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 °C и выше.

Для указанных ферм следует использовать сталь с <= 380 МПа (3850 кгс/см2) и сварочные материалы с = 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 <= 1/10 (где - высота сечения пояса; e - расстояние от точки пересечения осей элементов решетки до оси пояса).

Рис. 28. Типы сопряжений двутавров

с прямоугольными гнутосварными профилями

а - K-образное; б - T-образное; в - опорное

а)

б)

Рис. 29. Типы сопряжений двутавров

а - K-образное; б - опорное

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 M - соответственно расчетные нормальное усилие и момент;

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

При этом значения моментов от узловых эксцентриситетов должны удовлетворять условию <*>

, (108)

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

--------------------------------

<*> 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 = 0,85.

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 = 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 K-образных и опорных узлах (см. рис. 28, а, в) при c <= 15 мм (c - 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;

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

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

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

- продольное напряжение в панели пояса со стороны растянутого раскоса;

- расчетное сопротивление стали пояса;

- расчетное сопротивление стали элемента решетки.

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

. (110)

При можно пользоваться формулой

. (111)

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

, (112)

где - площадь поперечного сечения раскоса.

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

. (113)

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

. (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 K-образного типа меньшему из произведений ;

- коэффициент, равный , но не более 1,0;

- расчетное сопротивление стали пояса срезу;

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

- расчетное сопротивление стали элемента решетки;

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

а) K-образного типа - 0,14;

б) опорных - 0,06;

в) T-образного типа - 0,10.

Для элементов из широкополочного двутавра в K-образных и опорных узлах = 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 решетки <*>. Формулы (113), (114), (117), а также (115) <**> 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. - N 1. - С. 71 - 73.

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

КОНСТРУИРОВАНИЕ

16.18. Примыкания элементов решетки к поясам следует проектировать бесфасоночными сварными.

16.19. Для обеспечения несущей способности узлов рекомендуется полки двутавров в месте примыкания к ним элементов решетки подкреплять продольными наклонными планками (см. рис. 30). В местах примыкания элементов решетки из двутавров, а также в T-образных узлах со стойками при наличии вертикальных фасонок для крепления связей допускается установка парных ребер жесткости.

16.20. Укрупнительные стыки ферм рекомендуется проектировать болтовыми фланцевыми: в уровне сжатого пояса - на обычных, в уровне растянутого пояса - на высокопрочных болтах (см. разд. 27).

16.21. Горизонтальные связи по фермам допускается крепить к наружным полкам поясов.

16.22. В соединении с колоннами (надколонниками) необходимо исключать вертикальные перемещения конца верхнего пояса и обеспечивать его горизонтальную подвижность на величину смещения относительно опорного узла.

16.23. Угловые швы на носках элементов решетки из гнутосварных профилей при > 5 мм рекомендуется выполнять с предварительной подготовкой кромок (рис. 31).

─────────────────────┬────────────────────┬───────────────────────

альфа, град │ бета, град │ s, мм

─────────────────────┼────────────────────┼───────────────────────

35 - 45 │ 90 │ 2 - 3

46 - 60 │ 75 │ 3 - 4

61 - 90 │ 55 │ 3 - 5

─────────────────────┴────────────────────┴───────────────────────

Рис. 31. Деталь приварки носков гнутосварных профилей

16.24. Расстояние между поперечными швами на полках поясов (у носков элементов решетки) следует принимать:

в опорных узлах и стыковых узлах сжатого пояса - не менее 5 мм;

в остальных случаях (см. например, g на рис. 30) - не менее 20 мм.