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

Подождите немного. Документ загружается.

2.4. Ферми з поясами з широкополичкових двотаврів

Вузли ферм з поясами з широкополичкових двотаврів та з

решіткою зі замкнених гнутозварних профілів виконують

безфасонковими. Примикання розкосів до плоских граней поясів

забезпечують косим різом торця гнутозварного елемента з кутом

нахилу, що дорівнює куту нахилу розкосу до пояса. Для

розміщення зварних швів відстані між суміжними кромками

елементів решітки в рівні їх примикання до пояса мають бути більш

ніж 20 мм. Тому при необхідності слід вдаватися до розцентру-

вання осей розкосів. Якщо вузлові ексцентриситети при цьому не

перевищують 0,1 висоти пояса, то їх можна не враховувати, а при

більших ексцентриситетах розрахунок ферми слід виконувати з

урахуванням вузлових моментів (див. п. 1.6).

Згинальні моменти від вузлових ексцентриситетів та

жорсткості вузлів при перевірці міцності елементів ферм зі

сталим знаком поздовжнього зусилля та при відсутності

поперечного навантаження на стержень допускається враховувати

за формулою [4]:

γ≤+ 3.1

, (2.7)

де N та М – відповідно розрахункові поздовжня сила та згинальний

момент; А та W – відповідно площа поперечного перерізу та момент

опору.

Значення моментів від вузлових ексцентриситетів мають

задовольняти умову:













−≤

, (2.8)

де W

, A

, R

– відповідно момент опору, площа перерізу та

розрахунковий опір сталі однієї з панелей пояса розцентрованого

вузла.

Для запобігання несприятливої концентрації місцевих

напружень доцільно у вузлі стикувати не більше двох елементів

решітки, зберігаючи між їх суміжними окрайками відстань,

достатню для розміщення поперечних зварних швів (рис. 2.9, в).

При наявності третього примикаючого елемента (стояка) його

кріплять не до поясів, а до розкоса, переважно до розтягнутого

(рис. 2.9, г). Кріплення стояка виконують впритул через листову

прокладку, яка потрібна внаслідок малої товщини стінки перерізу

розкосу.

Для забезпечення несучої здатності вузлів полиці двотаврів

слід підкріпляти поздовжніми похилими ребрами, довжина яких не

менша ніж на 10 t

– товщина ребра) в кожен бік не перевищує

відстань між зовнішніми кромками розкосів. При передачі на

верхній пояс значних зосереджених сил (наприклад, при обпиранні

залізобетонних плит) та при товщині стінки двотавра не більше ніж

8 мм у вузлах встановлюють поперечні ребра з пригонкою їх до

нижньої полиці двотавра (рис. 2.9, в, д). При наявності похилих

ребер несучу здатність ділянки стінки двотаврового пояса, що

відповідає примикаючому елементові решітки, перевіряють за

формулою [4]:

γγγ≤+

sin

wydc

, (2.9)

де d – висота перерізу розкосу; t

– товщина стінки двотавра,

α – кут нахилу розкосу.

Коефіцієнт впливу знака зусилля в примикаючому елементі

дорівнює 1,2 при розтязі та 1,0 в решті випадків. Коефіцієнт

впливу поздовжньої сили в поясі

дорівнює

−5,1 , якщо пояс

стиснутий при

> 0,5 (σ – нормальне напруження в перерізі

пояса) та 1,0 – в решті випадків.

Зварні шви, що закріплюють елемент решітки до пояса,

розраховують як стикові при наявності установчого зазору, який

дорівнює 0,5-0,7 товщини стінки елемента, що примикає, та при

повному проплавленні стінки профілю. Сумарну довжину швів

визначають за периметром косого різу розкосу.

Рис. 2.9. Вузли ферм з поясами з широкополичкових двотаврів:

а, б – опорні; в, г, д – проміжні; є, ж, і – монтажні

Монтажні вузли ферм виконують з накладками (рис. 2.9, ж)

або з фланцями (рис. 2.9, є, і), які з’єднуються з поясами

високоміцними болтами та розраховуються на зусилля, що діють у

відповідних поясах ферми.

Обпирання ферм з паралельними поясами здійснюють зверху

або збоку колони з передачею опорної вертикальної реакції через

опорний фланець на опору (рис. 2.9, б). Для трикутних ферм

спирання можливе тільки зверху на опору через опорну плиту

(рис. 2.10, а), розрахунок якої виконують згідно рекомендаціям, що

викладені в п. 2.2.

Рис. 2.10. Опорні вузли трикутних ферм:

а – з поясами з широкополичкових двотаврів;

б, в – із трубчастих елементів

2.5. Ферми з труб

Вузлові сполучення трубчастих елементів ферм виконують

без фасонок з герметизацією внутрішніх запон замкнених профілів

від вологи та пилу, що сприяють корозії. Для цього торці стиків та

відкриті торці поясів мають мати заглушки з щільними зовнішніми

швами, а торці розкосів решітки вирізають без або зі зняттям

кромок для забезпечення щільності зварних швів. При відсутності

обладнання для фігурного різання торців труб, ферми можуть бути

виготовлені зі сплющенням кінців стержнів решітки (рис. 2.11, а)

або з фасонками (рис. 2.11, б).

У типових фермах (рис. 2.12) розкоси приварюють впритул до

пояса з додержуванням зазору між кромками суміжних елементів

решітки не менше ніж 20 мм. Якщо при цьому вузлові

ексцентриситети виявляться розміщеними з одного боку від осі

пояса та не перевищують 0,1Д, то допускається не враховувати

вузлові моменти, що виникають. У протилежному випадку

необхідно уточнювати розрахункові зусилля за рахунок наявності

вузлових моментів (див. п. 1.6).

Рис. 2.11. Вузли трубчастих ферм:

а – з труб, що містять сплющені кінці; б – на фасонках

Стояки решітки, як правило, виконують з попередньо

сплющеними та обрізаними відповідним чином торцями. Торець,

що примикає до верхнього пояса, сплющується перпендикулярно

до його осі та має напівкруглий виріз діаметром, що дорівнює

діаметру труби пояса (рис. 2.12, д). Кріплення стояка здійснюється

зварюванням, при цьому крайня кромка стояка розміщується вище

осі пояса. У вузлі нижнього пояса, де примикають два розкоси,

сплющення торця стояка виконують паралельно осі пояса, а його

крайню кромку не доводять до краю поясної труби приблизно на

10-20 мм (рис. 2.12, г). Кріплення виконують приваркою стояка до

стінок розкосів, для чого в частині, що сплющена, передбачають

похилі різи, паралельні осям розкосів.

При наявності обробки кромок трубчастого розкосу зварний

шов, що закріплює його до пояса, розглядають як стиковий та його

несучу здатність перевіряють за формулою (2.3).

У місцях передачі на верхній пояс зосереджених сил від

несучих елементів покрівлі передбачають опорні столики з

фігурними різами нижнього торця (для можливості приварю-

вання до пояса) та з горизонтальним різом верхнього торця

(для приварювання опорної плити). Варіюючи висотою столиків,

можна забезпечити необхідний нахил покрівлі.

Розрахунок вузлів, які складаються з трубчастого пояса та

елементів, що до нього примикають без перетину один з одним,

полягає в перевірці на місцевий згин (проминання) стінки пояса та

міцності трубчастих елементів решітки [4].

Монтажний стик верхнього пояса ферм з труб здійснюють на

фланцях, а нижнього − на підкладному кільці (рис. 2,12, є, ж).

Підкладне кільце являє собою відрізок труби діаметром, що

дорівнює внутрішньому діаметру пояса, який стикується. Підкладне

кільце забивають у поясний елемент однієї напівферми на половину

його довжини, яка дорівнює 40-50 мм. Кінець кільця, що стирчить,

служить для приєднання елемента іншої напівферми. Після

стикування шов на підкладному кільці заварюють, стик

перекривають накладками, конфігурація яких забезпечує необхідну

довжину швів, визначаючи її за формулою (2.4).

Типовим проектом передбачено вільне обпирання ферм на

колону (рис. 2.12, а, б). При інших схемах ферм можливі вузли

сполучення ферм з опорою показані на (рис. 2.10, б, в).

1 - 1

Торець

строгати

2 - 2

3535

200

3 - 3

4 - 4

á20

~500

Опорний

столик

200

5 - 5

40...50

Рис. 2.12. Вузли типової трубчастої ферми: а, б – опорні; в, г, д – проміжні; є, ж − монтажні

2.6. Ферми з гнутих профілів

У фермах, елементи яких проектують із замкнених

гнутозварних профілів, примикання розкосів до плоских граней

поясів забезпечують косим різом торців стержнів під кутом, що

дорівнює куту нахилу розкосу. Ферми (див. рис. 1.6, в), що

призначені для безпрогонного обпирання сталевого профільованого

настилу, який закріплюють на верхніх поясах самонарізними

болтами, дюбелями або точковим зварюванням, мають трикутну

решітку. Тому до кожного вузла, за виключенням опорних,

примикає тільки два розкоси, відстань між швами кріплення яких

має бути не менше ніж 20 мм. Обпирання ферм передбачено в рівні

верхнього пояса (рис. 2.13, а) через опорне ребро, що приварюють

до торця поясного елемента. Для запобігання розвитку корозії

всередині коробчастих перерізів у торцях нижніх поясів

влаштовують заглушки (рис. 2.13, б).

Розрахунок безфасонкових вузлів включає перевірки:

горизонтальних стінок поясів на продавлювання (при стиснутому

розкосі) або виривання на ділянках контакту з розкосами, що

розтягнуті; несучої здатності ділянки бокової стінки пояса,

паралельної площині вузла, у місці приєднання стиснутого розкосу;

несучої здатності розкосів у зоні примикання до пояса; міцності

зварних швів, що прикріпляють розкоси до пояса [4].

При примиканні до пояса двох елементів решітки із

зусиллями різних знаків (рис. 2.13, б, в), а також одного елемента в

опорному вузлі (рис. 2.13, а) несуча здатність пояса на продавлю-

вання (виривання) перевіряється для кожного розкосу за формулою:

(

)

α+

++γγγ

≤+

sin)8.14.0(

M5.1

fbc

DfcbtR

ydc

, (2.10)

де N та М − зусилля в елементі, що примикає, від основних впливів

в перерізі на рівні полиці пояса (момент, що виникає від жорсткості

вузлів не враховують); с − половина відстані між суміжними

поперечними стінками сусідніх розкосів або поперечною стінкою

розкосу та опорним ребром;

sindb − довжина лінії

примикання розкосу до пояса вздовж осі пояса; α − кут примикання

розкосу до пояса;

(

)

2/dDf

−

; D та d − висоти перерізів у

площині ферми відповідно пояса та розкосу; t − товщина стінки

пояса. Коефіцієнт

дорівнює 1,2 при розтязі та 1,0 для інших

випадків.

Торець

строгати

1в д

в20

2cá20

1 - 1

Рис. 2.13. Вузли типової ферми із замкнених

гнутозварних профілів:

а – опорний; б – верхнього пояса;

в – нижнього пояса; г, д – монтажні

Коефіцієнт впливу поздовжньої сили в поясі

визначається

для стиснутого пояса (для розтягнутого

= 1,0) при

> 0,5 за

формулою:

−=γ 5.1

, (2.11)

де F − поздовжня сила в поясі, що діє з боку розтягнутого розкосу;

А − площа поперечного перерізу пояса.

При достатньо великих діаметрах (

>0,85) продавлювання

пояса стиснутим розкосом утруднено, проте виникає можливість

вичерпання несучої здатності вузла від випинання бокової стінки

пояса. Її несучу здатність слід перевірити за формулою:

≤

sin

2 tdkR

ytc

, (2.12)

де

− коефіцієнт впливу тонкостінності поясів, що дорівнює

0,8 при 25≥

та 1,0 у решті випадків; k − коефіцієнт зниження

несучої здатності ділянки стінки пояса як стиснутої пластинки, яка

працює в пружній або пружно-пластичній стадії.

Коефіцієнт k визначається співвідношенням критичного

напруження втрати місцевої стійкості до розрахункового опору

сталі R

. Для сталей з R

≤ 400 МПа при відношеннях D/t ≥ 40,

k = 1. При більш тонкостінних профілях k визначають за

формулами, відповідно до трьох областей, що показані на рис. 2.14

залежно від D/t та R

. Несучу здатність розкосів у зоні примикання

до пояса при кутах нахилу 40° – 50° перевіряють за формулою:

013.01

M5.0

AkR

dyddc

≤+ (2.13)

де k – коефіцієнт, що визначається за даними рис. 2.14 залежно від

тонкостінності розкосу d/t та розрахункового опору сталі елемента

решітки R

; А

– площа перерізу розкосу.

Зварні шви, що прикріплюють елементи решітки до пояса,

перевіряють так:

( )

wfwfc

ddk

N γγ≤

+αβ

⋅+

sin/2

/01.075.0

M0.5

, (2.14)