деформации изгиба.Следовательно, игнорирование воздействия изгиба в плоскости приведет к немного меньшей критической нагрузке и более консервативному результату. Таким образом, уравнение (19) сводится к следующему: Без учета остаточного напряжения потенциальная энергия внешней силы может быть рассчитана с помощью следующего уравнения, когда любое сечение подвергается комбинированному действию осевой силы и изгибающего момента [24]. сила должна быть (21) объединена с энергией деформации, возникающей при изменении места действия нагрузки.Предположим, что расстояние между местом действия нагрузки и центром сдвига равно (Рисунок 5), генерируемый потенциал равен. Следовательно, полная потенциальная энергия внешней силы равна, где есть коэффициент асимметрии сечения, и поскольку сечение является симметричным. расстояние между центром сдвига и центроидом. По нашим расчетам,.

Полная потенциальная энергия — Интеграл от полной потенциальной энергии следует брать по сегментам, поскольку высота подвижного высокопрочного перевернутого треугольного стального моста изменяется линейно на обоих концах, а равномерно распределенная нагрузка действует локально на середину пролета. (Рисунок 6).Из-за линейного изменения высоты, предполагая, что жесткость на изгиб и жесткость на кручение также подвержены линейным изменениям, максимальные жесткости равны и, соответственно, а минимальные жесткости, соответственно. Предположим, что ширина локальной равномерно распределенной нагрузки, длина сегмента с переменной жесткостью, интенсивность равномерно распределенной нагрузки и пролет свободно поддерживаемого моста равны,, и, соответственно.

Выражения сегментированной нагрузки и жесткости показаны ниже.Следовательно, интеграл полной потенциальной энергии выполняется на пяти интервалах в продольном направлении луча; а именно, метод Рэлея – Ритца используется для определения критического момента изгиба [21]. Предположим, что функция формы, которая соответствует граничным условиям, равна: Общая потенциальная энергия после интеграла по сегментам, полная потенциальная энергия равна, где — параметры, связанные с, и.

В соответствии с принципом минимальной потенциальной энергии вводятся три параметра: Условие потери устойчивости эквивалентной тонкостенной треугольной балки состоит в том, чтобы отделить нагрузку от приведенного выше уравнения, несколько коэффициентов, т.е.е., и, вводятся: Получена критическая нагрузка: Для проверки правильности этого выражения было смоделировано особое обстоятельство, когда нагрузка равномерно распределяется по всему пролету, а жесткость остается неизменной в осевом направлении балки. В этом случае критическая нагрузка имеет следующий вид согласно (42): Согласно Чену [24], упругий критический изгибающий момент при равномерном распределении нагрузки по всему пролету равен. Без учета деформации момента инерции результат (43) равен в соответствии с (44).Без учета собственного веса упругая критическая нагрузка подвижного высокопрочного перевернутого треугольного стального моста составила 2300,6 кН, что было рассчитано путем подстановки данных, полученных на основе принципа энергии деформации, в (43).

3. Анализ методом конечных элементов несущей способности упругой устойчивости

Для дальнейшей проверки точности уравнения для предельной нагрузки упругой устойчивости была построена модель с использованием метода конечных элементов для выполнения анализа упругого продольного изгиба.

3.1. Создание и проверка конечно-элементной модели

Балочный элемент 188 программного обеспечения ANSYS, который может импортировать данные сечения пользователя, был принят в конечно-элементной модели. Чтобы проанализировать многие режимы, используемые для изучения факторов влияния на предельную нагрузочную способность устойчивости, в модели используется множество параметров, которые можно легко изменить в документе APDL (язык проектирования параметров анализа) [15]. Вся модель конечных элементов содержит базовую модель, анализ продольного изгиба по собственным значениям и результаты подъема.В модели материала использована полилинейная модель упрочнения.

Чтобы получить данные модели материала, были проведены испытания на одноосное растяжение, как показано на рисунке 7 (а). При испытаниях не наблюдалось явного пластического течения или образования шейки. Плоскости разрушения были почти размещены вдоль 45 ° поперечного сечения образцов, как показано на рисунке 7 (б). Разрушение материала при сдвиге является преобладающим.

Как показано на Рисунке 7, полная кривая напряжения-деформации стали BS700 подвергается плавному деформационному упрочнению.По данным испытаний модуль упругости материала 210,9 ГПа. Номинальный предел текучести составляет 734 МПа, а номинальная деформация текучести составляет 0,00426. В качестве модели материала была выбрана модель полилинейного изотропного упрочнения (MISO). Для модели MISO требуются точки, как показано в таблице 1.

3.2. Модель конечных элементов

Для проверки достоверности базовой модели конечных элементов было проведено испытание моста на несущую способность.Построен мост длиной 51 м, длина опоры на обоих концах которого составляла 2 м, а высота просвета под пролетом — 0,6 м. Две секции досок были размещены в середине пролета моста для имитации двух настилов. Стальные пластины массой 25,42 т → 48,97 т → 58,42 т → 63,15 т → 67,87 т → 71,17 т → 74,56 т → 80,84 т (1 т≈10 кН) загружались и складывались на доски. Было три точки деформации на L /6, 5 L /6 и L /2 ( L составляет 51 м). Точки измерения и диаграмма нагружения тестового и полевого тестовых изображений показаны на рисунках 8 и 9 соответственно.

Результаты испытаний по сравнению с результатами анализа методом конечных элементов (FEA) показаны в таблице 2.

Согласно таблице 2 можно заявить, что модель конечных элементов может точно моделировать мост; ошибки были ниже 5%, за исключением нескольких баллов.

3.3. Анализ потери устойчивости по собственным значениям

Типичное уравнение для анализа потери устойчивости по собственным значениям было [26] где — матрица упругой жесткости; — матрица жесткости напряжений; — характерный вектор смещения; и — собственное значение.

Без учета собственного веса собственное значение, полученное в результате анализа потери устойчивости на собственное значение, умноженное на приложенную нагрузку, представляет собой собственное значение потери устойчивости.Фактически, нагрузка продолжала изменяться, так что, когда собственный вес не учитывался, была получена форма потери устойчивости первого порядка с собственными значениями, как показано на рисунке 10. Усилие потери устойчивости первого порядка составляло 2405,4 кН, что на 4,6% больше. чем нагрузка 2300,6 кН, полученная с помощью эквивалентной теории тонкостенных балок в данном исследовании. Это говорит о том, что в данном исследовании было получено высокоточное значение нагрузки продольного изгиба на собственное значение подвижного высокопрочного стального перевернутого треугольного моста.

4.Нелинейная предельная несущая способность моста

4.1. Теории нелинейного анализа

Значения предельной упругой несущей способности моста, полученные путем теоретического вывода и анализа продольного изгиба на собственные значения, обычно были настолько большими, что их можно было использовать только для качественного анализа несущей способности конструкции, а не для ее реального отражения. Поэтому потребовался нелинейный анализ потери устойчивости. Принимая во внимание такие факторы, как геометрический дефект конструкции и нелинейность материалов, нелинейный анализ продольного изгиба смог более достоверно представить несущую способность конструкции.Принимая во внимание двойную нелинейность геометрии материала, основное уравнение потери устойчивости можно преобразовать в: где — матрица упругой жесткости при малом смещении, — матрица исходной жесткости при напряжении, — матрица упругой жесткости при большом смещении, также известная как матрица начальной деформации и и — узловое смещение и вектор нагрузки, соответственно. Решения были найдены методом итераций путем постепенного увеличения нагрузки. Жесткость конструкции изменялась по мере увеличения нагрузки.Конструкция достигла максимальной несущей способности при. Предел несущей способности отслеживался методом длины дуги.

4.2. Предельная несущая способность моста

Геометрический прогиб был введен в расчетную модель с помощью метода режима согласованного прогиба, который имитирует распределение прогиба по форме самой низкой формы изгиба. Максимальное смещение анализа продольного изгиба было умножено на коэффициент для увеличения до 1/1000 пролета моста.

На основе вышеупомянутой модели конечных элементов и с учетом факторов двойной геометрической нелинейности, предельная нагрузка устойчивости моста может быть получена с использованием метода длины дуги [16].Сначала был проведен анализ упругого продольного изгиба при нагрузке 600 кН, а затем была найдена упругая нагрузка при изгибе, которая была верхней предельной нагрузкой моста. Во-вторых, установив упругую изгибающую нагрузку в качестве начальной нагрузки, накопленные нагрузки затем вводились постепенно, пока решение не стало исходным. Кривую «нагрузка-смещение» можно проследить с помощью постобработки во времени (пост 26). Наивысшая точка кривой «нагрузка-смещение» показывает предельную нагрузочную способность по устойчивости передвижного высокопрочного стального ферменного моста с перевернутым треугольником.Кривые «нагрузка-смещение» показаны на рисунке 11.

Из рисунка 11 мы можем получить предельную нагрузочную способность устойчивости () моста, которая составляет 1637,6 кН. Кривая нагрузка-смещение приблизительно линейна, а вертикальное смещение больше, чем боковое смещение до того, как нагрузка достигнет предельной допустимой нагрузки. Следовательно, деформация моста происходит в основном в плоскости моментов; это своего рода коробление при изгибе при небольшой нагрузке. Когда нагрузка достигает предельной устойчивости моста по нагрузке, поперечная деформация становится больше, и мост демонстрирует истинное продольное изгибание-кручение.

5. Анализ факторов влияния предельной нагрузки на устойчивость

Существует множество факторов, которые могут повлиять на предельную нагрузочную способность устойчивости подвижного высокопрочного моста с перевернутой треугольной стальной фермой, например пролет моста, высота моста, ширина колеи и стержни. раздел. Чтобы изучить влияние этих факторов на предельную устойчивость моста, было проанализировано множество моделей методом конечных элементов (FEA) с различными параметрами.

5.1. Влияние высоты и ширины колеи

Высота и ширина колеи — два важных параметра при проектировании.При проведении анализа каждый раз меняли один параметр. Путем анализа методом FEA была получена устойчивость к предельной нагрузочной способности. На основании фактической предельной грузоподъемности моста (1637,6 кН) можно определить процент изменения. Результаты показаны на Рисунке 12.

Из Рисунка 12 можно сделать вывод, что высота оказывает большее влияние на предельную нагрузочную способность устойчивости, чем ширина колеи. Причина этого в том, что высота моста больше влияет на жесткость секции на изгиб, чем ширина колеи.При этом ширина колеи меняется, но ширина моста в целом не меняется; немного изменяется поперечная жесткость на кручение. Таким образом, ширина колеи в меньшей степени влияет на предельную нагрузочную способность моста по устойчивости.

5.2. Влияние аккорда

Верхний и нижний пояс — важные элементы в мосту. В этой статье также изучалось влияние пояса на предельную нагрузку устойчивости. Верхний пояс состоит из двух коробчатых секций, обозначенных как аккорд I и аккорд II.Область верхнего пояса изменялась одновременно с изменением ширины и высоты секции. Увеличенную площадь верхнего пояса можно найти, постепенно регулируя ширину и высоту секции. Нижний пояс — это своего рода сложный участок. Увеличенную площадь нижнего пояса можно найти, постепенно регулируя основные размеры секции. Результаты показаны на рисунке 13.

Из рисунка 13 можно сделать вывод, что верхний пояс имеет большее влияние на устойчивость к нагрузке, чем нижний пояс.Верхний аккорд I имеет большее влияние, чем аккорд II. Нижний пояс мало влияет на устойчивость к нагрузке, которая изменяется ниже 5%. Даже верхний пояс I имеет большее влияние, чем высота, когда оба параметра изменяются на один и тот же процент, как показано при сравнении рисунка 12 с рисунком 13.

5.3. Влияние элемента перемычки

Элемент перемычки в основном воспринимает поперечную силу в конструкции моста, но также обеспечивает некоторую жесткость на изгиб. На рисунке 1 показаны два разных элемента полотна, секции которых имеют форму коробки.Таким образом, влияние элемента перемычки на предельную нагрузку устойчивости было изучено с использованием того же метода, что и хорда. Результаты показаны на Рисунке 14.

Согласно Рисунку 14, элемент перемычки имеет небольшое влияние на предельную нагрузочную способность устойчивости моста. Влияние вертикального участника сети больше, чем влияние наклонного участника сети.

6. Выводы

В данной статье исследована устойчивость подвижного высокопрочного перевернутого треугольного стального моста с помощью теоретических, экспериментальных методов и методов конечных элементов.Из этого исследования можно сделать следующие выводы:

Подвижный высокопрочный стальной перевернутый треугольный мост можно смоделировать как эквивалент тонкостенной треугольной балки в соответствии с принципом эквивалентности жесткости. Были рассчитаны эквивалентные жесткости концевых узлов, которые изменяются, и жесткость центральных узлов, которая остается неизменной.

Было предложено уравнение для расчета критической нагрузки упругой устойчивости перевернутого треугольного стального моста с переменной жесткостью на обоих концах.Это уравнение хорошо согласуется с существующими теоретическими расчетами. Расчетная нагрузка упругой устойчивости моста составила 2300,6 кН путем подстановки эквивалентной жесткости в уравнение.

Было проведено испытание характеристик материала высокопрочной стали BS700 (= 700 МПа), и были получены свойства материала, используемые для анализа методом конечных элементов. Проведены испытания на несущую способность передвижного высокопрочного стального перевернутого треугольного моста длиной 51 м.

Была создана модель конечных элементов для расчета упругого продольного изгиба подвижного высокопрочного стального перевернутого треугольного моста.Результаты моделирования методом конечных элементов хорошо согласуются с результатами полевых испытаний. Критическая нагрузка упругого изгиба моста составляет 2405,4 кН, что дополнительно подтверждает точность уравнения критической нагрузки упругой устойчивости моста, предложенного в данном исследовании.

Модель нелинейного анализа потери устойчивости была предложена с учетом материальной и геометрической нелинейности. В модели материала использована полилинейная модель упрочнения. Геометрический прогиб был введен в расчетную модель методом режима согласованного прогиба.По расчетам, предельная несущая способность моста составляет 1637,6 кН, что ниже критической нагрузки упругой устойчивости.

Анализ факторов, влияющих на предельную несущую способность моста, показывает, что верхний пояс и высота моста являются двумя основными факторами, из которых верхний пояс 1 оказывает доминирующее влияние. Ширина колеи, нижний пояс и элемент перемычки меньше влияют на предельную несущую способность моста.

Номенклатура

90 384

Доступность данных

Высота, ширина моста, размеры различных поясов и стержней, используемых для поддержки моментов площади разделов этого исследования, могут быть получены у соответствующего автора по запросу. Параметры, относящиеся к L, B и m, используемые для поддержки упругого критического момента изгиба в этом исследовании, можно получить у соответствующего автора по запросу. Модель материала, используемая для поддержки кривой зависимости деформации от напряжения стали BS700 в этом исследовании, в настоящее время находится под запретом, а результаты исследований коммерциализируются.Запросы данных, [месяцев] после публикации этой статьи, будут рассмотрены соответствующим автором. 1/1000 пролета моста — это данные, использованные для подтверждения максимального смещения при анализе продольного изгиба в этом исследовании, и они включены в статью. Его можно найти в [13, 17].

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов в отношении публикации этой статьи.

Выражение признательности

Авторы выражают признательность за финансовую поддержку проекта Крупнейшего государственного проекта развития фундаментальных исследований Китая (Программа 973, No.2014CB046801) и China Postdoctoral Science Foundation (грант № 2017M623403).

Статья о ферм из Free Dictionary

несущая конструктивная система, состоящая из прямых стержней, монтажные соединения которых считаются шарнирными в целях структурного анализа конструкции. Фермы используются в основном в строительстве — для крыш зданий, пролетов мостов, мачт, опор ЛЭП и ворот гидротехнических сооружений, а также в качестве несущих элементов конструкций в машинах и механизмах.Они могут быть изготовлены из металла, железобетона, дерева или комбинации материалов, таких как металл и дерево. Выбранный материал и конструкция фермы зависят от назначения здания или конструкции, типа крыши и метода, используемого для поддержки фермы, а также других факторов.

Хотя они и считаются шарнирными, на практике соединения ферм обладают некоторой степенью жесткости. При проектировании ферм обычно предусматривается приложение внешних нагрузок к соединениям; например, стрингеры крыши опираются на ферму в местах соединения верхнего пояса, а балки мостовых кранов крепятся к соединениям нижнего пояса фермы.Допущения шарнирного соединения шарниров и приложения нагрузок к соединениям позволяют при расчете напряжения учитывать только осевые продольные силы в стержнях; в этом случае в поперечных сечениях стержней возникают равномерно распределенные напряжения, что позволяет наиболее эффективно использовать материал. Силы в стержнях статически определенных одноплоских ферм определяются из уравнений статики; для трехмерных ферм они обычно определяются путем преобразования конструкции в систему одноплоских ферм.Статически неопределимые фермы анализируются с помощью уравнений метода сил ( см. СТРУКТУРНАЯ МЕХАНИКА ), в котором коэффициенты для неизвестных величин (перемещений) определяются с учетом только действия нормальных сил в элементах фермы. . Динамические нагрузки рассчитываются по площадям притоков для нагрузок.

Большая советская энциклопедия, 3-е издание (1970-1979). © 2010 The Gale Group, Inc. Все права защищены.

Ферма — Designing Buildings Wiki

Ферма — это конструкция, которая состоит из элементов, организованных в соединенные треугольники, так что вся сборка ведет себя как единый объект.Фермы чаще всего используются в мостах, крышах и башнях.

Ферма состоит из сети треугольников, соединенных вместе, чтобы обеспечить равномерное распределение веса и управление изменением растяжения и сжатия без изгиба или сдвига. Треугольник является геометрически стабильным по сравнению с четырехсторонней (или более) формой, для которой требуется, чтобы угловые соединения были зафиксированы для предотвращения срезания.

Фермы состоят из блоков треугольной формы с прямыми элементами.Концы этих элементов соединяются в соединениях, известных как узлы. Они способны нести значительные нагрузки, передавая их на несущие конструкции, такие как несущие балки, стены или грунт.

Как правило, фермы используются для:

Фермы обычно состоят из трех основных элементов:

• Верхний пояс, обычно сжатый.
• Нижний пояс, который обычно находится в растянутом состоянии.
• Распорка между верхними и нижними поясами.

Верхние и нижние пояса фермы обеспечивают сопротивление сжатию и растяжению и, таким образом, сопротивление общему изгибу, в то время как распорка сопротивляется силам сдвига.

Эффективность ферм означает, что они требуют меньше материала для выдерживания нагрузок по сравнению со сплошными балками. Как правило, общая эффективность фермы оптимизируется за счет использования меньшего количества материала в поясах и большего количества в элементах связи.

[править] Простая ферма

Это единый треугольник, который можно встретить на каркасной крыше, состоящей из стропил и балки перекрытия.

[править] Планар

ферма

Плоская ферма — это ферма , в которой все элементы лежат в двухмерной плоскости. Фермы этого типа обычно используются последовательно, при этом фермы располагаются параллельно для образования крыш, мостов и т. Д.

В отличие от плоской фермы , которая лежит в двухмерной плоскости, ферма пространственного каркаса представляет собой трехмерный каркас из соединенных треугольников.

Существует широкий спектр ферм форм, которые можно создать, различающиеся материалами, общей геометрией и пролетом. Некоторые из наиболее распространенных форм описаны ниже.

[править] Ферма Pratt

Также известная как ферма «N» , эта форма часто используется в длиннопролетных зданиях с пролетами от 20 до 100 м, где подъемные нагрузки могут быть преобладающими, например, в подвесах самолетов. Ферма Pratt использует вертикальные элементы для сжатия и горизонтальные элементы для растяжения.Конфигурация элементов означает, что более длинные диагональные элементы находятся в напряжении только для воздействия гравитационной нагрузки, что позволяет использовать их более эффективно.

[править] Ферма Уоррена

Ферма Warren имеет меньше элементов, чем ферма Pratt , и имеет диагональные элементы, которые поочередно находятся в состоянии растяжения и сжатия. Ферма Элементы образуют серию равносторонних треугольников, чередующихся вверх и вниз.

Эта форма фермы обычно используется для коротких пролетов в промышленных зданиях и называется так потому, что позволяет получить максимальную выгоду от естественного освещения за счет использования остекления на более крутых склонах, выходящих на север (иногда называемых пилообразная крыша).Обычно на более крутой наклонной части фермы имеется вторая ферма , идущая перпендикулярно плоскости фермы северного фонаря , обеспечивая большое пространство без колонн.

Как правило, деревянные фермы длиной до 8 м используются при строительстве крыш жилых домов. Они имеют форму простого треугольника с вертикальным элементом между вершиной и нижним поясом.

Подобно ферме стойки корсета , но с диагональными элементами между центром нижнего пояса и каждым из наклонных верхних поясов, фермы столба цоколя могут охватывать 10 м.

Верхние и нижние пояса параллельны, что позволяет строить перекрытия или плоские крыши.

[править] Другие типы фермы:

Другие варианты включают:

• Howe ферма .
• Ножничная крыша ферма .
• Вальмовая ферма .
• Тетива ферма .
• Вентилятор ферма .
• Fink Ферма .

ГЛОБАЛЬНАЯ ФЕРМОВАЯ ПЛИТА 2.2S 2 x 2 фута. Квадратная / треугольная опорная плита фермы Сталь

{
«pageType»: «item_page»,
«placements»: «3»,
«placeNames»: «rr1, rr2, OOS2»
}

{
«slidesToShow»: 6,
«slidesToScroll»: 6,
«бесконечный»: ложь,
«точки»: правда,
«lazyLoad»: «ondemand»,
«pauseOnHover»: правда,
«стрелки»: ложь,
«centerMode»: ложь,
«отзывчивый»: [
{«breakpoint»: 1024, «settings»: {«slidesToShow»: 5, «slidesToScroll»: 5}},
{«breakpoint»: 768, «settings»: {«slidesToShow»: 4, «slidesToScroll»: 4}},
{«точка останова»: 640, «настройки»: {«slidesToShow»: 2, «slidesToScroll»: 2}}
]
}

Значок очков лояльности

Очки лояльности Значок

Заработайте 1200 призовых баллов

(12 долл.00 в кредит) Подробнее

Присоединяйтесь бесплатно и начните зарабатывать 8% с каждой покупки. Участники программы Rewards также получают предложения с двойным и тройным баллами, доступ к сделкам только для участников, а также выделенную телефонную линию для консультантов по Gear и купон на 25 долларов на ваш день рождения — все в нашем распоряжении.

Присоединись бесплатно

Поделитесь своим местоположением

Заказ в пределах
7 часов
48 мин.
12 сек.

На складе, готово к отправке
Заказы размещены до 15:00. ET обычно отправляют в тот же рабочий день (кроме выходных и праздничных дней).

Доставить

Изменить местоположение

site1skuH99600000000000
правда
914 = 0; MFI = 1
правда
Изменить местоположение
Инвентарь Msg Check MarkInventory Msg ExclamationIn Checkout PromoInventory Msg Download Icon

• Транспортная компания позвонит вам, чтобы назначить дату и время доставки
• Кто-то должен быть дома, чтобы получить посылку
• Убедитесь, что вы измерили свой вход и у вас есть помощь, чтобы нести этот предмет в

.

На складе, готово к отправке

Большинство заказов размещаются до 3 р.м. ET отправляет в тот же день (кроме выходных и праздничных дней).

in_stock

Новое

12345678