2.2.3. Конструкция и расчет узлов ферм из широкополочных тавров.

В фермах из широкополочных тавров пояса выполняют из широкополочных тавров, а решетку — из парных уголков.

Элементы решетки к поясам прикрепляют по возможности без фасонок к стенке тавра и только при необходимости к стенке встык приваривают фасонку.

Стыки поясов из широкополочных тавров, изготовленных в заводских условиях, осуществляются встык на сварке. При разных габаритных размерах профилей пояса в смежных панелях больший профиль пропускается за узел и стык осуществляется через вставку с плавным (уклон 1 : 5) переходом от большего сечения к меньшему, либо принимают аналогичное решение как в фермах из парных уголков. Монтажный стык поясов из широкополочных тавров выполняют с помощью листовых накладок на сварке или высокопрочных болтах. Типичные конструкции узлов ферм из широкополочных тавров показаны на рис. 20.6. и 21.3.

Рис.21.3 . Промежуточный узел со стыком пояса фермы с поясом из тавра и решеткой из парных уголков.

Пример 21.3. Требуется рассчитать и законструировать промежуточный узел, фермы с поясом из тавра и решеткой из парных уголков.

Расчетные длины и катеты сварных швов прикрепления сжатого и растянутого раскоса принимаем из примера 21.2.

Вопрос 21.1. (активизирующий) Как Вы думаете, почему промежуточный стык поясов выносится в панель и в какую именно и почему? (блок 3)

Ваш письменный краткий ответ	Скрытый правильный краткий ответ
	1. Промежуточный стык пояса выносится в панель с меньшим усилием, чтобы: а) пояс в панели с меньшим усилием можно было принять меньшего сечения (а следовательно, получить экономию материала); б) не перенапрягать фасонку в узле фермы и не усложнять конструкцию узла.

2.2.4. Конструкция и расчет узлов ферм с поясами из широкополочных двутавров и решеткой из прямоугольных гнутосварных профилей (гсп)

Особенностью узлов примыкания стержней решетки из прямоугольных гнутосварных профилей к поясам ферм из широкополочных двутавров является отсутствие фасонок, наличие, как правило, расцентровки и жесткое сопряжение стержней в узлах. Жесткость сопряжения учитывается при определении усилий в стержнях, а также учитываются геометрические расцентровки, превышающие 5 мм.

Стержни решетки примыкают к поясам впритык и обвариваются по контуру угловыми или стыковыми швами (рис. 21.4. ).

Стержни решетки из ГСП должны иметь размер из плоскости на 20 мм меньше ширины полки двутавра, а у стержней, образующих К-образный узел, размеры из плоскости не должны отличаться больше чем на 40 мм. Расстояния между сходящимися краями стержней решетки в узлах фермы должны быть достаточными для размещения расчетных размеров швов и зазора между швами не менее 5 мм и принимаются не менее 20 мм.

Для прикрепления элементов, обеспечивающих раскрепление поясов ферм из плоскости фермы ставятся ребра жесткости или диафрагмы. Они также бывают нужны для укрепления стенки или полок пояса в местах передачи на них местных воздействий от усилий в решетке. Ребра жесткости или диафрагмы имеют различное конструктивное решение в зависимости от их назначения.

Напряжения по контуру шва примыкания элементов решетки из ГСП 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 усилять наклонными планками 1 (рис.21.4.) или поперечными ребрами жесткости (рис. 21.4.)

Можно также применить фермы с поясами из широкополочных двутавров и решеткой из одиночных уголков повернутых на 45. В этом случае уголки решетки примыкают

непосредственно к поясам так, что их обушок опирается против стенки двутавра, а перья (полки) развернуты (рис. 21.4.). Такое решение не требует усиления полок двутавра в узле, что значительно упрощает изготовление конструкций.

Заводские стыки двутавров верхнего пояса могут выполняться в панели сваркой встык на расстоянии не менее чем 100 мм от края, примыкающего к стержню решетки. Укрупнительные монтажные стыки рекомендуется выполнять с накладками или с фланцами, соединяемыми высокопрочными болтами (рис. 21.4.).

Рис. 21.4. Промежуточные узлы и укрупнительные стыки в фермах с поясами из широкополочных двутавров и решеткой из прямоугольных гнутосварных профилей (ГСП)

Пример 21.5. Требуется рассчитать и законструировать промежуточный узел , фермы с поясом из широкополочного двутавра и раскосами из гнутосварных замкнутых профилей.

а) Расчет на отгиб полки под сжатым раскосом

Так как с= 68/2 = 34мм > 15мм, то расчет производим в соответствии с п. 16.8 [3].

Определяем несущую способность полки:

где γ_с = 0,9 – коэффициент условий работы, определяемый по табл. 6* [2];

- коэффициент влияния продольной силы в поясе;

F = -800 кН – продольная сила в поясе со стороны растянутого раскоса;

А = 52,8 см² – площадь поперечного сечения пояса;

R_y = R_yd = 250 МПа – расчетное сопротивление стали пояса и раскосов(С255);

d = 0,1м – ширина сжатого раскоса;

t_d = 0,004м – толщина стенки сжатого раскоса;

t = 0,01м – толщина полки поясного двутавра;

D = 0,2м – ширина полки пояса.

Поскольку N_пред>N_2-4, то несущая способность полки пояса под сжатым раскосом обеспечена.

б) Расчет на отгиб полки под растянутым раскосом

Определяем несущую способность полки:

где γ_с = 0,9 – коэффициент условий работы, определяемый по табл. 6* [2];

- коэффициент влияния продольной силы в поясе;

d = 0,08м – ширина растянутого раскоса;

t_d = 0,003м – толщина стенки растянутого раскоса;

t = 0,01м – толщина полки поясного двутавра.

Поскольку N_пред>N_4-5, то несущая способность полки пояса под растянутым раскосом обеспечена.

в) Расчет несущей способности стенки неподкрепленного двутаврового пояса.

Расчет производим в соответствии с п. 16.10 [3]. Определяем несущую способность стенки:

где γ_с = 0,9 – коэффициент условий работы, определяемый по табл. 6* [2];

- коэффициент влияния продольной силы в поясе;

t_w = 0,0065м – толщина стенки поясного двутавра;

t = 0,01м – толщина полки поясного двутавра;

t_d = 0,004м – толщина стенки сжатого раскоса.

Так как N_пред>N_2-4 = 212,1 кН, то несущая способность стенки пояса под сжатым раскосом обеспечена.

г) Расчет несущей способности поперечного сечения неподкрепленного двутаврового пояса под воздействием поперечной силы в узле.

Расчет производим в соответствии с п. 16.12 [3]:

- определяем поперечную силу в узле: ;

- определяем коэффициент ,

где σ = N_p/A = 800·10/52,8 = 151,5 МПа – продольное напряжение в панели пояса со стороны растянутого раскоса;

- определяем коэффициент ;

- определяем несущую способность пояса:

,

где R_s = 0,58·R_yn/γ_m = 0,58·255/1,025 = 144,3 МПа – расчетное сопротивление стали С255 срезу;

А = 52,8 см² – площадь поперечного сечения пояса;

t_w = 0,0065м – толщина стенки поясного двутавра;

t = 0,01м – толщина полки поясного двутавра;

r = 0,013м – радиус закругления профиля пояса для I 20К1.

Так как Q_пред = 167,6 кН>Q = 50,0 кН, то несущая способность поперечного сечения пояса обеспечена.

д) Расчет несущей способности сжатого раскоса в зоне примыкания к неподкрепленному двутавровому поясу.

Расчет производим в соответствии с п. 16.13 [3]. Определяем несущую способность сжатого раскоса в зоне примыкания к поясу:

,

где γ_d = 1,0 – коэффициент влияния знака усилия для сжатого раскоса;

A_d = 15,4см² – площадь поперечного сечения раскоса;

ξ = 0,14 – коэффициент, принятый для К – образного узла;

d = 0,1м – ширина сжатого раскоса;

t = 0,01м – толщина полки пояса.

Так как N_пред = 244,4 кН>N_2-4 = 212,1 кН, то несущая способность сжатого раскоса обеспечена.

е) Расчет несущей способности растянутого раскоса в зоне примыкания к неподкрепленному двутавровому поясу.

Определяем несущую способность растянутого раскоса в зоне примыкания к поясу:

,

где γ_d = 1,2 – коэффициент влияния знака усилия для сжатого раскоса;

A_d = 9,27см² – площадь поперечного сечения раскоса;

ξ = 0,14 – коэффициент, принятый для К – образного узла;

d = 0,08м – ширина растянутого раскоса;

t = 0,01м – толщина полки пояса.

Так как N_пред = 118,1 кН>N_4-5 = 70,7 кН, то несущая способность растянутого раскоса обеспечена.

ж) Проверка несущей способности сварных швов, прикрепляющих элементы решетки к поясу.

Сварку принимаем полуавтоматическую, проволокой СВ-08А по ГОСТ 2246-70*. В соответствии с табл. 38* [2] назначаем минимальные катеты сварных швов, прикрепляющих раскосы к поясу - k_f = 4мм.

Проверку производим в соответствии с п. 16.14 [3]:

- определяем несущую способность сварного шва, прикрепляющего сжатый раскос к поясу:

,

где d_b = d = 0,1м – размеры поперечного сечения сжатого раскоса.

Так как N_2-4 = 212,1 кН < N_пред = 281,6 кН – несущая способность сварного шва обеспечена;

- определяем несущую способность сварного шва, прикрепляющего растянутый раскос к поясу:

Так как N_4-5 = 70,7 кН < N_пред = 225,3 кН – несущая способность сварного шва обеспечена.