13.4. Расчетная длина стержней

Расчетная длина стержней принимается в зависимости от условий закрепления. СНиП II-23-81* устанавливает следующие расчетные длины:

в плоскости фермы:

• для поясов l_ef^x = l;

• для опорных раскосов и стоек l_ef^x = l;

• для прочих элементов решетки l_ef^x = 0,8 l;

из плоскости фермы:

• для всех стержней l_ef^y = l₁, где l₁ – расстояние между узлами, закрепленными от смещения из плоскости фермы. Элементами, закрепляющими пояс, могут быть кровельные панели, прогоны, связи и распорки.

В фермах с решеткой, имеющей промежуточные закрепления (шпренгельной, перекрестной), расчетная длина элементов решетки в плоскости фермы равна расстоянию от центра узла пояса до точки пересечения элементов.

13.5. Предельная гибкость элементов ферм

С целью ограничения возможности потери устойчивости в сжатых, а также развития колебаний в растянутых стержнях, нормы ограничивают значения гибкости элементов ферм.

Для сжатых элементов:

• для поясов, опорных раскосов и стоек 180-60 ;

• для прочих элементов решетки 210-60 .

Здесь , но не менее 0,5.

Для растянутых элементов ферм:

• для поясов, опорных раскосов и стоек при статической нагрузке 400 при динамической нагрузке 250;

• для прочих элементов решетки при статической нагрузке 400, при динамической нагрузке 350.

При статических нагрузках гибкость растянутых элементов ограничивается только в вертикальной плоскости. Если растянутые элементы предварительно напряжены, то их гибкость не ограничивается.

13.6. Типы сечений стержней легких ферм

До настоящего времени наиболее распространенным сечением элементов ферм является тавровое, составленное из двух уголков. Кроме того применяются следующие сечения: из двух швеллеров, двутавровое, из одиночного уголка, из труб и др. (рис. 53).

Рис. 53. Типы сечений элементов легких ферм:

а – трубчатое сечение; б – прямоугольное гнутозамкнутое сечение; в,г,д,е – из двух уголков; ж – из одиночного уголка; и – тавровое сечение; к – двутавровое сечение; л – из двух швеллеров

По расходу стали для сжатых стержней ферм наиболее эффективным является тонкостенное трубчатое сечение. Применение труб в фермах дает экономию стали до 2025 %. Большим преимуществом круглых труб является хорошая обтекаемость, поэтому ветровое давление на них меньше, они более стойки против коррозии, их легко очищать и окрашивать. Однако трудности сопряжения элементов из круглых труб, более высокая стоимость по сравнению с другими типами профилей ограничивают их применение.

Сжатые элементы ферм следует проектировать равноустойчивыми в двух взаимно перпендикулярных направлениях.

В каждом конкретном случае выбор типа сечения элементов ферм определяется условиями работы конструкции, возможностью изготовления, сортаментом имеющихся профилей и экономическими соображениями.

13.7. Конструкции ферм

Для обеспечения совпадения конструктивной схемы ферм с расчетной необходимо, чтобы стержни центрировались в узлах по осям, проходящим через центры тяжести сечения (рис. 54). Если сечение пояса по длине фермы меняется, то в геометрической схеме принимают одну осевую линию и к ней привязывают элементы пояса. Места изменения сечения поясов выносятся от центра узла в сторону меньшего усилия. Соединение элементов в узлах фермы осуществляется при помощи фасонок. Толщину фасонок выбирают в зависимости от величины действующих усилий и принятой толщины сварных швов. Допустимая разница толщин фасонок в смежных узлах равна 2 мм. Целесообразно унифицировать размеры фасонок и иметь на ферму не более двух типоразмеров.

Рис. 54. Узел фермы с поясами из уголков

При изображении ферм на чертежах принимают масштаб длин 1/20 - 1/30, масштаб толщин 1/10 - 1/15. В этом же масштабе вычерчивают и узлы ферм.

Размеры сварных швов, необходимых для крепления элементов решетки к фасонкам, рассчитываются на усилия в этих элементах:

;

; .

Концы фланговых швов для снижения концентрации напряжений выводят на торцы стержня на 20 мм. К поясу фасонки прикрепляют сплошными швами минимальной толщины. Фасонки выпускают за обушки поясных уголков на 1015 мм. В месте опирания на верхний пояс прогонов или кровельных плит фасонки не доводят до обушков поясных уголков на 1015 мм. Фасонки ферм с треугольной решеткой следует конструировать прямоугольного очертания, а с раскосной решеткой – в виде прямоугольной трапеции.

Для обеспечения совместной работы уголков их соединяют прокладками. Расстояние между прокладками должно быть не более 40 i для сжатых элементов и 80 i для растянутых, где i – радиус инерции одного уголка относительно оси, параллельной прокладке. При этом в сжатых элементах ставится не менее двух прокладок.

Фермы пролетом 1836 м разбивают на две отправочные марки с укрупнительными стыками в средних узлах. Стыки делают таким образом, чтобы правая и левая полуфермы были взаимозаменяемы.

Использование для поясов ферм тавров с параллельными гранями полок позволяет упростить их изготовление за счет уменьшения числа деталей и снизить расход стали на 1012 %. Решетку можно прикреплять непосредственно к стенке тавра. Это можно сделать, если в узле сходится не более двух элементов решетки. Поэтому для ферм с поясами из тавров рациональна треугольная решетка без дополнительных стоек, раскосная или перекрестная. В местах пересечения раскосы соединяют с помощью прокладок или стягивают болтом. Если разместить швы крепления элементов решетки в пределах стенки тавра не удается, то к стенке впритык приваривают фасонку той же толщины.

Рис. 55. Узлы трубчатых ферм:

а – бесфасоночный узел; б – усиленный накладкой; в, г – со сплющиванием концов стержней решетки; д, е – на фасонках

В фермах из круглых труб (рис. 55) применяют в основном электросварные трубы диаметром 40530 мм. Из условия местной устойчивости тонкостенность сечений, то есть отношение диаметра трубы к ее толщине, не должна превышать для поясов 3035, для элементов решетки – 8090.

Узловые сопряжения трубчатых ферм должны обеспечивать герметизацию внутренней полости фермы. Наиболее рациональны бесфасоночные узлы с непосредственным примыканием стержней решетки к поясам. Стержни центрируют по геометрическим осям. Чтобы избежать продавливания, диаметр трубы решетки не должен быть меньше 0,3 диаметра трубы пояса.

Прочность шва, прикрепляющего трубчатый стержень решетки, можно проверить в запас прочности:

.

Фермы из гнутых замкнутых профилей (рис. 56) проектируют с бесфасоночными узлами и с беспрогонным опиранием кровли. Для упрощения конструкции узлов ферм, их схемы принимают с разреженной решеткой, при которой в узлах к поясам примыкает не более двух элементов решетки. Сечения могут быть квадратными и прямоугольными. Толщину фасонок 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. Углы примыкания раскосов к поясу должны быть не менее 30 для обеспечения плотности участка сварного шва со стороны острого угла.

а) б)

Рис. 56. Узлы ферм из ГСП:

а – бесфасоночный узел, б, в – фланцевые соединения