Соединение ветвей растянутого стержня

СТАТЬЯ

3. Конструирование стержней между узлами.

а) Общие указания.

Сложные стержни, составленные из нескольких частей, если они не склепаны друг с другом по всей длине, должны между узлами иметь скреплеыия на определенном расстоянии. В случае сжатых стержней, это исполняется, имея в виду опасность продольного изгиба, при растянутых стержнях это скрепление теоретически не необходимо; практически же оно применяется и здесь для того, чтобы, по возможности, уменьшить расшатывание и изгиб стержней при перевозке и монтаже.

б) Соединение ветвей растянутого стержня.

При растянутых стержнях, состоящих из двух расположенных рядом уголков или швеллеров до швеллера  включительно, достаточны для скрепления круглые прокладки, приклепанные одной заклепкой. 

Диаметр этих прокладок равен около D=2,5 d, где d означает диаметр заклепочного отверстия, которое из конструктивных соображений принимается равным заклепочным отверстиям в стержне для скрепления с листом.

При сечениях стержней из 4 уголков или 2 швеллеров свыше № 14, целесообразно применять полосовое железо, которое, конечно, чтобы предупредить вращение, должно приклепываться двумя заклепками. При конструкции из 4 уголков, полосовое железо ставится попеременно горизонтально и вертикально согласно фиг. 161. Связь 2 швеллеров № 20 показана на фиг. 162.

Для подбора диаметра заклепок, достаточно вышесказанного. Ширину b полосовой прокладки целесообразно брать равной 3 d, где d—диаметр заклепки, т.-е. при

d=11

мм

b=35

мм

14

45

17

50

20

60

23

70

26

80

 

При широко раздвинутых уголках и швеллерах связи из полосового железа ставятся по фиг. 163 и 164.

Где требуется чистота линий из эстетических или иных соображений, можно выполнить связь по фиг. 165. Здесь следует особенно заметить, что этот способ годен лишь для растянутых стержней; для сжатых он совершенно недостаточен. Относительно диаметра заклепок, ширины полосового железа и пр. достаточно вышесказанного.

с) Соединение ветвей сжатого стержня,

α) Конструкция.

В то время, как связь растянутых стержней применяется лишь из практических оснований, при сжатых стержнях она требуется по статическим соображениям. При статическом расчете вообще в основу кладется момент инерции всего поперечного сечения. Для того, чтобы составное сечение действительно работало как одно целое, должно быть выполнено скрепление отдельных профилей в соответственных расстояниях.

Если конструктор делает этих скреплений недостаточно, то и самый точный расчет не предотвратит разрушения этой части конструкции. Таким образом, и здесь работа конструктора, которому нужно определить форму и расстояние этих связей, необходимых при продольном изгибе, по крайней мере, настолько же важна, как и работа статика.

Для конструкции скреплений при сжатых стержнях существует правило, что связи должны приклепываться 2 заклепками. Конструкции из 2 уголков или 2 швеллеров даны на фигурах 166 — 168.

Конструкции составных стержней и соответствующих узловых и конструкции листов подробно описаны в части L 7 главы. При двух швеллерах на более значительном расстоянии применяют для связи, в противоположность растянутым стержням, кроме отрезков швеллеров еще и накладки (фиг. 169), так как, согласно опыта, одних швеллеров недостаточно. Хорошую связь против продольного изгиба дает также фиг. 170, в которой отрезки полосового железа поставлены вразбежку.

β) Расчет длины отдельных стержней в отношении продольного изгиба.

Расстояние между связями должно быть рассчитано по меньшей мере так, чтобы каждый отдельный стержень, в отношении приходящейся на него части нагрузки, обладал таким же сопротивлением продольному изгибу, как и весь составной стержень относительно полной нагрузки. При таком расчете каждый отдельный стержень рассматривается как стержень, шарнирно закрепленный между связями; показателем его сопротивления продольному изгибу служит его наименьший момент инерции.

1. Расчет по Эйлеру.

Вообще, в железном строительстве нагрузку принято распределять на отдельные стержни равномерно. Таким образом, если составной стержень состоит из а отдельных стержней, то на каждый из них приходится часть усилия

если Р означает нагрузку всего стержня в m. По Эйлеру, требуемый наименьший момент инерции J1 отдельного стержня в см4

(см. часть L 7 главы).

Здесь l1 означает расстояние мест закрепления у связей в м.

Для всего составного сечения требуемый наименьший момент инерции в см4

l— теоретическая длина стержня в м.

Из этих формул вытекает:

2. Расчет по Тетмайеру.

Если требуется произвести расчет на продольный изгиб всего стержня по Тетмайеру, то свободная длина l1 отдельного стержня определяется также по Тетмайеру. Формула Тетмайера по части L 7 гл., примененная соответственно к отдельному стержню, дает

Здесь означает:

P1k — груз, вызывающий продольный изгиб отдельной ветви стержня в кг, l1 — расстояние связей в см,

i1— наименьший радиус инерции отдельной ветви стержня в cм,

F1— сечение отдельной ветви стержня в кв. см.

Если обозначим через nT коэффициент прочности по Тетмайеру и P1 — часть усилия в кг, падающую на отдельную ветвь стержня, то

Из этих обоих уравнений, после небольшого преобразования, получим:

где P1 выражается в m.

3. Расчет по Крону.

В предыдущих расчетах принято, что усилие Р распределяется равномерно на все отдельные ветви стержней. Как уже упомянуто, это допущение, в виду положенного в его основу большего запаса прочности, для практики вполне применимо. В действительности, усилие распространяется на отдельные ветви неравномерно. Один из методов для более точного расчета принадлежит проф. Крону; применение его разъяснено в части L3, седьмой главы.

На основании данных там формул, часть нагрузки, приходящаяся на наиболее напряженную отдельную ветвь, в m

Здесь означает:

P — полный груз в m,

h — расстояние друг от друга центров тяжести обеих отдельных ветвей в см (см. фиг. 171),

l — длина (на продольный изгиб) составного стержня в см,

F1—сечение соответственной отдельной ветви стержня в кв. см,

F — полное сечение составного стержня В кв. см, i — наименьший радиус инерции составного стержня в см.

Для рассматриваемой отдельной ветви стержня получится тогда расстояние между связями

куда для P1 должно быть подставлено определенное выше значение в m; n есть коэффициент прочности.

γ)Пример расчета расстояний накладок в сжатом стержне.

1. Заданное поперечное сечение.

Дан стержень, состоящий из 2∟80×120∙10 по фиг. 171. Величины, полученные из статического расчета:

Значения для отдельных стержней:

1. Расстояние l1 по Эйлеру.

2. Расстояние l1 по Тетмайеру.

При коэффициенте прочности n=2,2:

3. Расстояние l1 по Крону.

По формуле для 2 ветвей:

Допуская коэффициент n=2,2:

5. Общая сводка.

 

Расчет по

Коэффициент прочности n отдельных ветвей

Наибольшее

расстояние

накладок

Требуемое

количество

накладок

Эйлеру

4

1,03 м

1

Тетмайеру

2,2

1,725 м

1

Крону

2,2

0,52 м

3

Этот пример показывает, что расстояния накладок, вычисленные по Эйлеру и Тетмайеру, в противоположность точному расчету Крона, значительно больше. На практике, тем не менее, применяется формула Эйлера, во избежание большой затраты времени на точный расчет, и, из осторожности, получаемую величину l1 уменьшают примерно на ⅓.

4. Конструкции деталей для балок со сплошной стенкой.

Для конструкции ферм со сплошной стенкой, пригодно в сущности то же, что сказано во II части 6 главы о конструкциях прокатных и клепаных балок. Расчет и форма опор исполняются по части II, А, 2, а стыков по части II, А, 6 и II, B, 3 упомянутой главы. См. также конструкции опор в части II, А, 1 d настоящей главы.

 

Фиг. 172 и 173 изображают стык па местах перегиба балки со сплошной стенкой, состоящей из двутавра или двух швеллеров.

На фиг. 174 представлена клепаная арочная ферма (выполнена Breest & Со, Берлин); это двухшарнирная арка с параллельными поясами и строительной высотой в 500 мм. Замечательна очень простая п красивая конструкция фермы.

5. Устройство и конструкция стропильных связей.

В случае стропильных ферм устраиваются по длине крыши от одной до 3 крестообразных связей (фиг. 175). Связи должны устраиваться лишь в тех пролетах, в которых прогоны не имеют шарниров. В соединении с фермами и прогонами, крестообразные связи образуют пространственную систему, которая препятствует перекосу прямоугольной формы крыши; поэтому связи при установке ферм и прогонов должны быть своевременно поставлены.

Благодаря этим связям, верхние пояса ферм предохраняются от бокового выпучивания, поэтому, при расчете верхних поясов, за свободную длину пояса на продольный изгиб в плоскости прогонов, следует принимать расстояние между прогонами. На этом основании, в случае связей, расположенных по двум соседним полям между прогонами (фиг. 176), следует постоянно соединять средний прогон с крестообразными связями посредством узловой накладки (фиг. 176). Тогда, посредством связей, возникающие продольные усилия передаются на продольные стены.

Статический расчет стропильных связей не требуется (не смешивать с ветровыми связями щипцовых стен в плоскости крыши, см. далее). При крестообразных связях, расположенных в каждом поле между прогонами (фиг. 175), применяется полосовое железо 50∙7 и угловое 50∙50∙5 мм; при расположении связей через два соседних поля (фиг. 176) лучше всего применить одни уголки, так как эти последние на местах скрещения, все равно, должны быть стычными, из-за сквозных прогонов (фиг. 177). Длина стержней связей берется несколько укороченной, чтобы сборка связей была возможна лишь при раздаче отверстий бородком. Для связей достаточно также взять круглое железо около 16 мм диаметром.

Конструкция соединений связей показана на фиг. 177; стержни связей уложены непосредственно на верхнем поясе фермы. Осевые линии отдельных стержней не пересекаются при этом в центре узла, что, впрочем, при связях этого рода допустимо; иначе это обстоит при ветровых связях, как показано ниже.

Вышеописанные стропильные связи применимы лишь для тех строений, в которых давление ветра на щипцовую стену воспринимается самой стеной или особыми ветровыми связями, расположенными в плоскости нижнего пояса фермы. Если щипец не имеет опоры в продольных стенах, то, согласно фиг. 178, в крайних пролетах устраиваются ветровые связи (щипцовые), которые одновременно служат и в качестве стропильных связей. Расчет ветровых связей этого рода производится по правилам, данным в части I с настоящей главы; конструкция— по части II А названной главы.

Здесь, для связи диагоналей, должны быть поставлены узловые листы, так как оси прогонов, верхних поясов ферм и диагоналей должны пересекаться в одной точке. В большинстве стропил поверхность крыши не является плоской; соответственно этому получает излом и ветровая ферма; расчет и конструкция подобной пространственной фермы подробно показаны в части J 7-й главы.

6. Заводское выполнение ферм.

Исполнение заводских (рабочих) чертежей производится по подробным указаниям части А, 4 главы 7.

В. Кровля по железным стропилам.

1. Общие сведения.

К хорошо составленному безукоризненному проекту относится также пра-вильное конструирование кровельного покрытия, жолобов для воды, отводов воды и up. Поэтому в настоящей главе описаны главнейшие виды покрытий и в заключительной части приведены различные конструктивные детали, как коньки, спуски, желоба, мансарды, фонари.

2. Отводы воды от стен, жолоба и водосточные трубы.

а) Отводы воды от стен.

Предварительно необходимо напомнить о свойстве волосности или капиллярности. Если, например, вставить стеклянную трубочку отверстием около 1 мм в сосуд, наполненный водою, то вода внутри трубки будет стоять приблизительно на 40 мм выше, чем в сосуде. При меньшем диаметре трубки вода подымается еще выше. Это явление наблюдается также в случае близко друг к другу расположенных пластинок или в частности листов, служащих для отвода волы: вода поднимается между ними вопреки силе тяжести. Для того, чтобы уничтожить всасывание воды вследствие капиллярности при двух перекрывающих друг друга и неспаянных листах, взаимное расстояние обоих листов должно быть, по крайней море, 3 мм (фиг. 179). Кроме того, край верхнего листа должен быть, по возможности, отогнут вниз.

В случае цинковых листов, на краях их всегда имеется небольшой бортик, в виде гребня. Также необходимо позаботиться о достаточно широком перекрытии листов. Размер перекрытия зависит от уклона листа и колеблется от 60 до 130 мм; так, например, при уклоне в 45° перекрытие принимается около 90 мм.

 

Листовая металлическая изоляция стен делается высотою около 100 до 200 мм (фиг. 180 и 181).

Отогнутый лист, служащий для отвода воды, никогда не должен непосредственно закладываться в шов стены, но следует устроить еще особую свешивающуюся сверху полосу, закладываемую верхним своим краем на ширину около 15 мм в горизонтальный шов стены.

 

Материалы.

1. Листовой цинк применяется чаще всего для изоляции стены путем отвода воды, жолобов и водосточных труб и берется толщиною 0,75 до 1,5 мм. Вследствие значительного температурного коэффициента (см. таблицу 36), листы не должны непосредственно соединяться со стенами, деревом и т. п.; укрепление производится всегда не непосредственно, но при помощи фальцевого листа или колпачка и крючков. Применением подвижных швов (в особенности при жолоб-ках) удовлетворяется, по возможности, стремление к изменению длины. Края лучше всего кругло загибать.

Таблица 36. Температурное расширение разных листов в мм на 1,0 м длины.

Градусы по С

Цикл

Железо

Свинец

Медь

10

0,29

0,12

0,29

0,17

20

0,59

0,24

0,58

0,34

30

0,88

0,36

0,87

0,52

40

1,18

0,49

1,16

0,69

50

1,47

0,60

1,45

0,86

2. Оцинкованное листовое железо соединяется фальцем, склепывается или запаивается. Запаивать без склепывания недопустимо, так как швы подвергаются опасности лопнуть.

3. Свинец спаивается с цинком или также со свинцом. При употреблении свинца (только при изоляции стен) производится непосредственное укрепление широкошляпными гвоздями. При расширении свинец равномерно растягивается, а при сдавливании сплющивается, так как остается мягким. При круто лежащих листах употребление свинца не хорошо, так как он, из-за его большого веса, легко сплющивается и у верхнего края быстро обрывается.

4. Медь — действительно хороший строительный материал, но редко применяется, так как слишком дорога. Части могут быть сфальцованы, склепаны и спаяны; пайка без склепки не допускается, так как, иначе, лопаются швы.

b) Жолоба.

Жолоба служат для стока воды с крыши в водосточные трубы. Они изготовляются большею частью из листового цинка от 3/4 до 11/4 мм толщиной. Размер жолоба определяется по площади крыши, с которой отводится вода; а именно, считают на кв. м площади горизонтальной проекции крыши около 1 кв. см сечения жолоба. Если, например, в случае, крыши фиг. 182, общая ширина 36,0 м, а длина участка жолоба с уклоном в одну сторону 15 м, то поперечное сечение жолоба у трубы

что соответствует жолобу 16 см высоты и 17 см ширины. У начала жолоба высота его будет меньше. Для меньших зданий жолоб должен быть около 15 см ширины и не менее 7 см глубины, для больших от 20 до 25 см ширины и не менее 10 см глубины. Уклон должен быть на 1 пог. м около 5 до 10 мм.

Подвесные жолоба располагаются на крючьях из оцинкованного полосового железа около 30 мм ширины и 8 мм толщины, расставленных на расстоянии приблизительно в 1,0 м и прикрепленных к кровле, прогонам или стропилам. Соответственно уклону, крючья делаются разной высоты и имеют очертание по фиг. 183. При монтаже можно поступать так: сначала установить крючья — самый верхний и самый нижний, а затем по натянутому шнуру и остальные.

Края жолоба, для противодействия изгибу, выделываются с сильным валиком, который придает и всему жолобу большую жесткость. Укрепление жолоба к крючьям делается посредством пружин и крючков, которые к наружным концам крючьев приклепываются по фиг. 183.

Чтобы при переполнении жолоба или трубы вода не стекала в сторону здания, передпий край жолоба всегда устанавливается на 15 — 20 мм ниже, чем задний.

Форму жолоба лучше всего выполнять более или менее круглой; больше всего применяется обыкновенный полукруглый или висячий жолоб, как он изображен на фиг. 183. В следующих частях приводятся различные конструкции жолобов.

с) Водосточные трубы.

Водосточные трубы делаются, большей частью, из листового цинка толщиной 3/4 — 11/4 мм. Отверстие в свету берется около 3/4 наибольшего сечения жолоба, но не менее 12 см. Если есть опасение, что нижняя часть трубы может быть повреждена движением (подвод и проч.), то целесообразнее всего на высоту около 1,5 м делать ее из чугуна.

Количество, или, иначе, расстояние и местонахождение труб определяется архитектурным характером фасадных стен. Расстояния меняются от 10 до 20 м. Укрепление делается посредством оцинкованных хомутиков по фиг 183. Выше хомутов на трубе находятся выступы (носок), которыми труба опирается на хомут.

 

Если нашли ошибку то выделите 2-3 слова и нажмите Ctrl+Enter

Отправить ответ

avatar

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: