17. Конструктивное оформление и расчет узлов ферм

Фермы из парных уголков

В фермах со стержнями из двух уголков, составленных тавром, узлы проектируют на фасонках, которые заводят между уголками. Стержни решетки прикрепляют к фасонке фланговыми швами (рис. 7.15, а).

Усилие в элементе распределяется между швами по обушку и перу уголка обратно пропорционально их расстояниям до оси стержня.

Концы фланговых швов для снижения концентрации напряже­ний выводят на торцы стержня на 20 мм (рис. 7.15, а). К поясу фасонки рекомендуется прикреплять сплошными швами минимальной толщины. Фасонки выпускают за обушки поясных уголков на 10...15 мм (рис. 7.15, б). Швы, прикрепляющие фасонку к поясу, при отсут­ствии узловых нагрузок рассчитывают на разность усилий в смеж­ных панелях пояса (рис. 7.15, б).

В месте опирания на верхний пояс прогонов или кровельных плит (рис. 7.15, в) фасонки не доводят до обушков поясных угол­ков на 10...15 мм.

Если к узлу приложена сосредоточенная нагрузка (рис. 7.15, в), то швы, прикрепляющие фасонку к поясу, рассчитывают на совместное действие продольного усилия (от разницы усилий в поясах) и сосредоточенной нагрузки.

Прочность шва проверяют на совместное действие усилий. При расчете узлов обычно задаются k_f и определяют требуемую длину шва.

Крепление накладок к поясным угол­кам следует рассчитывать из условия равнопрочности на полное усилие, которое может выдержать накладка.

Для обеспечения совместной работы уголков их соединяют про­кладками. Расстояние между прокладками должно быть не более 40J для сжатых элементов и 80J для растянутых, где J - радиус инерции одного уголка относительно оси, параллельной прокладке.

Фермы из одиночных уголков

В фермах из одиночных уголков многие узлы можно проектиро­вать без фасонок, и элементы решетки прикреплять непосредствен­но к полкам поясных уголков. Это позволяет уменьшить количество сборочных деталей и упростить изготовление конструкций. Кроме того, отсутствие щелей и зазоров (как это имеет место в фермах из парных уголков) повышает коррозионную стойкость, поэтому при­менение таких ферм особенно целесообразно в сооружениях с по­вышенной агрессивностью среды.

Фермы с поясами из широкополочных двутавров

Напряжения по контуру шва примыкания элементов решетки распределяются неравномерно, так как двутавр одностенчатый, а элементы решетки двустенчатые и жесткость постели по ширине пояса меняется. Поэтому при значительных усилиях в элементах решетки узел приходится усиливать наклонными планками 7 (рис. 7.25, а) или поперечными ребрами жесткости 2 (рис. 7.25, б).

Разработаны также фермы с поясами из двутавров и решеткой из одиночных уголков. Уголки решетки примыкают непосредственно к поясам так, что их обушок опирается против стенки двутавра, а пе­рья развернуты (рис. 7.25, г). Такое решение не требует усиления узла, что значительно упрощает изготовление конструкций.

Монтажные стыки ферм удобнее всего выполнять фланцевыми. В узлах сжатого пояса фланцы соединяют обычными, а в узлах рас­тянутого пояса - высокопрочными болтами (рис. 7.25, в).

Фермы из круглых труб

В фермах из круглых труб применяют в основном электросвар­ные трубы диаметром от 40 до 530 мм. Из условия местной устойчи­вости тонкостенность сечений не должна превышать для поясов 30...35, для элементов решетки 80...90.

Для предотвращения коррозии внутренние полости труб должны быть герметизированы.

Фермы из гнутосварных замкнутых профилей (ГСП) проектиру­ют с бесфасоночными узлами (см. рис. 7.3, а, 7.28). Для упрощения конструкции узлов лучше принимать треугольную решетку без до­полнительных стоек, при которой в узлах к поясам примыкает не более двух элементов.

Толщину стенок стержней ферм не следует принимать менее 3 мм. В одной ферме не должны применяться профили одина­ковых размеров сечения, отличающиеся толщиной стенок менее чем на 2 мм.

Ширину стержней решетки (из плоскости конструкции) жела­тельно принимать возможно большей, но не более величины из условия наложения продольных сварных швов (рис.7.28) и не менее 0,6 поперечного размера пояса В для предотвраще­ния продавливания пояса.

Углы примыкания раскосов к поясу должны быть не менее 30° для обеспечения плотности участка сварного шва со стороны ост­рого угла. Следует избегать пересечения стержней решетки в узлах во избежание двойной резки концов стержней.

Гибкость стержней решетки в плоскости фер­мы значительно больше гибкости пояса, поэтому узловой момент воспринимается в основном поясом.

Подбор сечения элементов ферм из ГСП производят с учетом в необходимых случаях моментов. Для сжатых элементов должна быть проверена местная устойчивость стенки, как для коробчатого профиля.

В узлах ферм помимо расчета сварных швов необходимо прове­рить также стенку пояса на продавливание (вырывание) в местах крепления решетки, а боковые грани пояса - на местное выпучива­ние.

Сварные швы, прикрепляющие стержни решетки к поясам, рас­считывают как стыковые, при этом зазор (рис. 7.28, а) из условия удобства наложения швов должен быть не меньше 10...20 мм.

Заводские стыки поясов проще всего выполнять сваркой встык на остающейся подкладке аналогично стыкам круглых труб (см. рис. 7.27). Для монтажных стыков лучше всего использовать фланцевые соединения на болтах (рис. 7.28, б, в). При этом в стыках сжатого пояса можно применить обычные болты, а для растянутого исполь­зовать высокопрочные с предварительным натяжением.

Усилие предварительного напряжения болтов должно быть на 10 % больше усилия в стыке при расчетных нагрузках. Это необходимо для пре­дотвращения раскрытия стыка и образования зазора.