Підбираємо профіль для стрижня 7 - 8 і розраховуємо на його

зусилля - N = 264.49 кН.

Необхідна площа перерізу:

(2.51)

Приймаєм тавр 2└ 63×40×6 , А = 11,8 см², i_x = 1,99 см, i_y= 3,21 см.

Гнучкість стержня:

_x =  [] = 400; (2.52)

_y =  [] = 400. (2.53)

Перевірка гнучкості стержня 7 – 8

 . (2.54)

Умова виконується.

Що б зменшити кількість типів профілів для не напруженого розкосу 1 - 3 конструктивно приймаємо перетин 2 └ 63 × 40 × 5.

Опорну стійку приймаємо конструктивно з зварного симетричного двутавра. Конструктивні особливості, катети швів вказані в графічної частини проекту [4].

2.5 Конструювання легких ферм

2.5.1 Загальні вимоги до конструювання

Конструювання ферм полягає в розміщенні підібрани перерізів елементів відносно геометричних осей наскрізно конструкції, розрахунку типу з’єднання стержнів у вузлах, вибор розмірів вузлових фасонок та інших деталей, необхідність яки обумовлена використованими типами перерізів і характеро сполучення на опорах. Конструювання починають з креслення осе усіх елементів ферми або окремого вузла. При цьому осі всі стержнів мають перетинатися в центрі кожного вузла за винятко спеціально передбачених випадків у фермах з поясами широкополичкових двотаврів і труб. Для забезпечення збіг конструктивної схеми з розрахунковою, осі, що проходять чере центр ваги профілів у зварних конструкціях, мають співпадати геометричними осями ферми. Відстані від осі профілю до йог боків для гарячекатаних елементів беруть за даними сортаменті (розмір zo) з округленням до значень кратних 5 мм. Орієнтовно дл кутиків можна вважати, що zo » 0.3b , де b – ширина полиц кутика, що розміщується вздовж осі (рис. 2.1).

Рисунок 2.1- Центрування стержнів у вузлах зварних швів

Усі з’єднання мають відповідати конструктивним вимогам передбачати зручність виконання та контролю їх якості. Схован зварні шви потрібно звести до мінімуму. Необхідно передбачат заходи, що знижують зварювальні деформації та концентраці напружень: забезпечувати плавність зміни перерізів, запобігат застосуванню зварних швів, що розташовані поперек профілів.

Членування ферми на відправочні марки, що пов’язано з зручністю транспортування заводських виробів, виклика необхідність об’єднання цих елементів перед монтажем конструкції заданого прольоту. У загальному випадку монтажн вузли верхніх і нижніх поясів проектують в одному перерізі використовуючи для з’єднання високоміцні болти або зварювання

за умови забезпечення рівноміцності з’єднання з елементами, щ стикуються. В останньому монтажні накладки слід розміщати так щоб не застосовувати стельових і напівстельових швів.При відсутності на заводі-виготовлювачі профілів необхідно (за даними креслень КМ) довжини, пояси ферми можуть бут виконані з додатковими стиками, що розміщують у вузла (рис. 2.2, а) або в панелях (рис. 2.2, б-і). Заводські стики, я правило, не передбачають зміни перерізу поясів та перекриваютьс накладками з кутиків або з листів.

Торці прокатних профілів у стику розміщують на відстан 20-50 мм. Для зручності виконання зварювання, стик парни кутиків попередньо перекривається листовою прокладкою, щ міститься між кутиками (рис. 2.2,б). Розміри прокладки берут конструктивно (l2 = 150-200 мм), а зварні шви, що кріплять її, розрахунках не враховуються. Якщо стик кутиків виконують увузлі, то прокладкою є вузлова фасонка (рис. 2.2, а). Для забезпе чення щільного прилягання кутикових накладок їх обушки зрізают під кутом 45° з катетом а = 5-20 мм залежно від калібру кутика.

а – зі спарених кутиків у вузлі; б – те ж, в панелі;

в – з широкополичкових двотаврів; г – із замкнених

гнутозварних профілів у стик; д – те ж, з накладками;

є – з труб з підкладним кільцем; ж – те ж, з косим швом;

і – те ж, зі спареними накладками

Рисунок 2.2- Заводські стики елементів ферм

Стик широкополичкових двотаврів (рис. 2.2, в) та таврів перекривають листовими накладками, що розташовують симетричн по полицям та стінці, аналогічно стикам балок. Довжина стикових накладок l1 визначається за довжино зварних швів, потрібна величина яких розміщується з кожного боку

стика з урахуванням конструктивних міркувань.

З’єднання замкнених гнутозварних профілів здійснюют встик з виконанням стикових швів, якщо товщина профілю н перевищує 4 мм (рис. 2.2, г) або із застосуванням накладок при більшій товщині (рис. 2.2, д) Трубчасті елементи стикують на підкладному кільці, щ залишається (рис.2.2,є)

Якщо умова (2.3) не забезпечена, то стикове з’єднання з підкладни кільцем виконують косим швом (рис. 2.2, ж). При неможливост забезпечити достатньо точну підгонку труб для сполучення в стик, з’єднання перекривають парними кільцевими накладками з тру того ж або дещо більшого діаметра (рис. 2.2, і) товщиною на 20 більшою ніж товщина елементів, що стикуються

2.5.2 Центрування стержнів

Ферми з елементами з парних кутиків проектують вузловими фасонками, які розміщують між поясними кутиками Обрис фасонок визначається схемою вузла та довжиною швів, або кількістю болтів, що кріплять стержні решітки. Форма фасонок має бути простою для зручності їх виготовлення та скорочення відході сталі при цьому.

Торці стержнів решітки обрізають перпендикулярно до ї осей, проте в кутиках шириною полиць більше ніж 90 м допускають косі різи (див. рис. 2.1, а). Для зниження концентраці зварювальних напружень торці кутиків решітки не доводять д кромок поясів на відстань a = 6tф - 20мм, але не більш ніж 80 мм тут tф – товщина фасонки, мм). Таких же відстаней потрібн додержуватись й між сусідніми елементами решітки у вузлі. Зварні шви, що кріплять пояси до фасонки, перевіряють н різницю зусиль у суміжних панелях поясів: DN = N2 - N1. Розмір цих швів, як правило, малі, проте для запобігання концентраці напружень та утворення осередків корозії ці шви виконуют суцільними з мінімальним катетом [2,6].

Якщо вузлова зосереджена сила F прикладена до вузл перпендикулярно до пояса (наприклад, у місці обпирання н верхній пояс несучого елемента покрівлі), то зварні шви, щ кріплять пояс до фасонки, розраховують на рівнодіючу різниц зусиль в поясах та сили.

Елементи решітки приварюють до фасонок двома фланговим швами з виведенням їх на торці на 20 мм. Для забезпечення передачі рівнодіючої зусиль, що сприймаються кожним з двох швів, до центра вузла (вздовж осі стержня) кутові шви розподіляють по обушку та перу обернено пропорційно їх відстаням до осі елемента.

Як правило, фасонку випускають за обушки поясних кутикі на 10-15 мм, проте в місцях обпирання на верхній пояс несучи елементів покрівлі фасонку не доводять до кромок обушків н 10-15 мм та в цьому місці не приварюють (рис. 2.3). При товщин поясних кутиків 10 мм або менше (при кроці ферм 6 м) та 14 мм а менше (при кроці ферм 12 м) необхідно в місцях обпирання ребе залізобетонних плит покриття посилити пояс накладками. Накладк має товщину 12 мм та приварюється до пояса поздовжніми швами

(рис. 2.3, а).

а) плит покриття; б) прогонів

Рисунок 2.3- Операння ребер на верхній пояс ферми

Прогони кріплять до поясів ферм оцупками з кутиків (рис. 2.3, б). При їх монтажі перепад верху суміжних прогонів має не перевищувати 20 мм, що досягається листовими підкладками відповідної товщини.

2.5.3 Виготовлення фасонок

При визначенні розмірів фасонки всі розрахункові значення, показані на рис. 3.7, кратні 5. Спочатку відкладаються розміри всіх 102 кутиків з прив’язкою до осей ферми, потім підраховується необхідна відстань між торцем право розкосу до кромки пояса (a = 6tф - 20 = 6×8 - 20 = 28 мм = 30 мм), наносяться довжини розрахункових швів і, використовуючи відомі (теорема Піфагора) залежності між катетами і гіпотенузами прямокутних трикутників, визначається решта розмірів. При цьому потрібно відслідковувати, щоб висота фасонки в розрахунковому перерізі а – а перевищувала 2b = 2×63 =126 мм.

Рисунок 2.7- Визначення розмірів фасонки і прив’язок розкосів

до центра вузла

Беремо 2 накладки завширшки (в місці пере- різа) 40 мм. Тоді товщина кожної накладки 0,435см. Приймаємо товщину 6 мм.

Довжина накладки залежить від довжини зварних швів (їх чотири), катет яких – 4 мм.

Таким чином, довжина кожної з чотирьох накладок 140 + 50 (зазор між елементами пояса) + 140 = 330 мм.

2.5.4Стики поясів

Складання ферм на заводі-виготовлювачі здійснюється на спеціальних

стендах у горизонтальному стані. Після виконання зварювальних робіт з доступного (верхнього) боку ферму кантують (перекидають) та завершують зварювання з іншого боку. При кантуванні навколо одного з поясів вузлові фасонки, які мають малу жорсткість поза площиною ферми, можуть погнутися. Щоб цього не трапилося, фасонки укріплюють спеціальними ребрами, що ставляться в кожному вузлі хоча б з одного боку (рис. 2.4, б). Ребра, що розташовані в площині стояків ферм, одночасно використовуються для кріплення елементів вертикальних в’язей між фермами.

Зміну перерізів поясних кутиків виконують на відстані 200-500 мм від центра вузла (рис. 2.4, а), зміщуючи стик в бік меншого перерізу. По висоті елементи, що стикуються, допускається зміщати не більш ніж на 1,5 % висоти профілю. При більшому зміщенні необхідно враховувати згинальні моменти, що виникають внаслідок цього у вузлах.

а) зміна перерізу верхнього поясу; б) встановлення додаткових ребер з площини ферми

Рисунок 2.4- Вузли ферм з парних кутників

Поясні кутики стикують із зазором не менше 50 мм, перекриваючи стик накладками з листової сталі або кутиків. Переріз накладок та кутові шви, що їх кріплять, розраховують на зусилля, яке діє в панелі, де розміщується стик, тобто на менше поясне зусилля.

Довжина накладки визначається за умови розміщення зварних швів, що її прикріпляють. Монтажні вузли ферм виконують з розрізною (рис. 2.5, а) або суцільною (рис. 2.5, б) фасонкою. У першому варіанті в кожній відправній марці кінці стержнів, що примикають до вузла, закріплені на напівфасонці. Стик поясів перекривають горизонтальними

накладками, а об’єднання напівфасонок забезпечують вертикальні накладки, які можуть мати ребра для кріплення в’язей по покриттю. Накладки приварюють до однієї з напівфасонок на заводі, а до другої – на монтажі. Для виконання монтажного зварювання обидві відправні марки попередньо з’єднують болтами.

Стояк у місці стику проектують хрестового перерізу, кожний кутик якого приварений на заводі до однієї з напівфасонок. Під час монтажу обидва кутика об’єднують прокладками на болтах (рис. 2.5, а, пер. 5-5). Розрахунок монтажного стику верхнього та нижнього поясів виконують ідентично. Зусилля N, що діє в елементах пояса, має бути сприйняте умовним тавровим перерізом, складеним з горизонтальних накладок та ділянки фасонки довжиною, що дорівнює подвоєній ширині вертикально розміщених полиць поясних кутиків (рис. 2.5, а, пер. 2-2).

а б

а- з розкісною фасонкою; б- з суцільною фасонкою

Рисунок 2.5- Монтажні вузли ферм з парних кутників

Висоту вертикальних накладок беруть за більшим значенням hн , що одержане за трьох умов: забезпечення включення фасонки в роботу стику

hн ³ 2b ; розміщення зварних швів, що кріплять накладки до напівфасонок

hн ³ lw та розраховують на сприй- няття зусилля N1 = 0,5´1,2 N; за конструктивним міркуванням hн ³ 250мм. Тут: b – ширина вертикально розміщеної полиці поясного кутика; N – зусилля в поясі.

У монтажному стику із суцільною фасонкою (рис. 2.5, б) остання приварюється на заводі до однієї з відправних марок, а в місцях кріплення елементів іншої частини ферми передбачаються отвори (не менше двох для кожного елемента) під монтажні болти. Друга відправна марка (без фасонок) транспортується з тимчасовим взаємним закріпленням нижнього пояса з примикаючим до нього розкосом інвентарною листовою деталлю, яка призначена не допустити розгойдування достатньо гнучкого розкосу під час

транспортування. Кінець верхнього пояса залишається вільним, тому що його жорсткість, як правило, виявляється достатньою для опору транспортним впливам.

Після з’єднання двох відправних марок болтами пояси і розкіс приварюють монтажними швами, розміри яких визначаються розмірами фасонки. Стояки поясів перекривають накладками, які розраховують аналогічно описаному вище варіанту. Ферми обпираються на колони збоку або зверху. Перший варіант характерний для одноповерхових будівель, де віддають перевагу жорсткому сполученню елементів поперечної рами каркасу (див. гл. 1), другий застосовують при шарнірному сполу- ченні в багатопрольотних рамах, а також при обпиранні на залізобетонні колони та стіни. Але ж в обох випадках зберігається спільність конструктивного рішення опорних вузлів: ферми кріплять у рівнях верхнього та нижнього поясів до внутрішніх граней сталевої колони або стояка двотаврового перерізу, що спеціально встановлюють на опору (рис. 2.6, а).

При висхідних опорних розкосах вертикальна опорна реакція передається в рівні нижнього пояса через опорний фланець на опорний столик, що приварений до грані колони (при обпиранні збоку), або на плиту оголовка колони (при обпиранні зверху). Для чіткості передачі зусилля фланець виступає нижче вузлових фасонок на 10-20 мм. Опорний фланець розраховують на зминання, взяті розміри його поперечного перерізу мають відповідати конструктивним вимогам та забезпечувати місцеву стійкістьфланця.

а- на сталеву колону; б- на залізобетонну колону