Вопрос 18.1.(активизирующий). Конструирование ферм начинается с подбора сечения элементов ферм? (блок 3)

Да	Нет
Ваш ответ неверен, так как конструирование ферм начинается с вычерчивания осевых линий стержней, образующих геометрическую схему конструкции, и нанесении контуров сечений стержней, так чтобы осевые линии совпадали с центрами тяжести сечений стержней в сварных конструкциях и с рисками в фермах с болтовыми соединениями.	Ваш ответ верен, так как конструирование ферм начинается с вычерчивания осевых линий стержней, образующих геометрическую схему конструкции, и нанесении контуров сечений стержней, так чтобы осевые линии совпадали с центрами тяжести сечений стержней в сварных конструкциях и с рисками в фермах с болтовыми соединениями.

Вопрос 18.2. (активизирующий) Сварные швы в узлах ферм должны соприкасаться и пересекаться? (блок 3)

Да	Нет
Ваш ответ неверен, так как сварные швы в узлах ферм не должны соприкасаться и пересекаться, чтобы уменьшить влияние остаточных напряжений после сварки и концентрации напряжений на работу узлов ферм особенно при воздействии отрицательных температур и динамических нагрузок.	Ваш ответ верен, так как сварные швы в узлах ферм не должны соприкасаться и пересекаться, чтобы уменьшить влияние остаточных напряжений после сварки и концентрации напряжений на работу узлов ферм особенно при воздействии отрицательных температур и динамических нагрузок.

18.3.1.2. Фермы из одиночных и парных уголков.

Фермы из одиночных уголков используют в легких сварных фермах.

Положительными качествами ферм из одиночных уголков является уменьшение количества деталей, что уменьшает трудоемкость изготовления ферм; отсутствие щелей и зазоров повышает коррозийную стойкость.

Недостатком ферм из одиночных уголков является асимметрия сечения стержней; расположение центров тяжести в разных плоскостях, что приводит к возникновению крутящих моментов, а элементы решетки помимо осевых усилий работают на изгиб.

Для сближения плоскостей центров тяжести решетки и поясов целесообразно элементы решетки прикреплять к внутренней грани полки пояса. Если для прикрепления стержней решетки непосредственно к полке поясов не хватает места, то к полке пояса встык приваривают планку (рис. 18.1.).

Рис. 18.1. Особенности конструирования ферм из одиночных уголков.

В фермах со стержнями из парных уголков, составленных тавром, узлы проектируют на фасонках, которые заводят между уголками.

Положительными качествами ферм из парных уголков являются симметричность сечений элементов ферм, отсутствие крутящих и изгибающих моментов в элементах ферм, легкая возможность получать равноустойчивые сечения элементов при различных расчетных длинах в плоскости фермы.

К недостаткам этих ферм относятся повышенный расход металла, повышенная трудоемкость изготовления, трудность обеспечения защиты от коррозии, плохая работа на изгиб при внеузловой нагрузке.

Стержни решетки прикрепляют к фасонке фланговыми швами (рис. 18.2.). Концы фланговых швов для снижения концентрации напряжений выводят на торцы стержня на 20 мм.

К поясу фасонки рекомендуется прикреплять сплошными швами минимальной толщины. Фасонки выпускают за обушки поясных уголков на 1015 мм, но в местах опирания на верхний пояс прогонов или плит фасонки не доводят до обушков поясных уголков на 1015 мм и в этом месте не заваривают.

Для прикрепления прогонов к верхнему поясу фермы приваривают уголки с отверстиями для болтов, а в местах опирания крупнопанельных плит, если толщина полок поясных уголков менее 10 мм при шаге ферм 6 м и менее 14 мм при шаге ферм 12 м, верхний пояс ферм для предотвращения отгиба полок усиливают накладками толщиной t=12 мм. Накладки приваривают только продольными швами, чтобы не ослабить сечение верхнего пояса.

Рис. 18.2. Особенности конструирования узлов ферм из парных уголков.

Стыки поясов необходимо перекрывать накладками, которые выполняются из того же калибра уголков при одинаковой толщине полок поясов или из листов в другом случае. В уголковой накладке приходится сострагивать обушок и обрезать одну полку (рис. 18.3.,а). Уменьшение его площади сечения компенсируется фасонкой.

Листовыми накладками перекрывают только выступающие полки уголков, а вертикальные полки перекрываются фасонкой, но для этого стык выносится за пределы узла в сторону панели с меньшим усилием.

Для обеспечения совместной работы уголков, их соединяют прокладками (18.6.), расстояния между которыми должно быть не более 40i для сжатых элементов и 80i для растянутых (i - радиус инерции одного уголка относительно оси, параллельной прокладке). При этом в сжатых элементах ставится не менее двух прокладок.

18.6. Прокладка (блок 4) Прокладка - это соединительный элемент в сечениях из двух уголков или швеллеров, обеспечивающий их совместную работу как единого целого. Вернитесь к тексту.

При отсутствии прокладок при расчете каждый уголок рассматривается отдельно, а его гибкость определяется исходя из минимального радиуса инерции i_min.

Рис. 18.3. Конструирование стыков поясов в фермах из парных уголков.

Рис. 18.4. Конструирование монтажного стыка ферм из парных уголков: а – на сварке; б – на высокопрочных болтах.

Пример 18.1.Требуется рассчитать и законструировать опорный узел «А», фермы со стержнями из парных уголков.

Принимаем толщину фасонок фермы равной t = 10 мм, исходя из восприятия опорной фасонки реакции R_A= 350 кН.

Принимаем для соединения элементов ручную сварку, электродами Э42А по ГОСТ 9467-75*

а) Определяем требуемую ширину торцевого листа, исходя из условия смятия.

где R_A= 350 кН – опорная реакция фермы;

γ_n= 0,95 – коэффициент надежности здания по назначению, определяемый по ДБН В.1.2-2: «Нагрузки и воздействия» [1];

- расчетное сопротивление стали С255 смятию;

γ_с= 0,95 – коэффициент условий работы, определяемый по СНиП II-23-81* «Стальные конструкции» [2];

t_см= 10мм = 0,01м – толщина торцевого листа.

Принимаем ширину торцевого листа по конструктивным соображениям (для возможности крепления болтами М20) равной b = 150 мм.

б) Определяем расчетные сопротивления сварных швов для ручной сварки:

- по металлу сварного шва β_f · R_wf= 126 МПа;

- по границе сплавления β_z ·R_wz= 1,0·171 = 171 МПа,

где β_f= 0,7; β_z= 1,0 – коэффициенты расчетной толщины углового сварного шва соответственно по металлу шва и границе сплавления, определяемые по табл. 34* [2];

R_wf= 180 МПа – расчетное сопротивление сварного шва по металлу шва (табл. 56 [2]);

R_wz= 0,45·R_un= 0,45·380 = 171 МПа - – расчетное сопротивление сварного шва по металлу границы сплавления (табл. 3 [2]).

Поскольку β_f · R_wf< β_z ·R_wz, то дальнейшие расчеты производим по металлу шва.

в) Определяем длины сварных швов, прикрепляющих опорный раскос к фасонке.

В соответствии с табл. 38* [2] задаемся катетами сварных швов (как минимально необходимыми для заданных свариваемых толщин) – на обушке и пере уголков k_f= 5 мм. Определяем длины сварных швов:

- на обушке ;

- на пере ,

где N_A-1= 495 кН – усилие в опорном раскосе;

0,7 и 0,3 – коэффициенты, учитывающие долю передаваемого усилия N по обушку и перу;

1 см – длина шва, учитываемая возможный непровар.

Окончательно принимаем длины сварных швов на обушке l_w^об= 29 см, на пере l_w^п= 13 см.

г) Определяем длины сварных швов, прикрепляющих растянутый стержень А-2 нижнего пояса к опорной фасонке.

Задаемся минимальными катетами швов на пере и обушке - k_f= 5 мм.

Определяем длины сварных швов:

- на обушке ;

- на пере .

Окончательно принимаем длины сварных швов на обушке l_w^об= 21 см, на пере l_w^п= 10 см.

Минимальное расстояние между краями элементов решетки и пояса назначаем в соответствии с п. 13.9* [2]: а = 6·t – 20 = 6·10 - 20 = 40мм. По требуемым расчетным длинам сварных швов, с учетом конструктивных требований [2] назначаем размеры фасонки.

д) Проверяем опорную фасонку на срез от действия вертикальной опорной реакции:

,

где R_A= 350 кН – опорная реакция фермы;

h_ф= 0,49м, t_ф= 0,01м – соответственно высота и толщина опорной фасонки;

- расчетное сопротивление стали С255 срезу, определяемое по табл. 1* [2].

е) Проверяем сварные швы, прикрепляющие опорную фасовку к торцевой фасонке.

Для прикрепления торцевой фасонки к опорной назначаем катет сварного шва k_f= 5 мм, как минимально необходимый по [2].

Определяем касательные напряжения в сварном шве:

,

где l_w= 49-1 = 48см – длина сварных швов с учетом возможного непровара.

Определяем нормальные напряжения в сварном шве:

Увеличиваем катет сварного шва до k_f= 8 мм и производим пересчет:

- касательные напряжения ;

- нормальные напряжения

где е = 0,113 м – эксцентриситет приложения силы Н относительно центра опорной фасонки.

Определяем равнодействующие напряжения в сварном шве:

.

Пример 18.2.Требуется рассчитать и законструировать промежуточный узел «4», фермы со стержнями из парных уголков.

а) Определяем усилие для прикрепления пояса к фасонке:

б) Определяем требуемые длины сварных швов, прикрепляющие пояс к фасонке.

Предварительно, в соответствии с [2] назначаем минимальный катет сварного шва k_f= 5 мм. Требуемые длины сварных швов равны:

- по обушку ;

- по перу .

в) Определяем длины сварных швов, необходимые для прикрепления сжатого раскоса 2-4 к фасонке:

- по обушку ;

- по перу

Окончательно принимаем длины швов – по обушку l_w^об= 13см, по перу l_w^п= 7см.

г) Определяем длины сварных швов, необходимые для прикрепления растянутого раскоса 4-5 к фасонке:

- по обушку ;

- по перу .

Учитывая требования [2], окончательно принимаем длины швов по обушку и перу l_w= 5см.

По требуемым расчетным длинам швов с учетом конструктивных требований [2] намечаем конфигурацию и размеры фасонки узла.

Конец примера.