Расчетные длины стержней ферм
|
Направление продольного изгиба |
Расчетная длина lef | ||
|
пояса |
опорные раскосы и опорные стойки |
прочие элементы решетки | |
|
В плоскости фермы: а) для ферм, кроме указанных в поз. 1, б б) для ферм из одиночных уголков и ферм с прикреплением элементов решетки к поясам впритык |
l |
l |
0,8 l |
|
l |
l |
0,9 l | |
|
Перпендикулярно плоскости фермы (из плоскости фермы): а) для ферм, кроме указанных в поз. 2, б б) для ферм с поясами из замкнутых профилей с прикреплением элементов решетки к поясам впритык |
l1 |
l1 |
l1 |
|
l |
l |
0,9 l | |
Обозначения:
l– геометрическая длина элемента (расстояние между центрами узлов) в плоскости фермы;
l1 – расстояние между узлами, закрепленными от смещения из плоскости фермы (прогонами, специальными связями, жесткими плитами покрытий, прикрепленными к поясу сварными швами или болтами, и т.п.).
5.2.4. Выбор типа сечений стержней фермы
Для центрально-сжатых стержней, рассчитываемых на устойчивость, основным требованием при конструировании элемента является стремление к обеспечению равноустойчивости стержня относительно осей х-х иу-у:
λх = (lх/iх) = λу= (lу/iу).
Наиболее распространенными и традиционными являются тавровые сечения стержней ферм, выполненные из двух уголков.
Такие сечения имеют большой диапазон площадей, удобны для конструирования узлов на фасонках и прикрепления примыкающих к фермам конструкций (прогонов, кровельных плит, связей). Существенными недостатками такой конструктивной формы являются: большое количество элементов с различными типоразмерами, значительный расход стали на фасонки и прокладки, высокая трудоемкость изготовления и наличие щели между уголками, что способствует коррозии.
Использование для поясов ферм тавров позволяет значительно упростить узлы.
Тавровое сечение может выполняться из двух равнополочных (iу ≈ 1,33iх) или неравнополочных уголков. Неравнополочные уголки можно составлять узкими полками (iу ≈ 2iх) или более широкими полками (iу ≈ iх) в зависимости от расчетных длин элементов при расчете в двух направлениях, обеспечивая равноустойчивость сечения (см. табл. 5.5).
Таблица 5.5
Приближенные значения радиусов сечений элементов из уголков
|
Радиусы инерции |
Сечение элементов | ||
|
|
|
| |
|
rx и rη ry |
rη= 0,195 h rx = ry= 0,3 h |
rx= 0,3 h ry= 0,2 b |
0,28 h 0,24 b |
|
Радиусы инерции |
|
|
|
|
rx и rη ry |
0,32 h 0,2 b |
rη= 0,185 h 0,21 h |
0,3 h 0,17 b |
При закреплении сжатого верхнего пояса горизонтальными связями (распорками) через узел расчетная длина из плоскости фермы оказывается в два раза больше, чем в плоскости фермы lу = 2lх, равноустойчивость пояса (λу = λх) будет обеспечена при таком же соотношении радиусов инерции (iу = 2iх).Этому условию отвечают неравнополочные уголки, составленные узкими полками (большими полками из плоскости фермы).
Если пояс работает на местный изгиб от межузловой нагрузки при lу = 2lх, сечение пояса принимается из равнополочных уголков. При больших межузловых нагрузках сечение может выполняться из двух швеллеров.
Если верхний пояс закреплен из плоскости в каждом узле (связями, прогонами или приваренными к нему крупнопанельными железобетонными плитами), то lу = lх и теоретически наиболее подходящим является сечение, выполненное из двух неравнополочных уголков, составленных широкими полками (iу ≈ iх). Однако вследствие недостаточной боковой жесткости при транспортировании и монтаже пояса такого сечения могут погнуться из своей плоскости, поэтому практически более предпочтительно сечение из равнополочных уголков, которые незначительно уступают неравнополочным по геометрическим характеристикам, зато сортамент их значительно шире. В таких же условиях работают сжатые опорные раскосы, имеющие одинаковые расчетные длины из плоскости и в плоскости фермы, их сечения, как правило, тоже принимают из равнополочных уголков.
При уменьшении расчетной длины в плоскости фермы lхвдвое с помощью шпренгеля (что имеет место в типовых фермах покрытий производственных зданий) более рациональным является сечение опорного раскоса из неравнополочных уголков, составленных узкими полками.
Остальные сжатые раскосы, а также сжатые стойки обычно проектируются из равнополочных уголков, у которых соотношение радиусов инерции примерно отвечает соотношению расчетных длин lу = 1,25lх.
Для растянутых стержней ферм тип и ориентация уголков имеют второстепенное значение. Сечение нижнего пояса рекомендуется принимать из двух неравнополочных уголков, составленных узкими полками для придания ферме боковой жесткости во время перевозки и монтажа.
Растянутые стержни решетки, как и сжатые, обычно проектируются таврового сечения из двух равнополочных уголков.
Для соединения стрежней из двух уголков между собой и обеспечения их совместной работы как единого стержня ставятся прокладки. Наибольшие расстояния на участках между приваренными прокладками (в свету) должны не превышать: для сжатых элементов – 40i, для растянутых – 80i, где i – радиус инерции уголка, принимаемый для тавровых сечений относительно оси, параллельной плоскости расположения прокладок, а для крестовых сечений – минимальным. Прокладки выполняются шириной 60 – 100 мм и длиной на 20 – 30 мм больше ширины уголка. В сжатых элементах ставится не менее двух прокладок.
Наиболее эффективным для сжатых элементов является тонкостенное трубчатое сечение, обладающее благоприятным распределением материала относительно центра тяжести и хорошей обтекаемостью, благодаря чему они испытывают меньшие ветровые давления, на них мало задерживается грязь и влага, поэтому они более стойкие против коррозии, их легко очищать и окрашивать, что также повышает долговечность. Сопряжение трубчатых стержней в узлах представляет определенные трудности.
Прямоугольные гнутозамкнутые сечения, обладая почти теми же преимуществами, что и круглые трубы, позволяют упростить узлы сопряжения элементов.
При наличии межузловой нагрузки, действующей на верхний пояс фермы, возможно выполнение его из двух швеллеров.
При относительно небольшом усилии стержни ферм могут выполняться из одиночных уголков.