Особливості розрахунку та конструювання ферм із гнутих зварних профілів

В якості основних конструкцій покриття будівлі застосовуються легкі сталеві ферми із гнутих зварних коробчастих профілів. Металоємність таких ферм на 15 - 25% менша за металоємність ферм зі спарених кутиків. Також застосування ферм із гнутих зварних коробчастих профілів дозволяє використовувати економічні покрівлі без прогонів.

При конструюванні ферм із гнутих зварених коробчастих профілів (див. рис. 3) слід враховувати такі правила.

За вимогами місцевої стійкості стінок труб відношення розрахункової висоти стінок профілю між закругленням h₀ до товщини t складає (див. рис. 4)

h₀/t ≤ 41 для сталі з розрахунковим опором R_y =210 мПа;

h₀/t ≤ 37 для сталі з розрахунковим опором 210 мПа < R_y ≤260 мПа;

h₀/t ≤ 35 для сталі з розрахунковим опором 260 мПа < R_y ≤290 мПа;

h₀/t < 1870/ √10R_y для сталі з розрахунковим опором R_y >290 мПа;

тут h₀ = h - 6t (h - повна висота профілю, t - товщина профілю).

За вимогами зварного з’єднання елементів в вузлах ферми товщина профілю t приймається не менше 3 мм, а різниця товщини однакових профілів для однієї ферми повинна бути не менше 2 мм.

Не дозволяється застосування в різних елементах однієї ферми гнутих зварених профілів однакового перерізу з різними класами сталі.

Рис. 3. Вузли ферми із гнутих зварних профілів:

а – опорний; б – трикутної решітки; в – розкісної решітки;
г – примикання стійки до поясу

Рис. 4. Прикріплення елемента решітки до поясу

Для стиснутих елементів ферми рекомендуються труби квадратного профілю, а при безпрогонному конструктивному рішенні для верхнього поясу рекомендується прямокутний профіль із більшою жорсткістю в площині ферми. Граничну гнучкість для розтягнутих елементів приймають за нормами [1], табл. 19.

Для розтягнутих елементів ферми можливе застосування труб як квадратного профілю, так і прямокутного з більшою жорсткістю з площини ферми. Для розтягнутих елементів граничну гнучкість приймають за нормами [1], табл. 20.

Максимальна ширина елементів решітки повинна бути менше від ширини поясів ферми на величину 6 t (t - товщина поясу); мінімальна ширина решітки не менше (0,7 - 0,8) b (b - ширина поясу).

Відстань між внутрішніми гранями елементів решітки (2 с) в місці приєднання до поясу ферми (див. рис. 3) повинна бути достатньою для розміщення поперечних зварних швів і призначається з умов запобігання концентрації місцевих зварних напружень (згідно з п. 13.9 норм [1]):

2 с ≥ 6 t – 20мм, де t - товщина поясу;

2 с ≥ 6 t (якщо t ≤5 мм).

У фермах із гнутих зварних профілів бажано застосовувати вузли з примиканням двох елементів решітки, це дає можливість уникнути різкої концентрації місцевих напружень. Проте не виключено й застосування ферм із традиційною трикутною решіткою зі стійками; при цьому в вузлах можуть сходитися три стрижня. З умов компонування таких вузлів доцільно виконувати децентрування елементів решітки з винесенням їх центра у зовнішній бік ферми, що забезпечить необхідні проміжки між торцями елементів. Вузлові ексцентриситети, що виникають при цьому, можна не враховувати, якщо вони не перевищують 0,25 h.

Рис. 5. Спирання прогону:

а – на підкладку; б – на підкладку з ребрами

У місцях прикладення до поясів зосереджених навантажень (прогони) необхідно передбачати накладки, прокладки, ребра та інші деталі, які знижують місцеві напруження і захищають від місцевих деформацій та пошкоджень (див. рис. 5).

Для забезпечення стійкості верхнього поясу з площини ферми при безпрогонній покрівлі кріплення профільного листа до верхнього поясу ферми виконується не менше ніж через 400 мм по довжині поясу.

Для запобігання корозії відкриті порожнини труб герметично закриваються пластинами.

Підбір перерізів (профілів) розтягнутих і стиснутих елементів ферми із гнутих зварених коробчастих профілів виконують у такій послідовності.

Розтягнуті елементи

1. Попередньо призначають висоту перерізу h=(1/35…1/45)l₀, де l₀ –геометрична довжина елемента між центрами вузлів.

2. Визначається потрібна площа перерізу за формулою .

3. Відповідно до прийнятої висоти перерізу h і потрібної площі перерізу приймається профіль за сортаментом (додаток 6).

4. Перевіряється міцність прийнятого профілю за формулою . Недонапруження при оптимальному виборі не повинно перевищувати 5%, перенапруження не дозволяється.

Стиснуті елементи

1. Попередньо призначається висота перерізу:

для стиснутого поясу h=(1/15…1/45)l₀;

для стиснутого розкосу h=(1/25…1/40)l₀;

для стиснутої стойки h=(1/35…1/45)l₀,

де l₀ – геометрична довжина елемента між центрами вузлів.

2. Ширина перерізу (b) для стиснутих елементів решітки приймається в межах 0,6b_п ≤b_р ≤0,85b_п, де b_р - ширина профілю елемента решітки (розкосу), b_п - ширина профілю поясу ферми.

3. Наближено визначаються радіуси інерції перерізу i_x=0,39h; i_y=0,39b.

4. Визначається гнучкість елемента за формулою λ= l_роз /i ≤ λ_max,
де l_роз – розрахункова довжина l_x або l_y згідно з рис. 6;
λ_max – максимальне значення гнучкості для елемента ([1], табл. 19).

5. Згідно з додатком 5 визначається коефіцієнт поздовжнього згину φ.

6. Визначається потрібна площа перерізу за формулою .

Рис. 6. Розрахункова довжина елементів ферм із гнутих зварних
коробчастих профілів

7. Відповідно до прийнятої висоти перерізу h, ширини b і потрібної площі перерізу приймається профіль за сортаментом (додаток 6).

8. За фактичними параметрами (A, i, λ, φ) виконується перевірка нормальних напружень за формулою .

Недонапруження при оптимальному виборі перерізу не повинно перевищувати 5%; перенапруження не дозволяється.

Дата добавления: 2015-07-13