§ 6. Узлы ферм

Общие требования. Условия рационального конструи­рования узлов ферм следующие: геометрические оси соединяе­мых стержней должны пересекаться в одной точке — центре узла; должна быть обеспечена возможность наложения швов, прочно прикрепляющих раскосы и стойки к поясам в удобном для производства сварочных работ положении; не должно быть скученных швов.

453

" Требуемая длина швов, соединяющих стержни в узле, вычис­ляется по формуле

1 =

N

0,7к [У] '

(18.6)

где

N — расчетная сила; к — катет шва; [т/]—допускаемое напряжение в шве при срезе. Если присоединяемый элемент является уголком, то расчет сварных швов производят, как указано в гл. IV.

Результаты подбора сечений элементов представляют по форме табл. 18.1.

Таблица 18.1

Схема подбора сеченнй элементов

Эле­менты

Усилне Л', к Г

Тип сече­ния is пло­щадь /-'.

СМ'

Наимень­ший мо­мент инер­ции /, см*

Наимень­ший радиус инерции г, см

Длина I, см

Наиболь­шая гиб­кость.

Цт - X

Коэф­фи­циент

Расчет­ное на­пряже­ние,

В узлах часто применяют косынки, имеющие различную фор­му; надставок, вставок, прокладок, накладок.

Узлы без косынок. Этот тип узлов наиболее прост при изготовлении узлов ферм. Его следует применять, если могут быть соблюдены все правила рационального конструирования узловых соединений.

Пример конструкций узла фермы без косынок с одностенча-тым профилем пояса приведен на рис. 18-5, а. На рис. 18-5,6, в приведены конструкции, у которых нижние пояса и раскосы име­ют двустенчатые сечения, что позволяет весьма компактно соеди­нять элементы в узле.

Узлы с надставками. Примеры конструкций узлов с надставками приведены на рис. 18-6, а, б. Надставки приваре­ны втавр угловыми швами с катетом к. Это создает .возможность прочного прикрепления раскосов к поясам.

Расчет прочности швов, прикрепляющих раскосы к надстав­ке, производится обычным путем. Требуемая длина швов при­крепления раскоса определяется по формуле

L

N 0,7* 1 ~'1 '

454

Приближенно расчет швов, прикрепляющих надставку к поя­су, может быть выполнен с учетом следующих соображений. В узле 2К=0. Следовательно, усилия в раскосах должны быть разных знаков. Допустим, например, что элемент Ni растянут,

Рис. 18-5. Узлы без косынок: а) сечение пояса одностенчатое; б) в) сечение пояса дау-•тенчатое

а элемент iV₂ сжат (рис. 18-6,а). Из условия ХХ=0 приходим к выводу, что горизонтальные швы, прикрепляющие надставку, срезаются силой, равной

Т = ;Y, cos a, + N₂ cos a..,. (18 7)

Напряжение в шве

455

где / — длина надставки (см. рис. 18-6,а).

Как правило, напряжения т невелики.

На рис. 18-6,6 изображен узел фермы с тавровыми попереч­ными сечениями поясов, в узле к стенке приварена косынка.

Узлы со вставками. На рис. 18-7, а, 6, в приведены узлы со вставками. Вертикальные листы поясов обрываются и вместо них вставляются фигурные листы, размеры которых позволяют обеспечить прочное прикрепление раскосов и стоек. Вставку к вертикальному листу можно прикрепить как прямы-

Рис. 18-6. Узлы ферм с надставками;

а) сечвнне пояса двутавровое; 6) сечение пояса тав­ровое

ми, так и косыми стыковыми швами. Узлы со вставками приме­няют в фермах, работающих под переменными нагрузками.

Узлы с прокладками. Такие конструкции узлов при­меняют, когда сечения стержней ферм состоят из парных эле­ментов— уголков, расставленных с зазором относительно друг друга, достаточным для того, чтобы поместить в узле прокладку. Примеры конструкций узлов с прокладками приведены на рис. 18-8. Прочность швов, приваривающих прокладки к поясам, определяется так же, как и прочность швов, прикрепляющих надставки.

456

Рис. 18-7. Узлы ферм с вставками: а), в) вставки i* косыми швами; С) вставка с прямым ш

Узеп В

ГТ +____™Т_____ф-

MSasc

Рис. 18-8. Узлы с прокладками:

узел Л —узел нижнего пояса; узел В— узел верхнего пояса

Усилие, сдвигающее прокладку относительно пояса, равно

T=N_icosa_i H-TVaCosa^, (18.9

где .¥[ и #2 — усилия в раскосах;

ai и а2 — углы наклона раскосов.

Распределение усилий происходит неравномерно.

Усилие со стороны обушка Т\ = 0,7Т, а с противоположной стороны — Г£==0,ЗГ.

Определив 7\ и Г₂, находим напряжение в шва к.

Узлы с накладками. Пример узла с накладкой приве­ден на рис. 18-9. Узлы с накладками в настоящее время проек-

Рис. 18-9. Узел с накладкой

тируют редко. В большинстве случаев они могут быть лишь в легких фермах. Применение накладок заимствовано из прак­тики конструирования клепаных изделий. В узлах с накладками концентрация напряжений значительная, поэтому в конструкци­ях, работающих под переменными нагрузками, их применять не следует.

Опорные узлы. Конструкции опорных узлов зависят от назначения ферм и устройств креплений. При конструировании опорных узлов ферм необходимо соблюдать следующие условия: направление реакции должно проходить через центр опорного узла; сжатый пояс должен проходить над опорой, не прерыва­ясь; узел должен обладать достаточной жесткостью. Пример опорного узла стропильной фермы приведен на рис. 18-10, д, од­ного из пролетных узлов фермы железнодорожного моста — на рис. 18-11.

459

Рис. 18-10. Пример опорного узла стропильной фермы

А-А

,— - —!■--------— > ■ UWi' i.^.b,,*^*^,lil I *,fclllfc.....I I I - H.I.......Ц.....'I'll I*......." 'f--------—*■:---1 HVLIf>J>J.TH,

-:.n11пятлrt?шiг.¹:.'<■ rrrrmi¹''щтгтп^т^тЩ\:гптг:rптвтуТFlri'!fflu;,iиrftrf ""*# >*-"

i

J-iilLUUb i' 11 I. I . м I . 1^1 U 11 li i : .. ij^LLUiJ.IXiL.i i 111 I I U i .1! UL-Lilili-LmiUJ.

*?, - радиус газовой резни h - д R - радиус механической одрсдо/пкц

п, ~ h r радицс механической обработки

Рис. 18-11. Пример узла фермы железнодорожного моста