5.2.6. Расчет и конструирование узлов фермы
Общие требования к конструированию. Конструирование ферм начинается с вычерчивания осевых линий, образующих геометрическую схему конструкции, в соответствии с конфигурацией фермы и ее основными размерами. Сходящиеся в узлах осевые линии элементов должны пересекаться в центре узла.
На осевые линии наносятся контуры стержней, которые привязываются к осям по центрам тяжести сечения, при этом в сварных фермах расстояние от центра тяжести до обушка (привязка) округляется в большую сторону до целого числа, кратного 5 мм. В фермах с болтовыми соединениями уголки привязываются к осям по рискам, ближайшим к обушку.
Когда сечение пояса по длине фермы меняется, в геометрической схеме принимается одна осевая линия, при этом верхняя грань пояса сохраняется на одном уровне для удобства опирания примыкающих элементов. Смещение
осей поясов ферм при изменении сечения допускается не учитывать, если оно не превышает 1,5% меньшей высоты сечения пояса.
Обрезка стержней решетки производится перпендикулярно к оси стержня. Чтобы снизить сварочные напряжения и уменьшить концентрацию напряжений, возникающих в зазоре между элементами при перегибе фасонки в процессе транспортирования и монтажа, концы стержней решетки не доводят до пояса на расстояние а= 6tф – 20 мм, но не более 80 мм (tф– толщина фасонки в мм). Между торцами стыкуемых элементов поясов ферм, перекрываемых накладками, оставляется зазор не менее 50 мм.
Фасонки, с помощью которых образуются узлы ферм, принимаются простого очертания, чтобы упростить их изготовление и уменьшить количество обрезков.
Фасонки выпускаются за обушки поясных уголков на 15 – 20 мм для возможности наложения сварных швов. В местах установки прогонов, прикрепленных к уголковым коротышам, и в местах усиления пояса накладками при опирании железобетонных плит на верхний пояс фасонку не доводят (утапливают) до обушка уголков на 10 – 15 мм.
Угол между краем фасонки и элементами решетки принимается не менее 15º для обеспечения плавной передачи усилия и снижения концентрации напряжений.
Таблица 5.8
Подбор сечений элементов строительной фермы. Материал – сталь с245,
расчетное сопротивление Ry = 240 МПа
Элемент фермы | Номер элемента (рис. 5.1) | Расчетное усилие N, кН | Принятое сечение | Площадь А, см2 | Толщина фасонки tф, мм | Расчетные длины | Радиусы инерции | Гибкости | φmin | Коэффициент условий работы | Коэффициент использования несущей способности α | ||||
lx | ly | ix | iy | λmax | λu | сжатие | растяжение | ||||||||
|
| ||||||||||||||
Верхний пояс | 1 – 2 | 0 | ┐┌ 63×63×5 | 12,26 | 14 | 280 | 280 | 1,94 | 144 | 180 | – | – | |||
2 – 3 | – 820 | ┐┌ 160×160×14 | 87,14 | 14 | 300 | 30 | 4,92 | 7,14 | 61 | 126 | 0,730 | 0,95 | 0,896 | ||
3 – 4 | – 820 | ||||||||||||||
4 – 5 | –1300 | ||||||||||||||
5 – 6 | –1300 | ||||||||||||||
Нижний пояс | 10 – 9 | 450 | ┘└ 90×90×7 | 24,56 | 14 | 600 | – | 2,77 | – | 217 | 400 | – | 0,95 | 0,804 | |
9 – 8 | 1090 | ┘└160×100×12 | 60,08 | 14 | 600 | – | 2,18 | – | 275 | 400 | – | 0,95 | 0,950 | ||
8 – 7 | 1300 | ||||||||||||||
Раскосы | 10 – 2 | – 670 | ┐┌ 160×100×9 | 45,74 | 14 | 209 | 417 | 2,85 | 7,82 | 73 | 151 | 0,655 | 0,95 | 0,981 | |
2 – 9 | ┐┌ 90×90×7 | 24,56 | 344 | – | 2,77 | – | 124 | 400 | – | 0,95 | 0,955 | ||||
4 – 9 | –380 | ┐┌ 125×125×8 | 39,38 | 344 | 3,87 | 5,63 | 89 | 156 | 0,556 | 0,8 | 0,904 | ||||
4 – 8 | 230 | ┐┌ 75×75×5 | 14,78 | 344 | – | 2,31 | – | 149 | 400 | – | 0,95 | 0,683 | |||
8 – 6 | –75 | ┐┌ 75×75×5 | 14,78 | 344 | 430 | 2,31 | 3,57 | 149 | 154 | 0,282 | 0,8 | 0,940 | |||
Стойки | 3 – 9 | –110 | ┐┌ 75×75×5 | 14,78 | 14 | 247 | 309 | 2,31 | 3,57 | 107 | 120 | 0,452 | 0,8 | 0,858 | |
4 – 8 | |||||||||||||||
Подкос | 1 – 11 | 0 | ┐┌ 63×63×5 | 12,26 | 14 | 195 | 195 | 1,94 | 3,12 | 101 | 180 | – | – | ||
Толщина узловых фасонок выбирается в зависимости от максимального усилия, действующего в стержнях решетки (как правило, в опорном раскосе), причем обычно принимается одинаковой для всей фермы. При значительной разнице усилий в стержнях решетки можно применять две толщины в пределах отправочного элемента, допуская разность толщин в смежных узлах 2 мм. Фасонки в опорных узлах ферм рекомендуется выполнять на 2 мм толще, чем фасонки промежуточных узлов.
Рекомендуемые толщины фасонок ферм приводятся в табл. 5.6.
Размеры фасонок (длина и ширина) определяются по необходимой длине швов прикрепления элементов решетки к фасонке и округляются до 10 мм. Швы, прикрепляющие элементы решетки к фасонке, рассчитываются на собственное усилие в элементе, швы, прикрепляющие фасонку к поясу, – на разность усилий в смежных панелях пояса.
Если к узлу верхнего пояса приложена сосредоточенная нагрузка, то швы, прикрепляющие фасонку к поясу, рассчитываются на совместное действие продольного усилия (от разницы усилий в смежных панелях пояса) и сосредоточенной нагрузки.
При опирании на верхний пояс ферм крупнопанельных железобетонных плит, когда толщина полок уголков при шаге ферм 6 м составляет менее 10 мм, а при шаге 12 м менее 14 мм, поясные уголки для предотвращения отгиба полок в местах опирания ребер плит усиливаются накладками толщиной 12 мм. Накладки привариваются швами вдоль поясных уголков во избежание ослабления сечения.
Фермы пролетом 18 – 36 м разбиваются на два отправочных элемента с укрупнительными стыками в средних узлах.
При пролетах ферм покрытий свыше 36 м предусматривается строительный подъем, равный прогибу от постоянной и длительной временной нагрузок. При плоских кровлях строительный подъем предусматривается независимо от величины пролета и принимается равным прогибу от суммарной нормативной нагрузки плюс 1/200 пролета. На практике строительный подъем задается по упрощенной кривой за счет устройства перегибов в монтажных узлах.
Пример 5.5.Рассчитать и запроектировать стык нижнего пояса стропильной фермы, совмещенного с узлом9 (рис. 5.4). Усилия в элементах – по данным табл. 5.8. Материал конструкций – сталь С255 с расчетным сопротивлениемRу = 24 кН/см2, нормативным сопротивлением Run= 37 кН/см2.
Сварка механизированная в среде углекислого газа, сварочная проволока Св-08Г2С диаметром 2 мм. Расчетные сопротивления сварного углового шва: по металлу шва Rwf= 21,5 кН/см2; по металлу границы сплавленияRwz= 0,45Run= 0,45 ∙ 37 = 16,65 кН/см2.
Коэффициент условий работы γc= 1,0; коэффициенты условий работы шваγwf = γwz= 1,0 (конструкция эксплуатируется приt> –40оС). Сварка выполняется в нижнем положении. Коэффициенты глубины провара шва для механизированной сварки:βf = 0,9 при расчете по металлу шва;βz= 1,05 при расчете по металлу границы сплавления (см. табл. 3.4).
Рис. 5.4. Заводской стык нижнего пояса фермы (к примеру 5.5)
Сравниваем:
βf Rwf= 0,9 ∙ 21,5 = 19,35 кН/см2 >βz Rwz= 1,05 ∙ 16,65 = 17,48 кН/см2,
следовательно, расчет производим по металлу границы сплавления.
Узел 9является промежуточным узлом. При пролете фермы более 24 м в этом узле меняется сечение нижнего пояса.
Определяем длины швов, прикрепляющих к фасонке раскосы и стойку.
Раскос 2 – 9. Расчетное усилиеN2-9 = 535 кН.
Во избежание дополнительного момента площадь сечения каждого шва назначается так, чтобы равнодействующая передаваемых ими усилий совпадала с осью прикрепления элемента, т.е. усилие в элементе Nраспределялось обратно пропорционально расстояниям от сварных швов до оси центра тяжести сечения.
Усилия, воспринимаемые швами:
– у обушка Nоб = (1 – α)N2-9 = (1 – 0,3) 535 = 374,5 кН;
– у пера Nп = αN2-9 = 0,3 ∙ 535 = 160,5 кН,
где α – коэффициент, учитывающий долю усилия, приходящегося на перо в элементах таврового сечения, выполненного из двух уголков (табл. 5.9).
Таблица 5.9
Узел фермы — это… Что такое Узел фермы?
Узел фермы – конструктивный узел, в котором элементы решётки фермы соединены с поясами, объединяющими несколько стержней фермы.
[Терминологический словарь по строительству на 12 языках (ВНИИИС Госстроя СССР)]
Узел фермы – место объединения двух или нескольких элементов фермы моста (пояс, раскосы, стойки), продольные оси которых пересекаются.
[Полякова, Т.Ю. Автодорожные мосты: учебный англо-русский и русско- английский терминологический словарь-минимум / Т.Ю. Полякова, Н.Г. Карасева, Д.В. Поляков. – М.: МАДИ, 2015. – 120 с.]
Рубрика термина: Теория и расчет конструкций
Рубрики энциклопедии: Абразивное оборудование, Абразивы, Автодороги, Автотехника, Автотранспорт, Акустические материалы, Акустические свойства, Арки, Арматура, Арматурное оборудование, Архитектура, Асбест, Аспирация, Асфальт, Балки, Без рубрики, Бетон, Бетонные и железобетонные, Блоки, Блоки оконные и дверные, Бревно, Брус, Ванты, Вентиляция, Весовое оборудование, Виброзащита, Вибротехника, Виды арматуры, Виды бетона, Виды вибрации, Виды испарений, Виды испытаний, Виды камней, Виды кирпича, Виды кладки, Виды контроля, Виды коррозии, Виды нагрузок на материалы, Виды полов, Виды стекла, Виды цемента, Водонапорное оборудование, Водоснабжение, вода, Вяжущие вещества, Герметики, Гидроизоляционное оборудование, Гидроизоляционные материалы, Гипс, Горное оборудование, Горные породы, Горючесть материалов, Гравий, Грузоподъемные механизмы, Грунтовки, ДВП, Деревообрабатывающее оборудование, Деревообработка, ДЕФЕКТЫ, Дефекты керамики, Дефекты краски, Дефекты стекла, Дефекты структуры бетона, Дефекты, деревообработка, Деформации материалов, Добавки, Добавки в бетон, Добавки к цементу, Дозаторы, Древесина, ДСП, ЖД транспорт, Заводы, Заводы, производства, цеха, Замазки, Заполнители для бетона, Защита бетона, Защита древесины, Защита от коррозии, Звукопоглащающий материал, Золы, Известь, Изделия деревянные, Изделия из стекла, Инструменты, Инструменты геодезия, Испытания бетона, Испытательное оборудование, Качество цемента, Качество, контроль, Керамика, Керамика и огнеупоры, Клеи, Клинкер, Колодцы, Колонны, Компрессорное оборудование, Конвеера, Конструкции ЖБИ, Конструкции металлические, Конструкции прочие, Коррозия материалов, Крановое оборудование, Краски, Лаки, Легкие бетоны, Легкие наполнители для бетона, Лестницы, Лотки, Мастики, Мельницы, Минералы, Монтажное оборудование, Мосты, Напыления, Обжиговое оборудование, Обои, Оборудование, Оборудование для производства бетона, Оборудование для производства вяжущие, Оборудование для производства керамики, Оборудование для производства стекла, Оборудование для производства цемента, Общие, Общие термины, Общие термины, бетон, Общие термины, деревообработка, Общие термины, оборудование, Общие, заводы, Общие, заполнители, Общие, качество, Общие, коррозия, Общие, краски, Общие, стекло, Огнезащита материалов, Огнеупоры, Опалубка, Освещение, Отделочные материалы, Отклонения при испытаниях, Отходы, Отходы производства, Панели, Паркет, Перемычки, Песок, Пигменты, Пиломатериал, Питатели, Пластификаторы для бетона, Пластифицирующие добавки, Плиты, Покрытия, Полимерное оборудование, Полимеры, Половое покрытие, Полы, Прессовое оборудование, Приборы, Приспособления, Прогоны, Проектирование, Производства, Противоморозные добавки, Противопожарное оборудование, Прочие, Прочие, бетон, Прочие, замазки, Прочие, краски, Прочие, оборудование, Разновидности древесины, Разрушения материалов, Раствор, Ригеля, Сваи, Сваизабивное оборудование, Сварка, Сварочное оборудование, Свойства, Свойства бетона, Свойства вяжущих веществ, Свойства горной породы, Свойства камней, Свойства материалов, Свойства цемента, Сейсмика, Склады, Скобяные изделия, Смеси сухие, Смолы, Стекло, Строительная химия, Строительные материалы, Суперпластификаторы, Сушильное оборудование, Сушка, Сушка, деревообработка, Сырье, Теория и расчет конструкций, Тепловое оборудование, Тепловые свойства материалов, Теплоизоляционные материалы, Теплоизоляционные свойства материалов, Термовлажносная обработка бетона, Техника безопасности, Технологии, Технологии бетонирования, Технологии керамики, Трубы, Фанера, Фермы, Фибра, Фундаменты, Фурнитура, Цемент, Цеха, Шлаки, Шлифовальное оборудование, Шпаклевки, Шпон, Штукатурное оборудование, Шум, Щебень, Экономика, Эмали, Эмульсии, Энергетическое оборудование
Источник: Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов
Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов. — Калининград. Под редакцией Ложкина В.П.. 2015-2016.
Фермы из профильной трубы узлы. Металлические конструкции
Металлическая ферма изготавливается из стальных профилей, наиболее часто используется для этого уголок. Если предстоит обустроить более тяжелую конструкцию, то профиль должен иметь тавровое или двутавровое сечение. Для гидротехнических сооружений используется круглое сечение, а также профильная труба. Стропильная металлическая ферма достаточно широко применяется в конструкциях для перекрытия зданий, наиболее часто ширина пролета превышает 24 метра.
Конструктивные особенности стропильной металлической фермы
Металлическая ферма имеет качества жесткости и прочности, которые обеспечиваются формой. Наиболее распространенным считается вариант, который имеет в составе прутья, среди них располагаются параллельно направленные элементы, которые обладают зигзагообразной формой. Благодаря подобной компоновке даже при незначительном расходе материала сопротивляемость системы повышается во много раз.
Главные конструктивные элементы
Металлическая ферма состоит из стоек, раскосов, а также решетки. Узловое соединение составляющих производится методом примыкания одного элемента к другому. Стержни решетки крепятся к поясам с помощью сварки или фасонных элементов. Помимо стропильных, могут быть и подстропильные. Их применяют в качестве опоры для несущих перекрытий и конструкций, что верно, если между колоннами оказывается большее расстояние, чем между балками.
Разновидности ферм по решеткам и поясам
Металлическая ферма может быть классифицирована по геометрии поясов и разновидности решетки. Если говорить об очертаниях пояса, то он может иметь в составе элементы, расположенные параллельно, то есть обладать достаточным количеством конструктивных преимуществ.
Детали повторяются с наибольшей периодичностью, что связано с равномерными длинами стержней для решетки и поясов, одинаковыми схемами узлов, а также наименьшим числом стыков, что позволяет унифицировать конструкции. Это дает возможность индустриализировать их производство. Их используют наиболее часто при обустройстве мягких кровель.
Металлические фермы, чертежи которых составляются до начала монтажа, могут быть одинаковыми, то есть трапециевидными. Сопряжение с колоннами позволяет устраивать достаточно жесткие узлы рамы, которые повышают качества жесткости всей постройки. В центральной части пролета на решетке данных ферм не имеется длинных стержней. Они не предполагают необходимости устройства значительных уклонов. Что касается полигональных, они подходят для массивных построек, в которых применяются большие пролеты. При этом данные конструкции позволяют сэкономить материал. Подобное очертание для легких вариантов нерационально, так как получение незначительной экономии нельзя соизмерить с такими сложностями конструкции.
Можно выделить еще и треугольные, которые применяются для круглых крыш определенного вида. Они просты в исполнении, но обладают определенными конструктивными минусами, которые выражены в сложности опорного узла. Помимо прочего, получается перерасход материалов при изготовлении длинных стержней в центральной зоне решетки. Применение треугольных систем во многих случаях обязательно, например, там, где нужно обеспечить с одной стороны равномерный и значительный приток естественного света.
Системы решетки
Если вы решили обустроить металлические фермы, чертежи которых представлены в статье, то стоит воспользоваться треугольной системой, которая выступает в качестве наиболее эффективного варианта в случае с параллельно расположенными поясами. Это верно и для трапецеидального очертания. Возможно использование данной системы в решетке с треугольным очертанием, в котором наиболее длинные элементы растянуты в наибольшей степени. Подобная решетка по сравнению с треугольной наиболее сложна в устройстве, а также предполагает значительный расход материала.
Особенности проведения расчетов
Монтаж металлических ферм производится только после грамотного расчета системы, где учитывается нагрузка по типу веса кровли, водосточных систем, фонарей, а также вентиляторов. Важно учесть и собственную массу несущей конструкции. Среди временных нагрузок можно выделить давление ветра, вес людей, снега, подвесного транспорта. Ветровая нагрузка должна быть учтена в уклоне фермы, начиная с 30 градусов. Важно учесть и периодическую нагрузку по типу ураганов и сейсмических волнений.
Работа над изготовлением и соединением элементов
Монтаж металлических ферм производится поэтапно из элементов на прихватках. Связывание поясов осуществляется с применением уголка, который используется в количестве одного или двух штук. Верхние пояса выполняются из уголков, которые обладают неравными боками, а также имеют тавровое сечение. Сопряжение осуществляется по меньшим сторонам. Для нижних поясов применяются равнобокие уголки. Стропильные фермы металлические могут обладать значительной длиной, при этом используются накладные и соединительные пластины. При нагрузках, образованных в границах панелей, применяется парные швеллер.
Раскосы устанавливаются под углом в 45 градусов, что касается стоек, то их монтаж производит
УЗЛЫ ФЕРМ
Сварные конструкции. Расчет и проектирование
Условия рационального конструирования узлов ферм следующие: геометрические оси соединяемых стержней должны пересекаться в одной точке — центре узла; должна быть обеспечена возможность наложения швов, прочно прикрепляющих раскосы и стойки к поясам в удобном для производства сварочных работ положении, не должно быть скученных швов.
Требуемая длина угловых швов, закрепляющих стержень в узле, вычисляется по формуле
‘-ТИТРГ • <12-6>
где N — продольное усилие в стержне; [т’1 — допускаемое касательное напряжение сварного шва.
Если присоединяемый элемент является уголком, то расчет сварных швов производят, как указано в § 3.3. Результаты подбора сечений элементов представляют в виде таблицы:
Таблица Схема подбора сечений элементов
|
В узлах часто применяют косынки, имеющие форму надставок, вставок, прокладок, накладок.
Узлы без косынок наиболее просты при изготовлении. Их следует применять, если могут быть соблюдены все правила рационального конструирования узловых соединений.
|
6)
Рис. 12.5. Узлы без косынок: а — сечение пояс* одностеичатос; б — с«чеии« пояса двусгеичатое |
Пример конструкции узла фермы без косынок с одностен — чатым профилем пояса приведен на рис. 12.5, а. На рис. 12.5, б приведена конструкция, у которой нижний пояс и раскосы имеют двустенчатые сечения, что позволяет весьма компактно соединять элементы в узле.
Примеры конструкций узлов с надставками приведены на рис. 12.6, а, б. Соединения надставок — стыковые или тавровые. Расчет прочности швов, прикрепляющих раскосы к надставкам, производится обычным путем. Требуемая длина швов прикрепления раскоса определяется по формуле (12.6). Приближенный расчет швов, прикрепляющих над-
ставку к поясу, может быть получен о учетом следующих соображений. В узле сумма проекций сил на вертикальную ось Спедовательно, усилия в раскосах должны быть
разных знаков. Допустим, что элемент Л растянут, а элемент N, сжат (рнс. 12.6, о). Поскольку сумма проекций на
Рис. 12.6. Узлы фермы с надставками: а — сечение пояса двутавровое: 6 — сечение пояса тавровое |
горизонтальную ось приходим к выводу, что гори
зонтальные швы, прикрепляющие надставку, срезаются силой
Г = N, cos а, + N, cos а,. (12.7)
Напряжение в шве
т= (Ш-2 • 02.8)
где I — длина надставки.
Как правило, напряжения т невелики.
Пример узла со вставками показан на рис. 12.7. Вертикальные листы поясов обрабатываются и вместо них вставляются фигурные листы, размеры которых позволяют обеспечить прочное прикрепление раскосов и стоек. Вставку к вертикальному листу можно прикрепить как прямыми,
так и косыми стыковыми швами. Узлы со вставками применяют в фермах, работающих под переменными нагрузками.
|
В) |
Рис. 12.8. Узлы с прокладками: а — без разрыва пояса; б. в — с разрывом пояса |
Узлы с прокладками применяют, когда сечения стержней ферм состоят из парных элементов — уголков, расстав-
ленных с зазором относительно друг друга (рис. 12.8, а). Прочность швов, приваривающих прокладки к поясам, определяется так же, как и прочность швов, прикрепляющих надставки.
Усилие, сдвигающее прокладку относительно пояса, определяется по формуле (12.7), где Ni и Nt — усилия в раскосах; at и а, — углы наклона раскосов (рис. 12.8, в).
|
|
130* tS
Рис. 12.9. Узел с накладкой
Распределение усилий происходит неравномерно. Усилие со стороны обушка уголка Ті=0,7Г, с противоположной стороны — 7,»=0,ЗГ.
Рис. 12.10. Пример опорного узла стропильной фермы |
Определив Ті и Ті, находим напряжение в швах.
В тех случаях, когда ферму изготовляют на заводе не целиком, а отдельными частями (рис. 12.8, б), узлы с прокладками иногда используют для соединения элементов фермы, как это видно на рис. 12.8, в.
Пример узла с накладкой приведен на рис. 12.9. Узлы с накладками в настоящее время проектируют редко. В большинстве случаев они могут быть лишь в легких фермах.
Конструкции опорных узлов зависят от назначения ферм и устройств креплений. При конструировании опорных узлов ферм необходимо соблюдать следующие условия: направление реакции А должно проходить через центр опорного узла; сжатый пояс должен проходить над опорой, не прерываясь; узел должен обладать достаточной жесткостью (рис. 12.10).
Корректность проектирования и монтажа дымохода влияет на безопасность использования отопительной системы. Узнать подробности этого процесса вы можете на сайте http://dymari.kiev.ua/. Требования к проектированию дымоходов Основной критерий к установке дымохода – …
Если вы ищете качественные и недорогие металлопластиковые конструкции, их вы можете заказать на «ОкнаПроект» — сайте, на котором представлена вся подробная и полезная информация. В частности, у нас вы можете …
Наиболее часто холодные трещины возникают в легированных сталях в тех случаях, когда металл под действием термического цикла сварки претерпевает закалку. В этих случаях холодные трещины при сварке появляются в результате …
Опорный узел фермы из уголков. Расчет и конструирование узлов фермы из парных уголков
РУКОВОДСТВО
ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ
СВАРНЫХ ФЕРМ
ИЗ ОДИНОЧНЫХ УГОЛКОВ
При составлении руководства учтены требования главы СНиП по нормам проектирования стальных конструкций.
Руководство предназначено для организаций, проектирующих стальные конструкции.
Настоящее Руководство распространяется на проектирование сварных металлических ферм из одиночных уголков для покрытий и перекрытий промышленных и гражданских зданий, транспортных эстакад и других аналогичных сооружений.
Фермы из одиночных уголков по сравнению с обычными фермами из парных уголков более коррозиеустойчивы благодаря открытым сечениям элементов, хорошо доступных окраске и осмотру. Трудоемкость изготовления этих ферм меньше трудоемкости изготовления обычных ферм на 30 — 40 % вследствие того, что они образованы из меньшего числа деталей. Масса ферм из одиночных уголков такая же, как обычных ферм, или немного меньше (на 5 — 7 %).
В приложении к Руководству приведен пример решения фермы пролетом 24 м из одиночных уголков с параллельными поясами, в котором даны общий вид и эскизы узлов фермы.
Руководство разработано отделением прочности и новых форм металлических конструкций ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко (д-р техн. наук, проф. В.А. Балдин, канд. техн. наук Г.Г. Голенко).
1.1. Фермами из одиночных уголков названы фермы, в которых все элементы поясов и решетки образованы из одиночных уголков, расположенных одной полкой в плоскости фермы, а другой — из ее плоскости (см. приложение).
1.2. В фермах из одиночных уголков пояса и шорный раскос следует проектировать из стали класса С 46/33 с расчетным сопротивлением R = 2900 кгс/см 2 . Остальные стержни ферм, узловые фасонки и накладки следует проектировать из стали класса С 38/23.
Примечание . В отдельных случаях при пролетах ферм 18 — 24 м и небольших нагрузках рационально все элементы ферм проектировать из стали класса С 38/23.
2.1. Расчет элементов ферм из одиночных уголков производится в соответствии с указаниями главы СНиП II-B.3-72 «Стальные конструкции. Нормы проектирования» и настоящего Руководства.
а) если стержни прикреплены только по концам — минимальный;
б) при наличии промежуточного закрепления (распорки, шпренгели, связи и т.п.), предопределяющего направление выпучивания уголка в плоскости, параллельной одной из полок, — относительно оси, параллельной второй полке уголка.
2.3. Сжатые элементы ферм: пояс, стойки, раскосы, в том, числе опорный раскос, если он не имеет промежуточных закреплений, проверяются на устойчивость как центрально-сжатые стержни. При определении соответствующих гибкостей расчетные длины и радиусы инерции принимаются согласно п. настоящего Руководства.
W х(макс) — максимальный момент сопротивления относительно оси х — х (см. ).
Обозначение осей равнобокого уголка
При проверке на устойчивость между точками закрепления в плоскости фермы такие раскосы рассчитываются как центрально-сжатые стержни. При этом вводится минимальный радиус инерции.
2.5. Коэффициент условий работы m при расчете основных сжатых элементов решетки ферм, когда они прикрепляются в узле за одну полку (см. ), принимается m = 0,8.
2.6. В случае расположения равномерно распределенной нагрузки непосредственно по верхнему поясу фермы, закрепленного от смещения из плоскости фермы, например стальным профилированным настилом, уложенным внахлест на верхний пояс и присоединенным к нему самонарезающими болтами, верхний пояс должен быть проверен на прочность в сечении вблизи узла, а также на устойчивость как внецентренно-сжатый элемент, изгиб которого происходит в плоскости фермы, по следующим формулам: при проверке прочности в сечении вблизи узла
при проверке устойчивости
где N — продольная сила;
М — изгибающий момент вблизи узла, принимаемый равным:
R — расчетное сопротивление;
W x (мин) — минимальное значение момента сопротивления относительно оси X — X (см. рисунок) для уголка сжатого пояса;
с — коэффициент, равный 1,2;
φ вн — коэффициент, определяемый так же, как в п. настоящего Руководства, но эксцентриситет приложения силы
3.1. Элементы ферм проектируются, как правило, из равнобоких уголков, но могут применяться и неравнобокие уголки, располагаемые своей большой полкой из плоскости фермы, когда свободная длина из плоскости фермы сжатых элементов больше, чем в ее плоскости.
3.2. Вертикальные плоскости, проходящие через центр тяжести уголков опорного раскоса и верхнего пояса, не должны отстоять друг от друга более чем на толщину полки наиболее толстого уголка.
3.3. В узлах фермы уголки опорного раскоса и элементов решетки привариваются к внутренним плоскостям полок поясных уголков.
В случае недостаточного размера этих полок для прикрепления элементов решетки к ним привариваются фасонки впритык (рис. — приложения).
3.4. Опорный узел фермы следует конструировать таким образом, чтобы центр опорного ребра был совмещен с осью фермы (рис. и приложения), расстояние которой от обушка верхнего пояса определяется согласно п. настоящего Руководства.
3.5 . Ось фермы, совмещаемая с разбивочной осью ряда, принимается отстоящей от обушка верхнего пояса в зависимости от размера полки, расположенной нормально к плоскости фермы на расстоянии:
для равнобокого уголка:
для неравнобокого уголка:
3.6. В ферме с нисходящим (растянутым) опорным раскосом узел соединения опорного раскоса с нижним поясом (рис. приложения) должен быть закреплен от смещения из плоскости фермы.
3.7. Правила постановки связей в покрытиях с фермами из одиночных уголков такие же, как и для покрытий с фермами из парных уголков.
3.8. Для крепления прогонов и связей к верхнему поясу привариваются планки (рис. приложения). Толщина планки принимается δ = 12 мм.
4.1. Сборка, сварка и монтаж ферм производятся в соответствии с указаниями главы на правила изготовления, монтажа и приемки металлических конструкций СНиП и с учетом п. настоящего Руководства.
В фермах из парных уголков, составленных тавром, узлы проектируют на фасонках, которые заводят между уголками. Стержни решетки прикрепляют к фасонке фланговыми швам (рис.9.17). Усилие в элементе распределяется между швами по обушку и перу уголка обратно пропорционально их расстояниям до оси стержня. Разность площадей швов регулируется толщиной и длиной швов. Концы фланговых швов выводят на торцы стержня на 20 мм для снижения концентрации напряжения. Фасонки прикрепляют к поясу сплошными швами и
выпускают их за обушок поясных уголков на 10-15 мм.
Швы, прикрепляющие фасонку к поясу, при отсутствии узловых нагрузок рассчитывают на разность усилий в смежных панелях пояса (рис.9.16,в )
В месте опирания на верхний пояс прогонов или кровельных плит
(рис.9.17,в ,г ) фасонки не д оводят до обушков поясных уголков на 10-15мм.
Чтобы прикрепить прогоны, к верхнему поясу фермы приваривают уголок с отверстиями под болты (рис.9.17,в ). В местах опирания крупнопанельных плит верхний пояс стропильной фермы усиливают накладками мм, если толщина поясных уголков менее 10 мм при шаге ферм 6 м и менее 14 мм при шаге ферм 12 м.
В избежании ослабления сечения верхнего пояса не следует приваривать накладки поперечными швами.
При расчете узлов обычно задаются значением “” и определяют требуемую длину шва.
Фасонки ферм с треугольной решеткой конструируют прямоугольного сечения, с раскосной решеткой – в виде прямоугольной трапеции.
Для обеспечения плавной передачи усилия и снижения концентрации напряжений угол между краем фасонки и элементом решетки должен быть не менее 15 0 (рис.9.17,в ).
Стыки поясов необходимо перекрывать накладками, выполненными из
листов (рис.9.18) или уголка. Для того чтобы прикрепить уголковую накладку
необходимо срезать обушок и полку уголка. Уменьшение его площади сечения компенсируется фасонкой.
При установке листовых накладок в работу включается фасонка. Центр тяжести сечения в месте стыка не совпадает с центром тяжести сечения пояса, и оно работает на внецентренное растяжение (или сжатие), поэтому стык пояса
выносят за пределы узла, чтобы облегчить работу фасонок.
Для обеспечения совместной работы уголков их соединяют прокладками. Расстояние между прокладками должно быть не более 40i д
Ферма из парных уголков
Вернуться на страницу «Фермы металлические»
Смотрите также:
Расчет центрально-сжатых стержней.
Расчет центрально-растянутых стержней.
Расчет угловых сварных швов
Серия 1.460.2-10/88 Стальные конструкции покрытий одноэтажных производственных зданий с фермами из парных уголков.
Конструктивное решение фермы из парных уголков.
Фермы с элементами из парных уголков проектируют с узловыми фасонками, которые размещают между поясными уголками. Очертание фасонок определяется схемой узла и длиной швов, или количеством болтов, крепящих стержни решетки. Форма фасонкам должна быть простой для удобства их изготовления и сокращения отходов металла.
посмотреть модель ЗД в формате AutoCAD:
СКАЧАТЬ ФАЙЛ НА GOOGLE.ДИСК
СКАЧАТЬ ФАЙЛ НА ЯНДЕКС.ДИСК
посмотреть модель ЗД в формате Advance Stee:
СКАЧАТЬ ФАЙЛ НА GOOGLE.ДИСК
СКАЧАТЬ ФАЙЛ НА ЯНДЕКС.ДИСК
ПОСМОТРЕТЬ ЧЕРТЕЖИ В ФОРМАТЕ DWG
Торцы стержней решетки обрезают перпендикулярно их осей, однако в уголках шириной полок более 90 мм допускают косые резы. Для снижения концентрации сварочных напряжений, в торце уголков решетки не доводят до кромок поясов на расстояние a = 6tф– 20мм, но не более 80 мм (Здесь tф — толщина фасонки, мм). Такие же расстояния нужно соблюдать и между соседними элементами решетки в узле.
Элементы решетки приваривают к фасонкам двумя фланговыми швами с выводом их на торце на 20 мм. Для обеспечения передачи равнодействующей усилий, воспринимаемых каждым из двух швов, к центру узла (вдоль оси стержня) угловые швы распределяют по обушку и перу обратно пропорционально их расстояниям до оси элемента.
Как правило, фасонкой выпускают за обушки поясных уголков на 10-15 мм, однако в местах опирания на верхний пояс несущих элементов кровли, фасонки не доводят до кромок на 10-15 мм и в этом месте не приваривают . При толщине поясных уголков 10 мм или меньше (при шаге ферм 6 м) и 14 мм или меньше (при шаге ферм 12 м) необходимо в местах опирания ребер железобетонных плит покрытия усилить пояс накладками. Накладка имеет толщину 12 мм и приваривается по пояс продольными швами.
Рис. Опирания ребер железобетонных плит покрытия (а) и прогонов (б) на верхний пояс фермы
Прогоны крепят к поясам ферм через упоры из уголков. При их монтаже, перепад верха смежных прогонов должен превышать 20 мм, что достигается листовыми подкладками соответствующей толщины.
Сборка ферм на заводе-изготовителе осуществляется на специальных стендах в горизонтальном положении. После выполнения сварочных работ из доступного (верхнего) положения, ферму переворачивают и завершают сварку, выполняя оставшиеся сварные швы.
При кантовке вокруг одного из поясов, узловые фасонки, которые имеют малую гибкость вне плоскости фермы, могут погнуться.Чтобы этого не случилось, фасонке укрепляют специальными ребрами, расположенными в каждом узле хотя бы с одной стороны. Ребра, расположенные в плоскости стоек ферм, одновременно используются для крепления элементов вертикальных связей между фермами.
Изменение сечений поясных уголков выполняют на расстоянии 200-500 мм от центра узла, смещая стык в сторону меньшего сечения. По высоте элементы стыкуются, допускается смещать не больше чем на 1,5% высоты профиля. При большем смещении необходимо учитывать изгибающие моменты, возникающие вследствие этого в узлах.
Рис. Узлы ферм из парных уголков (а — изменение сечения верхнего пояса; б — установка дополнительных ребер из плоскости фермы)
Поясные уголки стыкуют с зазором не менее 50 мм, перекрывая стык накладками из листовой стали или уголков.
Сечение накладок и угловые швы, которые крепят, рассчитывают на усилие, которое действует в панели, где находится стык, то есть на поясные усилия.
Длина накладки определяется при условии размещения сварных швов. Монтажные узлы ферм выполняют с разрезной или сплошной фасонкой. Накладки приваривают к одной из сторон фасонок на заводе, а ко второй стороне — на монтаже. Для выполнение монтажной сварки обе отправные марки предварительно соединяют болтами.
Стойки в месте стыка проектируют крестового сечения, каждый уголок которого приварен на заводе к одной из сторон фасонок. Во время монтажа оба угла объединяют прокладками на болтах.
Рис. Монтажные узлы ферм из парных уголков: а — с разрезной фасонкой; б — со сплошной фасонкой
Высоту вертикальных накладок берут по большему значению hн, полученному при трех условиях:
обеспечение включения фасонки в работу на стыке hн≥ 2b;
размещение сварных швов, крепящихнакладки к одной стороне фасонок hн ≥ lw и рассчитанное на усилие N1 = 0,5×1,2 N;
по конструктивным соображениям hн ≥ 250 мм.
Здесь: b — ширина вертикально размещенной полки поясного уголка; N — усилие в поясе.
В монтажном стыке со сплошной фасонкой, последняя приваривается на заводе на одной из отправочных марок, а в местах крепления элементов остальной части фермы предусматриваются отверстия (не менее двух для каждого элемента) под монтажные болты.
Вторая отправочная марка (без фасонок) транспортируется с временным взаимным закреплением нижнего пояса с примыкающим к нему раскосом инвентарной листовой деталью, которая предназначена не допустить раскачивания достаточно гибкого раскоса при транспортировке. Конец верхнего пояса остается свободным, потому что его жесткость, как правило, оказывается достаточной для сопротивления транспортным воздействиям.
После соединения двух отправочных марок болтами пояса, раскос приваривают монтажными швами, размеры которых определяются размерами фасонки. Стойки поясов перекрывают накладками, которые рассчитывают аналогично описанному выше варианту.
Фермы из парных уголков, пожалуй, самое простое конструктивное решение с точки зрения их проектирования. Ферма может быть с параллельными поясами, а может быть с уклоном. Принцип конструирования и расчета не меняется. Такую ферму можно считать по шарнирной схеме (при отсутствии расцентровок). Общий вид расчетной схемы:
После выполнения расчета, по полученным усилиям в стержнях, подбирают их сечения. Сечение стержней фермы представляет собой спаренные уголки.
В стержнях возникают только сжимающие и растягивающие усилия.
Стержни в которых сжимающие усилия (со знаком минус) считают как центрально-сжатые стержни:
Расчет центрально-сжатых стержней.
Стержни в которых растягивающие усилия (со знаком плюс) считают как центрально-растянутые стержни:
Расчет центрально-растянутых стержней.
В узлах фермы используют пластины толщиной 8-10 мм при напряжении в стержнях до 25 тн. При больших напряжениях, пластины ставят 12 мм. Посмотреть таблицу можно в серии. Список серий смотрите ниже.
Не забываем между пластинами ставить в стержнях маленькие пластинки, расстояние между ними примерно 600 мм (уточняем по расчету на гибкость). Ширина пластинки, примерно, 40-70 мм, а длина зависит от сечения уголка.
Уголки крепятся к пластинам на сварке. Общий вид опорных узлов фермы выглядит так:
Узлы крепления решетки к поясам фермы:
После расчета сварных швов назначают размеры пластин. Длина шва должна быть не меньше расчетной. Расчет сварных швов можно посмотреть здесь:
Расчет угловых сварных швов
Типовую серия можно скачать ниже:
| № п/п | Номер | Наименование | Примечания |
| 1 | Серия 1.460.2-10/88 | Стальные конструкции покрытий одноэтажных производственных зданий с фермами из парных уголков. | Смотреть |
17. Конструктивное оформление и расчет узлов ферм
Фермы из парных уголков
В фермах со стержнями из двух уголков, составленных тавром, узлы проектируют на фасонках, которые заводят между уголками. Стержни решетки прикрепляют к фасонке фланговыми швами (рис. 7.15, а).
Усилие в элементе распределяется между швами по обушку и перу уголка обратно пропорционально их расстояниям до оси стержня.
Концы фланговых швов для снижения концентрации напряжений выводят на торцы стержня на 20 мм (рис. 7.15, а). К поясу фасонки рекомендуется прикреплять сплошными швами минимальной толщины. Фасонки выпускают за обушки поясных уголков на 10…15 мм (рис. 7.15, б). Швы, прикрепляющие фасонку к поясу, при отсутствии узловых нагрузок рассчитывают на разность усилий в смежных панелях пояса (рис. 7.15, б).
В месте опирания на верхний пояс прогонов или кровельных плит (рис. 7.15, в) фасонки не доводят до обушков поясных уголков на 10…15 мм.
Если к узлу приложена сосредоточенная нагрузка (рис. 7.15, в), то швы, прикрепляющие фасонку к поясу, рассчитывают на совместное действие продольного усилия (от разницы усилий в поясах) и сосредоточенной нагрузки.
Прочность шва проверяют на совместное действие усилий. При расчете узлов обычно задаются kf и определяют требуемую длину шва.
Крепление накладок к поясным уголкам следует рассчитывать из условия равнопрочности на полное усилие, которое может выдержать накладка.
Для обеспечения совместной работы уголков их соединяют прокладками. Расстояние между прокладками должно быть не более 40J для сжатых элементов и 80J для растянутых, где J — радиус инерции одного уголка относительно оси, параллельной прокладке.
Фермы из одиночных уголков
В фермах из одиночных уголков многие узлы можно проектировать без фасонок, и элементы решетки прикреплять непосредственно к полкам поясных уголков. Это позволяет уменьшить количество сборочных деталей и упростить изготовление конструкций. Кроме того, отсутствие щелей и зазоров (как это имеет место в фермах из парных уголков) повышает коррозионную стойкость, поэтому применение таких ферм особенно целесообразно в сооружениях с повышенной агрессивностью среды.
Фермы с поясами из широкополочных двутавров
Напряжения по контуру шва примыкания элементов решетки распределяются неравномерно, так как двутавр одностенчатый, а элементы решетки двустенчатые и жесткость постели по ширине пояса меняется. Поэтому при значительных усилиях в элементах решетки узел приходится усиливать наклонными планками 7 (рис. 7.25, а) или поперечными ребрами жесткости 2 (рис. 7.25, б).
Разработаны также фермы с поясами из двутавров и решеткой из одиночных уголков. Уголки решетки примыкают непосредственно к поясам так, что их обушок опирается против стенки двутавра, а перья развернуты (рис. 7.25, г). Такое решение не требует усиления узла, что значительно упрощает изготовление конструкций.
Монтажные стыки ферм удобнее всего выполнять фланцевыми. В узлах сжатого пояса фланцы соединяют обычными, а в узлах растянутого пояса — высокопрочными болтами (рис. 7.25, в).
Фермы из круглых труб
В фермах из круглых труб применяют в основном электросварные трубы диаметром от 40 до 530 мм. Из условия местной устойчивости тонкостенность сечений не должна превышать для поясов 30…35, для элементов решетки 80…90.
Для предотвращения коррозии внутренние полости труб должны быть герметизированы.
Фермы из гнутосварных замкнутых профилей (ГСП) проектируют с бесфасоночными узлами (см. рис. 7.3, а, 7.28). Для упрощения конструкции узлов лучше принимать треугольную решетку без дополнительных стоек, при которой в узлах к поясам примыкает не более двух элементов.
Толщину стенок стержней ферм не следует принимать менее 3 мм. В одной ферме не должны применяться профили одинаковых размеров сечения, отличающиеся толщиной стенок менее чем на 2 мм.
Ширину стержней решетки (из плоскости конструкции) желательно принимать возможно большей, но не более величины из условия наложения продольных сварных швов (рис.7.28) и не менее 0,6 поперечного размера пояса В для предотвращения продавливания пояса.
Углы примыкания раскосов к поясу должны быть не менее 30° для обеспечения плотности участка сварного шва со стороны острого угла. Следует избегать пересечения стержней решетки в узлах во избежание двойной резки концов стержней.
Гибкость стержней решетки в плоскости фермы значительно больше гибкости пояса, поэтому узловой момент воспринимается в основном поясом.
Подбор сечения элементов ферм из ГСП производят с учетом в необходимых случаях моментов. Для сжатых элементов должна быть проверена местная устойчивость стенки, как для коробчатого профиля.
В узлах ферм помимо расчета сварных швов необходимо проверить также стенку пояса на продавливание (вырывание) в местах крепления решетки, а боковые грани пояса — на местное выпучивание.
Сварные швы, прикрепляющие стержни решетки к поясам, рассчитывают как стыковые, при этом зазор (рис. 7.28, а) из условия удобства наложения швов должен быть не меньше 10…20 мм.
Заводские стыки поясов проще всего выполнять сваркой встык на остающейся подкладке аналогично стыкам круглых труб (см. рис. 7.27). Для монтажных стыков лучше всего использовать фланцевые соединения на болтах (рис. 7.28, б, в). При этом в стыках сжатого пояса можно применить обычные болты, а для растянутого использовать высокопрочные с предварительным натяжением.
Усилие предварительного напряжения болтов должно быть на 10 % больше усилия в стыке при расчетных нагрузках. Это необходимо для предотвращения раскрытия стыка и образования зазора.