Ферма биіктігін қатаңдық шартына сәйкес анықтау. Ферма
биіктігінің ең аз шамасы иілу мөлшерінінің рұқсат етілген шамасына бай-
ланысты анықталады. Кәдуілгі жабындарда ферма қатаңдығы – пайдалану
шарты бойынша қойылатын талаптардан жоғары. Жылжымалы жүк әсер
ететін конструкцияларды (ілінген жүк көтергіші бар стропилалық ферма-
ларда, көпірлі кран асты фермаларда, кран асты эстакада фермаларында)
қатаңдық талабы аса жоғары
,
1000
1
750
1
l
f
ол ферманың биіктігінің
негізгі анықтағаны болып саналады. Кейбір кезде, алюминий қорытпала-
рын, беріктігі аса жоғары болат қолданылған фермалар биіктіктері
қатаңдық талабына сәйкес анықталады.
Ферманың иілу мөлшері – аналиткалық жолмен Мор формуласын қол-
дана табуға болады.
i
i
i
i
i
A
E
N
N
f
,
(204)
бұл жерде
i
N
- бірлік күш әсер еткендегі ферма шыбықтарындағы ішкі
күш;
i
N
- ферма шыбықтарындағы сыртқы әсер ететін күштер пайда бола-
тын ішкі күш;
Графикалық тәсілмен Виллио диаграммасын салу арқылы.
Виллио диаграммасы – жоғарғы және төменгі белдеулердің иілу сыз-
ығын табу қажет болған кезде тұрғызылады. Формуланы қолданып ферма-
ның ең кіші биіктігінің аралығына қатынасын табуға болады: бұл жерде
жақша ішіндегі екінші мүше тордың әсерін ескеретін шама;
l
f
- иілу
мөлшерінің аралыққа қатынасының шекті шамасы;
,
y
fq
н
fp
н
н
н
R
q
р
q
р
(205)
бұл жерде
н
н
q
p ,
- тұрақты және уақытша жүктердің мөлшерлі шамалары;
fq
fp
,
- жүктердің сенімділік коэффициенттері.
4.2.3. Ферма торлар жүйелері және олардың сипаттамалары
Ферма торы арқалық қабырғасының функциясын орындап, көлденең
қиюшы күшті қабылдайды. Ферма тор жүйесіне оның салмағы даярлауға
кеткен еңбек шығыны, сыртқы түріне байла-нысты. Сыртқы жүк жергілікті
майысу болмас үшін түйіндерге берілетін болғандықтан, тор жүйесі әсер
ететін сұлбасына сәйкес қабылданады.
186
Сурет 104. Үшбұрышты тор жүйелі
Үшбұрышты тор жүйесі. Трапеция тәрізді немесе белдеуі параллель
фермалар үшін ең тиімдісі үшбұрышты тор жүйесі, өйткені ол ең аз түйін
саны мен торлардың ең қысқа қосынды ұзындығына сәйкес, әрі әсер етіп
тұрған күш тіреуге дейін ең қысқа жолмен беріледі (104
а
сур.).
Жабын арқалықтары немесе төсеніш арқалықтары жиі орналасқанда,
үшбұрышты торлы жүйеде қосымша тіреулер қойылады, олар түйін
арақашықтықтарын да жақындатады. Қосымша тіреулер сығылатын
белдеудің есепті ұзындығын азайтады. Қосымша тіреулер мен ілгіштер аса
жеңіл, өйткені оларға тек жергілікті түйін күштері ғана әсер етеді.
Үшбұрышты фермаларда да үшбұрышты тор жүйесі қолданылуы мүмкін.
Үшбұрышты тор жүйесінің негізгі кемшілігі – ол ұзын сығылатын
элементтердің бар болуы.
Сурет 105. Көлбеу тіреулі тор жүйелі
Көлбеу тіреулі тор жүйесі. Бұндай тор жүйелі фермаларды
жобалағанда қысқа элементтері сығылуға, ал ұзын элементтері созылуға
жұмыс істейтіндей етіп қабылдаған дұрыс. Бұл талап белдеулері
параллель, трапеция тәрізді фермаларды көлбеу тіреу төмен қарай
ылдиласа, үшбұрышты фермада жоғары қарай көтерілсе, онда олар
созылуға, ал тіреулері сығылуға жұмыс істейді.
187
Үшбұрышты фермаларды жобалағанда бұл талап ылғида орындала
бермейді, өйткені көлбеу тіреулер ұзындығы ұлғайып кетіп металл
шығынын көбейтіп жіберуі мүмкін. Көлбеу тіреулі жүйелер ферма биіктігі
аласа болғанда, үлкен күштер әсер еткенде тиімді. Көлбеу тіреулі жүйелі
фермаларды даярлау көп еңбек шығынын талап етеді, өйткені белдеудегі
түйін саны бірдей болғанда үшбұрышты тор жүйелі фермаларға қарағанда,
көлбеу тіреулердің қосынды ұзындығы артып кетеді. Түйінге әсер ететін
күш тіреуге ұзағырақ жолмен жетеді.
Сурет 106. Арнайы тор жүйелері
Арнайы тор жүйелері. Ферма биіктігі 4 – 5 метрге жеткенде, көлбеу
тіреудің тиімді бұрышы 35 – 45
0
болғандықтан түйін аралығында белдеу
ұзындығы аса үлкен болып, жабын элементтерін орналастыруға қиындық
туғызады. Егер жабын қарысының қысымы аз болса, онда белдеуде
жергілікті майыстыру жол беруге болады. Бірақтан қары қысымы үлкен
болса, онда бұл шешім тиімді емес. Көлбеу тіреудің тиімді бұрышын
сақтай отырып, жергілікті майыстыруды болдырмау үшін фермаларда
шпренгельді жүйе қолданылады. Шпренгельді жүйелі фермаларды даярлау
қиындау, кей кезде қосымша металл шығынын қажет етеді, сонымен қатар,
көлденең конструкциялардың тиімді арақашықтықта орналасуына,
сығылған элементтердің есепті ұзындығын азайтуға мүмкіндік береді.
Мысалға шпренгельді жүйе мұнара белдеулерінің есепті ұзындықтарын
қысқартып жалпы конструкция салмағын азайтады.
Стропилалық фермаларда шпренгельді жүйелер жабын элементтерінің
тиімді арақашықтығын сақтап темір бетон төсеніштері қойылатын
қосымша түйін құрайды. Шпренгельді жүйе үшбұрышты ферма үшін басқа
бір ерекше түр береді. Бұл ферма тартпамен біріктірілген екі бөліктен
тұрады. Түйіндерінің конструкциялары оңайланады, тартпаның жоғары
қойылуы бөлменің пайдалы биіктігін көбейтеді. Ферма зауытта даярлаған
үш бөліктен тұрады, сөйтіп құрылыс алаңында жиналады.
Екі жақты жүк әсер ететін фермаларда крест тәрізді торлар
қолданылады. Бұндай фермаларға өндірістік ғимарат жабындарындағы
байланыстар діңгек пен мұнараның тік фермалары, биік ғимарат
188
қаңқаларының байланыстары жатады. Көбінде ферма торлары иілгіш етіп
жобаланады, сол себепті сығылған шыбықтары өз орнықтылықтарын
жоғалып, тек созылған шыбықтар жұмыс істейді. Белдеуі таврдан жасалған
фермаларда торлары бір бұрыштан крест тәрізді орналастырылып
жасалынады. Бұндай фермалар металл шығыны бойынша тиімді.
Ромбалық және жартылай ромбалық тор жүйелері өте қатаң,
сондықтан көпірлерде, мұнараларда, діңгектерде шыбықтардың есепті
ұзындықтарын азайту үшін және өте үлкен көлденең қиюшы күш әсер
ететін кездерде қолданылады.
4.2.4. Ферма түйін белдеулері
Тор жүйелері таңдалу кезеңінде түйін белдеулерінің өлшемдері де
анықталады. Сыртқы жүк ферма түйіндерінде әсер ететін болғандықтан,
жабын конструкция элементтерінің өлшемдеріне түйін белдеу өлшемдері
сәйкес болуға тиіс. Түйін белдеу өлшемдері – көлбеу тіреулердің тиімді
бұрыштарын қамтамасыз етуі керек. Тиімді бұрыш шамалары үшбұрышты
торлы жүйеде 45
0
, ал көлбеу тіреулі торлы жүйеде 35
0
. Түйін
қаңылтырларының сұлбасы дұрыс болуы үшін көлбеу тіреулерді жақсы
бекіту үшін конструктивтік талап бойынша тиімді бұрыш 45
0
тең болғаны
дұрыс. Стропилалық фермаларда түйін белдеу өлшемдері жабын
конструкциялар жүйелеріне байланысты. Егер стропилалық фермаларға
қарылар қойылатын болса, оларға қойылатын төсеніш түрлеріне
байланысты түйін белдеу ұзындығы 1,5 – 4,0 метрге дейін болуы мүмкін.
Стропилалық фермаға профильденген болат төсенішпен темір бетон
төсеніштері қойылса, олардың ендері – 1,5 – 3 м, ал ұзындықтары – 6 – 12
м, түйін белдеу ұзындықтары олардың ендеріне тең болуы шарт. Кей
кездерде жоғарғы белдеу жергілікті иілуге жұмыс істеуі мүмкін.
4.2.5. Фермалар орнықтылығы. Байланыстар
Торлы жазық жүйелер (фермалар) өз жазықтықтығынан тыс
жазықтықта өз орнықтылықтарын жеңіл жоғалтуы мүмкін. Фермалардың
орнықтылықтарын
қамтамасыз
ету
үшін
оларды
бір
қатаң
конструкцияларға бекіту керек, немесе басқа фермалармен байланыстар
арқылы біріктіру керек, сол кезде кеңістікте орнықты қатаң брус пайда
болады. Бұндай брустың барлық жақтары өз жазықтықтарында
геометриялық өзгермейтін болуы керек.
Брустың екі жазықтығы фермалардың (
1
1
a
abb
және
1
1
d
dcc
) оларға
көлденең жазықтық байланыстардан (
1
1
c
cbb
және
1
1
d
daa
) және фермалар
шеттеріне қойылған байланыстардан тұрады (
abcd
және
1
1
1
1
d
c
b
a
). Бұл
кеңістіктегі брус көлденең қимасы кең және жабық, сондықтан иілуге,
бұралуға өте үлкен қатаңдығы бар, сол себепті оның жалпы орнықтылығы
жоғары.
Көпірлердің,
мұнаралы
крандардың,
діңгектердің
т.б.
конструкциялары кеңістіктегі брустар (107 сур.).
189
Сурет 107. Фермаларды кеңістік жүйелеріне байланыстыру
Ғимарат жабындары көптеген жекеленген фермалардан тұрады. Бұндай
фермалар қарылар мен темірбетон плиталармен біріктірілсе де, өз
жазықтығынан тыс жазықтықта еркін ұзындығы аралыққа тең, сондықтан
өз орнықтылықтарын оңай жоғалтады (108 сур.). Бұл жағдайларда жабын
құрамында бірнеше қатаң брус-тар құрап қалған фермаларды соларға
көлденең элементтермен бекітіледі. Қарылар ферма қатаңдықтарын
қамтамасыз етуі үшін олар ферма түйіндеріне бекітіледі.
Ферма геометриялық сұлбаларын ыңғайландыру арқылы ферма
детальдарын стандарттап, оларды еңбек өнімділігі жоғары станоктар мен
жабдықтарда даярланады.
Сурет 108. Фермалардың орнықтылығын қамтамасыз ететін байланыстар.
1-қарылар; 2-фермалар; 3-көлденең байланыстар; 4-тік байланыстар;
5-кеңістік блогы
4.2.6. Ферманың геометриялық өлшемдерін модульдеу және
ыңғайландыру
Ферма өлшемдерін бірыңғайлау, олардың өлшемдерінің, оларға
бекітілетін элементтердің түрлерін азайтып, стандарттауға мүмкіндік
береді. Бірыңғайлау конструктивтік – жинақтау өлшемдерін модульдеу
190
негізінде жүргізіледі. Ферманы бірыңғайлау құрылым түрлеріне сәйкес
жасалынады.
Қазіргі кезде өндірістік ғимараттың стропилалық фермалары,
көпірлері, радиодіңгектері, радиомұнаралары, электр жүйелерінің
геометриялық сұлбалары бірыңғайландырылған (109 сур.).
Стропилалық фермалардың түйін белдеу ұзындықтары
3000
m
мм,
рулонды жабынның ылдилауы
%
5
,
1
i
, ферманың тіреу түйініндегі биіктігі
3150 мм, үшбұрышты торлы жүйелерде шпренгель қолдану арқылы түйін
белдеу ұзындығын 1500 мм–ге тең етіп қабылдауға болады. Кіші аралықты
фермаларға ортаңғы бөлікті қосу арқылы үлкен аралықты фермаларды
алуға болады.
Сурет 109. Фермаларды бірыңғайландыру схемасы
4.2.7. Құрылыстық көтеру
Аралығы үлкен фермаларда (36м артық) және алюминий
қорытпаларынан беріктігі аса жоғары болаттан жасаған үлкен болып,
рұқсат етілген шамадан артып кетуі, сөйтіп конструкциялардың сыртқы
түрін нашарлатуы мүмкін.
Ферманың қатты иілуін ферманы кері иіп, жүк әсерінен жобалық
жағдайға келуін қамтамасыз етеді. Кері иілу шамасы тұрақты жүктен
ферманың иілуіне тең етіп қабылданады. Төбесі жазық жабындарды
құрылыстың көтеру шамасы – аралыққа қарамай, барлық жүктен иілу
мөлшеріне аралықтың
200
1
бөлімін қосып анықталады. Құрылыстың
191
көтеру сызығын ферманы даярлау кезде әр шыбық ұзындығын серпімді
деформацияны ескере анықтайды.
Е
l
l
l
l
1
,
(206)
бұл жерде:
l
геометриялық сұлбадағы шыбық ұзындығы;
Е
l
l
- құрылыс көтеруді анықтау кезіндегі жүк әсерінен шыбықтың
ұзаруы немесе қысқаруы.
Созылатын шыбықтан
l
алынып, ал сығылатын шыбықтар қосылады.
Жүк әсер еткен кезде созылатын шыбықтар ұзарып, сығылатын шыбықтар
қысқарып, ферма геометриялық сұлбасы өз орнына келеді. Іс жүзінде
құрылыстың көтеру оңтайландырылған қысым бойынша жүргізіп иілуді
монтаждау түйінінде жасайды.
Егер де стропилалық ферманың бір монтаждау түйіні болса, онда
құрылыстық көтеру үшбұрышы бойынша беріледі (110 сур.).
Сурет 110. Құрылыстық көтеру схемалары.
а
жеңіл фермаларда; б – ауыр фермаларда
4.3. Ферманың жұмыс істеуі және есептелуі
4.3.1. Есепті жүкті анықтау
Фермаға көлденең конструкция элементтері түйіндерде бекітілетін
болғандықтан жүк түйіндер арқылы беріледі. Егер жүк белдеуге әсер
ететін болса, онда жақын жатқан түйіндерге бөлінеді және де белдеудегі
иілу моменті де ескеріледі. Түйіндерге момент аралықтағы моменті 1,2
көбейту арқылы табылады.
192
Әр жүктің әсерін жеке қарастырып, олардан пайда болған ферма
шыбықтарындағы ішкі күштерді табу ыңғайлы. Стропилалық фермада
келесі жүктердің есепті сұлбасы жеке қарастырылады: тұрақты жүк, оған
ферманың өз және көтеріп тұрған конструкциялар салмақтары (жылу
қабаты, жабын, күнтартар) жатады: уақытша жүк - ілінген жүк көтеретін –
тасымалдайтын жабдықтар, пайдалы жүктер, фермаға ілінген төбе
жапқыштар салмақтары жатады.
Аз уақытта әсер ететін, атмосфералық жүктер – қар, жел. Тұрақты,
уақытша және қар жүктері жүктердің негізгі үйлесіміне жатады, оларға
есептеу жүктер бойынша сенімділік коэффициенттерін ескере жүргізіледі,
жел жүгі стропилалық фермалар үшін жүктердің ерекше үйлесімдеріне
жатады.
Стропилалық ферма түйініне әсер ететін тұрақты жүк келесі
формуламен анықталады.
2
2
1
d
d
B
соs
g
g
F
ж
op
T
,
(207)
бұл жерде:
op
g
- ферманың жабынның горизонталь проекциясына әсер
ететін есепті салмағы;
ж
g
- жабынның есепті салмағы;
В
- фермалардың ара қашықтығы;
1
d
және
2
d
- түйінде жалғасатын белдеулердің ұзындықтары;
cos
- жоғарғы белдеулердің горизонтпен құрайтын бұрышы.
Кейбір кезде (213) формуламен табылған жүкке күнтартар салмағы
қосылады.
Қар – уақытша жүк: ферманы кейде жартылай жүктейді. Қар жүгі
келесі формуламен анықталады.
2
2
1
d
d
B
S
F
н
i
,
(208)
бұл жерде:
S
- қардың есепті жүгі. Жел қысымы тек жік жазықтықта
ескеріледі, және конструкция көлбеулігі 30
0
артса ескеріледі, олар
мұнаралар, діңгектер, эстакадалар, үш бұрышты фермалар және
күнтартарлар. Жел әсерлері түйіндік жүктерге келтіріледі.
4.3.2. Ферма шыбықтарындағы ішкі күштерді анықтау
Бұрыштан, таврдан жасалған фермалар идалды топсалы болып
есептеледі, өйткені шыбық осьтері түзу сызықты бір жазықтықта
орналасқан және бір түйінде қиылысады. Бұл жүйенің шыбықтарында тек
өстік күштер пайда болады. Осы күштерден табылған кернеулер негізгі
193
болып саналады. Түйінде қатаңдық бар болғандықтан ферма
шыбықтарында қосымша кернеулер пайда болады, егер қима енінің
шыбық ұзындығына қатынасы
15
1
кіші болса, онда олар конструкция-
лардың көтеру мүмкіндігіне әсер ете қоймайды. Қатандығы жоғары төмен
температурада пайдаланылатын кезде, олардың әсері күштірек. Сол се-
бепті, топсалы сұлба қоставрлы құбырлы,
Н
тәрізді қимасы шыбықтарда
, қима биіктігінің шыбық ұзындығына қатынасы
10
1
кем болғанда, есепті
температура — 10° с артқанда,
15
1
кем болғанда есептө температура — 40°
кем болғанда қабылданады.
Көрсетілген шамалардан ауытқыған кезде түйінде пайда болатын иілу
моментін ескеру қажет. Қарысыз шешім қабылданғанда жоғарғы
белдеудегі моменттер келесі формулалармен анықталады:
Шеткі белдеудегі момент:
10
2
б
ш
l
q
М
,
(209)
Ортаңғы белдеудегі момент:
12
2
б
о
l
q
М
,
(210)
Түйіндегі момент:
18
2
б
т
l
q
М
,
(211)
бұл жерде:
q
- бір қалыпты жайылған жүк;
б
l
түйін белдеуінің үзындығы.
Ферма шыбықтары түйінде толық центрленбегендіктен иілу
моменттері пайда болады. Бұл кернеу негізгі кернеу болмағандықтан
есептеу кезінде ескерілмейді, өйткені фермадағы эксцентритет ферманың
көтеру мүмкіндігіне көп әсер ете қоймайды. Ферма шыбық осьтерінің
ауытқуы қима биіктігінің 1,5 % - нан артпайды.
Мүмкіндігі болғанша ферма шыбықтарындағы ішкі күштер ЭЕМ
жүргізілуі қажет. ЭЕМ статикалық және динамикалық жүк әсерлерін өс
ауытқуларына байланысты ішкі күштердің өзгеруін ескере ферманың кез –
келген сұлбасын есептеуге болады.
194
ЭЕМ шыбықтарындағы есепті ішкі күштерді жүктердің үйлесімдерін
ескере табуға мүмкіндік береді.
ЭЕМ жоқ кезде ферма элементтеріндегі ішкі күштер Максвелл-
Кремон диаграммасын салу арқылы жүргізіледі.
Сұлбасы күрделі емес, шыбықтары өс фермаларда ішкі күштер
аналитикалық жолмен анықталады. Фермаға жылжымалы жүк әсер
еткенде шыбықтарындағы ішкі күштер әсер сызығын тұрғызу арқылы
жүргізіледі.
Есептеу үшін ферма шыбықтарында жүктердің үйлесімін ескере
есепті күштер кестесі құралады.
4.3.3. Ферманың жүктегендегі жұмыс істеу ерекшеліктері
Жеке тұрған ферманың көптеген сынақтар жүргізгенде шыбықтардағы
серпімділік сатыдағы кернеулер теориялық шамалардан жеңіл фермаларда
10% - аз, ал ауыр фермаларда 18% - аз. Бұл – ферманың есепті сұлбаға
қарағандағы басқаша жұмыс істеуі. Ферманың серпімділік сатыда жүмыс
істеу ертерек тоқталады. Мысалға, тойтарма шегелі фермаларда кернеу 50
– 80МПа жеткенде серпімділік сатыдан өтіп серпімділік – созылымдылық
сатыға жетеді. Пісірілген фермаларда кернеу 100 – 150МПа жеткенде
серпімділік созылымдылық сатыға жетеді. Эксцентрицитет әсерлері және
түйін қатаңдықтары кернеулерді көбейтіп серпімділік – созылымдылық
сатыға өтуді жеделдетеді. Түйіндерде созылымдылық деформациялардың
пайда болуы түйін қатаңдығын азайтып, оған байланысты кернеуді
кішірейтеді, сондықтан ол қауіпті емес.
Екінші жүктеу гистерезис тұзағын құрап, серпімділік сатыдағы жұмыс
істеуін арттырады. Егер шыбық орнықтылықтары қамтамасыз етілсе, онда
олардағы кернеу ферманың қирауына дейін өседі қирау жапсарлас пісіру
жігінің басынан, шыбықтың түйін қаңылтырына бекітілген жерінен, яғни
кернеу шоғырланған жерлерде басталады.
Негізінен
ферманың
қирауы
сығылған
шыбықтарының
орнықтылықтарын
жоғалтуларына
байланысты.
Орнықтыларының
жоғалуы ешбір көрінетін белгісіз басталады, көбіне қай шыбықтың
орнықтылығы жоғалатынын алдын-ала айту мүмкін емес, өте үлкен кернеу
пайда болмағанына қарамастан, көбінде ортаңғы сығылатын түйін
белдеулері орнықтылықтарын жоғалтады. Соған қарағанда орнықтылықты
жоғалту тек кернеу шамаларына ғана емес, оған қоса геометриялық
ауытқуына, физикалық жетіспеушіліктеріне және бастапқы майысуына
байланысты. Бұл майысулар дұрыс тасымағандықтан немесе даярлау
кезінде ақау жіберілгендіктен олар ортаңғы иілгіш элементтер үшін аса
маңызды. Сол себепті ортаңғы сығылатын элементтерді майысудан сақтау
аса қажет.
195
Бастапқы
эксцентрицитеттер
мен
шыбықтардың
майысу
мүмкіндіктерінің әсерлері ҚНжЕ талаптарына сәйкес жұмыс шарты
коэфициенті егер шыбық иілгіштігі 60 артса, онда
с
– 0,8 тең .
Пісірілген ферманың дірілдейтін жүктер әсер еткендегі қирауы
шыбықтардың түйін қаңылтырларына бекітілген, кернеу шоғырланған
жерінен басталады. Түйін қаңылтыр сұлбасын дұрыс қабылдамаған кезде
дірілдеген кездегі беріктік өте төмен (80 – 100МПа) аздау болып және аз
цикл санында қарауы мүмкін.
Дірілдеген кездегі ферма беріктігін келесі жолдармен жоғалтуға
болады: шыбықтың түйін қаңылтырына жалғасуы тез өзгеретін сұлбасыз
жүргізуі арқылы;
Көлбеу пісіру жігін қолдану, өңделген жерді тазалау арқылы
кернеудің шоғырлануын азайту т.б.
Ферманың морт қирау қаупі – 40° С төмен ортада қолдану кезінде
артады. Бұл жағдайда түйін қатаңдығына байланысты пайда болатын
кернеулерге қойылатын талаптар күшейеді, белдеулердің жалғасулары
түйін шекарасынан шығара орналастыру ұсынылады.
Достарыңызбен бөлісу: |