Основные понятия

Главная>Расчет>Основные понятия

Рис.1

Башни и мачты являются пространственными фермами. Ферма – это решетчатая стержневая конструкция, которая при замене узлов соединения элементов шарнирами, остается геометрически неизменяемой (рис.1). Простейший пример геометрически неизменяемой стержневой системы – треугольник (Рис.2а).
Прямоугольник (Рис.2б) будет геометрически изменяемым, но если мы добавим диагональный элемент, то и эта конструкция станет неизменяемой,

Рис.2
Рис.3

т.к. теперь состоит из 2-х треугольников (Рис.2в). Основное полезное свойство фермы заключается в том, что все элементы работают только на растяжение/сжатие. Достигается оно тогда, когда осевые линии элементов в узле сходятся в одну точку (риc.3).

Рис.4

Рассмотрим простейшую ферменную конструкцию, в которой определим усилия в элементах при приложении силы Р (рис.4). Т.к. система статически определимая и ферма прямоугольная, здесь нетрудно определить усилия, пользуясь одной лишь теоремой Пифагора. В указанном примере видно, что при приложении нагрузки слева раскосы работают на растяжение, очевидно, что при приложении нагрузки справа раскосы будут работать на сжатие. При сжатии элементов возникает проблема устойчивости, которая заключается в том, что при достижении определенной критической силы, сжимающей элемент, он теряет устойчивость и сгибается (вид.1). Расчет на устойчивость центрально-сжатых элементов отражен в п.5.3 СНиП II-23-81. Но, не вдаваясь в подробности можно сказать, что устойчивость тем выше, чем больше радиус инерции сечения i и чем меньше расчетная длина элемента l. Введение перекрестного раскоса оказывает существенное положительное влияние на жесткость и устойчивость конструкции. Во-первых, как минимум один из раскосов при знакопеременных нагрузках будет работать на растяжение, во-вторых, соединенные в месте пересечения, они начинают лучше работать вместе т.к. растянутый раскос

Рис.5

уменьшает расчетную длину сжимаемого раскоса вдвое. Существует практика применения предварительно натянутых раскосов, изготовленных из круглой стали (рис.5). Натяжение выбирается таким образом, чтобы такие раскосы всегда работали на растяжение. При приложении нагрузки усилие в одном раскосе ослабевает, а в другом – увеличивается (вид.2).

Рис.6

Пространственные фермы, образуются из плоских ферм, которыми у башен и мачт являются грани (рис.6). Каждые две соседние грани имеют один общий пояс, который называется ребром. Изображенная на рис.6 слева конструкция еще не является пространственной фермой в полном смысле этого слова, дело в том, что эта конструкция пока еще геометрически изменяема. В этом можно убедиться, если приложить силу на ребро, ведь ни что не мешает граням просто напросто «сложиться». Для того чтобы предотвратить изменяемость необходимо добавить дополнительные диагональные элементы, которые называются диафрагмами.

Рис.7

Как было сказано выше, главный враг высотных сооружений – это ветер. Для четырехгранных мачт и башен существуют два характерных направления приложения горизонтальной (ветровой) нагрузки – это на грань и на ребро (по диагонали) (рис.7). Считается, что максимальные усилия в поясах будут возникать при направлении ветра на диагональ, т.к. два из четырех поясов будут находиться в центре на нейтральной оси и не будут участвовать в работе, а работать будут два крайних пояса – один на растяжение, другой на сжатие.

Рис.8

Причем к поясу, работающему на сжатие, добавляется еще и усилие от собственного веса конструкции, распределенное по поясам. При направлении ветра на грань начинают работать четыре пояса – два с одной стороны и два с другой. Более неопределенная ситуация возникает при расчете решетки – распорок и раскосов (рис.8). При проверке прочности оттяжек естественным будет выбор направления ветра против направления оттяжки.

 

 

Один комментарий: Основные понятия

  1. Александр говорит:

    Стал вникать. На рисунках длину элемента «l» вижу, а «i», тот который «радиус инерции сечения» не вижу.
    Интересно, чем определяется выбор расков с предварительным натяжением (на фотке, кстати, хорошо видны такие с резьбовыми деталями) и без натяжения- трубчатых, уголковых?

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *


*

Можно использовать следующие HTML-теги и атрибуты: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>