Пермяков В.О., Белов I.Д. Металеві конструкції ферми

Подождите немного. Документ загружается.

131

консольних моментів:

300

12200

⋅

кН∙см.

Тоді необхідна товщина листа А при його довжині

120

мм

5,2

2412

3006M6

⋅

=≥

см.

Беремо 28

t мм. При чотирьох болтах несуча здатність

кожного з них при умові симетричного їх розташування відносно

осі дії сили Н має бути не менше ніж 50

200

кН. Звідси

необхідний діаметр болта:

0,2

1614,3

504

⋅

см.

Беремо болти діаметром 20 мм. Після визначення необхідно

перевірити їх розташування у з’єднанні. Констатуємо, що всі

розміри обрані правильно.

3.8. Монтажні вузли

Ферми прольотами більше ніж 18 м виготовляють на заводах

у вигляді двох – трьох елементів для зручності транспортування до

будівельного майданчика. Після доставки цих елементів

виконується їх збирання в монтажних вузлах, конструктивне

рішення яких залежить від типу перерізів елементів ферми.

Головною вимогою щодо монтажних вузлів залишається

забезпечення їх міцності не меншої ніж міцність кожного з

відправних елементів, враховуючи той факт, що ці вузли

розташовані в середині прольотів ферм, де зусилля в поясах

досягають значної величини.

Приклад 3.8.1. Розрахувати монтажний вузол верхнього пояса

ферми з парних кутиків на розрізній фасонці (див. рис. 2.5) при

132

таких вихідних даних верхній пояс запроектований з 2∟125х9

(

370

−

кН), товщина напівфасонок 10

t мм, сталь С 245

( 24

R кН/см

, 18

R кН/см

Зусилля в елементах пояса N в місці розриву кутиків мають

бути сприйняті умовним тавровим перерізом, який складається з

горизонтальних накладок і ділянки фасонки довжиною (по висоті

вузла), що дорівнює подвоєній ширині вертикально розміщених

полок поясних кутиків. Сумарна площа накладок (їх дві на рис. 2.5),

що входять до цього перерізу, з урахуванням збільшення зусилля N

на 20 % за рахунок нечіткості роботи стика визначається за

формулою (2.5):

∑

=⋅⋅−

⋅

≥ 161,05,122

3702,1

A см

Беремо ширину кожної з накладок на 15 мм більше за ширину

полки кутика (для можливості розміщення монтажних швів), а саме

140 мм. Тоді їх товщина повинна бути 57,0

214

⋅

см. Беремо

товщину накладок 6 мм, тобто площа кожної з них складає

⋅

см

Враховуючи рекомендації, що викладені в п. 2.2 щодо

призначення розмірів вертикальних накладок, призначаємо їх

товщину – 10 мм, а ширину – 140 мм з урахуванням необхідності

розміщення монтажних болтів, діаметр яких, як правило, дорівнює

20 мм; зазору між напівфасонками – 20 мм і товщини

перпендикулярної фасонки, яка служить для кріплення в’язей – 10

мм (

140

⋅

мм). Висоту вертикальних накладок

беруть по більшому зі значень, одержаному за трьома умовами:

- по включенню фасонки в роботу стика

25012522

⋅

≥

bh мм;

- по конструктивним міркуванням

250

≥

h мм;

133

- по розміщенню зварних швів, що прикріплюють накладки

до напівфасонок. Ці шви розраховують на більше з двох зусиль

(беруть 5,357,0

⋅

k мм):

8,40248,163702,12,1

⋅

−

∑

⋅

−

⋅

RANN кН;

2223702,15,02,15,0

⋅

NN кН.

Тоді

6,181

1835,02

222

⋅⋅

=≥

см.

Остаточно беруть висоту вертикальних накладок 250 мм.

Довжину горизонтальних накладок призначають за умови

розміщення зварних швів, якими вони кріпляться до полок кутиків.

Зусилля, що сприймається швами на один бік від стика,

визначається за несучою здатністю цих накладок

∑

⋅

RA .

При 5,357,0

⋅

k мм:

171

1835,04

248,16

⋅⋅

⋅

см.

Таким чином довжина кожної з накладок з урахуванням

ширини вертикальної накладки 140 мм і зазорів між нею і торцями

кутиків 40 мм дорівнює

560

170

140

170

мм.

Монтажний стик нижнього пояса розраховується ідентично.

Приклад 3.8.2. Розрахувати монтажний стик верхнього пояса

ферми з поясами з таврів на високоміцних болтах при

таких вихідних даних: верхній пояс запроектований з таврів

17,5 ШТ1 (

650

−

кН, висота тавра 169,3 мм, ширина

полки 250 мм, товщина стінки 8,5 мм, а полки – 12,8 мм),

сталь С245 ( 24

R кН/см

), матеріал болтів 40Х „селект”

( 77

R кН/см2), діаметр болтів 20 мм ( 45,2

A см

), коефі-

цієнти тертя

, 12,1

Монтажний стик перекривається трьома горизонтальними

накладками по полиці та двома вертикальними по стінці. Сумарна

площа всіх накладок має бути не менше

∑

⋅

≥ 5,32

6502,1

A см

134

Візьмемо верхню горизонтальну накладку з листа 230х6 мм,

дві нижні (під полкою) – по 100х6 мм і дві вертикальні – по 120х6 мм

(рис. 3.15). Сумарна площа накладок:

⋅

см

>32,5 см.

Необхідну кількість високоміцних болтів розраховуємо

виходячи з несучої здатності кожної групи накладок.

12.8

169.3

8.5

100 100

16.75

250

230

130

30 60 60 30

380

120

Рис. 3.15. Монтажний стик верхнього пояса

на високоміцних болтах

Несуча здатність поясних накладок

(

)

2,619246,01026,023

⋅

кН,

а вертикальних накладок

345

⋅

кН.

Розрахункове зусилля, що сприймається одним болтом

діаметром 20 мм при коефіцієнті умов роботи з’єднання 0,9

(попередньо вважаємо, що кількість болтів менше 10) і при двох

площинах тертя дорівнює:

3,1272

12,1

42,0

45,29,077 =⋅⋅⋅=

кН.

Тоді необхідна кількість болтів з кожного боку від стика для

горизонтальних накладок:

686,4

3,127

2,619

→=

болтів,

135

для вертикальних накладок:

371,2

3,127

6,345

→=

болта.

Розміщуємо розрахункову кількість болтів по довжині

накладок – два ряди болтів по полицям. При зазорі між

таврами 20 мм мінімальна довжина дорівнює:

(

)

(

)

36420203,12032203,12203,1323,12

⋅

ddd мм.

Беремо довжини всіх планок – 380 мм.

Запитання для самоконтролю

1. На прикладі проміжного вузла нижнього пояса ферми парних

кутиків опишіть порядок його конструювання.

2. В яких випадках і яким чином утворюються заводські стики

елементів різного перерізу?

3. Яким чином визначають розміри вузлових фасонок у фермах з

елементами арних кутиків?

4. На прикладі одного з вузлів ферми з елементами парних

кутиків покажіть різницю в конструюванні при використанні

зварювання і болтів для кріплення елементів до фасонок.

5. Для чого змінюють розміри перерізів по довжині поясів і як

утворюється такий вузол у фермах з поясами парних кутиків?

6. Які існують варіанти і як конструюються монтажні вузли

ферм з елементами парних кутиків?

Глава 4. ПРОГОНИ

4.1. Призначення і типи прогонів

Прогони призначені для сприймання навантажень від покрівлі

та передачі їх на конструкції, які розташовані нижче – кроквяні

ферми, ригелі поперечних рам каркаса тощо. До прогонів

закріплюють несучі елементи покрівлі, серед яких найбільш

розповсюдженими є сталеві профільовані листи. Саме несуча

здатність останніх диктує крок прогонів, який, як правило, не

перевищує розміри панелей верхнього пояса кроквяних ферм.

136

Прогони працюють як балки за розрізною або нерозрізною

схемою. Їх розраховують на дію постійних (власна вага всіх

елементів покрівлі) та тимчасових (атмосферні впливи,

технологічне обладнання) навантажень. Сумісна дія цих

навантажень відноситься до основного сполучення і розрахунок

ведеться з урахуванням відповідних коефіцієнтів, установлених

нормами проектування [5]. У разі наявності вітрового відсосу

(негативного тиску вітру) необхідно виконати перевірку на цей вид

навантаження.

Прогони, що закріплюються до вузлів поперечної в’язевої

ферми покриття (див. п. 1.4) одночасно відіграють роль в’язевих

розпорок, сприймаючи поздовжні зусилля, що виникають

від дії горизонтальних навантажень, прикладених вздовж будівлі

(див. п. 1.9).

Жорсткість прогонів перевіряється під дією нормативних

навантажень. Відносний розрахунковий прогин обмежується

граничним значенням 1/250.

Як правило, прольот прогонів не перевищує 12 м. Тип і форма

прогонів обирається за економічними міркуваннями, пов’язаними з

технологічними можливостями виготовлення, наявністю і вартістю

вихідних матеріалів, трудомісткістю виготовлення, типом

огороджуючих конструкцій тощо. За формою прогони бувають

суцільними (з холодногнутих або гарячекатаних профілів) та

наскрізними.

4.2. Суцільні прогони

Основними типами перерізів прогонів з гарячекатаних

профілів є швелери за ГОСТ 8240 та двотаври за ГОСТ 8239

(рис. 4.1, а).

Для виготовлення прогонів з холодногнутих профілів

використовуються гнуті швелери за ГОСТ 8278, С-подібні

рівнополичкові гнуті профілі за ГОСТ 8282, зетові (ГОСТ 13229) та

коритоподібні (ДСТУ 2252-93) профілі (рис. 4.1, б). Крім того, в

Україні представлений ряд холодногнутих профілів, які

постачаються, в основному, країнами Європи за європейськими

(EN 10204), німецькими (DIN 50049) та іншими нормативними

документами (рис. 4.1, в).

137

Рис. 4.1. Перерізи профілів для виготовлення прогонів

З метою підвищення ефективності використання матеріалу

гарячекатаних профілів можуть бути застосовані прогони із

перфорованою стінкою. Для цього стінку прокатного двотавра або

швелера розрізають за зигзагоподібною лінією з регулярним

кроком з наступним зварюванням у стик обох половинок по

виступаючих кромках (рис. 4.2).

Рис. 4.2. Компоновка двотавра з перфорованою стінкою

а − схема розпуску вихідного двотавра;

б − схема готового наскрізного двотавра

a) б)

в)

h h/2

k b a k

h h

a a

138

Внаслідок такої операції збільшується висота профілю,

матеріал концентрується ближче до крайніх волокон, що підвищує

такі геометричні характеристики перерізу як момент інерції та

момент опору. У результаті при зміні висоти стінки в 1,5 рази,

несуча здатність перфорованого двотавра або швелера на 30 – 50%

перевищує цей показник для вихідного профілю.

Прогони в покриттях з похилим або плоским покрівельним

настилом розміщують з кроком 3 м з обпиранням у вузлах

кроквяних ферм. В окремих випадках, за наявності великих

місцевих снігових відкладень, у місцях перепаду профілю пок-

риття – крок прогонів 1,5 м, що потребує постановки у фермах

додаткових шпренгелів. У фермах, де передбачена робота верхніх

поясів на позацентровий стиск, прогони розміщують поза вузлами.

Прогони закріплюють до поясів ферм за допомогою

приварених коротишів, планок, гнутих листів (рис. 4.3).

Розріз А-А

Рис. 4.3. Опорні кріплення прогонів

При нахиленому розміщенні площини найбільшої жорсткості

прогона швелероподібні профілі треба орієнтувати кінцями полиць

до гори по схилу, тому що таке розташування забезпечує кращі

умови обпирання і зменшує крутіння прогону, яке виникає

внаслідок позацентрового прикладання навантаження відносно

центра згину перерізу.

За статичною схемою роботи прогони бувають розрізними або

нерозрізними. Розрахункові зусилля в них визначають як і при

розрахунку балок залежно від розрахункової схеми і кількості

прольотів (табл. 4.1).

139

Таблиця 4.1

Розрахункові зусилля в балках

Момент Поперечна сила Опорна реакція

Найменування і схема

з позначенням прогонів

Позна-

чення

Вели-

чина

множ-

ника,

Позна-

чення

Вели-

чина

множ-

ника, ql

Позна-

чення

Вели-

чина

множни

ка, ql

Віднос-

ний про-

гин від

рівномір-

но розпо-

діленого

наванта-

ження,

EIx

Розрізна балка

0,125

0,5

0,013

Нерозрізна двопрольотна

балка

М1

МВ

0,070

-0,125

Q1В

0,375

-0,625

0,375

1,250

0,0052

Нерозрізна трипрольотна балка

М1

МВ

М2

0,080

-0,100

0,025

Q1В

Q2В

0,400

-0,600

0,500

0,400

1,100

0,00677

0,00052

Нерозрізна

чотирипрольотна балка

М1

МВ

М2

МС

0,077

-0,107

0,037

-0,071

Q1В

Q2В

Q2С

0,393

-0,607

0,536

-0,464

0,393

1,143

0,926

0,0063

0,0019

Нерозрізна

п’ятипрольотна балка

М1

МВ

М2

МС

М3

0,078

-0,105

0,033

-0,079

0,046

Q1В

Q2В

Q2С

Q3С

0,395

-0,605

0,526

-0,474

0,500

0,393

1,132

0,974

0,00646

0,0015

Нерозрізна нескінченна балка

Мпр1

Мпр

Моп

0,078

0,042

-0,083

Qоп

0,500

І=К=L=M

1,000

0,0078

0,00264

140

Конструктивно нерозрізність досягається шляхом напускання

на опорі одного прогону на інший або установки накладок, зокрема

з профілю подібного перерізу (рис. 4.4). У результаті більший

прольотний опорний згинальний момент сприймається збільшеним

перерізом при одночасному зменшенні згинального моменту в

прольоті. Виходячи з епюри моментів загальну довжину напуска

можна взяти (0,1 – 0,2) l. Для багатопрольотної балки згинальний

момент у крайньому прольоті приблизно у два рази більший ніж у

інших прольотах, тому в цих прольотах необхідно збільшувати

переріз прогонів, що досягається шляхом установлення подвійних

профілів.

0,1 L

0,1L

б)

0,8L

0,1L

0,1 L 0,1 L

0,2 L

а)

Рис. 4.4. Стики прогонів:

а – внапусток у багатопрольотному прогоні;

б – внапусток у двопрольотному прогоні;

в – варіант улаштування нерозрізних

прогонів за допомогою з’єднувальної накладки

Суцільні прогони, що використовуються в скатних покриттях,

сприймають навантаження в перпендикулярному і паралельному

схилу напрямках. Внаслідок малої жорсткості перерізу в напрямку

скатної складової прогони розкріплюють в цьому випадку тяжами,

накладка