16. Фермы с поясами из широкополочных двутавров общие положения

16.1. Рекомендации настоящего раздела распространяются на проектирование ферм покрытий из двутавров с параллельными гранями полок (широкополочных) типа К или Ш с решеткой из замкнутых гнутосварных профилей и широкополочных двутавров, непосредственно примыкающих к полкам поясов, для районов с расчетной температурой минус 40 °С и выше.

Для указанных ферм следует использовать сталь с R_yn£ 380 МПа (3850 кгс/см²) и сварочные материалы с R_wun = 490 МПа (5000 кгс/см²).

16.2. Расчет ферм следует производить в соответствии с п. 13.8 СНиП II-23-81*. Узловые эксцентриситеты (рис. 28, 29) допускается не учитывать при e/D_b £ 1/10 (где D_b - высота сечения пояса; е - расстояние от точки пересечения осей элементов решетки до оси пояса).

16.3. Изгибающие моменты от узловых эксцентриситетов и жесткости узлов в элементах ферм с постоянным знаком нормального усилия (при отсутствии поперечной нагрузки на стержень) допускается учитывать по формуле

, (107)

где N и М - соответственно расчетные нормальное усилие и момент;

А и W- соответственно площадь поперечного сечения и момент сопротивления стержня.

При этом значения моментов от узловых эксцентриситетов Me должны удовлетворять условию¹

M_e£W(R_y-N/A),(108)

где W,А,R_y - соответственно момент сопротивления, площадь сечения и расчетное сопротивление стали одной из панелей пояса расцентрованного узла.

___________

¹ Левитанский И. В., Куклин Ф.Ф. Разработка и экспериментальные исследования новых типов строительных ферм из широкополочных и гнутосварных профилей. - В кн.: Экспериментальные исследования конструкций производственных зданий /Сб. науч. тр. ЦНИИпроектстальконструкции им. Мельникова. - М.: Стройиздат, 1984. - С. 52-61.

Формула (107) учитывает допустимость пластических деформаций металла в концевых сечениях стержней.

16.4. Для растянутых элементов решетки, рассчитываемых без учета изгибающих моментов, следует принимать коэффициент условий работы g_с= 0,85.

Рис. 28. Типы сопряжений двутавров с прямоугольными гнутосварными профилями

а - К-образное; б - Т-образное; в - опорное

Рис. 29. Типы сопряжении двутавров

а - К-образное; б - опорное

16.5. Расчет устойчивости сжатых стержней при отсутствии на них поперечной нагрузки выполняется без учета изгибающих моментов. Расчетные длины принимаются по табл. 11 СНиП II-23-81*.

Для ферм, при расчете которых учитываются изгибающие моменты, допускается уменьшать расчетные длины элементов решетки в плоскости фермы с учетом их упругого защемления в обоих поясах.

При отсутствии в узлах сжатого пояса элементов усиления (см. п. 16.19) в расчете его на устойчивость следует применять коэффициент условий работы g_с= 0,85.

Элементы, раскрепляющие сжатый пояс из плоскости фермы, и их крепления должны быть рассчитаны в соответствии с п. 5.11 СНиП II-23-81*.

Расчет узлов

16.6. Неподкрепленные узлы ферм (см. рис. 28, 29), состоящие из двутаврового пояса и примыкающих к нему элементов решетки, следует проверять:

на отгиб участка полки пояса, контактирующей с элементом решетки;

на несущую способность участка стенки пояса, соответствующего сжатому элементу решетки;

на несущую способность поперечного сечения пояса;

на несущую способность элемента решетки в зоне примыкания к поясу;

на прочность сварных швов прикрепления элемента решетки к поясу.

16.7. В неподкрепленных примыканиях к поясу прямоугольного гнутосварного профиля в К-образных и опорных узлах (см. рис. 28, а,в) при с£ 15 мм (с - половина расстояния между носками элементов решетки) несущую способность пояса на отгиб полки следует проверять для каждого примыкания в отдельности по формуле

, (109)

где N - усилие в элементе решетки;

М - изгибающий момент в примыкающем элементе в плоскости узла в сечении, совпадающем с примыкающей полкой пояса;

g_с- коэффициент условий работы, принимаемый по табл. 6* СНиП II-23-81*;

g_D - коэффициент, равный 1,5 - s/R_y, если пояс сжат при s/R_y > 0,5, и 1 - в остальных случаях;

s- продольное напряжение в панели пояса со стороны растянутого раскоса;

R_y- расчетное сопротивление стали пояса;

R_yd - расчетное сопротивление стали элемента решетки.

16.8. В неподкрепленных примыканиях к поясу прямоугольного гнутосварного профиля в узлах Т-образного типа (см. рис. 28, б), а также в К-образных и опорных узлах при с > 15 мм несущую способность пояса на отгиб полки следует проверять по формуле

. (110)

При d_b= d можно пользоваться формулой

. (111)

16.9. В неподкрепленных примыканиях к поясу широкополочного двутавра в К-образных и опорных узлах при с < 15 мм (см. рис. 29) несущую способность пояса на отгиб полки следует проверять по формуле

, (112)

где A_d - площадь поперечного сечения раскоса.

16.10. Несущую способность стенки неподкрепленного двутаврового пояса под воздействием сжатого элемента решетки из прямоугольного гнуто-сварного профиля следует проверять по формуле

N£10g_cg_DR_уt_w(t+t_d)/sina. (113)

16.11. Несущую способность стенки неподкрепленного двутаврового пояса под воздействием сжатого элемента решетки из широкополочного двутавра следует проверять по формуле

N£1,5g_cg_DR_уd_bt_w/sin²a. (114)

16.12. Несущую способность поперечного сечения неподкрепленного двутаврового пояса под воздействием поперечной силы в узле следует проверять по формуле

, (115)

где Q - поперечная сила в узле, равная в узлах К-образного типа меньшему из произведений Nsina;

- коэффициент, равный 1,3 - s/R_y, но не более 1,0;

R_s - расчетное сопротивление стали пояса срезу;

А-площадь поперечного сечения пояса;

;

r - радиус закругления профиля пояса.

16.13. Несущую способность элемента решетки в зоне примыкания к неподкрепленному двутавровому поясу следует проверять по формуле

, (116)

где g_d - коэффициент влияния знака усилия в примыкающем элементе, принимаемый равным 1,2 при растяжении и 1,0 - при сжатии;

Ryd - расчетное сопротивление стали элемента решетки;

x - коэффициент, равный для элементов прямоугольного гнутосварного профиля в узлах:

а) К-образного типа - 0,14;

б) опорных - 0,06;

в) Т-образного типа - 0,10.

Для элементов из широкополочного двутавра в К-образных и опорных узлах x= 0,05.

16.14. Сварные швы, прикрепляющие элементы решетки (в неподкрепленных и усиленных узлах), следует рассчитывать по прочности участков (стенок, полок) элемента решетки.

16.15. В узлах ферм, усиленных наклонными планками (рис. 30), следует проверять несущую способность участка стенки двутаврового пояса, соответствующего элементу решетки, по формуле

.(117)

Рис. 30. Узел фермы, усиленный наклонными планками

16.16. В узлах, указанных в п. 16.15, рекомендуется проверять также несущую способность наклонных планок, определяя действующую на них силу как разность между усилием в элементе решетки N и несущей способностью элемента, вычисленной в соответствии с рекомендациями п. 16.13.

16.17. Формулы (109)-(112) построены на допущении одновременного развития пластичности в полке пояса и контактирующем с ней участке стенки полки элемента решетки¹. Формулы (113), (114), (117), а также (115)² основаны на упрощенных представлениях о работе поясной стенки в зоне узла. Расчет по основанной на опытных данных формуле (116) примыканий элементов решетки из гнутосварных профилей лимитирует несущую способность неподкрепленных узлов в довольно широком диапазоне параметров, значительно снижая коэффициент использования сечения этих элементов решетки и требуя, тем самым, подкрепления полок поясных двутавров.

___________

Цетлин Б. С. Практический способ расчета узлов ферм с поясами из двутавров. //Строит. механика и расчет сооружений. - 1983. -№ 1.- С. 71-73.

Wardenier J. Hollow Section Joints. Delft University Press, 1982. - 544 с.