5.1.7. Сопряжение решетчатого ригеля (фермы) с колонной

Примыкание фермы к колонне сбоку позволяет осуществлять как шарнирное, так и жесткое сопряжение ригеля с колонной (рис. 27).

При жестком сопряжении в узле возникает, помимо опорного давления F_R, узловой момент M. При расчете момент заменяется парой горизонтальных сил H₁ = M/h₀ , которые воспринимаются узлами крепление нижнего и верхнего поясов к колонне. Нижний пояс дополнительно воспринимает усилие от распора рамы N_p = Q. В большинстве случаев опорный момент фермы имеет знак минус, т.е. направлен против часовой стрелки. В этом случае сила Н₁, как и Н_р, прижимает фланец узла нижнего пояса к колонне. Сжимающие напряжения на поверхности контакта невелики и они не проверяются.

Опорный фланец крепится к полке колонны на болтах грубой или нор- мальной точности, которые ставятся в отверстия на 3…4 мм больше диамет-

ра болтов, чтобы они не могли воспринимать опорную реакцию фермы в случае неплотного опирания фланца на опорный столик. Количество болтов принимается конструктивно (обычно 6…8 болтов диаметром 20…24 мм).

Рис. 27. Узел сопряжения фермы с колонной

Если в опорном узле возникает положительный момент (это возможно, как правило, при легких кровлях), то усилие Н отрывает фланец от колонны и болты следует рассчитывать на растяжение с учетом эксцентриситета, вызванного несовпадением центра болтового поля и осевой линии нижнего пояса фермы, по которой приложено усилие Н (рис. 28).

Рис. 28. К расчету болтов крепления фланца опорного узла к колонне

Условно предполагается, что возникающее при этом вращение узла проходит вокруг линии, проходящей через ось болтов, наиболее удаленных от точки приложения силы Н (примерно на 40…80 мм ниже верха фасонки).

Такое усилие, приходящееся на наиболее нагруженный болт, расположенный внизу, определяется по формуле

N_max = ,

где z – расстояние от нижнего пояса фермы (линия приложения силы Н) до оси наиболее удаленного болта (условной оси вращения узла);

l₁ – расстояние между крайними болтами;

– сумма квадратов расстояний между осями болтов и осью вращения узла ( );

n = 2 – количество болтов в каждом горизонтальном ряду соединения.

Вертикальное давление F_R передается с опорного фланца узла фермы через строганные поверхности на опорный столик, причем фланец выпускается за пределы фасонки на а ≤ 1,5 t_ф.

Опорный столик выполняется из листа 30…40 мм или при небольшом опорном давлении (F_R = 200…250 кН) из отрезка уголка с частично срезанной полкой.

Опорный столик делается несколько шире опорного фланца и приваривается к колонне.

Сопряжение фермы с колонной можно считать шарнирным, если фланец верхнего узла фермы сделать тонким (t_фл = 8…10 мм) и возможно малой длины, а расстояние между болтами по горизонтали принять достаточно большим (b₀ = 160…200 мм). В этом случае фланец будет гибким и не сможет воспринимать сколько-нибудь существенную силу Н₁.

При жестком сопряжении фланец верхнего узла и болты его крепления к колонне рассчитываются на отрывающее усилие Н_1.

Другим вариантом шарнирного узла при примыкании фермы к колонне сбоку является сопряжение верхнего пояса с колонной на болтах нормальной точности, поставленных в овальные отверстия.

В нижнем опорном узле передача опорного давления F_R и горизонтальной силы, появляющейся в результате узлового момента рамы, осуществляется раздельно.

Пример 14. Рассчитать конструкцию жесткого сопряжения фермы с колонной (рис. 27). Максимальный отрицательный опорный момент М = – 1144,6 кН∙м. Опорное давление F_R = – 479,3 кН. Усилия: – в нижнем поясе N₁ = + 399,4 кН; – в опорном раскосе N₂ = – 623,9 кН. Поперечная сила в колонне на уровне нижнего пояса фермы Q = – 112,6 кН.

Материал конструкций – сталь С255 с расчетными сопротивлениями R_y = 240 МПа и R_s = 0,58 R_y = 139,2 МПа. Сварка полуавтоматическая в среде углекислого газа, сварочная проволока Св-08Г2С, диаметр проволоки d = 2 мм. Расчетные сопротивления: металла шва R_wf = 215 МПа, металла по границе сплавления R_wz = 166,5 МПа. Сварка выполняется в нижнем положении, поэтому _f = 0,9; _z = 1,05; _wf = _wz = 1 (конструкция эксплуатируется при t > – 40⁰C); _{с =} 1 .